Опыт и перспективы инженерно-геологических исследований
памятников археологии

О. Е. Вязкова

МГГРУ, Москва

В последние десятилетия стала развиваться тенденция сохранения и (или) экспонирования крупных археологических и архитектурно-археологических памятников в условиях естественного ландшафта (Аркаим, Горгиппия, Томская писаница и др.). При этом наиболее приемлемым и предпочтительным способом сохранения памятников считается консервация. Но для демонстрации памятника в целом или его отдельных, наиболее интересных и важных, элементов нужна музеефикация.

Однако это сопряжено с рядом проблем, обусловленных состоянием геологической среды в сфере взаимодействия памятников. Поэтому проявление интереса к археологическим проблемам со стороны специалистов по инженерной геологии, обладающей значительным поисковым и аналитическим арсеналом, можно рассматривать как новый этап в исследованиях, а также и в сохранении археологической составляющей историко-культурного наследия.

Инженерная геология изучает взаимодействие хозяйственной деятельности человека с геологической средой. Как при любых видах взаимодействий, в этом случае имеется несколько аспектов:

влияние природной, в частности геологической, среды на хозяйственную деятельность в период создания и эксплуатации природно-археологической системы;

влияние хозяйственной деятельности в историческом прошлом на ход процессов в геологической среде;

влияние геологических процессов на сохранность различных элементов археологических памятников за время, прошедшее после эксплуатации объекта.

Изучая археологические памятники, необходимо иметь в виду, что за время их существования роль каждого из этих аспектов меняется, они "включаются" по очереди.

Понятие "инженерно-геологические условия" включает в себя ряд взаимосвязанных компонентов. Для решения задач, встающих перед исследователями археологических памятников, наиболее значимыми являются такие компоненты как климат, рельеф и речная сеть, геологическое строение (состав пород и их возраст), геоморфология, гидрогеологические условия (уровень подземных вод, их режим и химический состав), экзогенно-геологические процессы, происходящие в верхних слоях земной коры при их взаимодействии с атмосферой, гидросферой, биосферой (оползни, обвалы, сели, морская абразия и речная эрозия, карст, плоскостной смыв, выветривание, пучение, эоловые процессы и т. д.).

Археологические памятники в подавляющем большинстве доходят до нас в состоянии, не соответствующем их первоначальному назначению и типу функционирования (поверхностные сооружения становятся погребенными, изменяются гидрологические и гидрогеологические условия). Для одних это следствие разрушения (Маяцкое городище, городища Пензенской обл. и очень многие другие), а для некоторых - причина длительной сохранности (скифские "бабы" комплекса Байте [Вязкова, 2000. С. 31-44], мостовые XVI в. в Историческом проезде в Москве и др.), которую обеспечили грунты-консерванты.

Некоторое время назад идея инженерно-геологического изучения археологических памятников появлялась в лучшем случае на этапе музеефицирования наиболее крупных и ценных из них. Сейчас все больший интерес у археологов вызывают проблемы реконструкции природной обстановки на период создания и функционирования памятника, одним из звеньев которой являются инженерно-геологические условия: климат, рельеф, геологическое строение, уровень грунтовых вод, процессы и т. д.

У древних людей, создававших объект, была возможность выбрать место его размещения. Это само по себе представляет исторический, этнографический интерес: какими соображениями руководствовался древний человек? Что для него было главным при выборе того или иного решения? Для археологических исследований весьма важны систематизация и оценка тех природно-геологических условий, информацией о которых пользовались древние люди. Не случайно ведь на территориях, где преобладают скальные и полускальные породы, могильники приурочены к пролювиальным конусам выноса (могильник у д. Шишкино) [Окладников, 1978] или пролювиально-делювиальным шлейфам (Маяцкий могильник) [Флеров, 1993].

При рассмотрении природно-археологических систем (ПАС) с позиции инженерной геологии можно выделить основные черты, отличающие их от природно-технических систем (ПТС):

- длительность существования;

- обусловленность сохранности памятника в историческом прошлом региональным парагенезом геологических процессов, а в настоящем - развитием инженерно-геологических процессов и антропогенных нагрузок;

- незначительность размеров памятников по сравнению с геологическими, геоморфологическими и другими структурами;

- отсутствие во многих случаях технической составляющей;

- отсутствие предварительных инженерно-геологических исследований.

В настоящее время выделились два основных направления в изучении археологических памятников, для которых очень интересны и эффективны результаты инженерно-геологических исследований. Первое - это анализ условий создания и эксплуатации памятников, разрушаемых природными процессами или антропогенной деятельностью (новостроечные или аварийно-спасательные работы), второе - музеефикация памятников в условиях естественного ландшафта (или иным способом) или разработка мероприятий для длительного сохранения памятников, если музеефикация нецелесообразна.

К сожалению, решения о музеефикации того или иного памятника часто принимаются без учета технологических возможностей реставрации и последствий их применения в конкретных инженерно-геологических условиях. Музеефикация ни в коем случае не должна становиться печальным эпилогом в истории существования памятника. Она может базироваться только на строго обоснованном эксплуатационном режиме, выработанном после тщательного изучения условий функционирования природно-археологической системы.

Цели и задачи инженерно-геологического изучения археологических памятников
К решению археологических проблем инженеры-геологи привлекаются пока редко. Но даже имеющиеся опыты их решения, проведенные примерно на 500 объектах, в том числе и ценнейших (Шишкинская писаница, Аркаим, Гнёздово, Горгиппия, Маяцкий комплекс, Раевское городище, историческая часть Пскова и др.), показывают, насколько разнообразны цели и задачи, которые ставят перед геологами археологи. Во многом это разнообразие объясняется будущим конкретного археологического памятника, которое планируют для него археологи-исследователи.

Основными вариантами использования памятников являются:

- музеефикация под открытым небом в условиях естественного ландшафта ("Шишкинские писаницы" [Вязкова, 1992. С. 126-131], Маяцкое городище, Болгарское городище, Аркаим [Аркаим… 1995; Вязкова, 1998. С. 170-176], Горгиппия и др.);

- музеефикация с элементами инженерно-технической защиты или в крытом павильоне на фоне естественного ландшафта (палеолитическое жилище у д. Костенки в Воронежской обл., склеп Деметры в Керчи и др.);

- хранение элементов памятника в стационарных музеях (Государственный Эрмитаж и краеведческие музеи).

От некоторых хозяйственных руководителей поступают предложения организовать в пещерных средневековых комплексах овощехранилища или рестораны…

Нам представляется, что на данном этапе нельзя полностью охватить все цели исследований, которые будут возникать при расширении практической работы в этой области. Поэтому мы ограничимся перечислением тех из них, которые видны уже сегодня.

Первая группа, направленная на поиск путей:

- сохранения памятника в естественных условиях;

- сохранения памятника в естественных условиях с элементами инженерно-технической защиты;

- на решение вопроса о возможности и способе консервации или реставрации и музеефикации памятника;

Вторая группа, направленная на решение исторических и археологических вопросов:

- оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий на момент создания объекта и их влияния на характер освоения окружающей его территории;

- изучение инженерно-геологических условий территории, окружающей памятник, поиск мест добычи строительного материала для решения археолого-исторических или реставрационно-реконструкционных вопросов;

- изучение строительных технологий, применявшихся древними людьми и их связь с характером геологической среды.

Даже при единстве цели исследований на различных памятниках могут возникать самые разные задачи в зависимости от особенностей региональных условий. Задачи можно разделить на основные, решение которых обязательно, и дополнительные, возникновение и тип которых могут варьировать в зависимости от объекта.

Основными задачами, направленными на оценку состояния и прогноз функционирования природно-археологических систем, являются:

- изучение геологического строения, истории геологического развития, тектонических, геоморфологических, гидрогеологических, геокриологических условий региона, в котором расположен памятник;

- изучение инженерно-геологических условий участка памятника;

- исследование состава, состояния и свойств грунтов, входящих в природно-археологическую систему;

- анализ условий развития экзогенно-геологических процессов и их влияния на природно-археологическую систему;

- оценка техногенного влияния на природно-археологические системы, подлежащие сохранению в условиях естественного ландшафта;

- прогноз функционирования ПАС и поиск инженерно-технических способов их защиты.

Дополнительными задачами являются:

- определение мест и способов разработки строительного материала, использованного при создании памятников и пригодного для их реставрации;

- реконструкция палеогеографической обстановки в районе расположения памятника;

- оценка исторической поверхностной инфраструктуры (организация поверхностного стока, дренажи и т. п.);

- изучение влияния культурного слоя на сохранность архитектурно-археологических объектов и т. д.

Решение этих задач позволяет диагностировать современное состояние природно-археологической системы и прогнозировать ее дальнейшее функционирование. Приведем несколько примеров выполненных работ.

Исследования при линейном строительстве
В 1998-2003 гг. проведено обследование нескольких сотен археологических памятников, обнаруженных в ходе новостроечных работ вдоль трасс газопроводов и волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) в Московской, Калужской, Смоленской, Тверской, Ярославской областях (работы экспедиций Отдела охранных раскопок ИА РАН). Целью инженерно-геологических исследований являлась оценка влияния природных условий на хозяйственную деятельность людей, населявших изученную территорию в прошлом.

Для этого был поставлен ряд задач, который включал в себя:

1) изучение закономерностей геологического строения территории, которые обеспечивают формирование инженерно-геологических условий;

2) изучение инженерно-геологических условий участков расположения конкретных памятников;

3) оценку особенностей литологического состава пород с точки зрения добычи сырья для гончарного производства;

4) оценку современного техногенного влияния на памятники;

5) прогноз функционирования природно-археологических систем в условиях естественного ландшафта (вне газопровода) и поиск инженерно-технических способов их защиты в случае необходимости;

6) изучение гидрогеологических условий для оценки возможности использования подземных вод для водоснабжения древних населенных пунктов;

7) оценку развития экзогенных геологических процессов с точки зрения их влияния на сохранность памятников археологии и на жизнь людей в прошлом;

8) разработку принципов прогноза расположения памятников в регионах с подобным геологическим строением.

Информационной базой для выполнения работ служили материалы государственной геологической съемки изучаемых районов масштабов 1:50000 и 1:200000. Дополнительно было проведено маршрутное исследование территории расположения археологических памятников. Оно включало визуальное изучение состава грунтов, вскрытых археологическими шурфами и слагающих курганные могильники, а также оценку компонентов инженерно-геологических условий территории и развития экзогенных геологических процессов.

Проведенный анализ инженерно-геологических условий участков расположения конкретных археологических памятников и их влияния на выбор мест поселения и погребения людей показал следующее.

1) Благодаря общности истории геологического развития территории Центральной России строение верхней части литосферы на значительных площадях идентично, и это влечет за собой одинаковые проблемы и сложности при освоении столь удаленных друг от друга участков.

2) На характер изученных объектов огромное влияние оказала специфика строящихся линейных сооружений газовой отрасли, требования к их прокладке; в результате подавляющее большинство исследованных участков относится к поверхностям водоразделов, удаленным от водотоков.

3) Геологическое строение более 80% участков расположения памятников неблагоприятно для размещения поселений;

4) Вследствие всего этого большинство исследованных памятников относится к ближайшей хозяйственной округе или хозяйственной периферии.

Рассмотренные памятники (селища и местонахождения) располагались на пологих склонах речных долин, в среднем на расстоянии не более 300-500 м от поверхностных водотоков. Для хозяйственно-питьевых целей использовались поверхностные воды. Использование же подземных вод в качестве источника водоснабжения началось, вероятно, лишь в недалеком прошлом (XIX-XX вв.).

Крутизна склонов речных долин, в среднем изменяющаяся от 2-5° до 10-15° (как исключение до 25°), позволяет эвакуироваться фактически всему поверхностному стоку, сводя к минимуму количество инфильтрующейся влаги. А минимальная влажность покровных суглинков, покрывающих практически всю территорию района, в предзимний период не дает возможности развиваться процессу морозного пучения. Эвакуация осадков в этих условиях предотвращает и возможный процесс заболачивания.

Увеличение же крутизны склонов при наличии покровных суглинков приводит к развитию процессов плоскостного смыва и струйчатого размыва и, как следствие, к уменьшению мощности почвенного горизонта и его плодородия.

Следовательно, основание и строительство поселений именно в таких инженерно-геологических условиях позволяет нам говорить о том, что люди хорошо понимали и использовали геологическую среду. Вероятно, выбор склоновых частей долин был связан с опытом неудачного строительства на покровных суглинках в условиях горизонтального и плоского рельефа.

В расположении памятников разного возраста замечена следующая закономерность: приуроченность более ранних поселений (до XII-XIV вв.) к склонам крупных рек и их притоков, более же поздние поселения могут располагаться вблизи небольших ручьев.

В выборе места для расположения курганов наблюдается присутствие двух составляющих: воды и достаточно высокого положения в рельефе. Если был выбор, то предпочтение отдавалось песчаным грунтам.

Выявление закономерностей расположения памятников позволило в дальнейшем весьма эффективно прогнозировать расположение еще не выявленных археологических объектов на новых трассах, проходящих в этих областях.

Аркаим
В 1987-1988 гг. на юге Челябинской обл. (Брединский р-н) в ходе строительства межхозяйственной оросительной системы на р. Большой Караганке был обнаружен археологический памятник неизвестного ранее типа. Перед исследователями предстал круглый в плане, окруженный рвами и земляными валами город. Теперь можно говорить о том, что был найден один из центров древней культуры XVIII-XVI вв. до н. э. Это Аркаим - город-крепость, город-мастерская литейщиков бронзы, построенный из грунта с применением дерева. Сейчас выявлена большая группа памятников, аналогичных аркаимскому комплексу, условно обозначенных как "страна городов" [Аркаим… 1995]. "Страна" протянулась вдоль восточных склонов Урала на 400 км с севера на юг и на 100-150 км с запада на восток. Сегодня известно 17 пунктов с 21 укрепленным поселением, а также другими сопутствующими памятниками - селищами, могильниками и т. д.

Инженерно-геологические исследования и наблюдения проводились по договору с дирекцией на территории музея-заповедника "Аркаим" в 1995-1996 гг. Основной целью работ являлась оценка условий создания и функционирования памятника, а также возможности его музеефикации в условиях естественного ландшафта.

Для этого нужно было ответить на важные практические вопросы: какие материалы использовались древними строителями; какими способами достигалась устойчивость пород; что и как нужно делать сегодня, чтобы сохранение памятников подобного типа и их реконструкция стали реальностью.

В ходе работ были обследованы различные участки территории заповедника (городище Аркаим, "новодел", песчаный карьер, находящийся в заповеднике) и оценены их инженерно-геологические условия [Вязкова, 1998].

Нами проведен комплексный анализ гранулометрического, химического и минерального состава отобранных пород. Главное, что интересовало при всех этих исследованиях, - это особенности состава, которые могли создавать эффект цементации при несложных методах обработки (переработки) природных грунтов.

Наиболее важными признаками для разделения отобранных 10 образцов на группы были естественность происхождения и нахождения, а также цвет.

Половина образцов характеризует породы в естественном залегании, даже если они находятся в пределах археологического объекта. Другая половина представлена техногенными грунтами: элементы древних оборонительных укреплений (вала), результат эксперимента по применению грунтов в качестве строительных материалов при реконструкции археологических памятников (стены "новодела").

Основная масса природных грунтов имеет светло-коричневую и желтоватую окраску. В коренном залегании в аллювиальных отложениях первой надпойменной террасы р. Большая Караганка, являющихся основанием городища, встречаются зоны светло-серого или белого цвета (рис. 1), характеризующие распределение природного засоления в грунтах. И только в одном образце, который представляет центральную часть вала, мы видим серый цвет грунта. Можно предположить, что самую важную часть сооружения старались сделать из наиболее устойчивого материала - дерна, который и дал необычную окраску.

Анализ гранулометрического состава показал, что все грунты являются песком среднезернистым, неоднородным. Этот простой вывод оказался весьма принципиальным, т. к. в документации археологов фигурировали постройки из глины [Аркаим… 1995]. Знание гранулометрического состава позволяет понять главные механизмы и закономерности взаимодействия грунтов с окружающей средой в естественных условиях и при хозяйственной деятельности человека.

Минеральный и химический составы пород тесно связаны, поэтому имеет смысл обсуждать их результаты совместно. Нами проведено несколько видов анализов - силикатный, рентгеноструктурный, водной вытяжки из грунтов, элементный рентгеноспектральный, спектральный атомно-эмиссионный, - определено содержание различных форм ртути. Основной целью применения перечисленных видов анализа являлся поиск веществ, которые могли бы цементировать, "омоноличивать" сыпучие песчаные грунты, используемые в качестве строительного материала. Попутно делались попытки найти различия между выделенными природными и техногенными группами проб.

В минеральном составе имеющихся образцов пород преобладает кварц. В меньшем количестве содержатся минералы группы полевых шпатов (альбит, калиевый полевой шпат). Почти во всех образцах выявлено присутствие кальцита, что наиболее важно для решения стоящих перед нами задач. Среди примесей встречены минералы группы слюд (иллит, мусковит), каолинит и смешаннослойные силикаты (смектиты). В некоторых образцах содержится значительное количество рентгеноаморфной фазы - минералов, не имеющих кристаллической структуры (опал, обсидиан и др.). По результатам проведенного анализа, пески относятся к полевошпатово-кварцевым с незначительной примесью глинистых минералов и с элементами вторичного засоления.

Химический состав, определенный силикатным анализом и анализом водной вытяжки из грунтов, дает возможность детально проанализировать особенности грунтов в естественном залегании и в инженерных сооружениях. Для нас наибольший интерес представляет растворимая часть минеральной фазы, потому что именно она принимает участие в формировании интересующих нас свойств техногенно переотложенных грунтов.

Из всех компонентов состава наиболее интересно и показательно "поведение" ионов растворимых солей (Na+, K+, Ca2+, HCO3-, Cl-).

Хлориды, например, слабо проявляющие себя в природных условиях ниже почвенного слоя, дают резкий скачок в грунтовой засыпке центральной части вала и несколько меньший - во внешней его облицовке, что связано с использованием дерна, который оказывается наиболее засоленным.

Карбонаты, основу которых составляет кальцит (хотя имеются незначительные примеси магнезита, доломита, сидерита, предположительно могут присутствовать стронциокальцит и бариокальцит), ведут себя иначе. Неоднородность их содержания - явление природное, связанное с процессами вторичного континентального засоления и формирования породы из первичных осадков. Наибольшее количество карбонатов встречено в естественных образованиях, обнаруженных в археологических раскопах на полу жилищ в виде светло-серых и белых пятен и в стенке карьера. В других природных грунтах наблюдается резкое снижение их содержания.

Засоление грунтов имеет некоторую неоднородность, что связано с природным механизмом процесса, в ходе которого некоторые образцы оказываются незасоленными, а другие - засоленными. К природным по засолению можно отнести и образцы из стен "новодела" (т. к. при строительстве "новодела" в грунты ничего не добавлялось), которые также оказываются засоленными. Максимальное же содержание солей наблюдается в образце из центра вала, что является логичным результатом использования блоков дерна.

Рассматривая состав растворимых солей, следует отметить, что среди них преобладают труднорастворимые соли (кальцит и другие карбонаты), а легкорастворимых - очень мало, что объясняет практическое отсутствие цементации пород в естественных условиях. В конструкциях вала кроме высокого (в 2 раза выше фона) содержания гидрокарбонат-иона мы встречаем повышенное в 100 раз по сравнению с фоном содержание натрия, в 10-15 раз - хлор-иона и в 5-8 раз - калия. Таким образом, резко возрастает содержание легкорастворимых солей, которые при отсутствии воды могут служить связующим, цементирующим материалом для конструкции вала.

Сейчас невозможно утверждать, что строители знали о некотором засолении грунтов и о том, как это отразится на их строительных свойствах. Но они, по-видимому, знали, что наиболее плотно песок можно уложить при некотором его увлажнении, которое уменьшает трение частиц друг о друга и сыпучесть породы. При том засолении, которое имеет место в породах Аркаима, такого увлажнения вполне достаточно, чтобы началось растворение легкорастворимых солей. После высыхания грунт приобретает некоторую цементацию, которой не было в природе, а вместе с ней повышаются прочностные свойства.

Анализ содержания в породе других элементов показал, что ни в каких пробах нет аномального содержания меди, которое логично было бы предположить, учитывая характер производственной деятельности на территории городища. Объясняется это, по-видимому, способностью природных систем к саморегенерации, восстановлению исходного природного уровня содержания отдельных элементов.

Интересные, на наш взгляд, результаты дал анализ содержания различных форм ртути. Распределение ртути различно, и по нему образцы группируются в два типа. К первому типу относятся образцы, характеризующие природные концентрации ртути в грунтах, которые являются весьма незначительными. Здесь ртуть в основном представлена физически сорбированной. Ко второму типу относятся образцы из вала, характеризующие древнее техногенное вмешательство. Повышение концентраций ртути в них связано, вероятно, с процессами активной сорбции этого элемента на органических веществах, содержащихся в почве. Спустя 3500 лет в пробах присутствуют три различные формы ртути: физически сорбированная, химически сорбированная и изоморфная. Опыт исследования содержания ртути может применяться и на других объектах, когда нужно определить происхождение какого-либо горизонта (природный или искусственный).

В связи с тем, что засоленные грунты обладают специфическими свойствами при увлажнении, нами проведены опыты по определению времени размокания грунтов. При этом замечено следующее:

1) эксперименты оказались возможны только с техногенными грунтами разного происхождения (валы городища и стены "новодела"), т. к. грунты в естественном залегании не обладают цементацией;

2) по размокаемости выстраивается ряд объектов: кирпичи для печи в "новоделе" (118 с) -> облицовка вала городища (96 с) -> средняя часть вала городища (82 с) -> стены "новодела" (23-36 с).

В составе грунтов (химическом или минеральном), определенном на данном этапе исследований, нет соответствующего ряда изменчивости. Нами уже отмечалось, что грунты вала несколько отличаются по химическому составу от остальных образцов. Возрастание содержания легкорастворимых солей не может повышать водостойкость грунтового массива, следовательно, надо предполагать присутствие не выявленных на данный момент органо-минеральных труднорастворимых соединений, которые возникли при строительстве сооружения.

Из приведенных материалов видно, что у искусственных сооружений городища появлялась некоторая водостойкость, отсутствующая у природных грунтов. Применение строительных технологий, понятых нами, возможно, не полностью, позволило далеким нашим предкам решить стоявшую перед ними сложнейшую фортификационную задачу - построить крепость из песка.

Сохранение подобных объектов в естественных условиях требует особого внимания. Устойчивость элементов природно-археологической системы к природным воздействиям мала. Экспонирование памятника в открытом виде приводит к разрушению сохранившихся конструкций. Это, к сожалению, очень заметно в тех раскопах, которые оставлены для обозрения туристам. Здесь необходима разработка комплекса защитных мероприятий, направленных на повышение устойчивости системы против воздействий или сокращение взаимодействий с внешней средой.

Очень жаль, что при строительстве "новодела" была допущена весьма существенная ошибка. Его расположили в пойме Большой Караганки, что привело к практически полному разрушению постройки в первый же паводок (рис. 2). Аркаим же находился на первой надпойменной террасе и затоплению не подвергался никогда. Это показывает, что при музеефикации памятников необходимо учитывать все инженерно-геологические аспекты.

Полуостров Абрау
В 1997-2003 гг. проводились работы на черноморском побережье в районе Анапы - Новороссийска с группой А. А. Малышева (ИА РАН), занимающейся комплексными междисциплинарными исследованиями памятников археологии (по грантам РГНФ).

Целью исследований была оценка инженерно-геологических условий создания, функционирования и причин разрушения различных археологических памятников, в основном античного периода.

Проанализированы закономерности геологического строения полуострова Абрау, гидрогеологические условия, свойства пород, минерально-сырьевая база для строительства сооружений и гончарного производства, условия и механизм развития опасных экзогенно-геологических процессов, выполнены палеоанализ процессов взаимодействия древней хозяйственной деятельности с геологической средой, палеореконструкция природно-археологических систем.

Все памятники на момент обнаружения находятся в разрушенном состоянии. Полторы тысячи лет, прошедшие после падения греческой цивилизации, полуостров несколько раз переходил из рук в руки: здесь хозяйничали кочевники и турки, проходили русско-турецкие и кавказские, гражданская и Великая Отечественная войны. Кроме того, на многих участках ведется интенсивная современная хозяйственная деятельность (строительство дорог, ирригационных систем, газопроводов, глубокая распашка под виноградники) или развиваются экзогенно-геологические и эндогенные процессы (абразия, оползни, землетрясения). Все это очень затрудняет поиск и детальное обследование сохранившихся элементов прежних сооружений и мест поселений [Вязкова, 2002].

У памятников, находящихся в разных частях полуострова Абрау, существует свой комплекс инженерно-геологических проблем, сопровождающих их возникновение, функционирование и сохранение в "постэксплуатационный" период.

Для объектов, расположенных на побережье Черного моря, это, главным образом, развитие экзогенно-геологических и сейсмических процессов. Вдоль побережья проходит Утришский разлом, что влечет за собой повышение сейсмичности, развитие сейсмо-дислокаций, нарушение сплошности структуры пород прибрежной зоны и создает благоприятные условия для их абразионного разрушения. Скорость разрушения коренных пород и формы абразии зависят от многих факторов, и в первую очередь от состава пород. По осредненным темпам абразии клифов большая часть Кавказского побережья Краснодарского края относится к зонам слабой (до 0,1 м/год) абразии [Абрамов и др., 1989; Шеко и др., 1987]. Следует, однако, отметить, что рядов наблюдений за абразией клифов, достаточных для выявления закономерностей процесса в пределах изучаемой территории, до настоящего времени нет. Имеющиеся количественные данные по средним темпам развития процесса базируются в основном на сопоставлениях разновременных (с интервалом в несколько лет или десятилетий) локальных примеров инструментального сравнения аэрофотоснимков, картографических материалов и т. д.

Все вышесказанное относится к клифу, сложенному дочетвертичными породами. Однако на отдельных бухтовых участках в приустьевых частях рек имеются невысокие береговые уступы, сложенные делювиально-пролювиальными, аллювиально-делювиальными и другими четвертичными отложениями. Скорость разрушения их под воздействием волнения очень большая и достигает 6-8 м/год (Дивноморская бухта в сильные штормы 1969-1970 гг.). В центральной части Геленджикской бухты делювиально-пролювиальная терраса размывается со скоростью 0,6-0,8 м/год, а в отдельные годы - до 2-3 м/год, в бухте Сукко - 3-4 м/год, а в штормовые годы - до 5-6 м/год [Шеко и др., 1987].

Поселение Мысхако расположено на левобережье р. Мысхако, протекающей у подножья одноименной горы и впадающей в море в 1,5 км к юго-западу от Цемесской бухты. Существование здесь античного поселения археологи относят к I-IV вв. н. э. К настоящему времени найдено несколько хозяйственных ям, заполненных скелетами женщин и детей, расположенных по-разному: часть тел была сброшена в ямы после гибели, часть людей пряталась там при жизни и погибла, задохнувшись в дыму огромного пожара, уничтожившего поселение [Вязкова и др., 2001].

Культурный слой поселения очень сильно пострадал от сельскохозяйственной деятельности (на его поверхности долгое время велась глубокая распашка под виноградники), а также в ходе военных действий Великой Отечественной войны: именно здесь находился печально знаменитый плацдарм Малая Земля.

В геологическом строении территории принимают участие ритмично переслаивающиеся светло-серые сильно известковистые мергели, известняки, алевролиты и глинистые мергели верхнемелового возраста. Породы падают в юго-западном направлении под углом 60 , так что линия берега и простирание пород образуют почти прямой угол, а обнажение пород в береговом уступе формирует ребристый пляж (рис. 3). Культурный слой поселения залегает на желтых элювиально-делювиальных глинах, плащеобразно перекрывающих меловые породы (рис. 4).

Из экзогенно-геологических процессов наиболее интересна абразия, т. к. памятники находятся непосредственно на побережье и их сохранность зависит от деятельности моря. Кроме абразии развиты выветривание и плоскостной смыв, которые обеспечивают консервацию культурного слоя на склонах. Мысхако принадлежит части побережья от Суджукской косы до бухты Озерейка, в которой процесс размыва пляжей преобладает над аккумуляцией, а отрезков, находящихся в равновесии, нет. Активность абразии отмечена давно. Еще в начале XX в. биолог К. А. Сатунин приводил свидетельство "одного из землевладельцев около Новороссийска", согласно которому "море ежегодно отмывает от берега слой земли толщиной около четверти аршина" (1/4 аршина = 17,8 см) [Себаринов, 1969].

В результате размыва береговая линия, которую мы имеем на настоящее время, существенно отличается от своей античной предшественницы. Учитывая приведенные скорости абразии клифов, сложенных дочетвертичными породами, можно сказать, что берег отступил минимум на 150-200 м (расчеты проведены при допущении, что уровень моря менялся в незначительных пределах и его колебания не вносили принципиальных изменений в ход абразии).

Этот вывод оказался очень интересным и важным для археологов, поскольку объясняет отсутствие основных построек (жилых или культовых), обязательно существовавших на поселении. Скорее всего, античное поселение Мысхако было основано рыбаками и располагалось в непосредственной близости от моря, а доставшиеся современным исследователям хозяйственные ямы находились на его континентальной окраине.

Одной из интереснейших инженерно-геологических задач была реконструкция геологической истории комплекса археологических памятников, находящихся в Лобановой щели, впадающей в Черное море в 1,2 км к востоку от мыса Малый Утриш (средняя часть береговой полосы полуострова Абрау) [Вязкова, 1999]. На левом борту долины в ее приустьевой части расположен многослойный памятник - могильник VI-II вв. до н. э., изучавшийся А. В. Дмитриевым [1984] и А. А. Малышевым [1990]. В глубине долины, на расстоянии 0,8-1 км от моря, на правом склоне Лобановой щели, находится крупный средневековый курганный могильник.

В историческое время на территории, занимаемой прибрежной группой археологических памятников, произошла геологическая катастрофа - сошел блоковый оползень. В результате этого памятники оказались погребены под толщей перемещенных и разрушенных пород. Нами проведена расшифровка происходивших здесь процессов, призванная ответить на археологические вопросы, связанные с условиями заселения этого участка.

В геологическом строении прибрежной части Черного моря в районе расположения памятников принимают участие палеогеновые отложения, представленные переслаиванием мергелей, глин, алевролитов, известняков. Палеогеновые породы менее прочны и устойчивы к выветриванию, чем более древние меловые породы, слагающие большую часть побережья, и легче разрушаются. Породы формируют северо-восточное крыло Навагирской синклинали, которое опускается в сторону моря, и у пород есть уклон в ту же сторону, что создает предпосылки для их смещения, как и присутствие глинистых пород в разрезе. В тектоническом отношении участок находится в зоне активного влияния Утришского разлома. Именно в этом месте наблюдается наибольшее количество сейсмо-оползней.

Средняя скорость абразии для палеогеновых пород, по результатам режимных наблюдений за 1980-1983 гг., составила 30-35 см/год, повышаясь при увеличении западных и юго-западных штормов до 40 см/год и снижаясь при уменьшении штормов этих направлений до 20-25 см/год [Шеко и др., 1987]. Общепринятым значением средней многолетней скорости отступания берега, сложенного переслаивающимися полускальными породами, для данного региона [Абрамов и др., 1989; Шеко и др., 1987] считаются 10 см/год. По результатам наблюдений работавших здесь археологов, А. В. Дмитриева и А. А. Малышева, за период 1984-1990 гг. разрушение берега, сложенного рыхлыми делювиальными отложениями, составляет 30-70 см/год.

В долине Лобановой щели, возраст которой оценивается как современный, кроме аллювиальных отложений фиксируются делювиальные отложения оснований склонов. Именно к ним приурочены археологические памятники: непосредственно на побережье наш объект, а в глубине долины - средневековый могильник (территория которого и сейчас находится в благополучном состоянии). Такое расположение памятников свидетельствует о том, что более низкие участки долины, сложенные аллювиальными отложениями, в период освоения территории были неблагоприятны.

Участок же нашего памятника имеет в настоящее время очень опасные инженерно-геологические условия. У него сложная история геологического формирования и исторического освоения, которая и сейчас расшифровывается с трудом [Вязкова, 1999].

Палеореконструкция положения берега показала, что более древнее поселение, находясь на этом месте, оказывалось дальше от моря, чем последующие. В античные времена береговая линия находилась на 600-800 м дальше в море по сравнению с современной. Именно эта суша, по-видимому, была заселена теми, кто создавал могильник, изученный А. В. Дмитриевым и А. А. Малышевым. За докатастрофический период берег отступил и оказался на расстоянии 150-200 м от его нынешнего положения.

Примерно в IX-XIII вв. н. э. произошел оползень, перекрывший культурные слои разных эпох. После катастрофы абразия разрушала навал сошедших со склона пород, само оползневое тело и захороненные под ним отложения, содержащие культурные слои. А в настоящее время она интенсивно разрушает могильник, что заставляет периодически вести аварийно-спасательные раскопки.

Наиболее значимым и крупным из памятников в континентальной части, безусловно, является Раевское городище. Крепость расположена на плоской, полого наклоненной в юго-западном направлении поверхности мыса, образованного впадением небольшого оврага в р. Маскагу, и имеет в плане форму неправильного многоугольника. Превышение самых высоких участков городища над долиной р. Маскаги достигает 25-30 м, склон к реке крутой (45, местами до 60-70°), что являлось хорошим фактором в организации обороны с северной и восточной сторон, где остатки стены (или вала, находившегося в ее основании) минимальны (высота их в настоящее время не превышает 0,5-0,6 м), а башня всего одна, на естественном выступе склона в северо-восточном углу крепости. С остальных сторон (западной, южной и, частично, юго-восточной) подход к городищу не имеет естественных преград. Поэтому здесь древние строители увеличили высоту вала, на котором стояла стена, и число башен, контролирующих все углы и изгибы прясел [Вязкова, 2002].

Территория городища сложена верхнемеловым флишем (песчаники, глинистые известняки, глинистые мергели и алевролиты). Из перечисленных пород для строительства крепости оказались пригодными, по-видимому, лишь песчаники (в археологическом раскопе 1998 г. подавляющее большинство обломков пород было представлено песчаниками), т. к. остальные более интенсивно разрушаются выветриванием, что хорошо заметно в обнажениях.

В ходе процессов выветривания на поверхности мыса накапливались продукты разрушения, представленные дисперсной карбонатно-глинистой массой с обломками коренных пород разной формы и размера. Для этого слоя характерно явление вторичной цементации.

Археологические исследования 2000-2001 гг. показали, что каменная крепостная стена I в. до н. э. - I в. н. э. была построена на искусственно отсыпанном валу. Материалом насыпи служили образования коры выветривания, взятые в непосредственной близости от места строительства. Перемещенные строителями глинисто-щебнистые грунты, уложенные на новое место с достаточным уплотнением, в течение относительно короткого времени (несколько циклов замачивания-высушивания, возникающих регулярно в природных условиях при выпадении осадков) приобретали значительную прочность, устойчивость и несущую способность в сухом состоянии. Однако при длительном замачивании грунты снова приобретали пластичность, что приводило к деформациям, а возможно, и разрушению построек, ориентированных поперек склона. В этом случае стена здания становилась плотиной на пути поверхностного стока, что обеспечивало переувлажнение грунтов (рис. 5).

Более мелкие поселения, не имевшие, по-видимому, крупных построек и оборонительных сооружений, весьма трудно обнаружить. На склоне идет достаточно интенсивный плоскостной смыв, что приводит к частичному разрушению (сносу) культурного слоя.

Система связи. На полуострове Абрау в ходе разновременных археологических исследований (в течение последних 120 лет) был обнаружен ряд башен. Их расположение показывает, что они находятся на территориях, освоенных на рубеже тысячелетий (I в. до н. э. - I в. н. э.) жителями Боспора. Большая часть башен расположена отдельно (без связи с инфраструктурой синхронных поселений), на склонах, относительных или абсолютных возвышенностях. В подавляющем большинстве случаев избранные для строительства участки неблагоприятны для постоянного проживания, т. к. находятся на крутых склонах и значительном удалении от надежных (постоянных и многоводных) источников водоснабжения [Вязкова, 2002].

Такое расположение заставляет предполагать иное, нежели селитьбенное, назначение башен. Контроль многими башнями господствующих высот позволяет думать об их стратегическом назначении: сторожевом и, весьма вероятно, сигнальном.

Нахождение башен в труднодоступных местах исключает возможность быстрой и безопасной передачи сообщения с гонцом. В то же время световой или дымовой сигнал мог быть передан по системе почти мгновенно. Нами был проведен анализ возможной прямой видимости между башнями, исходя из предположения, что с них должны были не только отслеживать ситуацию, но и иметь возможность оперативно передавать полученную информацию.

Очевидно, что в настоящее время нам известны далеко не все башни, входившие некогда в систему. Однако имеющихся сведений уже оказалось достаточно для того, чтобы замкнуть в единую цепь Анапу и район побережья у Новороссийска. На схеме взаимной видимости башен хорошо прослеживается, что с каждой из них видны как минимум две другие постройки (рис. 6).

Основанием практически для всех сооружений служили верхнемеловые полускальные отложения. В их составе всегда можно было непосредственно на строительной площадке выбрать каменный материал, пригодный для возведения башни. В целях водоснабжения могли использоваться наиболее близкие родники, качество воды в которых было весьма удовлетворительное, чего нельзя сказать о ее количестве. Однако прочное основание может быть причиной значительных разрушений при сильных землетрясениях.

Таким образом, мы получаем замкнутую систему передачи информации от крупного городского центра Горгиппии (Анапа) к поселениям в районе Раевской крепости (равнина в бассейне Маскаги и Котламы контролируется несколькими башнями) и далее в Цемесскую долину, Широкую Балку, Озереевку, долину озера Абрау и Лиманчик. Справедливо также и обратное: о любых непорядках в горах или на удаленном побережье быстро становилось известно в центре, что позволяло принять меры безопасности.

Музеефикация памятников
Плохая сохранность многих памятников практически не позволяет говорить о возможности музеефикации большинства из них. Единичными примерами обратного являются музеи-заповедники "Горгиппия" в Анапе, "Дивногорье" в Воронежской обл. [Вязкова, 2004], Аркаим.

Изучением инженерно-геологических проблем, возникающих при музеефикации древних каменных конструкций в черте Анапы, современного бурно развивающегося города-курорта, занималась Л. А. Ярг. Основным вопросом оказалось химическое выветривание фундаментных блоков в результате подтопления подземными минеральными водами. Реализация в 2000 г. разработанного проекта системы самотечного дренажа привела к полному осушению как античных помещений, так и подвалов в прилегающих гостиничных комплексах.

При реконструкции, реставрации и подготовке перечисленных памятников к музеефикации был допущен ряд технологических просчетов, анализ которых позволил нам разработать некоторые принципы проведения подобных работ.

1. Исторический подход. Под музеефикацию могут подпадать, как одно-, так и многослойные памятники; каждый период освоения при этом ценен и достоин сохранения и демонстрации. При разработке схемы музеефикации необходимо учесть существующие разрушения поздних слоев и использовать эти участки для показа более древних элементов.

2. Наглядность. Каждый период освоения привносил что-то новое в конструктивном отношении. Архитектурные особенности того или иного времени сами могут рассказать об истории памятника. Поэтому при музеефикации очень важным является определение сооружений, которые могут наилучшим образом характеризовать свой исторических период.

3. Сохранность. При музеефикации любого памятника следует максимально сохранять подлинные элементы конструкций, а также учитывать современные климатические условия, т. к. они могут оказать ощутимое влияние на сохранность археологического памятника.

4. Реконструкция (создание "новодела"). Если при музеефикации памятника надо его достроить для соблюдения принципа наглядности (т. к. конструкции, которые дошли до нас, зачастую почти полностью разрушены), в первую очередь нужно определить материалы, из которых это можно делать. При восстановлении элементов сооружений необходимо использовать материал, полностью соответствующий исходному, чтобы не изменялся характер взаимодействий в природно-археологической системе. При реконструкции должна быть четко обозначена граница исторического объекта и "новодела".

5. Идентичность условий. Если "новодел" возводится на ином месте, чем памятник, то выбранный участок должен соответствовать исходному по ряду инженерно-геологических признаков - например, рельефу, геоморфологическим условиям, составу и свойствам грунтов основания, гидрогеологическим условиям. Недоучет какого-либо из компонентов может приводить к разрушению воссоздаваемого объекта, как это было на Аркаиме.

6. Моделирование взаимодействий. В ряде случаев невозможно сохранение памятников или их отдельных элементов без применения современных реставрационных или консервационных технологий. При этом необходимо проведение опытно-реставрационных работ в условиях и на материалах, абсолютно аналогичных тем, в которых планируется музеефицировать памятник.

Проблемы изучения археологических памятников часто связаны с недостаточной археологической изученностью территорий, а также очень плохой сохранностью многих типов памятников. Включение в комплекс исследований таких естественных наук, как инженерная геология, почвоведение, ландшафтоведение, антропология, дает возможность извлекать из природно-археологической системы максимум информации, позволяющей более разнообразно интерпретировать получаемые данные и повышающей достоверность выводов.

 

Литература

Абрамов С. Е. и др., 1989. Результаты изучения условий развития и режима ЭГП в пределах Азово-Черноморского побережья Краснодарского края. назад

Аркаим: Исследования. Поиски. Открытия / Под ред. Г. Б. Здановича; Сост. Н. О. Иванова. Челябинск, 1995. назад

Вязкова О.Е., 1992. Эколого-геологическиe аспекты сохранения наскальных рисунков "Шишкинские писаницы" // Инженерная геология. № 2. назад

Вязкова О.Е., 1998. Инженерно-геологические аспекты существования протогородской цивилизации на юге Урала // Геоэкология. № 6. назад

Вязкова О.Е., 1999. Палеореконструкция геоморфологической обстановки античной эпохи в окрестностях мыса Малый Утриш // Историко-краеведческий альманах. Армавир; М. Вып. 5. назад

Вязкова О.Е., 2000. Инженерно-геологические условия создания и функционирования культового комплекса Байте //Археология, палеоэкология и палеодемография Евразии: Сб. статей. М. назад

Вязкова О.Е., 2002. Инженерно-геологическое изучение археологических памятников п-ова Абрау // Изв. вузов. Геология и разведка. № 5. назад

Вязкова О.Е., 2004. Проблемы инженерно-геологического изучения и сохранения пещерных храмов на юге Воронежской области // Геоэкология. № 3. назад

Вязкова О.Е., Дмитриев А.В., Малышев А.А., 2001. Поселение Мысхако - юго-восточный форпост Боспора // Проблемы истории, философии, культуры. М.; Магнитогорск. Вып. Х. назад

Дмитриев А.В., 1984. Отчет об исследовании археологических памятников в зоне строительства оросительных систем у ст. Раевской, средневекового поселения в поселке Малый Утриш и могильника в Лобановой щели в 1984 г. // Архив ИА. Р-1. № 10615. назад

Малышев А.А., 1990. Отчет об археологических исследованиях в Лобановой щели и у Соленого озера на территории поселкового совета Абрау-Дюрсо близ г. Новороссийска в 1990 г. // Архив ИА. Р-1. № 15449. назад

Окладников А.П., 1978. Верхоленский могильник - памятник древней культуры народов Сибири. Новосибирск. назад

Себаринов А.Е., 1969. Отчет (промежуточный) по теме: "Закономерности формирования берегов и количественная оценка береговых процессов на Черноморском побережье Кавказа в пределах Краснодарского края". М. назад

Флеров В.С., 1993. Погребальные обряды на севере Хазарии (Маяцкий могильник). Волгоград. назад

Шеко А.И., Круподеров В.С., Дьяконова В.И., Мальнева Н.В., 1987. Обобщение материалов и составление прогноза изменения береговой полосы Черного моря на период до 2000 года. П.Зеленый. назад