Прошлое в свете геоархеологии

Геология, археология, география. Для нашего времени характерны направления исследований, которые ведутся на стыке разных наук. Что такое геоархеология, какие задачи сегодня решает и о чем мечтает геоархеолог, мы попросили рассказать доктора географических наук Ярослава Кузьмина, ведущего научного сотрудника Института геологии и минералогии СО РАН.

– Ярослав Всеволодович, в октябрьском номере журнала Nature вышла статья с Вашим участием, посвященная изучению костных останков человека 45-тысячелетней давности, найденных в Омской области. Над какими объектами Вы работаете сейчас?

– Я уже много лет совместно с японскими коллегами веду исследования по изучению источников вулканического стекла высокого качества – обсидиана. Он широко использовался древними людьми для изготовления наконечников стрел и копий, каменных ножей, скребков. Прозрачный, иногда черный, очень острый камень. Конечно, древние люди использовали и другие горные породы. Но обсидиан был особенно привлекателен: он дает самый острый в мире скол. Сколько не затачивай любой стальной нож, каменный из обсидиана будет острее. Недаром обсидиан применяется в микрохирургии глаза.

Источников обсидиана (коренных местонахождений) в природе немного. Они не исчисляются ни миллионами, ни тысячами. По меркам геологии, источники невелики: внешне они похожи на сопки диаметром от 500 метров до 1–2 км. Что удивительно, практически каждый источник обсидиана имеет уникальный геохимический “портрет”, который является характерным только для данного местонахождения. Химический состав одного источника постоянен и отличается от состава другого, даже если они находятся друг от друга на расстоянии менее 1 км. Отличие заключается в соотношении редких и редкоземельных элементов.

– Возникает закономерный вопрос: зачем все это? Зачем отбор образцов, анализ содержания, химический портрет?

– Зная географическое положение источника и проанализировав артефакты – орудия из обсидиана, найденные на стоянке древних людей, – мы можем точно установить, из какого источника было получено сырье для изготовления орудий. Значит, когда-то имела место транспортировка этого обсидиана из источника до археологического памятника. Но какая транспортировка? Знали ли люди местонахождение источника и ходили к нему пешком напрямую? Напомню, что лошадей и повозок 10–30 тысяч лет назад не было. Или же обсидиан распространялся через сеть посредников, выменивался на другие «товары»?

Серьезные научные исследования, связанные с источниками обсидиана, начались 50 лет назад. За прошедшие полвека стало ясно, что работы по изучению источников, которые ведутся на стыке геологии, геохимии и археологии, по своим возможностям находятся на переднем фронте науки.

В нашей стране источники обсидиана есть на Кавказе и на Дальнем Востоке. В Сибири и на Урале их нет, как и в европейской части России. Поэтому редчайшие изделия из обсидиана, которые иногда попадаются при раскопках на «периферии» Сибири, представляют собой большую ценность.

– Вы сами находите источники обсидиана?

– Чаще всего они уже известны геологам, которые составляли геологические карты. Мы же иногда тоже добываем образцы, для чего ездим в экспедиции; порой берем их из существующих коллекций с помощью коллег. Лаборатории и аналитические центры проводят анализ, а мы интерпретируем эти результаты и делаем выводы. Какого рода? Приведу пример. На самом юге Корейского полуострова есть археологический памятник Синбук. Его возраст составляет 25 тыс. лет. На памятнике обнаружили обсидиан, источник которого находится на японском острове Кюсю. В то время уровень моря был несколько ниже современного, однако Корейский (Цусимский) пролив существовал, и перепрыгнуть через него было невозможно. Можно предположить, что за обсидианом приходилось плыть, причем не на бревне, которое несет тебя неизвестно куда.

Таким образом, памятник Синбук – это непрямое свидетельство в пользу мореплавания у древних людей. Непрямое, потому что возраст самой древней «лодки», найденной в Южной Корее, составляет около 7 тысяч лет, ничего более древнего не сохранилось. Но обсидиан и возраст памятника дают основание предполагать, что люди научились пользоваться плавательными средствами гораздо раньше, чем 7 тысяч лет назад.

– Одним из основных направлений Вашей научной деятельности является радиоуглеродный анализ…

– Радиоуглерод – это возраст, хронология. Метод основан на измерении содержания в общем составе углерода радиоактивного изотопа 14С – радиоуглерода. С помощью анализа органических остатков угля, костей, даже нагара на керамике – то есть всего, что содержит углерод, мы можем определить возраст археологического памятника, возраст древних людей.

В 1960–80-е годы во Владимирской области активно велись работы на археологическом памятнике Сунгирь эпохи позднего палеолита. Это очень богатый погребальный комплекс, где наиболее известны захоронения мужчины в возрасте 40–50 лет и двух подростков, лежащих голова к голове. Возраст Сунгиря был неясен: двадцать тысяч лет или тридцать тысяч лет? Для археологии это принципиально. Уже в этом веке мы и наши коллеги из Оксфорда независимо друг от друга провели радиоуглеродный анализ человеческих останков. Согласно нашим данным, возраст погребений 27–28 тысяч лет, у британцев – 30 тысяч лет. Ведем научную дискуссию. Но между 28 и 30 тысячами лет уже не такая огромная разница, как между 20 и 30 тысячами.

Как правило, для обычного радиоуглеродного анализа нужно несколько граммов вещества – черепок, размером со спичечный коробок. Сегодня в России существуют 6–7 лабораторий, где можно провести такой анализ.

– Но в случае, когда вами и вашими коллегами проводилась датировка черепа древней собаки и усть-ишимской кости, использовалась самая совершенная разновидность радиоуглеродного анализа – ускорительная масс-спектрометрия.

– Ускорительный масс-спектрометр, сокращенно УМС или AMS, – это последнее техническое достижение. Его главное преимущество – для датирования требуется гораздо меньше материала, чем для обычного метода, широко развитого в России: не граммы, а около 1 миллиграмма вещества. При помощи УМС можно работать с редкими, присутствующими в чрезвычайно малых количествах, изотопами: йода, хлора, бериллия, углерода и проч. Не все из них используются для датирования, для этой цели лучше всего подходит радиоуглерод.

Сейчас в мире работает довольно много лабораторий, в которых есть ускорительные масс-спектрометры, и с их помощью проводится радиоуглеродное датирование. Стоимость одного анализа составляет 300–500 евро.

– В России есть свои УМС?

– В новосибирском Академгородке, в Центре коллективного пользования СО РАН – ЦКП «Геохронологии кайнозоя». Установка эта самодельная, т.е. изготовлена здесь, а не куплена у одной из трех компаний-производителей УМС. Ускорительный масс-спектрометр – это очень сложная аппаратура, порой она ведет себя совершенно непредсказуемо. Будучи за рубежом, я не раз видел, как коллегам неожиданно приходилось налаживать установку. Процесс занимал от нескольких дней и недель до месяца и более. Что касается УМС в «Геохронологии кайнозоя», то сейчас на ней работы по датированию ведутся в экспериментальном режиме. Несмотря на визиты зарубежного специалиста, признавшего, что методически делается все верно, новосибирская установка еще требует наладки. Иначе говоря, по международным стандартам она пока признания не получила.

Тем не менее, в ЦКП есть группа, которая занимается подготовкой образцов для УМС и отдает их на анализ в другие лаборатории: в США, Нидерланды и т.д. Получение графита, а в результате подготовки образцов получается именно графит, это 95% дела.

Хотя метод УМС требует очень небольшого количества материала, полученные при его помощи даты вовсе не являются более точными – это широко распространенное заблуждение. Они ничем не отличаются от радиоуглеродных дат, полученных традиционным способом. Часто на более молодых археологических памятниках эпох бронзы или средневековья оказывается достаточно материала для обычного радиоуглеродного датирования. Поэтому не стоит гоняться за УМС.

– Ваша работа сродни геологии, археологии, географии…

– Я занимаюсь геоархеологией – это изучение археологических памятников методами естественных наук. Само слово является калькой с английского языка, но оно очень подходит и прижилось в России.

– Не могли бы Вы на примере Ваших последних исследований проиллюстрировать, в чем заключается работа геоархеолога?

Геоархеология – это весьма широкое научное направление. Обычно работа геоархеологов начинается со сбора данных и материалов в экспедиции. Я работаю в лаборатории геоинформационных технологий и дистанционного зондирования ИГМ СО РАН, сокращенно ГИС (от слов геоинформационные системы). С помощью геоинформационных систем можно изучать все, что занимает позицию в пространстве: археологические памятники, выходы обсидиана, гранитные массивы, месторождения нефти и газа и т.д. Одно из развивающихся сегодня направлений – пространственный анализ археологических памятников или, как его еще называют, археология поселений. Что это такое?

Люди селились там, где им было удобнее жить. По-видимому, существуют определенные закономерности расположения в пространстве археологических памятников. Например, чаще всего люди селились вблизи источников воды. Однако встречаются памятники, расположенные от воды очень далеко, на вершине горы. Как это можно объяснить? Была ли в то время вода ближе или возможность обороны была важнее для тех людей?

В течение трех лет (2012–2014 гг.) я и мои коллеги занимались изучением археологии поселений в Барабинской лесостепи. У нас был грант РФФИ, который закончился в прошлом году. Вместе с археологами мы посещали археологические памятники и определяли формы рельефа, на которых они находятся: на террасе, склоне холма, вершине и т.д. Полученные данные наносились на геоморфологическую карту, где показан рельеф территории. Наша задача – понять закономерности расположения поселений разных эпох и разных культур, от самых древних памятников до средневековья. В этой работе соединились: археология, геология, география, компьютерные технологии, биология (ландшафты, растительность, палеогенетика) – все данные сводились воедино. На территории площадью 45 тыс. кв. км, где мы работали, расположено не менее 600 объектов. Самых информативных из них мы насчитали около 250. Мы тщательно изучили эти памятники и теперь занимаемся интерпретацией данных. Вот вам пример недавней работы геоархеологов.

– Как студенту стать георхеологом?

– Чаще в геоархеологию приходят со стороны геологии или географии. Я сам выпускник географического факультета МГУ. В конце обучения в университете нам прочитали краткий лекционный курс по основам археологии и антропологии, здесь нам повезло больше, чем археологам. Им в то время читали исключительно гуманитарные курсы. Конечно, нужно знать основы археологии. Сегодня в Европе и США археологи-первокурсники учатся по учебнику британцев Колина Ренфрю и Пола Бана. В этой книге из 600 страниц 30–40 % посвящено разным аспектам геоархеологии. У нас в Новосибирском госуниверситете для археологов читают курс «Методы естественных наук в археологии». Я в рамках этого курса прочел несколько лекций, посвященных геохронологии. Кроме того, лекции на эту тему я читаю и геологам. В общем, по сравнению с тем временем, когда я учился, ситуация существенно улучшилась. Чего не хватает, так это учебников.

–О чем Вы мечтаете в области геоархеологии? Что еще хотели бы сделать?

– Найти разгадку источника обсидиана вулкана Пектусан. Он находится на границе Кореи и Китая, сравнительно недалеко от Владивостока и является районом наших работ, начиная с 2002 года. Мы с коллегами под видом туристов обследовали китайскую часть склонов вулкана и собрали коллекцию образцов. Вслед за этим мы собрали обсидиановые отщепы из палеолитического памятника в Южной Корее, который находится в 300–400 км от вулкана. Представьте себе, какое это огромное расстояние для древнего человека, еще не знавшего никакого транспорта! Тем не менее, результаты анализа химического состава позволили сделать вывод: в районе Пектусана находился один из важнейших для всей Северо-Восточной Азии источник каменного сырья – обсидиана. Но где именно он находится?

Попасть на склоны вулкана с северокорейской стороны для нас оказалось невозможно. Нам помог профессор Кембриджского университета (Великобритания), всемирно известный вулканолог Клайв Оппенгеймер. Он был в Северной Корее, рассказал о своей работе на склонах кратера и передал нам образцы. Однако чистого обсидиана с корейской стороны вулкана обнаружить не удалось. Вторая моя «мечта» – провести международную конференцию по разным аспектам исследования обсидиана: геологическим, археологическим, социальным. В отличие от радиоуглерода, по обсидиану таких конференций пока проводится очень мало. К моей идее организовать конференцию присоединились коллеги из разных стран. Мы хотим провести встречу в 2016 году в Италии на вулканическом острове Липари, который находится недалеко от Сицилии. На острове есть источник обсидиана и музей археологии – идеальное место для конференции.

Дина Голубева
Фотографии Ярослава Кузьмина