Содержание к диссертации
Введение
1. Теоретические и научно-методические основы инженерно-геологических исследований археологических памятников
1.1. Правовые и методические основы инженерно-геологических исследований памятников архитектуры и археологии
1.2. Понятие и классификации археологических памятников 25
1.3. Основные виды археологического и инженерно-геологического изучения археологических памятников
1.4. Природно-археологические системы
1.4.1. Природно-археологическая система – понятие и структура
1.4.2. Этапы формирования и функционирования природно- археологической системы
1.4.3. Иерархия природно-археологических систем 39
1.4.4. Особенности взаимодействия природно- археологических систем с окружающей средой
1.4.5. Роль природного и антропогенного факторов в разрушении памятников археологии
1.5. Цели и задачи инженерно-геологических исследований природно-археологических систем
1.6. Научно-методологические основы инженерно-геологических исследований природно-археологических систем
1.6.1. Особенности инженерно-геологического подхода к изучению природно-археологических систем
1.6.2. Основы методики специального инженерно- геологического изучения природно-археологических систем
1.6.3. Основы комплексирования методов для изучения природно-археологических систем
1.6.4. Особенности мониторинга и управления природно- археологическими системами Выводы 75
2. Роль компонентов инженерно-геологических условий в создании, эксплуатации и сохранении природно-археологических систем
2.1. Климатические условия 78
2.2. Рельеф и речная сеть 82
2.3. Геологическое строение 85
2.4. Тектонические условия и неотектонические процессы 88
2.5. Гидрогеологические условия 90
2.6. Эндогенные и экзогенные геологические процессы
2.7. Состав, состояние и свойства грунтов 95
2.8. Влияние эволюции инженерно-геологических условий на эксплуатацию и сохранение природно-археологических систем
Выводы 102
3. Региональные инженерно-геологические исследования археологических памятников
3.1. Воссоздание взаимодействий в региональной природно- археологической системе Азиатского Боспора
3.2. Инженерно-геологические причины разрушения археологических памятников в горных районах Кавказа
3.3 Научные и практические аспекты инженерно-геологических исследований территорий древних городов (на примере Пскова)
3.4. Инженерно-геологические особенности возведения оборонительных сооружений на Русском Севере
Выводы 253
4. Инженерно-геологические исследования природно-археологических систем при разных видах археологических работ и музеефикации
4.1. Инженерно-геологическое сопровождение аварийно- спасательных работ
4.1.1. Реконструкция палеоинженерно-геологических условий территории поселения Мысхако
4.1.2. Ретроспективный анализ инженерно-геологических условий участка расположения комплекса памятников в Лобановой щели
4.2. Инженерно-геологическое сопровождение охранно- спасательных работ
4.3. Инженерно-геологическое обоснование музеефикации археологических памятников
4.3.1. Инженерно-геологические предпосылки музеефикации археологических памятников
4.3.2. Вклад инженерно-геологических исследований в процесс музеефикации археологических памятников
4.3.3. Принципы музеефикации 323
Выводы 325
5. Прогнозирование расположения археологических памятников на основе инженерно-геологической информации
5.1. Влияние инженерно-геологических условий на закономерности освоения территории Кисловодской котловины
5.2. Анализ расположения археологических памятников в охранной зоне Смоленской АЭС
5.3. Прогнозирование нахождения археологических памятников при проектировании линейных сооружений
Выводы 364
Заключение 365
Список литературы
- Основные виды археологического и инженерно-геологического изучения археологических памятников
- Геологическое строение
- Инженерно-геологические причины разрушения археологических памятников в горных районах Кавказа
- Вклад инженерно-геологических исследований в процесс музеефикации археологических памятников
Введение к работе
Археологические памятники по своему значению относятся к общечеловеческому культурно-историческому наследию. Независимо от размера и местонахождения они часто являются единственными источниками исторической информации и свидетельствами хода человеческой истории. Длительность существования памятников предопределяет их состояние, отличающееся от первоначального: большинство из них представляют собой руины.
Необходимость изучения и сохранения археологических памятников декларируется и обсуждается на разных уровнях давно. У археологов существуют хорошо разработанные методики изучения дошедших до нас артефактов. Комплексное многостороннее изучение археологических памятников с привлечением специалистов разных профессий расширяет область исследований, повышает их эффективность и информативность.
В связи с современным проектируемым строительством или под угрозой разрушающих геологических процессов археологи вынуждены активно вести спасательные раскопки, чтобы сберечь информацию, хранившуюся памятниками.
Рассмотрение археологических памятников с позиций системного анализа выявляет насущную необходимость использования инженерно-геологической информации и методов при решении археологических проблем. Новый подход к решению задач изучения и сохранения археологических памятников обусловливает проведение специальных инженерно-геологических исследований, что и предопределяет своевременность и актуальность настоящей работы.
Цель и задачи
Целью работы является обоснование нового научного направления, охватывающего различные аспекты инженерно-геологических исследований археологических памятников.
Задачами работы являлись:
-
Выделение самостоятельного объекта исследований – природно-археологической системы (ПАС).
-
Обоснование необходимости и эффективности изучения памятников археологии как специальных природно-археологических систем.
-
Разработка теоретических и методологических основ инженерно-геологических исследований природно-археологических систем.
Научная новизна
-
Предложено рассматривать памятники археологии как природно-археологические системы, находящиеся под влиянием природных воздействий и антропогенных нагрузок.
-
Сформулированы цели и задачи, возникающие при узкоспециализированных исследованиях часто уникальных археологических памятников.
-
Обосновано рассмотрение компонентов инженерно-геологических условий (с учётом их изменений во времени) с точки зрения их влияния на природно-археологические системы на всех этапах функционирования (создание, эксплуатация, постэксплуатация, музеефикация).
-
Выявлены и уточнены особенности инженерно-геологического изучения археологических памятников при археологических спасательных работах, региональных научных исследованиях и при музеефикации.
-
Подтверждена правомерность региональных инженерно-геологических исследований археологических памятников.
-
Приведено решение обратной задачи – прогноза местонахождения ещё не найденных археологических памятников на основе анализа инженерно-геологических условий расположения известных.
-
Установлено, что мониторинг природно-археологических систем целесообразен лишь в том случае, когда на них оказывается направленное интенсивное техногенное или природное воздействие, способное привести к неблагоприятному изменению состояния ПАС или их разрушению.
-
Доказано, что инженерно-геологическое изучение памятников археологии должно являться важнейшей составной частью археологических работ.
-
Показано, что характер инженерно-геологических исследований и их детальность различны и зависят от вида археологических работ: от самого общего обследования до тщательного микроскопического изучения вещественного состава пород.
Теоретическая и практическая значимость
Диссертационная работа вносит вклад в развитие теоретической инженерной геологии в качестве нового научно-прикладного специализированного направления.
Практическая значимость работы заключается: 1. В повышении полноты, эффективности и информативности археологических работ после включения в них инженерно-геологических исследований.
-
В возможности обоснованно принимать решение о сохранении памятников в природных условиях для будущих поколений исследователей и культуры в целом на основе прогнозных оценок функционирования природно-археологической системы.
-
В разработке инженерно-геологических рекомендаций при музеефикации археологических памятников.
Методология и методы исследования
Для решения поставленных задач был применен комплексный метод, заключающийся в теоретическом анализе, научном синтезе и апробации основных положений на конкретных объектах.
Объектами исследований являлись:
-
Городища, крепости (всего более 40 объектов): Псков, Изборск, Копорье, Камно, Маяцкое, Аркаим, Аландское, Берсуат, Ачипсинское, Пслухское, Раев-ское, Гечепсин, Красная Батарея, Борисенков Лиман, Верхнегостагаевское, Горное Эхо, Катыхинское, Зубчихинское, Мосейкин мыс, Эшкаконское и др.
-
Наскальные рисунки: Шишкинская, Усть-Талькинская, Томская писаницы, рисунки Каповой пещеры.
-
Поселения и хозяйственная округа поселений – 170 объектов.
-
Курганные группы – более 10 объектов.
5. Могильники – более 10 объектов.
Методика исследований включала:
-
Сбор, анализ фондовых и литературных источников по археологии и инженерной геологии для исследования объектов;
-
Анализ инженерно-геологических условий;
-
Проведение полевых и лабораторных исследований на территориях расположения памятников археологии;
-
Лабораторное моделирование процессов физического и химического выветривания пород, входивших в сферу взаимодействия памятников;
-
Обобщение полученных результатов исследования объектов для разработки теоретических представлений об особенностях их формирования и функционирования и практических рекомендаций по сохранению и музеефикации.
Личный вклад автора
За более чем 25 лет научных инженерно-геологических исследований (с 1988 г.) автор принимал участие в работе Гнёздовской археологической экспедиции МГУ (1995–1996 гг.), Новороссийской (1997–2015 гг.), Деснинской
(1998–2003 гг.), Кисловодской (2007–2008 гг.) археологических экспедиций Института археологии РАН и многих других. В составе экспедиций автор формировал инженерно-геологический отряд, выполнявший самостоятельные научные исследования памятников, изучавшихся археологами. Результаты личных исследований автора памятников различного возраста, типа и назначения в разных регионах с отличающимися инженерно-геологическими условиями легли в основу представленной работы.
Положения, выносимые на защиту
-
Инженерно-геологические исследования археологических памятников являются новым научным направлением в инженерной геологии, объектом которого является природно-археологическая система. Природно-археологические системы отличаются от современных ПТС уникальностью объектов исследований, их возрастом (тысячелетия), пройденными этапами функционирования (создание, эксплуатация, постэксплуатация, музеефикация), характером процессов взаимодействия между подсистемами ПАС и внешними средами.
-
Инженерно-геологические исследования могут и должны быть обязательной частью археологических исследований, так как они позволяют получить специальную информацию, обеспечивающую решение важнейших вопросов, стоящих перед археологами:
реконструкции исторического прошлого территории и жизни населения – воссоздание функционирования ПАС на этапах создания и эксплуатации;
временного прогноза функционирования ПАС на этапах постэксплуатации и музеефикации;
пространственного прогноза расположения неизвестных археологических памятников различного типа на базе инженерно-археологического районирования.
3. Методологические принципы изучения ПАС в рамках созданного направ
ления инженерной геологии сфокусированы на получении информации, соот
ветствующей уникальности, типу памятника, степени его сохранности, видам
археологических работ (спасательных, научных, музеефикации), и требуют ин
дивидуального подхода к комплексированию методов инженерно-
геологических исследований.
Степень достоверности и апробация результатов
По теме диссертации опубликовано более 50 научных работ, в том числе 10 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Результаты работ неоднократно докладывались на Всероссийских и Международных семинарах, симпозиумах, конференциях и конгрессах: «Инженерно-технические вопросы сохранения памятников истории и культуры» (Ярославль, 1989); «Задачи инженерной геологии в реставрации и сохранении памятников истории и культуры» (Рязань, 1993); «Археология и история юго-востока Древней Руси» (Воронеж, 1994); «Восток и Запад – проблемы взаимодействия» (Челябинск, 1995); «Томская писаница – Наскальное искусство Азии» (Кемерово, 1995); «Новое в науках о Земле» (Москва, МГРИ-РГГРУ, 1993, 1997, 1999, 2001, 2003, 2007, 2013, 2015); «Настоящее и будущее археологических исследований на трассах строящихся газопроводов и автострад в России и Польше» (Москва, 13–18.10.2001); «Природные условия строительства и сохранения храмов православной Руси» (Сергиев Посад, 2000); «Проблемы реконструкции и реставрации исторических центров» (С-Петербург, Эрмитаже, 2001); «Великие реки – аттракторы локальных цивилизаций» (Дубна, 2002); «Цитадели на великих реках», (Нижний Новгород, 2002); «Сугдея, Сурож, Солдайя в истории и культуре Руси-Украины» (Судак, 2002); «Великие реки – аттракторы локальных цивилизаций» (Египет, Асьют, 2003); «Софийские чтения» «Сакральные сооружения в жизни общества: история и современность» (Киев, 2003, 2005); «Роль инженерных изысканий в обеспечении безопасности зданий, сооружений и территорий» (Москва, 2006); «Древние культуры Кавказского Причерноморья и их взаимодействие с культурами соседних регионов. Сохранение культурного наследия» (Сухум, 2006); «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации» (Москва, 2006, 2007, 2008, 2010, 2013); «Археология и история Пскова и Псковской земли» (Псков, 2011, 2012); Международные научные чтения, посвященные 20-летию музея-заповедника «Див-ногорье» (Дивногорье, 2011).
Структура и объём работы
Работа состоит из введения, 5 глав и заключения, представлена на 391 странице, включая 112 рисунков, 14 таблиц и список литературы из 244 наименований.
Благодарности
Автор выражает искреннюю и глубокую благодарность коллективу кафедры инженерной геологии МГРИ-РГГРУ, своим учителям - профессорам Г.К. Бондарику, Л.А. Ярг, В.В. Пендину, Е.М. Пашкину, В.В. Дмитриеву за полученные знания, формирование целостного системного взгляда на геологиче-
ские процессы и явления, за многолетнюю помощь и поддержку в исследовательской и педагогической работе.
Автор признателен археологам, с которыми ему пришлось работать в различных экспедициях, - Т.А. Пушкиной, Д.С. Коробову, А.А. Малышеву, И.А. Аржанцевой, В.С. Ольховскому, М.Я. Скляревскому, Д.Э. Василиненко, директорам археологических музеев-заповедников М.И. Лыловой («Дивного-рье»), Г.Б. Здановичу («Аркаим»), понимание и доброжелательное отношение которых помогли осуществлению настоящего исследования.
Основные виды археологического и инженерно-геологического изучения археологических памятников
Отечественный опыт инженерно-геологического изучения памятников архитектуры
Интерес к исследованию исторических памятников с геологических позиций первоначально был связан с изучением каменного материала, из которого возведены архитектурные постройки. Этим вопросам посвящены работы К.П. Флоренского, В.Я. Степанова [174, 175], В.В. Залесского и др. [82], К.А. Рейтлингера [153], П.В. Флоренского [182], В.И. Осипова [210]. В.Я. Степанов и К.П. Флоренский занимались вопросами разрушения и сохранения строительных материалов.
Главной целью исследований в данной области является выявление причин и механизмов разрушения как отдельных элементов, так и памятника в целом. Работы в этом направлении продолжаются и сейчас, что отражено в серии статей Т.Т. Абрамовой, К.З. Валиевой и др. [4, 6, 9 и др.].
В ходе реставрационных работ большое внимание исследователей привлекли строительные растворы. Особенности их состава выявляли многие исследователи В.Н. Юнг [196], Е.Ю. Медникова, П.А. Раппопорт, Н.К. Стеценко [111, 112] и др. (1949-1992 г.г.), Скальный В.С. и др. [161]. Это позволило установить время строительства вновь обнаруживаемых древних элементов построек на фактическом материале и решать некоторые другие проблемы реставрации.
Исследование разрушения каменных конструкций памятников архитектуры под влиянием биологического фактора нашло отражение в методических рекомендациях «Росреставрации» [97] и работе Н.Н. Ляликовой и Ю.П. Петушковой [106]. Проблема влияния микроорганизмов на состояние грунтов и строительных конструкций в сфере взаимодействия архитектурных памятников успешно разрабатывается Р.Э. Дашко [71, 72].
О целесообразности целостного инженерно-геологического подхода к охране архитектурных памятников впервые написал Е.М. Пашкин в 1975 г. [132]. Впоследствии им было создано новое направление в инженерной геологии, связанное с изучением геологической среды, находящейся во взаимодействии с объектами культурного наследия – памятниками архитектуры, историческими территориями. Им были разработаны понятия геологического историко-культурного пространства, глубинной охранной зоны, дефицита несущей способности грунтов основания памятников архитектуры, причинно-следственных связей их деформаций. Е.М. Пашкин разработал положения и алгоритм инженерно-геологической диагностики состояния реальных исторических природно-технических систем, а также рассмотрел вопрос эволюционных преобразований структуры реальных ИПТС, просуществовавших несколько столетий. Результаты, опубликованные в нескольких десятках статей и трёх монографиях [133–138, 143, 144], позволили ему оценить уникальный характер взаимодействия связанных элементов системы – фундаментов и грунтов основания.
В последующие годы в этом направлении инженерной геологии работало большое число учёных, внёсших значительный вклад в совершенствование методики исследований исторических ПТС. Среди них В.О. Подборская [143, 144].], В.В.Дмитриев [76, 77], В.Л. Невечеря [114], О.В. Домарёв, Л.В. Курделова, А.А. Никифоров [135, 136], Е.И. Романова, А.Г. Купцов, Л.В. Заботкина и др. [156–158] В.В. Пендин [140], В.М. Улицкий, А.Г. Шашкин, К.Г. Шашкин [179]. В.О. Подборская [142] впервые разработала комплексную методику инженерно-геологических исследований для оценки состояния исторических природно-технических геосистем.
Технологиями укрепления грунтов в основании архитектурных исторических памятников занимались В.И. Осипов, В.В. Дмитриев, И.В. Кугушева [78, 79, 96, 130], С.К. Николаева, И.А. Бражник, Н.А. Ларионова, Д.Ю. Трушина [122] А.И. Егоров, Х.А. Джантимиров [203], В.И. Сергеев, Т.Г. Шимко [212], разработкой технологий для реставрации наскальных рисунков В.И. Осипов, С.Г. Каспаров и В.Н. Соколов [211].
В 1993–95 гг. Е.И. Романовой, А.Г. Купцовым и др. была предложена разработка структуры и инженерно-геологической модели подземной охранной зоны Рязанского кремля [98, 146, 155].
Вопросам инженерно-геологического, геоэкологического, геотехнического изучения ориентированного на сохранение и реконструкцию архитектурных и археологических памятников посвящены многочисленные работы С.Н. Чернышёва [23, 26, 185–194]. В них внимание исследователя было направлено на реконструкцию и реставрацию соборов Свято-Троицкого Серафимо-Дивеевского монастыря, Святой Богородичной Канавки [176, 187], церкви в усадьбе Абрамцево [191], выявление причин деформаций храма на о. Анзер (Соловки) [193]. В частности, в работах С.Н. Чернышёва совместно с Л.А. Володиной [192] рассмотрена деградация склонов в верхних частях бортов долин и в оврагах, где могут располагаться памятники археологии, а также оригинальный и действенный способ определения скорости денудации и её зависимости от морфологии склона по древесной растительности.
В сентябре 1993 г. в Рязани была проведена первая специальная Всероссийская научная конференция «Задачи инженерной геологии в реставрации и сохранении памятников истории и культуры». В некоторых докладах затрагивались вопросы археологии [200] и впервые была дана развернутая характеристика понятия «историческая территория» [74].
С 2000 г. в Троице-Сергиевой лавре регулярно проходят Международные научно-практические симпозиумы «Природные условия строительства и сохранения храмов Православной Руси» (2000, 2003, 2006, 2009, 2012, 2015 гг.), на которых обсуждаются актуальные темы сохранения и эксплуатации архитектурных памятников христианства.
Геологическое строение
На территории Дивногорского заповедника режимные наблюдения за влажностью пород и скоростью выветривания дали результаты, характеризующие условия, механизм, интенсивность процесса, определяющего сохранность памятника (см. разд. 4.3.2). 5. Гидрохимическое опробование проводится с целью: оценки химической агрессивности вод к породам и материалу памятника; оценки пригодности вод для питья в прошлом и настоящем. 6. Сбор экологической информации о составе воздуха (запылённости и задымлённости) и наблюдения за агрессивностью атмосферных осадков (замер рН снега и дождевой воды, снегомерная съёмка) для получения характеристики экологической обстановки, влияющей на сохранность ПАС в настоящем. 7. Геофизические методы исследований [162] применяются на исторически и археологически ценных территориях, когда зачастую невозможно использование обычных методов (шурфы, бурение и т. д.) для: поиска невыявленных археологических памятников, таких как захоронения, погребённые остатки стен и фундаментов, подземных ходов, горных выработок, колодцев и других применяются симметричное электропрофилирование, метод срединного градиента, электропросвечивание межскважинных массивов, метод заряда в вариантах заряженного тела, круговые вертикальные электрические зондирования, микромагнитометрия, микрогравиметрия, метод преломленных волн, эманационная съёмка, микросейсмика, георадары разной мощности; уточнения геологического строения территории памятника используются ВЭЗ, ВЭЗ ВП, каротажи, пр.; изучения гидрогеологических условий участка расположения археологических памятников возможно применение ВЭЗ, ВЭЗ ВП, резистивиметрии, термометрии и др. 8. Горно-проходческие работы. Для получения инженерно-геологической информации целесообразно использовать археологические шурфы и другие выработки. Так при исследовании массива «Шишкинской писаницы» археологический раскоп дал возможность изучить историю и механизм тектонических, оползневых процессов и выветривания. Специфичность археологических памятников вызывает интерес к культурному слою в связи с тем, что он изменяет инженерно-геологические условия территории и играет существенную роль в функционировании уже исторических природно-технических систем (памятников архитектуры). 9. Применение буровых работ, как правило, ограничено в связи с тем, что вся территория историко-археологических комплексов уникальна и подлежит охране, хотя научная и практическая целесообразность их безусловно сохраняется при решении некоторых специальных задач, например, режимных наблюдений за уровнем подземных вод и их агрессивностью и пр. Археологи пробуют использовать ручное бурение для определения мощности культурного слоя. Г. Лабораторные инженерно-геологические исследования В связи с тем, что применение многих видов полевых инженерно-геологических исследований ограничено в силу необходимости сохранения элементов природно-археологической системы, а выполнение натурных экспериментов осложнено, на лабораторные работы возлагается окончательное решение очень важных вопросов функционирования ПАС.
Лабораторные работы должны иметь два блока (исследовательский и экспериментальный), совместное использование которых позволит отвечать на вопросы, оставшиеся нерешенными после проведения полевых работ.
В исследовательский блок входят все методы, позволяющие определять состав пород на микро- и макро-уровне, состояние и свойства всех типов пород, влияющих на функционирование ПАС. Отметим, что наряду с хорошо разработанными, типовыми методами инженерно-геологических исследований возможно и необходимо применение методов, используемых в науках геологического цикла (минералогии, геохимии и др.). Использованные автором при исследованиях спектральный и рентгеноструктурный анализы, инфракрасная спектроскопия, электронная микроскопия и пр. позволили получить ценную информацию. В зависимости от целей и задач комплекс методов может варьировать.
Этап лабораторных исследований должен раскрыть внутреннюю структуру природно-археологической системы, скрытый механизм взаимодействий между ее элементами.
В состав лабораторных исследований могут входить: определение плотности, плотности минеральных частиц, водопоглощения, пористости, естественной влажности грунта, классификационных показателей грунтов, гранулометрического состава грунтов, параметров набухания и усадки глинистых грунтов; исследование деформационных и прочностных свойств грунтов; изучение минерального состава грунтов (изготовление и описание шлифов, инфракрасная спектроскопия, рентгеноструктурный анализ), химического состава грунтов, химического состава и агрессивности воды, изотопного состава пород, присутствие микроэлементов, маркирующих определённые виды человеческой деятельности (фосфор, ртуть и др.); определение засоленности и агрессивности грунтов.
В блок экспериментальных работ должно входить изучение динамических характеристик природно-археологических систем, исследование которых в природе затруднено или невозможно. Оно должно быть направлено на получение количественных и полуколичественных параметров, так как качественную сторону процессов целесообразно изучать в натурных условиях, где комплекс взаимодействий естественней и шире.
Экспериментальные работы ориентированы на исследование процессов, протекающих в геологической подсистеме. В состав этих работ входят различные типы моделирования (натурное, аналоговое, цифровое), позволяющие наиболее полно отразить сущность исследуемых процессов.
Целью моделирования является решение тех вопросов, которые очень сложно решать в природных условиях. К таким проблемам относятся некоторые элементы гидрогеологических условий, изучение скорости и механизма процессов, протекающих при выветривании: выщелачивания, промораживания-оттаивания, замачивания-высушивания, засоления и пр. При этом лабораторное моделирование любым методом должно соответствовать механизму протекания исследуемого процесса в природе.
Инженерно-геологические причины разрушения археологических памятников в горных районах Кавказа
Инженерно-геологические исследования археологических памятников ведутся автором более 25 лет (с 1988 года). За это время было изучено множество самых разных типов памятников: городища, селища, могильники, крепости, наскальные рисунки, древние города, культовые комплексы и сооружения.
География научной деятельности тоже весьма широка: Псковская, Ленинградская, Вологодская, Ярославская, Тверская, Смоленская, Московская, Воронежская, Пензенская, Челябинская, Оренбургская, Иркутская, Кемеровская области, Краснодарский и Ставропольский края, Северный и Западный Казахстан.
Характер работ и их детальность были весьма различны: от самого общего обследования территории памятника до тщательного микроскопического изучения состава пород.
Личный опыт автора позволил выявить и уточнить особенности инженерно-геологического изучения археологических памятников в разных ситуациях: при аварийно- и охранно-спасательных работах, при музеефикации или региональных научных исследованиях.
Автору удалось определить цели и задачи, возникающие при специализированном изучении нередко уникальных историко-культурных памятников. Это, в свою очередь, позволило обосновать оптимальную методику проведения работ для каждого объекта.
В некоторых регионах автор имел возможность обследовать большое количество археологических памятников, расположенных на крупных территориях, в течение длительных периодов времени. Это позволило накопить обширную информацию о закономерностях их освоения в разные исторические периоды. Такими территориями оказались Кисловодская котловина, западная часть Краснодарского края, регион Сочи, Русский Север.
На этих территориях велись многолетние, систематические, научные исследования археологических памятников. Многие экспедиции были
105 комплексными, включавшими в свой состав археологов, почвоведов, антропологов, геофизиков, ландшафтоведов и других специалистов. Привлечение к работам инженера-геолога в таких случаях происходило очень органично, все понимали, что чем шире взгляд на ситуацию, тем точнее полученный результат.
Целью работ таких исследовательских коллективов является получение максимума разносторонней информации о памятнике (группе памятников), природных условиях, в которых он создавался, антропологических особенностях населения, технологиях хозяйствования, применяемых материалах, растениях и животных, климате и т. д.
При инженерно-геологических исследованиях археологических памятников в первую очередь обосновываются цели и задачи изучения. В большинстве случаев археологов интересуют очень узкие конкретные задачи, они не всегда представляют себе подлинные возможности коллег-«естественников»: инженеру-геологу зачастую приходится формулировать и предлагать цели и задачи исследований, которые могли бы позволить наиболее полно ответить на вопросы, стоящие перед археологами.
Цели инженерно-геологических исследований определяются исходя из типа памятника, степени его сохранности, расположения и перспективы сохранения, использования и дальнейшего изучения. Например: 1. оценить влияние инженерно-геологических условий на создание археологического объекта (выбор места, строительных материалов, технологий); 2. установить влияние инженерно-геологических условий на эксплуатацию археологического объекта в зависимости от его типа (курганы, например, и другие погребения не эксплуатируют, а поселения и укрепления – в обязательном порядке); 3. получить информацию о существовавших ранее регулярных источниках водоснабжения; 4. решить вопрос о возможности музеефикации в условиях естественного ландшафта.
Далее приведены результаты наиболее значимых и масштабных исследований, проведенных в двух регионах Кавказа (существенно отличающихся инженерно-геологическими условиями), и на севере Европейской части России.
Боспорское государство (VI в. до н. э. – IV в. н. э.) в период расцвета занимало обширные территории. Западным (Европейским) Боспором считаются Северное Причерноморье, Крым, Восточным (Азиатским) – современный Таманский полуостров, Северо-Восточное Причерноморье, Закубанье. Географические границы государства до сих пор достоверно не определены. Продолжающиеся археологические исследования открывают новые памятники, принадлежавшие греческой цивилизации всё дальше от морского побережья, являвшегося основной зоной колонизации. На рис. 3.1 показаны основные археологические памятники, в исследовании которых принимал участие автор.
Сотрудничество автора с Новороссийской археологической экспедицией Института археологии РАН началось в 1997 году. Работы выполнялись при поддержке грантов РГНФ и РФФИ. За прошедшие годы изучено более 50 самых разнообразных памятников: 5 городищ с комплексом оборонительных сооружений, более 20 сигнально-сторожевых башен, десятки поселений, множество погребений.
В первые годы внимание уделялось памятникам преимущественно Новороссийского и Анапского районов в пределах полуострова Абрау [46]. Позже рамки работ расширились, включив Крымский и Абинский районы.
Вклад инженерно-геологических исследований в процесс музеефикации археологических памятников
Городище расположено на абсолютных отметках 600–650 м. Поверхность мыса, занятая городищем, представляет собой полосу шириной около 50 м в юго-восточной части и 100 м в северо-западной с относительно небольшими уклонами до 20. В период первоначальной эксплуатации площадка городища могла быть несколько шире в сторону р. Ачипсе.
Поверхность мыса не является плоской. Она осложнена выходами скальных пород, часть которых была, по-видимому, использована населением городища при создании инфраструктуры. В ходе дальнейших исследований городища необходимо выяснить природу отдельных выположенных участков поверхности, имеющих довольно четкие края (развалины ли это сооружений, или земледельческие террасы).
В геологическом строении территории городища и примыкающей к нему принимают участие дочетвертичные скальные и полускальные породы, а также четвертичные элювиального, делювиального и аллювиального генезиса.
Участок находится в зоне сложных тектонических структур Большого Кавказа. На поверхность выходят сильно перемятые, раздробленные разломами породы ранне- и среднеюрского возраста [234].
Согласно материалам геологической съемки, участок расположения памятника имеет сложное строение [234]. По осевой части мыса, на котором находится городище, проходит разлом. По нему в раннепалеогеновое время внедрялись интрузивные породы, сформировавшие дайку. Габбро-диориты и габбро средне- и крупнозернистые серого цвета содержат альбит 60%, авгит 20%, ильменит 10%, хлорит 5–7%, кварц, карбонат и биотит по 1%.
Северо-восточный склон мыса сложен нижнеюрскими глинистыми сланцами с сидеритами и горизонтами базальтовых порфиритов и их туфов (нижняя подсвита свиты реки Туровой). Глинистые сланцы темно-серые до угольно-серых, тонкопелитовые, редко слабо алевритистые. В их составе преобладают гидрослюды (70–80%), хлорита содержится 3–5%, аутигенного кварца 7–10%, органическое вещество (10–15%) концентрируется по трещинам кливажа. По минеральному составу гидрослюдистый тип, реже монтмориллонитовый. В формировании пород принимал участие вулканогенный процесс основного состава.
Юго-западный склон сложен среднеюрскими туфами и туффитами основного состава и аргиллитами нижнеачишхинской подсвиты. Туфы светлосерые, алевро-псаммитовые содержат плагиоклаз 15%, пироксен 3%, хлоритизированное стекло 17%, обломки андезитов и базальтов 20%, цемент 43% (кварц, полевые шпаты, хлорит, эпидот).
Четвертичные образования представлены корой выветривания, коллювием, аллювием Мзымты и Ачипсе.
Кора выветривания сложена зоной дезинтеграции: обломки материнских пород величиной от нескольких миллиметров до 10–15 см в поперечнике с глинистым заполнителем, обогащенным органическим веществом опада, образовавшимся из листвы и сгнивших стволов деревьев. Мощность зоны составляет от нескольких сантиметров на выступах скальных пород до 1–1,5 м на поверхности городища. Именно на этих грунтах (коре выветривания) начиналась и велась хозяйственная деятельность времени освоения городища: их снимали, пересыпали, уплотняли, выравнивали поверхность. Сохранившийся культурный слой приурочен именно к этим образованиям.
Грунты коры выветривания не обладают прочностью, легко деформируются, являются плохим основанием для сооружений. Вероятно, свойства грунтов были замечены в период первоначального освоения, и под важные сооружения велась искусственная подсыпка с уплотнением глинистого грунта без включений. Происхождение и месторождение этого грунта ещё предстоит выяснить.
В составе коллювиальных отложений присутствуют как грунты коры выветривания, так и более крупные обломки пород, слагающих мыс, а также речные валуны из развалов оборонительных сооружений городища. Мощность осыпей в нижней части юго-западного склона может достигать 2 м и более. Породы имеют относительно плотное сложение, обладают небольшой прочностью и устойчивостью в естественных откосах. На северо-восточном склоне осыпные образования сносятся в р. Ачипсе очень активно, мощность их невелика из-за большой крутизны и постоянных техногенных подрезок склона.
Аллювиальные образования рек Мзымты и Ачипсе представляют наибольший интерес, так как именно они, по всей видимости, служили основным строительным материалом при возведении городища. Современные речные отложения Ачипсе и Мзымты представлены хорошо окатанным валунно-галечным материалом различного состава. Разнообразие состава обусловлено протеканием рек по разным типам пород: осадочным (песчаникам, туфам, известнякам), магматическим (порфиритам, диабазам, базальтам), метаморфическим (глинистым сланцам). Отличительной чертой речных валунных образований является большая прочность пород и их устойчивость к выветриванию. Это обусловлено тем, что в процессе окатывания в бурном водном потоке все слабые элементы обломков были разрушены.
Вдоль склонов протягиваются полоски современной поймы, которые частично уменьшают эрозионное влияние водотоков на устойчивость склонов городища (особенно Мзымты, чья пойма достигает 50–150 м).
В тектоническом отношении участок работ находится в южной зоне интенсивных дислокаций в породах нижней юры (зона южной сланцевой депрессии) [231]. Тектоническое строение района очень сложно. Влияние его на условия сохранения памятника, видимо, проявляется в развитии в породах систем трещиноватости и сланцеватости. Следует подчеркнуть, что эта нарушенность характерна только для пород в коренном залегании и не сказывается на материале кладки городища.
В целом гидрогеологические условия сохранения памятника можно считать вполне удовлетворительными с инженерно-геологической точки зрения: единственным источником влаги на территории городища являются атмосферные осадки; большая крутизна склонов способствует преобладанию поверхностного стока над подземным; интенсивная расчлененность рельефа обеспечивает общую дренированность горного массива, который является основанием городища, что поддерживает территорию в сухом состоянии. Но при таком характере взаимодействия атмосферных осадков и природно-археологической системы есть два негативных последствия: 1. Идет активное растворение цемента в кладках сооружений. 2. Нет условий для формирования источников водоснабжения на гипсометрическом уровне хозяйствования. На данный момент вопрос водоснабжения городища остается открытым: либо это атмосферные осадки, либо поверхностные водотоки. 157 Для изучения показателей физических свойств грунтов и строительных материалов, использованных при создании городища, было отобрано несколько проб10 коренных пород и строительных материалов (табл. 3.1).