Экспериментальная археометаллургия
Экспериментальная археометаллургия - это раздел экспериментальной археологии , который конкретно включает в себя прошлые металлургические процессы, чаще всего связанные с копированием медных и железных предметов, а также тестированием методологии производства древних металлов и металлических предметов. Металлы и элементы, используемые в основном в качестве легирующих материалов, такие как олово , свинец и мышьяк , также являются частью экспериментальных исследований.
Экспериментальная археометаллургия как субдисциплина
[ редактировать ]Теория, лежащая в основе экспериментальной археологии, основана на новой археологической технике 1950-х годов, которая использовала современные примеры в форме экспериментов и этнологий в качестве аналогов прошлых процессов. [1] Экспериментальная археометаллургия считается частью общей экспериментальной археологии и редко выделяется в литературе, поэтому многие принципы остаются прежними, хотя большее внимание уделяется одному предмету.
Археометаллургия является хорошей областью для экспериментального воспроизведения, поскольку доказательства, полученные в результате раскопок, являются хорошей отправной точкой для реконструкции. Металлургические остатки представляют собой долговечный продукт, который имеет относительно надежные доказательства таких методов производства, как шлак и остатки огнеупорной керамики . [2] Экспериментирование принимает различные формы, включая репликацию объектов, репликацию системы, репликацию поведения и репликацию процессов. [3]
Проблемы исследования
[ редактировать ]Археометаллургические эксперименты обычно проводятся в контролируемых лабораториях или стараются оставаться как можно более аутентичными, проводясь с использованием только тех материалов и оборудования, которые были доступны субъектам, чью технологию пытаются реконструировать. Однако независимо от места эксперименты всегда проводятся с другим мышлением, выходящим за рамки того, что было изначально задумано. [4] Постоянной проблемой любого типа экспериментальной археологии является культурная дистанция между археологом и человеком, который изначально занимался металлургией. Эта разница в мышлении может привести к недопониманию процессов, лежащих в основе металлургии. [5] Во-вторых, не все эксперименты оказываются успешными, и трудно определить, является ли это ошибкой используемых методов или человека, проводящего эксперимент. [6]
Связь с этноархеологией
[ редактировать ]Этноархеология широко использовалась в сочетании с экспериментальной археологией, используя методы современных народов как аналоги процессов прошлого. Попытка использования этнологии в археологии пытается противодействовать культурной дистанции исследователя от процесса путем изменения контекста экспериментирования. Африка сыграла большую роль в реконструкции печей для выплавки меди и цветного железа, поскольку до сих пор есть несколько мест, где практикуется цеховое производство железа. [7] [8] Киллик [8] был одним из таких археологов, который использовал сохранившиеся производства железа в Африке, чтобы получить дальнейшее представление о том, как могли быть построены другие печи со всего мира.
Горное дело
[ редактировать ]Горное дело является одним из первых этапов производства металла и, как таковое, является одним из центров экспериментальной археометаллургии. Однако экспериментальные исследования в области горного дела в основном ограничиваются поджогами, а также воспроизводством и использованием горных орудий.
Поджигание
[ редактировать ]Поджигание — это процесс воздействия на скалу высоких температур, вызывающий растрескивание, растрескивание и общее повышение хрупкости породы, чтобы сделать ее более восприимчивой к процессам добычи полезных ископаемых. [9] Понимание процесса поджога стало решающим элементом в развитии археологической истории горного дела и, как таковое, стало предметом нескольких экспериментов по воспроизведению этой техники. [10] [11] [12] [13] [14] Обычно эксперименты по поджогу проводятся путем поджигания огня рядом с заранее определенной поверхностью скалы при одновременном измерении количества и типа используемого топлива, температуры огня и поверхности скалы, количества сколов до и после раскопок, а также количества времени, необходимого для различных процедур. [14] [15] [16] [17] [18] Это исследование позволяет сделать несколько возможных выводов о процессе добычи полезных ископаемых, включая общее количество топлива, которое могло потребоваться для добычи на участке добычи, и его влияние на окружающую среду, а также о том, как мог быть организован горный труд. Одним из результатов экспериментов по поджогу является осознание того, что закалка или обливание скалы водой после нагрева не является необходимой для облегчения раскопок скалы. [19] Процесс тушения был стандартным этапом в большинстве экспериментов по поджогу. [14] [15] [16] [18] но теперь необходимы дополнительные исследования, чтобы ответить на новый вопрос: почему использовалось закаливание, если оно не было эффективным.
Горные инструменты
[ редактировать ]Об экспериментальной реконструкции инструментов, использовавшихся в доисторической добыче полезных ископаемых, часто пишут в связи с использованием инструментов после процесса поджога. [14] [15] [16] [17] [18] Экспериментальный набор горных орудий состоит в основном из молотков и роговых кирок, которые реконструируются с использованием ивовых и орешниковых палочек, сыромятной кожи и пеньковой веревки для реализации различных техник валков и способов использования. [20]
Плавка
[ редактировать ]Плавка или восстановление руды до металлического состояния является основным источником экспериментов в археометаллургии. [14] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] В своей простейшей форме плавку можно осуществить, поместив образец руды между двумя кусками горящего древесного угля в атмосфере, восстанавливающей кислород , с источником сжатого воздуха для подпитки горения и достижения температуры, достаточно высокой для выплавки металла. [29] Но для достижения этого окончательного металлического состояния сначала необходимо сделать несколько вещей, включая обработку руды для удаления отходов или пустого материала, возможный обжиг руды, плавку руды, а затем есть возможность рафинирования металла. через серию переплавок. Затем посредством химического или микроскопического анализа продукты плавки анализируются и сравниваются с результатами археологических раскопок, чтобы изучить вероятность различных производственных процессов. [30] [31]
Медь и ее сплавы
[ редактировать ]Первая зарегистрированная экспериментальная работа с медью была проведена Кушингом в 1894 году, чтобы продемонстрировать, что медная пластина, найденная в курганах Хоупвелла в Огайо, могла быть произведена людьми Хоупвелла, а не получена в результате европейской торговли. [32] [1] [33] В своих экспериментах Кушинг использовал рога и каменные орудия, чтобы вырезать листы меди и прокалывать в них круглые отверстия методом давления и шлифования. [34] В дополнение к экспериментам с медными листами, Кушинг также проводил эксперименты по плавке, реконструированные на основе раскопок в долине Саладо , штат Аризона, для воспроизведения медных артефактов. [33] [34]
Железо
[ редактировать ]Экспериментальная археометаллургия железа возникла позже, чем археометаллургия меди, и по большей части не изучалась широко до середины 20 века. [35] [36] Это можно объяснить тем, что современная выплавка кованого железа все еще производилась как отрасль промышленности вплоть до 1900 года, когда последнее крупномасштабное производство прекратилось, а также убеждением исследователей в том, что многие из тех же методов были переданы из поколения в поколение с тех пор. появление цветущего железа. [36] [37] Статическая техника просто не имела места, поскольку технология, использовавшаяся для изготовления железа римской эпохи, демонстрировала использование технологии, которая уже давно исчезла. [36] [37] При этом исследования железа продвинулись дальше исследований меди из-за большего количества исторических текстов и сохранившихся остатков производства железа.
Было проведено несколько экспериментов по воспроизведению цветущего железа. [38] [39] [40] [41] [42] [43] Клаф [44] представлен усредненный образец экспериментального изделия из железа с возможным воспроизведением римских чашчатых печей. Клаф [44] обнаружил, что воспроизводящие чашечные печи неэффективны из-за производства небольших количеств железа низкого качества, что по сравнению с раскопанными находками гораздо более крупных кусков железа более высокого качества привело к выводу, что римляне не использовали чашечные печи.
Драгоценные металлы
[ редактировать ]Экспериментальная работа с драгоценными металлами ограничена стоимостью экспериментов и хорошо изученными техническими процессами. Золото и серебро производятся аналогично меди с дополнительным процессом купелирования . Платина в основном является проблемой в Южной Америке и обычно не используется в экспериментальной археометаллургии из-за ее традиционного использования в виде порошкообразного металла в качестве добавки для производства сплавов . [45]
Области исследований
[ редактировать ]В ходе экспериментального процесса плавки можно собрать несколько наборов данных, включая показатели расхода топлива, [43] [46] [47] эффекты изменения воздушного потока в печи, [43] [48] [49] температуры, [42] срок изготовления, [42] и химический состав. [50]
Тиражирование методик
[ редактировать ]Воспроизведение технологии производства меди включает в себя огромное количество возможностей в попытках воссоздать то, что было найдено в ходе археологических раскопок. Тайлекот и Бойделл [47] экспериментировали над возможными объяснениями содержания железа в некоторых медных предметах и возможностью удаления излишков железа путем переплавки меди. Экипаж [51] также провел экспериментальную работу с железом, чтобы показать возможную потерю массы железа из-за процессов, связанных с обработкой металла от блюма до заготовки, которая завершилась потерей 75% шлака, примесей и металлического железа.
Сплавы
[ редактировать ]Сплавы, кроме бронзы и латуни, мало представлены в литературе по археометаллургии. В основном это связано с отсутствием интереса или доказательств в археологических записях. Мышьяковистая медь является одной из таких ограниченных тем исследований, некоторые экспериментальные работы были проведены Поллардом, Томасом и Уильямсом. [52] В ходе нескольких экспериментальных плавок медных руд, включая мышьяк, Поллард, Томас и Уильямс обнаружили, что мышьяк в меди сохраняется в более высоких уровнях при использовании более низкой температуры плавки, подразумевая, что мышьяковистая медь могла быть результатом ранних технологий плавки, при которых температуры были низкими. не в состоянии пройти определенную точку.
Эксперименты со свинцом были ограничены главным образом из-за простоты его производства. Руду, содержащую свинец, можно легко выплавить, переплавить и обработать, поэтому нетрудно понять, как в прошлых обществах могли производить свинец. [53] Когда проводятся эксперименты со свинцом, они проводятся во многом так же, как и эксперименты по выплавке меди, с записью количественных элементов, таких как время завершения, скорость воздушного потока, расход топлива, а также полученное количество и состав металла из плавки. [54] Кроме того, свинец является токсичным элементом, и эксперименты с ним требуют особой осторожности, что накладывает ограничения на эксперименты. [55]
Другие аспекты
[ редактировать ]Репликация артефактов играет важную роль в сравнении использования артефактов. Часто объекты изготавливаются не только для того, чтобы доказать производственный процесс или выставить их на витрину, но и для того, чтобы показать, что данный объект будет иметь признаки износа, аналогичные тем, которые присутствуют в археологических записях. Робертс и Оттауэй [56] провел такие экспериментальные реконструкции, отливая бронзовые топоры , используя их заранее, а затем сравнивая результаты с известными археологическими находками. Результаты, полученные в результате таких экспериментов, показали, что объекты имеют сопоставимые характеры износа, и существуют европейские топоры с втулками, которые были сданы на хранение как использованными, так и неиспользованными. [56] Идентификация следов инструмента также может пойти противоположным путем, используя экспериментальную реконструкцию, чтобы показать разницу между различными материалами и характерами износа, которые они оставляют. Гринфилд [57] приводит один такой эксперимент, в котором исследуются следы стальных, бронзовых и каменных орудий на кости и приводятся примеры того, как их можно увидеть в археологических записях.
Потребление энергии и эффективность — еще одна тема, представляющая интерес для археометаллургии. Эксперименты по вырубке деревьев и расчистке земли, включающие сравнение каменных, бронзовых и стальных топоров, нравятся ряду археологов. [58] [59] [60] В экспериментах такого типа учитываются такие факторы, как затраченное время и потребление кислорода исследователями, чтобы попытаться найти сходство в способах использования энергии в прошлых жизнях. [58] [59] [60]
См. также
[ редактировать ]- Экспериментальная археология
- Металлы древности
- История горного дела
- Добывающая металлургия
- Пирометаллургия
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Форрест (2008) , с. ?.
- ^ Крэддок (1995) , с. ?.
- ^ Матье JR, 2002. Введение - Экспериментальная археология: воспроизведение прошлых объектов, поведения и процессов. В JR Mathieu (ред.) Экспериментальная археология: репликация прошлых объектов, поведения и процессов 1-11. Оксфорд, Археопресс . БАР Международная серия 1023.
- ^ Плейнер Р., 2000. Железо в археологии: европейские плавильные заводы Bloomery. Прага, Археологический Устав Авкр.
- ^ Киллик Д., 1991. Актуальность недавней африканской практики выплавки железа для реконструкции доисторической технологии плавки. В PD Glumes (ред.) «Последние тенденции в археометаллургических исследованиях» 47-54. Филадельфия, Маска. Исследовательские работы MASCA в области науки и антропологии Vol. 8 Часть 1.
- ^ Крэддок (1995) , с. 22.
- ^ Бернус С. и Эчард Н., 1985. Металлообработка в регионе Агадес (Нигер): этноархеологический подход. В книге Пола Т. Крэддока и М. Дж. Хьюза (ред.) «Печи и технология плавки в древности», 71–80. Лондон, Британский музей. Периодические статьи № 48.
- ^ Перейти обратно: а б Киллик 1991 г.
- ^ Тимберлейк С., 2007. Использование экспериментальной археологии/археометаллургии для понимания и реконструкции технологий горнодобывающей и плавильной промышленности раннего бронзового века. В SL Niece et al. (ред.) Металлы и рудники: исследования в области археометаллургии 27-36. Лондон, Archetype Press.
- ^ Crew P., 1990. Эксперимент по поджогу в Рив Гохе. 1989. В книге П. Крю и С. Крю (ред.) Ранняя добыча полезных ископаемых на Британских островах 57. Maentwrog, Plas Tan y Bwlch. Периодическая газета № 1.
- ^ Льюис А., 1990. Эксперименты по поджогу на Большом Орме, 1989. В книге П. Крю и С. Крю (ред.) Ранняя добыча полезных ископаемых на Британских островах 55-56. Maentwrog, Plas Tan y Bwlch. Периодическая газета № 1.
- ^ Пикин Дж. и Тимберлейк С., 1988. Каменные молоты и поджигание. Бюллетень Исторического общества шахт Пик-Дистрикт, Том. 10 № 3. 165-167.
- ^ Тимберлейк С., 1990. Эксперименты по поджогу и примитивным горным работам, Cwmystwyth, 1989. В книге П. Крю и С. Крю (ред.) Ранняя добыча полезных ископаемых на Британских островах 53-54. Maentwrog, Plas Tan y Bwlch. Периодическая газета № 1.
- ^ Перейти обратно: а б с д и Тимберлейк 2007
- ^ Перейти обратно: а б с Экипаж 1990 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Льюис 1990 г.
- ^ Перейти обратно: а б Пикин и Тимберлейк, 1988 год.
- ^ Перейти обратно: а б с Тимберлейк 1990
- ^ Тимберлейк 2007, 30.
- ^ Крэддок Б., 1990. Экспериментальная обработка каменных молотков. В книге П. Крю и С. Крю (ред.) Ранняя добыча полезных ископаемых на Британских островах 58. Maentwrog, Plas Tan y Bwlch. Периодическая газета № 1
- ^ Коулз Дж., 1979. Экспериментальная археология. Лондон и др., Academic Press
- ^ Бамбергер М., 1985. Условия труда в древнем процессе выплавки меди. В книге Пола Т. Крэддока и М. Дж. Хьюза (ред.) «Печи и технология плавки в древности», 151–157. Лондон, Британский музей. Периодические статьи № 48.
- ^ Бамбергер М. и Винцерц П., 1990. Древняя плавка оксидной медной руды. В Р. Ротенберге (ред.) Древняя металлургия меди 78-122. Лондон, Институт архео-металлургических исследований.
- ^ Меркель Дж. Ф., 1990. Экспериментальная реконструкция медеплавильного завода бронзового века на основе археологических свидетельств из Тимны. В Р. Ротенберге (ред.) Древняя металлургия меди 78-122. Лондон, Институт археометаллургических исследований.
- ^ Tylecote RF, 1991. Краткое изложение результатов экспериментальных работ по выплавке ранней меди. . В WA Oddy (ред.) Аспекты ранней металлургии 5-12. Лондон, Британский музей. Периодический доклад Департамента науки № 17.
- ^ Тайлекот Р.Ф. и Бойделл П.Дж., 1978. Эксперименты по выплавке меди на основе ранних печей, найденных в Тимне. В книге Б. Ротенберга (ред.) Выплавка меди в энеолите: раскопки и эксперименты. Лондон, Институт археометаллургических исследований. Архео-металлургическая монография № 1.
- ^ Тайлекот Р.Ф. и Меркель Дж.Ф., 1985. Экспериментальные методы плавки: достижения и будущее. В книге Пола Т. Крэддока и М. Дж. Хьюза (ред.) «Печи и технология плавки в древности», 3-20. Лондон, Британский музей. Периодические статьи № 48.
- ^ Цвикер У., 1991. Исследования по добывающей металлургии руды Cu/Sb/As и раскопанных продуктов плавки из Норсун-Тепе (Кебан) на Верхнем Евфрате (3500-2800 до н. э.). В WA Oddy (ред.) Аспекты ранней металлургии 13-26. Лондон, Британский музей. Периодический доклад Департамента науки № 17.
- ^ Цвикер 1991
- ^ Крэддок Пол, Микс Н. и С. Тимберлейк, 2007. На грани успеха: научное исследование продуктов первых экспериментов по плавке горнодобывающей группы. В SL Niece et al. (ред.) Металлы и рудники: исследования в области археометаллургии 37-45. Лондон, Archetype Press.
- ^ Тайлекот 1991
- ^ Кушинг Ф.Х., 1894. Первобытная обработка меди: экспериментальное исследование. Американский антрополог, Том. 7, № 1, 93-117.
- ^ Перейти обратно: а б Тайлекот и Меркель 1985, 4
- ^ Перейти обратно: а б Кушинг 1894 г.
- ^ Фуллер 2000, 132.
- ^ Перейти обратно: а б с Тайлекот и Меркель 1985, 8
- ^ Перейти обратно: а б Киллик 1991, 47
- ^ Клаф RE, 1985. Железная промышленность в железном веке и романо-британском периоде. В книге Пола Т. Крэддока и М. Дж. Хьюза (ред.) «Печи и технология плавки в древности», 179–187. Лондон, Британский музей. Периодические статьи № 48.
- ^ Коулз 1979
- ^ Экипаж 1991 г.
- ^ Крю П. и Чарльтон М. 2007. Анатомия печи… и некоторые из ее разветвлений. В SL Niece et al. (ред.) Металлы и рудники: исследования в области археометаллургии 219-225. Лондон, Archetype Press.
- ^ Перейти обратно: а б с Нос 1985г.
- ^ Перейти обратно: а б с Фуллер 2000
- ^ Перейти обратно: а б Клаф 1985 г.
- ^ 75. Тайлекот и Меркель 1985, 13.
- ^ Носек Э., 1985. Польские эксперименты по плавке в печах со шлаковыми ямами. В книге Пола Т. Крэддока и М.Дж. Хьюза (ред.) «Печи и технология плавки в древности», 165–177. Лондон, Британский музей. Периодические статьи № 48.
- ^ Перейти обратно: а б Тайлекот и Бойделл, 1978 г.
- ^ Бамбергер и Винцерцт, 1990 г.
- ^ Меркель 1990 г.
- ^ Крэдок, Микс и Тимберлейк, 2007 г.
- ^ Crew P., 1991. Экспериментальное производство доисторического слиткового железа. Журнал Исторического металлургического общества, Vol. 25 № 1 21-36.
- ^ Поллард А.М., Томас Р.Г. и П.А. Уильямс, 1989. Некоторые эксперименты, касающиеся плавки мышьяковой меди. В П. Бадде (ред.) Археологические науки 169–174. Оксфорд, Книги Оксбоу. Монография № 9.
- ^ Тайлекот и Меркель 1985, 10–11.
- ^ Хетерингтон Р., 1991. Исследования выплавки примитивного свинца и его продуктов. В WA Oddy (ред.) Аспекты ранней металлургии 27-40. Лондон, Британский музей. Периодический доклад Департамента науки № 17.
- ^ Бэйли Дж., Кроссли Д. и М. Понтинг, 2008. Металлы и металлообработка: основа исследований в области археометаллургии. Уэйкфилд, Группа Чарльзворта. Периодическое издание Общества исторической металлургии № 6.
- ^ Перейти обратно: а б Робертс Б. и Оттауэй Б., 2003. Использование и значение топоров с гнездами в период позднего бронзового века. Европейский журнал археологии, Vol. 6, № 2, 119-140.
- ^ Greenfield HJ, 2002. Отличие металла (стали и бронзы с низким содержанием олова) от камня (кремня и обсидиана) от порезов инструментов на кости: экспериментальный подход. В JR Mathieu (ред.) Экспериментальная археология: репликация прошлых объектов, поведения и процессов 35-54. Оксфорд, Археопресс. БАР Международная серия 1023.
- ^ Перейти обратно: а б Матье Дж. Р. и Мейер Д. А., 1997. Сравнение головок топоров из камня, бронзы и стали: исследования в области экспериментальной археологии. Журнал полевой археологии, Vol. 24, № 3, 333-351.
- ^ Перейти обратно: а б Матье Дж.Р. и Мейер Д.А., 2002. Переосмысление экспериментальной археологии: оценка процесса экспериментирования. В JR Матье (ред.) Экспериментальная археология: репликация прошлых объектов, поведения и процессов 73-82. Оксфорд, Археопресс. БАР Международная серия 1023.
- ^ Перейти обратно: а б Сарайдар и Шимада 1973. Экспериментальная археология: новый взгляд. Американская древность, Vol. 38, № 3, 344-350.
Библиография
[ редактировать ]- Крэддок, Пол Т. (1995), Добыча и производство ранних металлов , Эдинбург: Издательство Эдинбургского университета.
- Форрест, Кэролайн (2008), «Природа научных экспериментов в археологии: экспериментальная археология с девятнадцатого до середины двадцатого века», в Каннингеме, Пенни; Хиб, Джулия; Паардекупер, Руланд (ред.), «Опыт археологии посредством эксперимента» , Oxford: Oxbow Books, стр. 61–68.