Methods of Natural Sciences for the Reconstruction of the Ceramics Firing

Abstract

The reconstruction of the Early Iron Age ceramics firing from the Northern Black Sea region is a part of the project`s tasks of studying the ceramics of mobile and sedentary communities in the region (early nomads and the forest-steppe population). The ceramics firing process and the content of mineral phases were determined by DTA-TG methods. Data are given on five samples from the settlements of Glinjeni II-La Shanz and Subotiv, as well as the burials of Kasperovka, Pryshyb and Velykodolynske. In the paper mineralogical and phase composition of ceramic samples are revealed. It is established that the analyzed samples were burned at a temperature not exceeding 650 °C.

Проведено реконструкцію режиму випалювання кераміки раннього залізного віку з Північного Причорномор’я за матеріалами деяких пам’яток осілості з лісостепу і поховань ранніх кочовиків степової зони. Режим випалу кераміки і вміст мінеральних фаз визначені методом ДТА-ТГ. При нагріванні зразків спостерігаються характерні реакції, що відповідають за дегідратацію, декарбонатизацію, фазові переходи і ін. Склад глин визначався за допо- могою рентгенофазового аналізу (РФА). Експериментальне дослідження було проведено на фрагментах посудин з лісостепових поселень Глінжень IIЛа Шанц (Glinjeni 10) і Суботів (Subotiv 29), а також степових поховань ранніх кочовиків Касперівка (Kasperіvka 89), Пришиб (Pryshyb 105) і Великодолинське (Velykodolynske 126). РФА показав схожий мінералогічний і фазовий склад зразків кераміки (табл. 1). У всіх зразках були виявлені кварц, слюда (мусковіт/флогопит), польові шпати (мікроклін/альбіт). Були діагностовані кальцит, рутил, анатаз, амфібол і магнетит (табл. 1). Криві ДТА (рис. 2) показують ендотермічні і екзотермічні піки, котрі діагностують відмінності мінерального складу. Широкий ендотермічний пік в діапазоні 30—200 °С у всіх зразках показує вихід адсорбційної води, тобто, дегідратацію незв’язаної води. Цей ефект також підтверджується зміною маси зразків в цьому інтервалі температур. Широкий екзотермічний пік в інтервалі 250—500 °С вказує на вигоряння органічного матеріалу, присутнього у всіх зразках. Ендотермічні піки, що проявляються в діапазоні від 550 до 700 °С, відповідають за вихід кристалізаційної води із шаруватих силікатів. Пік в районі 650 °С вказує на збереження каолініта в процесі випалу кераміки в дав- нину і, відповідно, температура випалу такої кераміки не перевищувала цього значення (Ravisankar et al. 2014). Ілліт/мусковіт починають втрачати воду при температурі близько 700 °С і їх повна дегідратація відбувається при температурі 850—900 °С (Maritan et al. 2005). На кривих ДТА зразків з найбільшим вмістом (за даними РФА) ілліта/мусковіта ми спостерігаємо ендотермічні піки в цій області 679 °С (Glinjeni 10), 670 °С (Pryshyb 105) і 650 (Velykodolynske 126). А найбільшу втрату маси в температурах відповідають за дегідратацію глинистих мінералів 200—400 °С показують ці ж зразки (табл. 2). Карбонати починають розкладатися при 650 °С. У зразку Gligeni 10 з найбільшим вмістом мінералів групи карбонату спостерігається яскравий ендотермічний пік при температурі 854 °С. В інших зразках пік в цій області проявляється слабо і за даними РФА кальцит присутній в кількості менше за 1,0 %, або зовсім відсутній. В інших зразках ендотермічний пік спостерігається в інтервалі температур 566—576 °С. Отже, пік в районі 570 °С вказує на те, що проаналізовані посудини (зразки) випалювалися при температурі, що не перевищувала 650 °С. Тобто, при виготовленні досліджених посудин використовувався випал у вогнищі. Використаний метод ДТА-ТГ підтвердив припущення археологів про те, що посуд, з якого були відібрані зразки, не був виготовлений спеціально для поховань, а тільки використовувався у поховальному обряді після тривалого побутового використання і був виготовлений в умовах домашнього виробництва.

Проведена реконструкция режима обжига керамики раннего железного века из Северного Причерноморья из материалов некоторых памятников оседлости из лесостепи и погребений ранних кочевников степно зоны. Режим обжига керамики и содержание минеральных фаз могут быть определены методом ДТА-ТГ. При нагреве образцов наблюдаются характерные реакции, отвечающие за дегидратацию, декарбонатизацию, фазовые переходы и пр. Состав глин определялся рентгенофазовым анализом (РФА). Экспериментальное исследование было проведено на фрагментах сосудов из лесостепных поселений Глинжень II-Ла Шанц (Glinjeni 10) и Суботив (Subotiv 29), а также степных погребений ранних кочевников Касперивка (Kasperіvka 89), Пришиб (Pryshyb 105) и Великодолинское (Velykodolynske 126). РФА показал схожий минералогический и фазовый состав образцов керамики (табл. 1). Во всех образцах керамики были обнаружены кварц, слюда (мусковит/флогопит), полевые шпаты (микроклин/альбит). Были диагностированы кальцит, рутил, анатаз, амфибол и магнетит (табл. 1). Кривые ДТА (рис. 2) показывают эндотермические и экзотермические пики, которые показывают различия минерального состава. Широкий эндотермический пик в диапазоне 30—200 °С во всех образцах показывает выход адсорбционной воды, т. е. дегидратации несвязанной воды. Этот эффект также подтверждается изменением массы образцов в этом интервале температур. Широкий экзотермический пик в интервале 250—500 °С указывает на выгорание органического материала, присутствующего во всех образцах. Эндотермические пики, проявляющиеся в диапазоне от 550 до 700 °С, отвечают за выход кристаллизационной воды из слоистых силикатов. Пик в районе 650 °С указывает на сохранение каолинита в процессе обжига керамики в древности и соответственно температура обжига такой керамики не превышала этого значения температуры (Ravisankar et al. 2014). Иллит/мусковит начинают терять воду при температуре около 700 °С и их полная дегидратация происходит при температуре 850—900 °С (Maritan et al. 2005). На кривых ДТА образцов с наибольшим содержанием (по данным РФА) иллита/мусковита мы наблюдаем эндотермические пики в этой области 679 °С (Glinjeni 10), 670 °С (Pryshyb 105) и 650 (Velykodolynske 126). А наибольшую потерю массы в температурах, отвечающих за дегидратацию глинистых минералов 200—400 °С, показывают эти же образцы (табл. 2). Карбонаты начинают разлагаться при 650 °С. В образце Gligeni 10 с наибольшим содержанием минералов группы карбоната наблюдается яркий эндотермический пик при температуре 854 °С. В других образцах пик в этой области проявляется слабо и по данным РФА кальцит присутствует в количестве менее 1,0 %, либо совсем отсутствует. В других образцах эндотермический пик, наблюдаемый в интервале температур 566—576 °С. Пик в районе 570 °С, указывает на то, что проанализированные сосуды (образцы) обжигались при температуре не превышающей 650 °С. Т. е. при изготовлении исследованных сосудов использовался костровой обжиг. Использованный метод ДТА-ТГ подтвердил предположения археологов о том, что исследованные образцы посуды не были изготовлены специально для погребений, а только использовались в погребальном обряде после длительного бытового использования и были произведены в домашних условиях.