Исследования в консервации культурного наследия. Выпуск 3 - Коллектив авторов

Геометрические характеристики и состояние сохранности зеркала из мечетсая

Диски зеркала имели одинаковый диаметр – 155 мм, толщина диска с валиками (тыльная сторона зеркала) составляла 1–1,2 мм, диаметр у основания выпуклости в центре равнялся 16 мм, высота – 10 мм. Зеркальный диск с небольшой ручкой-штырем для насадки другой деревянной ручки имел толщину 2 мм, толщина ручки равнялась Змм, ее длина – 55 мм.

Зеркало в значительной мере подверглось коррозионному разрушению, металл почти полностью перешел в куприт, на отдельных участках поверхности наблюдались выделения вторичной меди. Валик, расположенный вблизи края верхнего диска, находился в частично фрагментированном состоянии. На одной из боковых поверхностей центральной конусовидной выпуклости проявилась широкая треугольная трещина; это позволяло заметить, что конус насажен на небольшой выступ, расположенный в центре верхней части зеркала. На корродированном зеркальном диске сохранились небольшие чешуйки золотистого металла, которые свидетельствовали о первоначальной полировке. Почти не подверглись коррозии лишь заклепки на зеркалах, имевшие золотистый цвет. Фото общего вида зеркала см. на ил. 2.

Методика исследования

Для исследований были отобраны чешуйки металла, сохранившиеся на зеркальном диске, а также фрагменты разрушенного валика тыльной части зеркала. Их составы определяли с помощью сканирующей электронной микроскопии на приборе Camebax-SX-50. Для характеристики состава заклепок применяли метод рентгеновской флуоресценции.

Технологию изготовления зеркала изучали с помощью металлографии на микроскопе МИМ-8, для чего использовали образцы, на которых ранее определяли состав. Шлифы готовили по обычной методике с помощью последовательной обработки на различных номерах шлифовальной бумаги, для полировки применяли сукно, укрепленное на шлифовальном кругу, которое смачивали взвесью окиси хрома в воде. Некоторые шлифы располагались непосредственно на различных участках зеркала – на головках заклепок и на центральной выпуклости. Их полировку осуществляли с помощью укрепленного на микродрели фетрового валика, на который наносили пасту с трехокисью хрома. Для травления применяли реактив состава:

К2Сг207 – 2 г, H2S04- – 8 мл, NaCl – 4 мл, Н20 – 100 мл.

Результаты исследования

Состав

Сведения о химическом составе двух частей зеркала, приведены в Табл. 1. (фрагмент 1 отобран от тыльной части зеркала, фрагмент 2 – от зеркального диска).

Таблица 1. Составы фрагментов двух частей зеркала из Мечетсая

Как видно из приведенной таблицы, обе части зеркала изготовлены из весьма близкой по составу высокооловянной бронзы, содержащей в качестве единственной легирующей добавки 23,12 % олова (фрагмент 1) и 23,42 % олова (фрагмент 2). Отметим также насыщенность металла примесями, концентрации которых в обеих частях зеркала схожи. Заклепки отформованы из оловянной бронзы, содержащей 8 % олова.

Технология изготовления зеркала

Металлографическое изучение различных частей зеркала выявило одинаковую по характеру микроструктуру, отличавшуюся лишь по степени коррозионного разрушения. На шлифах были видны области α-фазы, содержащей двойники отжига. Во фрагменте 2, металл которого не подвергся коррозии, α-фазы располагалась на игольчатом мартенситном фоне ß-фазы (ил. 3, 1), во фрагменте 1 ß-фаза полностью перешла в продукты коррозии, частичной коррозии подверглась также и α-фаза (ил. 3, 2). Центральная выпуклость на верхней части зеркала имела такую же микроструктуру, как и фрагмент 1. На шлифах фрагментов 1 и 2 были заметны голубые включения, электронномикроскопическое исследование которых показало, что это – сульфиды меди. Они часто обнаруживаются в структуре металла, выплавленного из сульфидных руд.

Отмеченные выше признаки микроструктуры свидетельствовали, что обе части зеркала получены с помощью горячей ковки с последующей закалкой, т. е. отформованы из музыкальной ß-бронзы.

Эта технология является трудоемким процессом и требует от мастера хорошего владения навыками обработки высокооловянных бронз [8]. Основная технологическая трудность обусловлена тем, что в литом состоянии бронзы, содержащие 20–23 % олова, твердые и хрупкие; они поддаются ковке только в узком интервале температур, нижний порог которого должен составлять не менее 520оС, а верхний практически соответствует 700оС. После горячей ковки бронз и их последующего охлаждения на воздухе в сплаве формируется твердая хрупкая составляющая – эвтектоид. Чтобы его растворить, необходимо повторно нагреть бронзы выше 520оС, а затем быстро охладить их в воде, т. е. закалить. После закалки твердость бронз несколько снижается, а пластичность возрастает, поэтому закаленные бронзы можно подвергать слабой холодной ковке, гравировке и т. п. Вероятно, цикл изготовления зеркала-погремушки включал следующие операции:

1. отливка двух дисков-заготовок необходимой толщины; при этом не исключено, что первоначальная толщина дисков равнялась высоте центрального выступа на тыльной стороне зеркала (примерно 5 мм);

2. горячая ковка (или циклы ковок) заготовки до необходимой толщины (1–2 мм);

3. формирование полых валиков на тыльной стороне зеркала с помощью горячей ковки на специальной оправке; вероятно, для предотвращения охлаждения заготовки оправку нагревали.

4. закалка между циклами ковки заготовок;

5. снятие окалины, возникшей после последней закалки, и окончательная полировка;

6. высверливание дырок на обеих частях зеркала;

7. нанесение рису нка в пространстве между валиками на тыльной стороне зеркала; 8. соединение двух частей зеркала с помощью заклепок.

Можно предположить, что вследствие трудоемкой технологии изготовления количество зеркал-погремушек было невелико, и они, вероятно, высоко ценились.

В памятниках более позднего времени зеркала-погремушки не встречаются. Они были вытеснены близкими им по типологии и существовавшими одновременно с ними цельными зеркалами с валиком по краю диска, выпуклостью в центре и ручкой-штырем; эти изделия также получали из музыкальной ß'-бронзы и они, возможно, являются упрощенным вариантом зеркал-погремушек.

Обсуждение результатов и выводы

Проведенные нами ранее исследования зеркал показали, что по своим химико-технологическим характеристикам зеркало-погремушка из Мечетсая относится к обширной группе цельных высокооловянных горячекованых зеркал (167 экземпляров), которые обнаружены в сарматских могильниках Приуралья и Поволжья, а также в захоронениях кочевников и земледельцев Центральной Азии. Эти находки относятся к широкому хронологическому периоду от IV в. до н. э. до III–VI вв.н. э. и представлены различными типологическими вариантами, характерными для зеркал скифо-сарматского времени [9–11].

Горячекованных высокооловянных зеркал, синхронных мечетсайскому, немного. В Приуралье они найдены в том же могильнике Мечетсай (к. 8, п. 3 и п. 5; к. 6, п. 2), а также в сарматских могильниках Оренбургской области (Филипповка 1, к. 11, п. 1; к. 15, п. 1 и п. 4; к. 25, п. 1; Прохоровка 1, к. 2, п. 6; к. 6, п. 2 и п. 3; Бердянка 5, п. 2 и п. 3). По своей типологии мечетсайские зеркала – это изделия с валиком по краю диска, зеркало из к. 6, п. 2 имеет также выпуклость в центре диска.

В Центральной Азии ранние находки обнаружены в Восточном Приаралье в могильнике Та гискен, к. 6, п. 9 (VI–IV вв. до н. э.), на городище Баланды I (IV–III вв. до н. э.) и в Хорезме (Кой-Крылган-Кала, к. 53, п. 115 и к. 55, п. 206, могильник Туз-Гыр, к. 19), датируемых IV–II вв. до н. э. Все они имеют валик по краю диска, находки из могильника Кой-Крылган-Кала близки по типу к мечетсайскому зеркалу наличием выпуклости в центре и ручки-штырь.

По содержанию примесей изученные нами горячекованые высокооловянные зеркала, в том числе и ранние находки, разделяются на две группы. К одной из них относятся изделия, в которых свинец и висмут отсутствуют, или их концентрации редко превышают 0,05 % и 0,005 % соответственно. Обычно в таких изделиях нет мышьяка, а никель и кобальт представлены тысячными долями процента («чистые» бронзы). Другая группа зеркал отличается тем, что в них содержания свинца и висмута доходят до 0,1–0,2 % и 0,01–0,05 % соответственно, одновременно в сплаве присутствует мышьяк, а также сотые доли процента никеля и кобальта («грязные» бронзы). Применение металла этих двух групп, без сомнения, обусловлено стремлением древних мастеров избежать вредного влияния примесей свинца и висмута, которые препятствуют горячей ковке.

Современными исследованиями установлено, что для нейтрализации этого влияния концентрации свинца не должны превышать 0,03–0,05 %, а висмута – 0,005 %, или в бронзах должен присутствовать мышьяк [12].