Древние медеплавильные производства на горах Думной и Караульной

В центре города Полевского, на правом берегу маленькой речушки Полевой, соединяющей сейчас два искусственно созданных пруда — Полевской и Штанговский, возвышается на 30 метров над водою гора Думная, описанная в сказах П. П. Бажова.

Память прошлого овеяла преданиями и легендами это место, народная фантазия создала пленительный образ Хозяйки Медной горы, доброй владычицы местных богатств края.

На вершине горы Думной всегда ветер, он проходит, как сквозняк, через ущелья окружающих гор. Направление ветра меняется: он дует то от Штанговского пруда — с севера на юг, то от Полевского — с юга на север. Так что здесь всегда была хорошая естественная тяга.

Высшая точка вершины горы образует небольшое куполообразное возвышение, разделяющее верхнюю площадку на две части — северную и южную. Вокруг этой возвышенности в земле сохранились остатки древней плавки медных руд, относящейся к первой половине первого тысячелетия до нашей эры. При раскопках в культурном слое обнаружено очень большое количество медного шлака и капель меди, кусочков дробленой и толченой медной руды в виде зеленого песка, мелких дробленых костей животных. Медью пропитаны и все сохранившиеся древесные остатки. Мелкие кости также [96] окрашены в ярко-зеленый цвет. Найдены многочисленные обломки сопел, неудавшиеся отливки разных вещей из меди, тигли и тигельки, слитки меди, литейные формы.

Все эти предметы указывают на то, что в древности здесь было место металлургического производства — плавки медной руды. Никаких остатков железа — ни вещей, ни шлаков — обнаружено не было.

Остатки плавильных печей в раскопках представлены кусками прокаленной глинобитной обмазки и обтесанными камнями.

Древний процесс плавки восстанавливается по ряду наблюдений, сделанных в процессе раскопок.

Крупные куски обожженной глины толщиною до двух сантиметров имели неровную, с извилинами наружную поверхность желтого цвета и слабого обжига. Внутренняя поверхность прокалена лучше, и при снятии корки сажистого нагара, который достигал одного-двух сантиметров, обнаруживаются следы обжига, в нагаре местами встречаются капли меди и медного шлака. В местах наибольшего скопления кусков обмазки были найдены грубо обтесанные камни трапециевидной формы с отколотыми верхушками, размером не больше кирпича. Одна из сторон таких камней имела плоскую поверхность. В ряде случаев вместе с камнями были найдены куски обмазки. Своей внешней поверхностью они повторяли отпечатки неровностей камня, при наложении совпадая с его рельефом.

В некоторых кусках глиняной обмазки были отверстия, по диаметру совпадающие с найденными здесь же обломками сопел. Сопла обычно располагались горизонтально. Но в двух случаях мы обнаружили вертикальное направление сопел: в сохранившейся части каменной стенки печи ниже и выше сопла продолжался воздуходувный ход, что указывает на воздушную тягу внутри самой стены печи. Он служил для выхода влаги из шихты.

В одной из плавилен удалось проследить устройство основания пода печи. Он имел форму неглубокой, чашевидной, выбитой в камнях ямы и был обмазан толстым слоем глины, покрытой сажистым нагаром. В одном месте в поду оказалась трещина, и глубоко под ней, в материковой глине, мы нашли большой слиток меди со шлаком: металл проел под печи, и она была брошена, чем и объясняется сохранность пода в целом. В ряде случаев устанавливалась лишь округлая форма пода, и обнаруживались куски разрушенной обмазки. Иногда [97] возле таких остатков лежала расплывчатая куча глины, принесенной для подновления печи. Эта глина, как и следы повторной прокалки на части глинобитной обмазки, указывает, что печи использовались неоднократно, а перед началом новой плавки производился предварительный ремонт.

Плавильные печи южного и северного склонов по своей конструкции были различны, шлаки также отличались по внешнему виду.

На северном склоне горы у оснований плавильных печей обнаружены небольшие, выбитые в камнях ямки — передние горны, куда ставились сосуды-металлоприемники. У пода горна одной из таких печей найден обломок трубы-летки, по которой в металлоприемник стекал металл. Ее длина — 15 сантиметров, диаметр — 12 сантиметров. Она сделана из той же глинобитной обмазки и являлась частью печи. Выходной конец ее был стянут металлическим обручем.

Вместе с обломками плавильных печей найдены толстостенные неорнаментированные сосуды — металлоприемники с округлым дном, суженные к устью. На их внутренней поверхности сохранились следы олова и капли меди. Некоторые сосуды в местах старых изломов у края были починены медными скобками. Можно думать, что такие сосуды использовались не только как металлоприемники, но и при вторичной плавке меди, когда к ней добавлялось олово (как уже было сказано, при плавке медной руды в печах олово к шихте не добавлялось).

Медный шлак, полученный из раскопов на северном склоне горы, состоит из мелких округлых слитков, которые получались в тех случаях, когда с поверхности расплавленного металла лопаточкой сбрасывали более легкий шлак. Это позволило металлургам сделать вывод о том, что здесь происходила плавка открытого типа.

По обнаруженным остаткам плавильные печи на северном склоне горы реконструируются следующим образом. Под горна печи незначительно углублялся в камень горы. Диаметр его достигал одного метра. Вокруг пода воздвигались стены из камня. С внутренней стороны стены и под промазывались слоем глины. В стенах были отверстия, в которые вмазывались сопла. Из отверстия внизу печи наружу выходила глинобитная труба для стока металла. У края трубы в яму, выбитую в камнях, ставился горшок-металлоприемник. После сушки печь разжигалась, заполнялась шихтой, во время плавки подавался воздух, что обеспечивало необходимую температуру [98]

Рис. 22. Реконструкция плавильных печей на горе Думной:
1 — печь на южном склоне горы, 2 — плавильная печь на северном склоне горы. [99]

процесса. Руда, превращаясь в металл, вместе со шлаком постепенно стекала в металлоприемник. Шлак собирался вверху горшка, откуда его сбрасывали лопаточками. Таким образом, при открытой плавке разделение меди и шлака происходило вне плавильной печи.

На южном склоне горы основания наземных плавильных речей были глубже: вся часть печи, на дне которой скапливалась расплавленная медь, углублялась в грунт на 25 сантиметров. Ямка для металлоприемника была расположена еще глубже, ниже пода печи, и вокруг полукольцом шла канавка. Канавка имела наклонную плоскость, по которой сосуд с медью выдвигался на поверхность. Около печи и канавки найдено углубление в камне — изложница, куда сливали металл. Получался слиток длиною 15-20 сантиметров и шириною до семи сантиметров.

На южном склоне обнаружен тяжелый шлак в форме крупных слитков и лепешек до блюдца величиной. Примесь меди в нем довольно велика. Это позволило металлургам сделать вывод о том, что в данных печах шла плавка закрытого типа.

В плавильной печи такого типа внизу оставлялось отверстие 20 см * 30 см. В той части горна печи, которая возвышалась над поверхностью, делалось отверстие для выпуска шлака. Для этого служили более длинные воздуходувные трубки (они были найдены нами близ остатков печей).

При плавке меди накопившийся внутри печи шлак давил на стенки. Во избежание разрушения его периодически выпускали через трубы на поверхность. В застывшем виде такой шлак при скалывании давал слитки и лепешки.

Нижняя труба закладывалась камнем. По окончании плавки заслонка выбивалась, медь наполняла металлоприемник, а из него поступала в изложницу.

Этот способ давал большее количество металла, причем медь освобождалась от шлака внутри плавильной печи.

Восстановленный раскопками процесс плавки меди характеризует уровень знаний древних металлургов в этой области.

Долгий опыт показал им, что плавка не может осуществляться, если под печи будет залегать на почве, так как водяные пары, выжимаемые жаром из почвы, проникают в шихту. Плавка не пойдет и в том случае, если подошва печи не имеет продушин, через которые влага выходит из шихты. Учитывая это, древние металлурги строили свои плавильные печи на скальном грунте, избавляясь от излишней влажности почвы. [100] Этим и объясняется расположение древних металлургических производств на вершинах гор. Толстая промазка подов печей также препятствовала проникновению влаги из почвы, а устройство воздуходувных ходов в печах обеспечивало сухость шихты.

Рис. 23. Вещи из раскопок на горе Думной:
1 — нож из бронзы, 2 — стрелка из бронзы, 3 — бусы из камня и глины, 4 — пуговицы, 5 — круглый молот, 6 — типы керамики.

Таким образом, корни применения в Зауралье сыродутной плавки металлов уходят в глубокую древность, исчисляемую двумя с половиной тысячами лет.

Исходя из конструкции древних печей, можно полагать, что после разжигания печи древесным углем в нее слой за слоем поочередно насыпали сверху уголь и руду. Добавлялись в печь и флюсы — плавни. [101]

Что же служило флюсом при древней плавке металла? На этот вопрос отвечает состав культурного слоя.

На всех древних металлургических производствах в культурном слое мы находим много мелких пережженных костей животных. В солевой состав кости входит 85% фосфорнокислого кальция, следовательно, именно кости служили флюсом и прибавлялись в шихту для реакции восстановления. Реакция протекала по типу Cu₂O+Ca = 2Cu+CaO. Если же плавились медные руды (CuFeS₂^*)), содержащие железо, то при взаимодействии с солями кальция железо, как менее тугоплавкий металл, при реакции восстановления, окисляясь, уходило в шлак.

На горе Думной древними рудокопами плавились преимущественно окисленные руды. Руда в толченом виде подымалась на гору из медного рудника, расположенного у ее подножия на речке Полевой.

Рудник был открыт в 1702 году именно по следам древних разработок медных руд.

Другие остатки металлургического производства позволили установить, что в местах плавки руд проходила и отливка вещей. И весь этот процесс — добыча руды, ее плавка и отливка изделий — выполнялся одними и теми же людьми, без разделения труда между ними.

Находки очагов для варки пищи и бытовой посуды указывают, что люди приходили сюда из поселений на длительное время. Ряд мелких деталей позволяет установить, что этот подсобный труд осуществлялся зимою.

^*) В книге CuFS₂ — OCR.