Античные материалы

История античной архитектуры

Материалы, техника и конструкции в строительстве Римской империи

Глава «Строительные материалы, строительная техника, конструкции » подраздела «Архитектура Римской империи» раздела «Архитектура Древнего Рима» из книги «Всеобщая история архитектуры. Том II. Архитектура античного мира (Греция и Рим)» под редакцией Б.П. Михайлова. Автор: И.С. Николаев (Москва, Стройиздат, 1973)

В период империи расширилось количество употребляемых строительных материалов и стало более разнообразным их качество. С одной стороны, этому способствовало открытие богатых залежей прекрасного мрамора в Луни (совр. Каррара), с другой — широкий приток со всех концов империи (особенно из Африки, Сирии и Греции) редких сортов цветного мрамора, гранита и порфира. Иногда они доставлялись в Италию уже в качестве готовых архитектурных элементов — баз, капителей и стволов колонн, заготовленных на месте. Эти ценные сорта камня служили для отделки монументальных храмов, базилик, дворцов и других сооружений. Наиболее парадные сооружения — Золотой дом Нерона, форум Траяна и др. — украшались внутри золотом, слоновой костью и перламутром. Обильное применение дорогих материалов — характерная черта многих зданий империи, отличающихся своей роскошью от строгих построек республики.

Широчайшее распространение получил бетон, в большинстве сооружений составлявший основу стен и сводов. Для равномерного распределения бетона служили кирпичные прокладки в нем, которые также препятствовали возникновению трещин (рис. 1). Стены с обеих сторон облицовывались камнем или кирпичом (рис. 2), а своды — кирпичом, который обеспечивал хорошее сцепление со штукатуркой, покрываемой росписями или лепниной.

Ко II в. кирпич как облицовочный материал начал вытеснять камень. Небольшие здания целиком клались из кирпича. Применение цветного кирпича, а также цветной штукатурки открыло новые возможности декоративного решения зданий. В обиход вошла узорчатая разноцветная кладка, обогатившая внешнюю фактуру зданий. В конце империи был найден чрезвычайно рациональный способ кладки купола без кружал с помощью «веерной кладки» из кирпича (купол мавзолея Диоклетиана в Салоне, рис. 3). В связи с упадком строительства в Италии в конце III и в IV вв. нередки были случаи разборки обветшавших сооружений и вторичного использования их камня, колонн, деталей и рельефов для реконструкции зданий (храм Сатурна, Рим) и для возведения немногочисленных новых построек (арка Константина, Рим и др.).

В I—IV вв. н.э. в Риме были разработаны сводчатые конструкции большого пролета, осуществление которых стало возможным благодаря применению бетона. В этот период применялись и нашли дальнейшее развитие основные типы сводчатых конструкций, выработанные к концу республики: цилиндрический свод (прямоугольный и полукруглый в плане), разные виды коробовых сводов, крестовый, сомкнутый и купольный своды (рис. 4). Особые успехи были достигнуты в сооружении купольных покрытий большого диаметра (Пантеон, центрические помещения больших терм, нимфей Минерва Медика, мавзолеи III—IV вв.). Для облегчения сводов и куполов использовались легкая пемза и керамические сосуды, вводимые в кладку (рис.5). Они служили также резонаторами.

С конца I в. н.э. в римском зодчестве усиливаются поиски новых пространственных форм, усложняется планировка зданий и ансамблей, в нее вводятся криволинейные элементы, требующие необычных конструкций сводчатого перекрытия (зонтичный свод вестибюля Золотой площади на вилле Адриана в Тибуре).

В провинциях сводчатые конструкции были мало распространены, за исключением Сирии, где своды употреблялись и в общественных, и в жилых зданиях. В отличие от Италии в Сирии своды выполнялись не из бетона, а из тесаного камня.

Состав и технология древних материалов

Разнообразие методов изучения состава и технологии древних материалов становится труднообозримым. Кратко рассмотрим методы, наиболее широко известные и апробированные.

Выбор того или иного метода изучения состава древних предметов диктуется историко-археологическими задачами Таких задач в общем немного, но решаться они могут разными средствами.

Металл в виде сплавов, керамика и ткани — первые искусстввенные материалы, сознательно созданные человеком. Таких материалов нет в природе. Создание металлических сплавов, керамики и тканей знаменовало собой качественно новый этап в технологии: переход от присвоения и приспособления природных материалов к изготовлению искусственных материалов с заранее заданными свойствами.

При изучении состава древних материалов имеются в виду, как правило, следующие вопросы. Изготовлена ли данная вещь на месте или вдали от места находки? Если вдали, то можно ли указать место, где она была изготовлена? Является ли данный состав материала, например сплава каких-то металлов, преднамеренным или случайным? Какова была технология того или иного производственного процесса? Каким был уровень производительности труда при использовании той или иной техники обработки камня, кости, дерева, металла, керамики, стекла и т. д.? С какой целью использовались те или иные орудия? На эти и другие подобные вопросы можно ответить опираясь в основном на два типа исследований: анализ вещества и физическое моделирование древних технологических процессов.

Наиболее точным из традиционных методов анализа вещества является химический анализ. Исследуемое вещество обрабатывается в различных растворах, в которых те или иные составляющие элементы выпадают в виде осадка. Затем осадок прокаливается и взвешивается. Для такого анализа нужна проба не менее 2 г. Ясно, что не от каждого предмета можно отделить такую пробу, не разрушая его. Химический анализ очень трудоемок, а археологу нужно знать состав сотен и тысяч предметов. К тому же ряд элементов, присутствующих в данном предмете в

мизерных количествах, химическим путем практически не определяется.

Спектральный анализ археологических находок позволил получить много интересных результатов.

Древняя бронза. Наиболее важные исследования с помощью спектрального анализа относятся к вопросам происхождения и распространения древней металлургии меди и бронзы. Они позволили перейти от приблизительных визуальных оценок (медь, бронза) к точным количественным характеристикам компонентов сплава и к выделению различных типов сплавов на основе меди.

В настоящее время древнейшие следы выплавки и обработки меди и свинцовые изделия обнаружены в Малой Азии (Чатал-Хююк, Хаджилар, Чейюню-Тепеси и др.). Они относятся ко времени как минимум на тысячу лет раньше, чем подобные находки из Месопотамии и Египта.

Анализ материалов, полученных при раскопках на древнейшем в Европе медном руднике Аи-Бунар (на территории современной Болгарии), показал, что уже в IV тысячелетии до н.э. Европа имела свой источник меди. Бронзовые изделия производились из руд, добытых в Карпатах, на Балканах и в Альпах.

В ряде районов, где не было запасов мышьяка или олова, бронзу получали в виде сплава меди с сурьмой. Благодаря спектральному анализу удалось установить, что среднеазиатские мастера еще на рубеже нашей эры умели получать такой сплав, который по составу и свойствам был очень близок современной латуни. Так, среди предметов, найденных при раскопках Тулхарского могильника (II в. до н. э. — I в. н. э., Южный Таджикистан), было много серег, пряжек, браслетов и других латунных изделий.

Спектральный анализ большого количества бронзовых изделий из скифских памятников Восточной Европы указывал на то, что в рецептуре сплавов скифской бронзы не прослеживается преемственность от предшествующих культур позднего бронзового века данного региона. В то же время здесь встречаются вещи, состав сплавов которых близок по составу концентраций сплавам восточных районов (Южной Сибири и Средней Азии). Это служит дополнительным аргументом в пользу гипотезы о восточном происхождении культуры скифского типа.

При помощи спектрального анализа можно изучать характер распространения во времени и пространстве не только бронзы, но и других материалов. В частности, успешный опыт имеется в изучении распространения кремня в эпоху неолита, а также стекла и керамики в различные исторические периоды.

В последние годы в практике археологических исследований возрастает роль современных, а для археологии — новых методов исследования.

Стабильные изотопы. Подобно тому как упоминавшиеся выше микропримеси в древних металлах, кремне, керамике и других материалах являются природными метками, своего рода «паспортами», примерно такую же роль в ряде случаев играет соотношение стабильных, т. е. нерадиоактивных, изотопов в некоторых веществах.

На территории Аттики и на островах Эгейского моря при раскопках памятников энеолита и раннего бронзового века (IV—III тысячелетия до н. э.) встречаются серебряные изделия. При раскопках Шлиманом микенских шахтных гробниц (XVI в. до н. э.) были найдены серебряные предметы явно египетского происхождения. Эти и другие наблюдения, в частности известные древние серебряные копи в Испании и Малой Азии, стали основанием для вывода о том, что древние жители Аттики своего серебра не добывали, а ввозили его из указанных центров. Такое мнение было общепринятым в западноевропейской археологии до самого недавнего времени.

Древние рудники эксплуатировались столетиями и тысячелетиями, а в данном случае было важно знать, на каких именно из обследованных более 30 древних месторождений серебряно-свинцовые минералы добывались в эпоху бронзы. По С14 и термолюминесценции керамики удалось датировать отдельные выработки, относящиеся к концу IV—III тысячелетия до н. э. Тогда образцы руд из этих выработок были подвергнуты масс-спектроскопическому исследованию на свинец. Изотопные соотношения свинца в образцах из разных древних выработок распределились по непересекающимся областям, указывая на «метки», присущие каждому местрождению (рис. 50). Затем было проанализировано соотношение изотопов в самих серебряных предметах. Результаты оказались неожиданными. Все вещи были сделаны из местного серебра, происходящего либо из Лаврионских, либо из островных рудников, в основном с острова Сифнос. Что касается египетских серебряных предметов, найденных в Микенах, то они были сделаны из серебра, добытого в Лаврионе, вывезенного в Египет. Изготовленные в Египте из афинского серебра вещи были привезены в Микены.

Аналогичная задача рассматривалась для идентификации мраморных предметов с источниками мрамора. Этот вопрос важен с разных сторон. Произведения греческой скульптуры или архитектурные детали, сделанные из мрамора, находят на большом расстоянии от материковой Греции. Иногда очень важно ответить на вопрос, из какого, местного или привозного из Греции, мрамора сделана скульптура, или капитель колонны, или какой-либо иной предмет. В музейные собрания попадают современные подделки под античность. Их нужно выявлять. Источники мрамора для того или иного сооружения необходимо знать реставраторам и т. п.

Рис. 50. Изотопный анализ свинца в образцах серебра из разных древних выработок: Л — Лаврион, С — Сифнос

Физические основы те же: масс-спектрометрия стабильных изотопов, но вместо свинца измеряется соотношение изотопов углерода ,2С и 13С и кислорода ,80 и 160.

Главными месторождениями мрамора в Древней Греции были в материковой части (горы Пентеликон и Гиметтус близ Афин) и на островах Наксос и Парос. Известно, что паросские мраморные карьеры, а точнее, шахты,— самые древние. Измерения образцов мрамора из карьеров и измерения образцов от древних скульптур (анализ неразрушающий: требуется проба в десятки миллиграмм) и архитектурных деталей позволили связать их между собой (рис. 51).

Подобные результаты можно получить и обычным, петрографическим или химическим анализом. Например, было установлено, что образцы гандхарской скульптуры, хранящиеся в музеях Таксилы, Лахора, Карачи, Лондона, сделаны из камня, добытого из карьера в долине Сват в Пакистане, в округе Мардаи близ монастыря Тахт-и-Бахи. Однако анализ на масс-спектрометре более точен и менее трудоемок.

Нейтронно-активационный анализ (НАА). Нейтронно-активационный анализ является, пожалуй, самым мощным и эффективным средством определения химического состава того или иного объекта сразу по длинному ряду элементов. К тому же это неразрушающий анализ. Его физическая суть состоит в том,

Рис. 51. Сравнение образцов мрамора от архитектурных деталей и скульптур с образцами из карьеров:

1 — остров Наксос; 2 — остров Парос; 3 — гора Пентеликон; 4 — гора Гимметтус; 5 — образцы из памятников

что при облучении любого вещества нейтронами происходит реакция радиационного захвата нейтронов ядрами вещества. В результате происходит собственное излучение возбужденных ядер, а его энергия своя у каждого химического элемента и имеет свое определенное место в энергетическом спектре. К тому же чем больше концентрация данного элемента в веществе, тем больше энергии излучается на участке спектра данного элемента. Внешне ситуация аналогична той, что мы наблюдали при рассмотрении основ оптического спектрального анализа: каждый элемент имеет свое место в спектре, а степень почернения фотопластинки в данном месте зависит от концентрации элемента. В отличие от других нейтронно-активационный анализ обладает очень высокой чувствительностью: он фиксирует миллионные доли процента.

Методом нейтронной активации решаются археологические задачи разного уровня. Установлено, например, месторождение, в котором были добыты огромные монолиты железистого кварцита для изготовления гигантских статуй (15 м высоты) храмового комплекса Аменхотепа III в Фивах (XV в. до н. э.). Под подозрением было несколько месторождений, расположенных на разных расстояниях от комплекса: приблизительно от 100 до 600 км. По концентрации некоторых элементов, особенно по чрезвычайно низкому содержанию европия (1-10%), удалось установить, что монолиты для статуй были доставлены из самого удаленного карьера, где добывался кварцит достаточно однородной структуры, пригодной для обработки.

При всей своей заманчивости метод нейтронной активации пока нельзя считать общедоступным для археолога, таким же, как, например, спектральный анализ или металлография. Для того чтобы получить энергетический спектр вещества, его нужно облучить в ядерном реакторе, а это не очень доступно, да и дорого. Когда речь идет о проверке подлинности какого-либо шедевра, это одноактное исследование, и в данном случае, как правило, не считаются с расходами на экспертизу. Но если для решения рядовых текущих научных задач археологу нужно анализировать сотни или тысячи образцов древней бронзы, керамики, кремния и других материалов, метод нейтронной активации оказывается слишком дорогим.

Металлография. У археолога нередко возникают вопросы о качестве металлических изделий, их механических свойствах, о способах их изготовления и обработки (литье в открытую или закрытую форму, с быстрым или медленным остыванием, горячая или холодная ковка, сварка, науглероживание и т. п.). Ответы на эти вопросы дают металлографические методы исследования. Они весьма разнообразны и не всегда легкодоступны. Вместе с тем вполне удовлетворительные результаты в разных областях археологии получены сравнительно простым методом

микроскопического изучения шлифов. После некоторой стажировки этот метод может быть освоен самим археологом. Суть его состоит в том, что различные способы обработки железа, бронзы и других металлов оставляют свои «следы» в структуре металла. Отполированный участок металлического изделия помещают под микроскоп и по различимым «следам» определяют технику его изготовления или обработки.

Важные результаты получены в области металлургии и обработки железа и стали. В гальштатское время в Европе появляются основные навыки пластической обработки железа, редкие попытки изготовления стальных клинков путем науглероживания железа и его закалки. Хорошо заметно подражание бронзовым предметам по форме, подобно тому как в свое время бронзовые топоры наследовали форму каменных. Металлографическое изучение железных изделий последующей латенской эпохи показало, что в это время уже была полностью освоена технология изготовления стали, включая довольно сложные способы получения сварных лезвий с высоким качеством режущей поверхности. Рецепты изготовления стальных изделий практически без особых изменений прошли через все римское время и оказали определенное влияние на уровень кузнечного ремесла раннесредневековой Европы.

Синхронные позднему гальштату и латену скифо-сарматские культуры Восточной Европы тоже владели многими секретами производства стали. Это показано серией работ украинских археологов, широко использовавших методы металлографии.

Металлографический анализ медных изделий трипольской культуры позволил установить последовательность совершенствования технологии обработки меди на протяжении длительного времени. Сначала это была ковка самородной меди или металлургической, выплавленной из чистых окисных минералов. Технологии литья раннетрипольские мастера, по-видимому, не знали, но в технике ковки и сварки достигли больших успехов. Литье с дополнительной проковкой рабочих частей появляется только в позднетрипольское время. Между тем юго-западные соседи ранних трипольцев — племена культуры Караново VI — Гумельница уже владели разными приемами литья в открытую и закрытую форму.

Разумеется, наиболее весомые результаты получаются при сочетании металлографических исследований с другими методами анализа: спектральным, химическим, рентгеноструктурным и т. п.

Петрографический анализ камня и керамики. Петрографический анализ близок по своей технике металлографическому. Исходным объектом анализа в том и другом случае является шлиф, т. е. заполированный участок предмета или его проба, помещенные под микроскопом. Структура данной породы хорошо видна под микроскопом. По природе, размерам, количеству различных зерен тех или иных минералов определяются особенности изучаемого материала, по которым он может быть «привязан» к тому или иному месторождению. Это относительно камня. Шлифы, полученные от керамики, позволяют определить минералогический состав и микроструктуру глины, а параллельный анализ глины из предполагаемых древних карьеров позволяет идентифицировать изделие с сырьем.

При обращении к петрографическому анализу необходима четкая формулировка вопросов, на которые археолог хочет получить ответ. Петрографическое исследование довольно трудоемко. Оно требует изготовления и изучения достаточно большого количества шлифов, что обходится недешево. Поэтому такие исследования, как впрочем, и все остальные, не делаются «на всякий случай». Нужна четкая постановка вопроса, на которые хотят получить ответ при помощи петрографического анализа.

В отличие от жителей долин рек Томи и Чулыма неолитические племена Малой Азии активно обменивались орудиями труда или заготовками, сделанными из обсидиана. Это удалось установить при помощи спектрального анализа самих орудий и образцов месторождений обсидиана, которые четко различались между собой по концентрации таких элементов, как барий и цирконий.

К анализу структуры древних материалов следует также отнести изучение тканей, кожи, изделий из дерева, позволяющее выявлять особые технологические приемы, присущие данной культуре или периоду. Например, исследование тканей, найденных при раскопках Ноин-Улы, Пазырыка, Аржана, Мощевой Балки и других памятников, позволило установить пути древних экономических и культурных связей с весьма удаленными регионами.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДРЕВНИХ ТЕХНОЛОГИИ

Анализ вещества и структуры позволяет узнать о составе и технологии древних материалов и отвечать на разные вопросы культурно-исторического характера. Однако и здесь нужен комплексный подход, сочетание с другими методами. Наибольшая полнота понимания многих производственных процессов достигается средствами и методами физического моделирования древних технологий. Это направление в археологии сейчас получило широкое распространение под названием «экспериментальная археология».

Опытные плавки бронзы и железа позволили детальнее понять целый ряд «секретов» древних мастеров, убедиться в том, что некоторые технологические приемы и навыки литейщиков и кузнецов не напрасно были овеяны ореолом волшебства. Советские, чешские и немецкие археологи много раз пытались получить из выплавленного в сыродутном горне губчатого железа крицу, однако устойчивого результата не получилось. Экспериментальная плавка медно-оловянной руды из древних выработок в Фанских горах (Таджикистан) показала, что в отдельных случаях древние литейщики занимались не столько подбором компонентов сплава, сколько использованием руд с природными ассоциациями разных металлов. Возможно, что и бактрийские латуни тоже являются результатом использования особой руды с природным составом медь-олово-цинк-свинец.

Металлография — наука о внутреннем строении и особенностях структуры металлов и сплавов, характер которых определяется и металлургическими процессами их получения, и способами их обработки. Строение и микроструктура древнего металла изучается на его подполированных образцах в отраженном свете с помощью специальных металлографических микроскопов, позволяющих получать увеличение от 100 до 2000 раз (оптическая металлография). В некоторых случаях возникает необходимость более детального исследования микроструктуры с помощью больших увеличений. Для этого используется метод электронной микроскопии.

Источники:
История античной архитектуры
В период империи расширилось количество употребляемых строительных материалов и стало более разнообразным их качество. С одной стороны, этому способствовало открытие богатых залежей прекрасного мрамора в Луни (совр. Каррара), с другой — широкий приток со всех концов империи (особенно из Африки, Сирии и Греции) редких сортов цветного мрамора, гранита и порфира. Иногда они доставлялись в Италию уже в качестве готовых архитектурных элементов — баз, капителей и стволов колонн, заготовленных на месте. Эти ценные сорта камня служили для отделки монументальных храмов, базилик, дворцов и других сооружений. Наиболее парадные сооружения — Золотой дом Нерона, форум Траяна и др. — украшались внутри золотом, слоновой костью и перламутром. Обильное применение дорогих материалов — характерная черта многих зданий империи, отличающихся своей роскошью от строгих построек республики.
http://antique.totalarch.com/gha_roma/3/1
Состав и технология древних материалов
Глава о составе и технологии производства древних материалов. Из книги А. И. Мартынова, Я. А. Шера Методы археологического исследования
http://arheologija.ru/sostav-i-tehnologiya-drevnih-materialov/

COMMENTS