Обработка неорганических материалов

Из неорганических материалов чаще всего встречается керамика, Камень, изделия из металла.

Керамика.Методы полевой консервации керамики зависят от её физических свойств и декоративного оформления поверхности. Существует несколько общих правил, относящихся ко всем видам керамики. Она должна быть вымыта сразу же после извлечения, а затем медленно сохнуть. Особого внимания требует керамика с орнаментированной поверхностью, окрашенная. Если краски нанесены после обжига, то они исчезнут после того, как предмет промыт: Их следует очистить при помощи мягкой щётки. Если краски нанесены на древнюю керамику до обжига, то они могут выдерживать не только прикосновение кисти (щётки), но даже и мытьё. Предварительно должна быть опробована небольшая площадь при помощи тампона из ваты, чтобы убедиться, что краски не смоются в процессе очистки. Плохо обожженная керамика пориста и больше подвержена изменениям, воздействиям солей, поэтому она более хрупкая, чем качественно обожжённая глиняная посуда или гончарные изделия. Обожжённая глина в зависимости от температуры обжига и техники производства различается по составу и цвету. Относящаяся к более ранним периодам керамика имеет неразмельчённые частицы, плохо связывающиеся с глиной. Такая керамика имеет обычно хрупкую структуру, подвержена действию солей и может расслаиваться. Когда она извлекается из земли, растворимые соли начинают кристаллизоваться. Этот процесс происходит так быстро, что керамика может рассыпаться. В таком случае ей нужно дать медленно просохнуть в тени или под полиэтиленовой плёнкой, но желательно промыть её сразу же, если она найдена во влажной или мокрой среде.

В керамике образуются нерастворимые соли (гипсовые и магнезиевые соединения, окислы железа и т. д.). Для их удаления употребляют химические вещества и растворители солей. При очистке предмета от солей он промывается дистиллированной водой. Если предмет ещё не освободился от растворяемых солей, то на нём должен появиться слабый молочный след, и промывку надо продолжить.

Особой осторожности в обращении требуют плохо обожжённые керамические изделия. Они пористы, крошатся, очень гигроскопичны. При обработке надо аккуратно удалить с поверхности фрагментов грязь, просушить в тени, затем покрыть закрепляющим раствором, снова подсушить и завернуть в тонкую бумагу.

При обработке качественно обожжённой керамики необходимо удалить грязь, пока предмет ещё влажный, промыть в воде мягкой щёткой и дать медленно высохнуть. Если на черепке выступили соли в виде белого осадка, то их надо удалить. Для этого следует протереть керамику и капнуть на нее 2%-ный раствор гидрохлорида. Если произойдет «шипение», то это карбонат кальция; если из­делие содержит известняк, то раствор гидрохлорида будет размягчать керамическую корку. Затем керамику следует тщательно промыть дистиллированной водой и дать медленно высохнуть. Если корка не будет удалена таким способом, то в раствор можно ввести немногокислоты и повторить все операции.

Обработка камня.Изделия из камня сохраняются, не изменяя своей формы. Однако подвержены действию кислот, резким изменениям температуры, чрезмерной влаге, загрязнениям и покрываются лишайником. Соль и солёные почвы тоже наносят вред камню. Элементарные знания о самых распространённых минералах необходимы археологу и консерватору. Например, мягкие камни, такие, как мрамор, известняк, сланец, легко впитывают влагу и грязь; а тяжёлые, такие, как кремень, обсидиан, меньше впитывают сырость, но легко раскалываются под давлением.

Надо соблюдать следующие общие правила обработки камня. Аккуратно смести кристаллический налет с поверхности щеткой, вымыть камень или каменное изделие. Если камень слоистый и содержит на поверхности соли в виде белого налета, то его следует погрузить в сосуд с дистиллированной водой на день, затем дать высохнуть, почистить щеткой. Эту процедуру можно повторять до тех пор, пока кристаллы не перестанут появляться на поверхности камня.

Если поверхность камня покрывает налёт нерастворимых солей, то первоначально они подвергаются механической обработке. Если это не поможет, можно очень осторожно использовать кислоту. На смоченный предмет капните 2%-ный раствор соляной кислоты. Соляной налёт должен размягчиться, и его можно удалить механически. Если предмет полностью покрыт коркой, он должен быть помещён в раствор гидрохлорида и затем обрабатываться.

Стекло.В ряде случаев в античных и средневековых памятниках при раскопках обнаруживаются стеклянные предметы. Они должны храниться под каким-нибудь покрытием, оставаться в тени или в темноте, потому что древнее стекло, соприкасаясь с воздухом и солнечным светом, может менять свой цвет. Для очистки стекла применяются в основном те же методы, что и для керамики.

Металлы.За исключением золота, металлы плохо сохраняются в природных условиях. Многие древние металлические предметы обнаруживаются, будучи в состоянии коррозии: железо обычно покрыто ржавчиной или разрушено до состояния окиси, медь, бронза и латунь покрываются зеленоватой коркой медного карбоната, окиси меди и купоросхлорида. Последующая коррозия проходит ещё быстрее, когда эти извлечённые металлические предметы соприкасаются с воздухом. Металлы рекомендуется очистить в полевой лаборатории. Распространение коррозии должно быть прекращено прямо в поле, иначе можно лишиться предмета вообще. Зачастую попытки убрать коррозию с металла прямо в поле механическим путем приводят к повреждению предмета и его разрушению. Существует несколько методов химической обработки предметов в полевых условиях. Одно правило, касающееся всех металлов, надо соблюдать: металлические предметы должны быть очищены от грязи, и их не надо трогать без надобности.

Среди полиметаллических изделий чаще всего встречаются бронзовые. Прежде чем начинать обработку изделий из бронзы, надо установить количество чистого металла. Металл может оказаться полностью разрушенным, превратиться в патину. В таких случаях надо закрепить след от металлического изделия, взяв его монолитом с землей, или зафиксировать, приклеить к кусочку картона. Если металл сохранился, то обработка в поле должна включать минимальную его очистку твёрдой щеткой. Часто встречающаяся блестящая плотная корка окиси на бронзовом предмете сама может при определённых условиях сохранять предмет от дальнейшего разрушения. В таком случае рекомендуется покрыть предмет тонким слоем расплавленного парафина. Можно применить простейшую химическую обработку. Окуните предмет в воду и аккуратно щёткой удалите корку. Если это не поможет, погрузите его в 30%-ный раствор муравьиной кислоты и оставьте так до тех пор, пока раствор не станет зеленоватым. Наблюдайте за реакцией раствора и вынимайте предмет немедленно, если кислота сильно действует на него. Сполосните несколько раз в дистиллированной воде и высушите. Как только предмет очистился, покройте его поверхность парафином. Можно обработать предмет раствором 10%-ного бензотриазола в дистиллированной воде: погрузить его в раствор и оставить на два часа; после чеговынуть, вымыть дистиллированной водой и дать высохнуть. Надо иметь в виду, что при такой обработке предмет теряет свой древний вид, окись на его поверхности совсем исчезает.

Взятие проб.

При проведении полевых исследований археологу необходимо брать пробы и образцы для дальнейших лабораторных исследований физическими методами: для радиоуглеродной датировки, спорово-пыльцевого анализа, термолюминисцетного, дендрохронологического, палеоботанического, палеозоологического, палеомагнитного. Взятие проб и образцов требует хотя бы элементарных знаний самого метода анализа и соблюдения определённых методических приёмов. Часть проб, например пробы металла для спектрального анализа, пробы керамики, стекла на анализ состава, структура, образцы для петрографического, литологического, трассологического изучения берутся в лаборатории и не связаны с полевыми условиями. Однако, некоторые пробы для дальнейших анализов можно брать только в полевых условиях, непосредственно при проведении раскопок.

Общими правилами при взятии проб для дальнейшего изучения являются следующие: 1) надо чётко знать, для чего берётся проба; 2) обладать хотя бы элементарными знаниями процесса дальнейшего изучения образца; 3) соблюдать специальные требования по методике взятия пробы и её консервации, 3) полученные в дальнейшем результаты, их достоверность напрямую зависят от правильности взятия пробы и их хранения.

Для изучения древних и погребённых почв, их сравнения применяются сравнительные анализы: морфологический, геоморфологический, зонально-генетический, определение кислотности и других свойств. Для этой группы физико-химических анализов берутся образцы почв весом 0,3кг, лучше монолитом 5х5см, обычно от 5 до 15 образцов сходного горизонта и в большом количестве для сравнительного физико-химического анализа разных горизонтов. Составляется карта-план с обозначением мест взятия проб.

При исследовании поселений бывает нужно определение биоценоза, т.е. сочетание физико-химических и биологических особенностей и условий микрорегиона (биотопа), включая сочетание животных и растительных организмов, населяющих микрорайон. Для этого на плане раскопа и в траншеях за его пределами берутся пробы земли, содержащие остатки костей и чешуи рыб, кости птиц, животных мелких форм, возможно раковин.

Кроме этого часто возникает при раскопках поселений и могильников необходимость взятия проб для палеоботанических лабораторных исследований – микро- или макрофлористических анализов и спорово-пыльцевого (палинологического) анализа. Споры и пыльца высших растений хорошо сохраняются на пространстве нескольких километров. По процентному составу пыльцы можно судить о составе растительного покрова окружающей памятник территории и о климате.

При взятии проб для палинологического анализа необходимым условием является частота взятия проб. Образцы надо брать из свежезачищенного разреза через 0,3-1м, весом – 150-200г. Образец упаковывается в полиэтиленовый пакет. На каждый образец составляется паспорт, включающий следующие данные: порядковый № пробы, место взятия пробы (стратиграфическая колонка), глубина, характер слоя земли и характер современной растительности. Такие образцы из раскопов и образцы, взятые за его пределами, являются материалом для проведения сравнения древних и современных ареалов растительности (ареологический метод).

В археологии с 80х годов прошлого века применяются методы радиоуглеродного датирования, - радиоуглеродный, калий-аргоновый, радио-бериллиевый, ион-урановый, термолюминисцентный (ТЛ и РТЛ методы) и метод электронно-парамагнитного резонанса. Среди них наиболее распространёнными являются радиоуглеродный и калий-аргоновый. Для радиоуглеродного метода разработаны шкалы и калибровки поправок. Метод основан на определении хронологии путём превращения естественных радиоактивных элементов методом ускорения с помощью маеспектролитра (AMS). Этот метод позволяет получить даты по минимальному количеству образца. В современной археологической практике широкое применение получил радиоуглеродный метод датирования по измерению содержания изотопа С¹⁴ в археологических остатках. Этот способ, несмотря на постоянное совершенствование и достаточно широкое применение, является достаточно трудоёмким и дорогим. А достоверность его результатов часто напрямую зависит от чистоты взятых проб. Для этого нужны углеродосодержащие археологические материалы: древесный уголь, растительные остатки, кость, раковины, разные карбонаты.

Особые требования предъявляются к образцам. Они должны быть из одного горизонта, их нельзя длительное время держать открытыми и на солнце или подвергать осадкам. Всё это приведёт к искажению результатов. Количество образца в зависимости от материала различно в граммах: уголь – 10-30, древесина, кости, раковины – 100; почва гумусная – 5000.

Каждый образец должен быть снабжён паспортом: 1) номер образца, 2) памятник, 3) место взятия образца, 4) материал, 5) стратиграфическое положение, 6) глубина от дневной поверхности, 7) глубина грунтовых вод в этой местности, 8) характер растительности и глубина проникновения корневищ, 9) возможность переотложения слоя, 10) предполагаемый возраст по археологическим данным, 11) фамилия сотрудника экспедиции, взявшего пробу, название экспедиции и организации.

Для определения возраста с помощью калий-аргонового метода надо иметь калийсодержащие минералы,ю – вулканический пепел, туфы, - результаты извержений вулканов в геологические похи. Однако, этот метод оправдывает себя применительно к палеолитическим памятникам и не на всех территориях.

Соблюдение определённых правил требует взятие образцов для исследования палеомагнитным методом. Метод основан на так называемых экскурсах, при которых геомагнитный полюс Земли отклоняется и потом возвращается в первоначальное положение. Подсчитано, что за последние 11 млн. лет магнитное поле Земли изменяло свою полярность 40 раз.

Обирая образцы для палеомагнитных исследований необходимо их тщательно ориентировать с помощью теодолита или магнитометра на север. Магнитная линия на север наносится ин образец. Образцы ориентированные вырезают из шурфа несколько кубической формы, образцы размером 50х50мм. Образцы закрепляют клеем БФ.

Таким образом, взятие образцов является весьма ответственной, профессиональной работой археолога, от которой зависит достоверность дальнейших лабораторных исследований.

Полевая лаборатория.

Полевая лаборатория должна быть в каждой экспедиции на месте раскопок или поблизости, чтобы все предметы могли обрабатываться сразу же, после того как их извлекли из земли. В небольших экспедициях полевая лаборатория и место хранения артефактов находятся обычно под одной крышей, в одной большой палатке.

Инструменты и материалы.Оснащение полевой лаборатории должно обеспечить проведение первейших операций по сохранению археологических предметов.

1. Оборудование. Лаборатория должна иметь следующее оборудование и инструменты: щётки (различные по размерам, твёрдые, мягкие); скальпели для удаления грязи с предмета; вата, марля, хлопковая ткань для тампонов; разных размеров пинцеты, скальпели, ножницы; распылители для закрепления объектов спомощью растворов; булавки, зажимы, металлические держатели, иголки; клеёнка, различный по толщине целлофан, резиновые перчатки для работы с растворами; эмалированные и пластмассовые тазики; пластмассовый дуршлаг для помещения предметов в раствор; эмалированные двойные тазики для нагревания воска; эмалированная или стеклянная посуда для растворов; колбы для измерения или градуированный цилиндр для смешивания растворов; эмалированные четырёхугольные противни или подносы; весы.

2. Материалы:гипс (алебастр); полиэтиленовые мешки различных размеров (они служат для многих целей, например, для хранения предметов, проб земли и т. д.); полиэтиленовая плёнка для завертывания больших предметов; коробки для хранения предметов, картон, упаковочная бумага, шпагат, современные склеивающие материалы. Их достаточно много. Необходимо выбирать подходящие, с учётом предстоящей полевой работы.

3. Консерванты. Обычно в полевых условиях употребляются следующие консерванты.

Поливинилацетат. Это один из наиболее надёжных и нужных консервантов. Употребляется для закрепления сухих неметаллических предметов. Растворы обычно наносятся на предмет мягкой кисточкой.

Полиэтиленглюколтакже применяется для пропитывания и склеивания деревянных предметов. Причем для сухих деревянных предметов употребляется более сильная концентрация. Этот консервант растворяется как в воде, так и в спирте 60%-ной концентрации. Он может наноситься кисточкой непосредственно на предмет или на склеиваемые части.

Паста из воска употребляется для того, чтобы предохранить слоистую поверхность, особенно у металла, от разрушения.

Акриловые материалыупотребляются в разной консистенции для пропитывания, покрытия, склеивания предметов. При употреблении консерванта нужно иметь представление о его свойствах: есть ли совместимость между раствором и объектом, практично ли его применение.

4. Растворители. Выбор растворителей зависит от выбора клейких веществ и от предмета, с которым будут работать. Они огнеопасны, быстро испаряются и токсичны. В качестве растворителей применяются: этиловый и метиловый спирты, ацетон, который растворяет масла, шеллак, нитроцеллюлозу; акриловые смолы и толуол.

Аммоний растворяется в дистиллированной воде и употребляется для очистки металлических предметов.

Бензотриазол может разбавляться дистиллированной водой или спиртом, употребляется для очистки бронзовых предметов и меди.

Гидрохлоридаксид используется для удаления нерастворимых солей и корки с керамики или камня. Обычно употребляется как 10%-ный раствор. Растворяет кости, раковины, мрамор и его нельзя применять при обработке металлов.

Муравьиная кислота применяется для удаления корки с по-верхности камня, бронзы, серебряных изделий, монет, но только тогда, когда это абсолютно необходимо. Она также употребляется для удаления различных образований на костях. Используется 10%-ный раствор в дистиллированной воде.

Снятие форм и оттисков.Вполевых условиях часто возникает необходимость сделать оттиски или снять формы с керамики и некоторых металлических предметов. При этом применяются разные способы и материалы: пластилин, гипс, латекс, полиформ. Простейшие оттиски предметов можно сделать на размягчённом пластилине. При этом предмет должен быть обязательно влажным.

Иногда требуется сделать форму и сохранить её вместе с предметом. Для этого на предмет наносится мокрая бумага, из листовой фольги делается формочка, в неё кладется предмет, который сверху заливается разведённым гипсом.

Латекс.При помощи латекса получают отливку или оттиск с поверхности предмета. В основном процедура заключается в том, что предмет, с которого нужно получить копию, покрывается тонкой материей или намоченной бумагой, воском или вазелином так, чтобы нигде не было морщин, потом накладывается латекс. Скопированная поверхность является зеркальным отражением предмета. Удобство заключается в том, что оттиск можно свернуть и использовать для дальнейшего изучения. Оттиски латекса очень важны, например, при копировании эпиграфических памятников, петроглифических изображений.

Полиформ– этот материал наносится на предмет, затем нагревается. Когда полиформ разогреется, его можно снять с предмета и таким путём получить оттиск.

Для проведения работ по снятию копии необходимы марля, бумага, тальк, кисти, алебастр, медицинский гипс, вата, фольга, посуда для разведения гипса.

Реставрация керамики в полевых условиях. Керамика реставрируется в основном в стационарных лабораториях. Однако результаты лабораторной работы во многом зависят от предварительной полевой обработки керамики. В погребальных комплексах обычно находят раздавленные сосуды, фрагменты которых хорошо соединяются. Места соединения надо пометить простым карандашом ещё в могиле. Лучше это сделать внутренней стороны фрагментов. Прежде чем керамика будет реставрирована, её нужно помыть, удалить соли, корку и высушить. Плохо обожжённая керамика, которую нельзя мыть, должна быть тщательно очищена при помощи мягкой щётки, чтобы не оставалось никаких крошек на соединяемых поверхностях. Необходимо сделать сухую зачистку склеиваемых фрагментов и установить порядок их сборки. При этом надо соблюдать следующие правила:

1) Подобрать подходящий для соединения фрагментов клей.

2) Перед склеиванием следует очистить отдельные фрагменты в местах их соединения, обработать тампоном, смоченным в спирте, для того, чтобы удалить грязь.

3) Нанести клей на торцы двух соединяемых фрагментов черепков, держа оба фрагмента отдельно, пока клей не станет липким. Соединив их, надо сжать и поместить в ящик с песком, чтобы они могли высохнуть. Остатки клея можно убрать скальпелем, когда он высохнет.

4) Слеивание надо начинать от основания сосуда или от венчика, его верхней части.