Геофизические исследования 2007 г. на Великентском поселении эпохи бронзы [1]

Ф. Кол (1), Р.Г. Магомедов (2), К. Минсиевич (3)

 

1) Отделение антропологии Колледжа Уэллсли, Массачусетс, США

2) Институт истории, археологии и этнографии Дагестанского НЦ РАН, г. Махачкала

3) Институт археологии и этнологии ПАН, г. Варшава, Польша

 

Поселение Великент (координаты 42°11'23" с.ш. и 48°03'36" в.д.), расположенное возле Дербента в Дагестане на западном побережье Каспийского моря (рис. 1, 2), является одним из наиболее известных археологических памятников куро-аракской культуры (конец IV - начало III тыс. до н.э.).

Сохранившиеся остатки раннего Великентского поселения занимают вершины пяти холмов (I-V) естественного происхождения высотой до 9 м (рис. 3, 4, 5).

Впервые присутствие археологических материалов в Великенте было отмечено российским археологом А. Руссовым в 1880 г. Первые научные полевые исследования проводились в середине 1950-х гг., затем в конце 1970-х и в начале 1980-х гг. на памятнике велись раскопки сотрудниками Дагестанского отделения АН СССР. Тогда был вскрыт участок с хорошо сохранившимися архитектурными остатками на холме I, а на холме III открыто и раскопано несколько коллективных катакомбных захоронений. Древнейшие культурные слои холма II относятся по результатам радиокарбонного датирования к периоду между 3300 и 2950 гг. до н.э. [Stronach, 1996].

С 1994 г. на памятнике проводятся раскопки совместной Дагестано-Американской экспедицией под руководством Р.Г. Магомедова, Ф. Кола и М.С. Гаджиева. В результате были открыты катакомбные грунтовые захоронения, многочисленные керамические сосуды, модели колес, бронзовые топоры, ножи и долота, а также украшения, датируемые 3000-2000 гг. до н.э. [Gadzhiev et als., 1997. P. 183-230; 2000. P. 47-123]. Были сделаны примечательные находки, подтверждающие существование медного и бронзового производства в этот период [Kohl, 2002. P. 161-184]. Проведенные многочисленные анализы позволили реконструировать ландшафт и окружающую среду поселения [Gadzhiev, 1997]. Кроме того, антропологические материалы из Великентского могильника были тщательно проанализированы и опубликованы [Медникова и др., 2007. С. 19-29]. В настоящий момент готовится полная публикация результатов совместных работ в серии монографий Евразийского отдела Германского археологического института в двух томах:

The Settlements and Coastal Plain of Daghestan in the Chalcolithic and Bronze Periods (vol. 1 - ed. Ph. Kohl);

The Velikent Catacomb Cemeteries (vol. 2 - eds. Ph. Kohl, M. Gadzhiev, R. Magomedov).

Благодаря активным работам последних лет в Великенте, в реконструкцию доисторической жизни северокавказского региона может быть добавлено множество новых деталей. Однако информация о самом памятнике по-прежнему не является исчерпывающей. До настоящего времени составление детального плана сохранившихся на холмах остатков поселения представляется затруднительным. Информация о размерах данного памятника выглядит неполной, невыясненной остается связь между поселениями и могильниками. В последние годы встала проблема сохранения и консервации раскопанных участков памятника. Поселение постоянно разрушается из-за активности местного населения, использующего холмы с археологическими объектами для добычи глины в строительных целях (рис. 6). Необходимо найти метод сохранения памятника и создания охранных зон его археологических слоев.

Геофизическое обследование представляется одним из наиболее полезных методов в подобной ситуации. Геофизические измерения позволяют быстро и эффективно выявить границы археологических объектов и определить размеры памятника. Подобные полевые исследования являются полностью неразрушающими и гораздо менее дорогостоящими по сравнению с археологическими раскопками.

Уже известные по раскопкам объекты (такие как постройки, сделанные из камня, дерева или обожженной глины, или захоронения с входными ямами и камерами) весьма отличаются по своим геофизическим свойствам от своего окружения и создают значительный контраст, выявляемый при геоэлектрическом, электромагнитном и магнитном обследовании. Электромагнитное радарное обследование уже проводилось в 2005 г. на поселении на холме IV, однако его результаты не были проверены тестовыми раскопками, что является необходимым условием при широкомасштабном полевом исследовании.

В 2007 г. электрические измерения проводились на трех участках памятника (рис. 7). На холме IV (участок A) обследование охватило практически весь пригодный для проведения измерений участок (свободный от асфальтового покрытия). На холме I (участок В) измерения умышленно проводились на той части памятника, которая в течение последних 20 лет наиболее активно используется под современные выпасы и сельскохозяйственную деятельность. При наличии положительных результатов в подобных условиях сохранности поселения, можно планировать аналогичные исследования на менее поврежденных участках памятника. Наконец, полигон размерами 10 х 20 м (участок С) был разбит к западу от холма II, где были обнаружены остатки гончарных печей, видные в профиле (см. рис. 6). Границы всех обследуемых участков, отмеченные на рис. 7, были включены в детальный топографический план Великентского поселения, подготовленный специалистами ГУП "Наследие" Министерства культуры Ставропольского края (рис. 13).

Метод обследования. Обследование проводилось с помощью электрического метода, используя полярно-дипольное размещение электродов, с измерением датчиками MN по сетке в 1 м и отнесением постоянного датчика А на расстояние 6 м от датчиков MN и постоянного датчика B - на расстояние 100 м. Подобная измерительная система позволяет изменять глубину проникновения при изменении расстояния между электродами AB и MN [Hesse, Spahos, 1979. P. 647-655]. В теории глубина обследования должна равняться половине расстояния между переставляемыми и постоянными датчиками. В случае работ на Великенте это расстояние равнялось 6 м, что позволяет фиксировать значения различимого удельного сопротивления слоев на глубине до 3 м. На участке С, имея полную информацию о мощности культурного слоя, мы ограничили глубину обследования в 2 м.

Полевые наблюдения велись с помощью многочастотного переменно действующего токового микропроцессорного измерителя удельного сопротивления ARA 03 (рис. 8). Встроенная память прибора позволяет сохранять 10 000 измерений с координатами по осям XY и уже в поле подготавливать предварительный результат измерений после переноса данных в компьютер [Herbich et als., 1998. P. 127-131]. Полевые измерения велись с использованием тока напряжением 230 В, силой 10 мА и частотой 128 Гц по регулярной сети с шагом в 1 м. Результаты обследования были подготовлены в виде карт и трехмерных моделей распределения значений различимого удельного сопротивления с использованием программного обеспечения Surfer 8 Golden Software inc.

При подготовке результатов обследования холма IV (участок А) мы имели возможность провести сравнение результатов геоэлектрического измерения с радарными профилями, полученными с помощью георадиолокационного приемника LOZA 2 с частотой неэкранированной антенны 400 МГц. К сожалению, в нашем распоряжении не было полного комплекта оригинальных данных радиолокационных измерений, а лишь готовые карты с локализацией обнаруженных аномалий (рис. 9, 10). Тем не менее, эта ограниченная информация позволяла описать аномалии, обнаруженные как с помощью радара, так и при электроразведке.

Результаты геоэлектрической разведки 2007 г. Участок А. На данном участке в ходе измерений были зарегистрированы значения различимого удельного сопротивления в пределах 20-100 Ом·м. На картах и трехмерных моделях различимого удельного сопротивления (рис. 11, 12) видны аномалии (в основном высокого удельного сопротивления), обусловленные присутствием искомых остатков археологических объектов.

На всех картах можно увидеть, что наименьшие значения различимого удельного сопротивления регистрируются в местах, где сохраняется естественная мощность геологических слоев (отмечены синим и зеленым цветом). Наивысшие значения появляются тогда, когда подповерхностные слои были трансформированы или разрушены в результате интенсивного использования территории в современное время. В этом случае видимые на картах аномалии (обозначены оранжевым и коричневым цветом) могут быть вызваны присутствием остатков современных построек, мостовых, оград, тропинок и дорог.

Сопоставление результатов радиолокационного обследования (рис. 9, 10) с картами различимого удельного сопротивления позволяет отобрать аномалии, вызванные присутствием археологических остатков (рис. 14).

Как видно на рис. 14, присутствие большинства аномалий, зафиксированных радаром, было подтверждено электроразведкой. Прежде всего, это касается аномалий, описанных как концентрация камней (отмечены на рис. 14 красным прямоугольником). Возможно, что камни, локализуемые на координатной сети (X = 46 м; Y = 62 м) в южной части обследуемого участка могут быть остатками отвала, лежащими в подповерхностном слое после раскопок, проведенных на близлежащей траншее, но концентрация подобного материала в западной части участка А (X = 52 м; Y = 38 м), похоже, находится in situ, так же как и большинство других выявленных аномалий на данной территории. Детальная карта (рис. 15) подготовленная для западной части участка А, позволяет описать по отдельности каждую из выявленных аномалий и определить ее источник.

Красные прямоугольники соотносятся с аномалиями, зафиксированными георадаром и электроразведкой и описываемыми как каменные развалы. Синими прямоугольниками отмечены подобные аномалии, регистрируемые только в ходе измерений электрического удельного сопротивления. Красные круги обозначают концентрации аномалий, обнаруженных в ходе георадиолокации; синие круги локализуют подобные аномалии, выявленные при геоэлектрическом обследовании.

Основная концентрация аномалий с высоким удельным сопротивлением, связанных, скорее всего, с археологическими объектами, лежит на координатах X = 35-45 м; Y = 35-40 м. Как форма, так и значение различимого удельного сопротивления, регистрируемого на данном участке, похожи на аномалии, обнаруженные при радарном обследовании. Другие аномалии высокого удельного сопротивления (со значением более 80 Ом·м - отмечены коричневым цветом) могут быть связаны с современными объектами - узкими длинными аномалиями, вызванными тропинками и оградами, а также крупными остатками строений. Типичный объект, характерный для данного типа аномалий, зарегистрирован на координатах X = 12-20 м; Y = 0-18 м (рис. 16). Форма и размеры вышеописанных аномалий предполагают присутствие здесь фундаментов постройки шириной 8 м и длиной 12 м, что вызвало регистрируемое возмущение различимого удельного сопротивления.

Близкая ситуация наблюдается также в восточной части исследуемого участка на координатах X = 20-50 м; Y = 90-117 м (рис. 17).

Значения различимого удельного сопротивления, регистрируемые здесь, более высокие, чем в западной части участка А. Узкие длинные аномалии, находящиеся на расстоянии 2 м друг от друга, соотносимые с сохранившимися здесь легкими оградами, могут быть вызваны присутствием последних. Нерегулярная форма зон повышенного значения различимого удельного сопротивления может быть обусловлена химическими изменениями в грунте, произошедшими в ходе длительного использования данной территории под выпасы. Не исключено, что регистрируемые аномалии вызваны также присутствием мусорных свалок, устроенных здесь для выравнивания поверхности.

Как видно в западной части изучаемого участка, значения различимого удельного сопротивления, наблюдаемые в случае аномалий, интерпретированных как археологические объекты, не превышают 60 Ом·м, тогда как все значения аномалий в восточной части участка А превышают 80 Ом·м. В подобных условиях (присутствие подповерхностного слоя повышенного удельного сопротивления) регистрация аномалий, вызванных присутствием археологических объектов (лежащих на большей глубине) была практически невозможной.

Участок В. Измерения на этом участке проводились в той части холма I, который интенсивно использовался в последнее время в сельскохозяйственных целях, в качестве выпасов и других хозяйственных нужд. Тропинки, ограды и современные строения нанесены на топографический план памятника, сделанный в 1994 г. (рис. 3). В настоящее время территория расчищена, выровнена и пригодна для геоэлектрического обследования. Тем не менее, следует принять во внимание присутствие слоя с высоким удельным сопротивлением, который может формировать условия, похожие на отмеченные на западной стороне участка А и затрудняющие интерпретацию выявляемых аномалий.

Значение различимого удельного сопротивления, регистрируемое в результате обследования, колеблется в пределах 30-180 Ом·м (рис. 18).

Полученная картина весьма напоминает наблюдаемую на участке А. Тем не менее, значения удельного сопротивления, в особенности в случае аномалий с высоким удельным сопротивлением, гораздо выше. Возможно, это связано с более мощным, чем на участке А, выравнивающим мусорным слоем высокого удельного сопротивления, лежащим близко от поверхности. Не исключено также, что стоящие здесь строения имели гораздо более глубокие и мощные фундаменты. Это может повышать значение различимого удельного сопротивления вплоть до 100%. На трехмерной модели различимого удельного сопротивления (рис. 19) хорошо просматривается квадратная зона на координатах X = 0-5 м; Y = 2-12 м (отмечена желтым цветом). Внутри этой зоны узкие линейные аномалии (отмечены коричневым цветом) образуют прямоугольник, имеющий четкие границы на востоке, севере и юге и продолжающийся на западе. Картина представляется типичной для аномалий, вызванных остатками строений с сохранившимися фундаментами и завалившимися внутрь комнат стенами. Весьма похожая узкая линейная аномалия (в данном случае идущая поперек разбитой сетке измерений) обнаружена на координатах X = 20-30 м; Y = 10-18 м.

Аномалии имеют более четкие границы и лучше распознаются, что может свидетельствовать о том, что сохранившиеся фундаменты лежат ближе к поверхности и под ними меньше мусорного материала. С современной деятельностью, похоже, связана и аномалия высокого удельного сопротивления на координатах X = 10-12 м; Y = 18-20 м. В этом месте рядом с описанной выше структурой лежит аномалия низкого удельного сопротивления. Не исключено, что в данном месте мы имеем дело со следами современных земляных работ. В подобной ситуации остатки современных конструкций с высоким удельным сопротивлением были выкопаны и помещены в подповерхностный слой. Образованная таким путем яма была впоследствии заполнена однородным грунтом с низким удельным сопротивлением.

Очень высокое значение различимого удельного сопротивления, регистрируемое на координате X = 20 м, сильно отличается от окружающего пространства низкого удельного сопротивления и выглядит результатом плохого контакта измерительных электродов.

Кроме аномалий с высоким удельным сопротивлением, образованных современной строительной деятельностью, описанных выше и обозначенных на карте и на трехмерной модели различимого удельного сопротивления на участке В (рис. 18, 19), имеются также аномалии, которые формой и значениями удельного сопротивления очень похожи на зафиксированные на участке А. Эти аномалии получили интерпретацию в качестве археологических объектов. К ним относятся:

- аномалия высокого удельного сопротивления на координатах X = 8-12 м; Y = 4-6 м;

- аномалия в зоне X = 16-20 м; Y = 6-11 м;

- аномалия полукруглой формы на координатах X = 8-10 м; Y = 8-11 м.

Первая группа аномалий связана с зоной низкого удельного сопротивления с центром на координатах X = 15 м; Y = 5 м. Подобная картина типична для сильно обожженных объектов, таких как скопления керамических черепков, очагов, печей или горнов с мощными каменными конструкциями. Объекты подобного рода известны из раскопок на холме I. Один из горнов в настоящее время виден на поверхности (см. рис. 3). Не исключено, что подобные объекты могут служить источником возмущения различимого удельного сопротивления, регистрируемого в данном месте.

Вторая группа аномалий практически идентична картине, наблюдаемой на участке А в зоне, где наиболее значимые аномалии были зафиксированы как при электроразведке, так и с помощью электромагнитного радара (см. рис. 15).

Третья аномалия состоит из линейной полукруглой структуры, четко отграниченной с севера, востока и юга. Не исключено, что данная аномалия образована объектом, лежащим на большой глубине (2-3 м). Часть данного объекта, возможно, разрушена современной траншеей (идущей с севера на юг вдоль координаты X = 7 м, обозначенной темно-зеленым цветом на рис. 18). Тем не менее, возможно, что эта аномалия может быть связана с современным нарушением юго-западного угла исследуемого полигона, и она отделяется современной траншеей от сохранившихся археологических остатков.

Участок С. Главной задачей обследования данного участка было изучение возможностей локализации археологических объектов поселения Великент. Моделью для исследования послужили сильно обожженные объекты (горны ?), видимые в профиле (см. рис. 6), лежащие на глубине 0,5-1,5 м и частично разрушенные в ходе добычи глины. На первом этапе была изменена конфигурация стационарных и измерительных электродов. Глубина проникновения была ограничена 2 м, но максимальная чувствительность (возможность различать небольшие объекты около 0,5 м в диаметре) и проникновение сквозь тонкие слои (0,2-0,3 м) привели к использованию дипольно-полярных электродов в конфигурации MN = 1 м; D (NA) = 4 м; B = ∞.

Полигон площадью 200 кв. м (10 х 20 м) был исследован по сетке 0,5 м, начиная с обрыва, лежащего с западной стороны холма. Результаты обследования представлены на карте и на трехмерной модели распределения значений различимого удельного сопротивления (рис. 20). Более высокие значения (по сравнению с участками А и В) удельного сопротивления в пределах 20-290 Ом·м регистрируются благодаря ограниченной глубине обследования (низкое удельное сопротивление материкового глинистого грунта меньше влияло на порядок значений удельного сопротивления обследуемых слоев, измеряемых на поверхности).

Археологические объекты, видимые в профиле, образуют аномалию более 200 Ом·м, как видно из рис. 20 (координаты X = 8-10 м; Y = 9-12 м). Похожая аномалия распознается на координатах X = 4-6 м; Y = 1-4 м. Аномалия высокого удельного сопротивления окружена объектами с низким удельным сопротивлением, что характерно для сильно обожженных объектов. Возможно, что эта аномалия обусловлена присутствием подобных объектов, лежащих на той же глубине.

Другие аномалии, обнаруженные на участке С, имеют более низкое удельное сопротивление (менее 200 Ом·м) и возможно образованы небольшими ямами с грунтовым заполнением. Тем не менее, разница в гумусированности подповерхностных слоев также не исключается в качестве источника подобных аномалий.

Можно сделать вывод, что метод обследования, использованный на участке С, позволил изучить широкую площадь поселения, однако для подтверждения сделанных выводов необходимо провести тестовые раскопки на месте зафиксированных аномалий (координаты X = 4-6 м; Y = 1-4 м). По результатам подобных раскопок у нас появится информация о реальных размерах, оригинальном археологическом контексте и последовательности залегания слоев в нетронутой части памятника. Станет возможным рассчитать реальную глубину и размеры объекта, вызвавшего аномалию, зарегистрированную возле обрыва холма; однако мы должны помнить, что в данном месте имеется лишь часть объекта, сохранившегося in situ. Кроме того, размещение эквипотенциальных поверхностей на восточной границе исследуемого полигона, обнаруженное в ходе геоэлектрических измерений, обусловлено присутствием здесь практически вертикального склона холма и не может служить моделью для подобных расчетов.

Заключение. Геоэлектрическое обследование, проведенное на разных участках памятников Великента, подтвердило эффективность данного метода локализации археологических объектов. Тем не менее, при планировании будущих полевых работ представляется необходимым провести тестовые раскопки в местах наиболее значимых аномалий. Это позволит сконцентрировать внимание археологов на участках памятника, которые могут быть разрушены в процессе современной деятельности по добыче глины.

Магнитометрия в версии градиентных наблюдений [Bartington, Chapman, 2003. P. 19-34] может быть добавлена в качестве метода обследования широких площадей. Этот метод более быстрый по сравнению с электрическими измерениями и более эффективный при выявлении обожженных конструкций (скоплений керамических черепков, очагов и горнов). Используя магнитометр с двумя датчиками градиентным способом мы можем получать данные с различной глубины и локализовывать даже индивидуальные археологические объекты. В случае работ на Великенте современные сооружения (металлические ограды и линии электропередач) могут служить ограничением в широком использовании магнитной разведки, однако можно сочетать магнитометрию с электроразведкой и проводить электрические измерения в местах, где магнитные наблюдения провести затруднительно. Другим препятствием является присутствие большого количества современных металлических объектов на поверхности, в особенности на холме V, который служит мусорной свалкой для местных жителей. Эта проблема может быть решена в ходе очистки поверхности с помощью металлодетекторов.

Археологическая проверка аномалий на участке А (холм II) с помощью тестовых раскопок может дать информацию для планирования широкомасштабного георадарного обследования для поиска пустот и входных ям на могильнике. Электромагнитный метод с использованием приповерхностных радаров является весьма эффективным на памятниках данного типа [Conyers, Goodman, 1997].

Комплексные недеструктивные обследования Великента могут помочь не только в планировании будущих полевых работ на этом памятнике, определив ареал и концентрацию археологических объектов на каждом холме, но также станут основой для создания особых охранных зон. Благодаря этому будет возможно сохранить по максимуму богатейшее археологическое наследие Великента. Первым шагом в подобной деятельности стал детальный топографический план (подготовлен специалистами ГУП "Наследие" Министерства культуры Ставропольского края), который в форме цифровой модели поверхности может служить в качестве основы для археологических охранных мероприятий.

 

 

Литература

Медникова М.Б., Бужилова А.П., Добровольская М.В., Лебединская Г.В., 2007. Антропологические материалы из Великента (раскопки 1995-1998 гг.) // РА. № 3. назад

Bartington G., Chapman C.E., 2003. A high-stability fluxgate magnetic gradiometer for shallow geophysical survey // Archaeological Prospection. № 11. назад

Conyers L.B., Goodman D., 1997. Ground-Penetrating Radar: an introduction for archaeologist. Walnut Creek (California). назад

Gadzhiev M.G., 1997. The Flora from Velikent, A Preliminary Analysis // Daghestan-American Velikent Expedition, the 1995 annual report. назад

Gadzhiev M.G., Kohl P.L., Magomedov R.G., Stronach D., 1997. The 1995 Daghestan-American Velikent Expedition // Eurasia Antiqua. Zeitshchrift für Archäologie Eurasiens. № 3. назад

Gadzhiev M.G., Kohl P.L., Magomedov R.G., Stronach D., Gadzhiev Sh.M., 2000. Dagestan-American Archaeological Investigations in Daghestan, Russia 1997-99 // Eurasia Antiqua. Zeitshchrift für Archäologie Eurasiens. № 6. назад

Herbich T., Mişiewicz K., Mucha L., 1998. The "ARA" resistivity meter and its application // Unsichtbares Sichtbar machen, Prospektionsmethoden in der Archäologie / Ed. by H. von der Osten-Woldenburg. Stuttgart. назад

Hesse A., Spahos Y., 1979. The evaluation of Wenner and Dipole-dipole resistivity measurements and the use of a new switch for archaeological field works // Archaeo-Physika. № 10. назад

Kohl P.L., 2002. Bronze production and utilization in Southeastern Daghestan, Russia: c. 3600-1900 BC. // Die Anfänge der Metallurgie in der Alten Welt / Ed. by M. Bartelheim, E. Pernicka, R. Krause. Rahden/Westf. назад

Stronach D., 1996. Excavations in Daghestan // Berkeley Archaeology. The Archaeological Research Facility Newsletter. № 3 (2). Internet: http://arf.berkeley.edu/archaeology-news/arf-newsletter-1996-v3-2#dag назад

 

 

Примечания

[1] Перевод с английского языка выполнен Д.С. Коробовым. назад