Анализ метода «Регидроксиляционной датировки» или предлагаемый метод установления возраста керамических изделий методом химической гидратации.

Мирзабек Алимов

Немного предыстории:

Собственно, про метод регидроксиляцинной датировки керамических изделий узнал совершенно случайно год назад ознакомившись со статьей журналистки Ася Парфенова/infox.ru, озаглавленной «Изобретен простой метод датировки керамики», благо в отличие от всякой «пурги» в интернете, в конце статьи была дана и ссылка на первоисточник – Proceedios of the Royal Society A.

Более того обрадованный тем, что наконец таки найден такой простой и дешевый метод датировки керамики, 18.07.2018 г. в материале озаглавленной «Древние технологии изготовления керамики на примере заброшенных поселений Ялджух, Левер-хюр, а также других поселений предгорной и горной части южного Дагестана» немного описал про данный метод и как говориться далее информация ушла в «подсознание». Прошло время и вот «всплыло» с вопросами, а так как при наличии у меня подобранных обломков керамических изделий, по которым видно, что некоторые изготовлены по примитивным, древним технологиям, но не было точно известно, когда же были изготовлены изделия, обломки которых были найдены, решил воспользоваться методом регидроксиляционной датировки тем более данный метод обещал установление возраста с точностью до года.

I. I. Итак, теоретическая часть

Представляю выписку из статьи и далее анализ.

Изобретен простой метод датировки керамики

Журналистка Ася Парфенова/Infox.ru

Как определить возраст керамики. Определение возраста керамики.

Химики из университетов Манчестера и Эдинбурга предложили новый метод датировки древней керамики, который оказался более точен, чем радиоуглеродный анализ, но при этом обходится гораздо дешевле, ведь для его выполнения нужны всего лишь огонь и вода. У археологов до сих пор нет надежного метода анализа возраста керамики. Существует, конечно, термолюминисценсия, которая позволяет установить дату появления того или иного предмета по его естественной радиоактивности. Если повезет найти в том же пласте породы какие-либо органические вещества (частички костей или дерева), то можно воспользоваться методом радиоуглеродного анализа. Но он дает широкий разброс дат, и при этом всегда существует опасность загрязнения образцов чужеродной органикой. Еще один вариант: датировать, к примеру, горшок по стилю исполнения, который существовал в определенные времена. Но что делать, если в наличии лишь отдельный черепок? Британские ученные предлагают новый метод «регидроксиляционной датировки» (rehydroxylanion dating). Который можно использовать для керамики из обожженной глины. Все началось с того, что в 2003 году эта команда ученных установила закон, определяющий зависимость скорости реакции и атмосферной воды во времени.

(Далее цветом– вставки мои, полужирным шрифтом, подчеркиванием помечены наиболее важные места в выдержках использованных публикаций, а также отдельные важные места на мой взгляд в тексте).

Полагаю, скопированный ею график (без пояснений осей и названия графика) не имеет отношения к открытому английскими ученными «закону» из следующих соображений:

- По оси «У» на графике указаны переменные величины, начиная от 0,2 до 1,4. По оси «Х» вроде граммы впитанной воды.

Расчет по представленной в статье формуле закона – Y=Х1/4 не показывает, как «если за первый день (месяц, год) керамика впитала один грамм воды, то через шестнадцать дней (месяцев, лет) она наберет 2 грамма, через 81 – 3 грамма» и далее.

- Ниже представляю выписку из научной статьи (машинный перевод), в которой авторы заявляют, что в представленной формуле закона под Х-ом понимается время в степени ¼, или в степени 0,25. Т.е. формула закона выглядит Y=Х^1/4, или Y=Х^0,25, где Y является или показывает количество впитанной воды. Только подставляя под величину Х (1, 16, 81 и далее в степени ¼ или 0,25), мы можем получить (1, 2, 3 и далее граммов поглощенной воды керамикой).

Другими словами, они - авторы заявляют об «открытии в 2003 году закона – о постоянной и одинаковой скорости поглощения влаги керамикой», и на основе открытого ими «закона», установленной ими же в 2009 году «методике» осуществленных вычислениях, по которым устанавливали возраст керамики после первого обжига, через количество впитанной влаги керамикой.

При этом на мой взгляд, авторами «закона» и методики замалчивается не только химизм протекающих в глине (алюмосиликатах) реакциях в ходе обжига (при разных режимах обжига), состав глин, происхождение глин, керамика которых исследовалась, но остается не ясным у каких образовавшихся веществ (стекол, у оставшихся остаточных алюмосиликатов в массе после обжига или у образовавшихся новых веществ в ходе обжига керамики) они установили «закон» о постоянной скорости поглощения влаги керамикой.

Согласитесь, ведь в ходе обжига алюмосиликаты, а также входящие в состав глины другие минералы, прореагировавшие между собой, подвергаются преобразованиям, и в конечном итоге в керамике по сравнению с глиной имеем другие вещества, имеющие другие названия и свойства, что вместе называем общим термином керамика, как например сплавы цветных и черных металлов, которые изначально состоят из одних минералов, преобразовываются в ходе варки в другие вещества, сплавы веществ имеющие различные составы и свойства, а называем мы их черными и цветными металлами.

Учитывая то, что разные месторождения глин имеют разный химический и эвтектический состав минералов, могут быть тугоплавкие и легкоплавкие, глины как выражаются гончары могут быть «жирные» и «тощие», соответственно при изготовлении керамических изделий использовались/используются различные добавки (улучшающие свойства керамики по сравнению чем без них), использовались/используются различные технологические приемы и различное оборудование, способы и режимы обжига в различный печах, кострах, и др. не указанные факторы, соответственно вышеуказанные замалчивания в совокупности вызывают сомнения в универсальности указанной формулы «закона» для керамики вообще, к тому же представленная формула «закона» более похожа на выявленную приближенную закономерность по известным срокам изготовления исследованных изделий установленных другими методами, при ограниченном количестве статистически достоверной выборки (о чем, кстати также замалчивается в опубликованных исследованиях авторов «закона» и «методики»), и как полагаю установленное не связано и не следует из законов физической химии.

Также остается не понятным, если «закон» открыт в 2003 году, а метод «регидроксиляционной датировки» в 2009 году, почему за это время (после публикаций) отсутствуют публикации других исследователей по данной такой важной тематике как хронология, в том числе со стороны и археологов касательно использования данной методики, которая как заявляют авторы к тому же является простой в исполнении, менее затратной, более точной и не требующей особого специального оборудования и специалистов, по сравнению например с радиоуглеродным, термолюминесцентным и др. видами анализов, где археологи вынуждены обращаться к ним со своими образцами?

Не понятно также какой возраст устанавливается по данной методике в соответствии с установленным «законом» – абсолютный или относительный?

Или метод «регидроксиляционной датировки» является одним из вспомогательных методов датирования абсолютного или относительного возраста археологических артефактов?

Другими словами, керамическое изделие (сосуд, кирпич, плитка) может быть высокопористым или низко пористым, иметь определенную массу (вес), различные величины поверхности реагирования и различный состав. Каким образом указанные параметры связаны с формулой установленного «закона» – о постоянной и одинаковой скорости поглощения влаги керамикой?

Или почему, к указанной формуле закона не «привязан» вес, пористость, поверхность реагирования, размеры частиц (чем мельче частицы, и больше поверхность, тем выше скорость реакции) исследуемых керамических образцов?

1,2,3 и далее граммов воды согласно «закона» и методики поглощается какого веса образцом керамики?

Также остается не установленной – какой максимальный % влаги способна впитать в себя керамика? Или другими словами предел хронологических измерений по данному «закону» и методике.

Согласитесь, этот первый изобретенный человеком искусственный камнеподобный (особо обращаю внимание на слово камнеподобный) материал, называемый керамикой на мой взгляд являющийся аналогом таких природных минералов как обсидиан ^*, кремень^** и являющегося прототипом глинистого сланца^*** (основа которых является кремнезем SiO₂ сформировавшиеся в различных условиях) даже через десятки тысяч лет впитав влаги в желе или студень не превратится, т.е., считаю заявленное наблюдение, что «керамика с годами впитывая влагу набирает вес по принципу (чем старше, тем больше)», сомнительной.

Керамика по устойчивости к воздействию окружающей среды и другим параметрам превосходит многие вещества, изобретенные человеком позже, например, сплавы черных и цветных металлов, как и многие другие природные вещества на основе целлюлозы (весь растительный мир), белков, как и белков, сцементированных с минеральными веществами (весь животный мир), например, кожа, мышцы, сухожилия, жир, кости, перья и т.д.

Попытаюсь кратко обосновать, почему эти природой созданные разными способами минералы считаю аналогами, а глинистого сланца прототипом керамике, итак.

Обсидиан^* – это горная порода, излившаяся из жерла вулкана и быстро застывшая (закалка) вязких кислых магм на поверхности или в воде (вулканическое стекло с входящими в его состав другими примесями) или интрузированы в субвулканических условиях (штоки, купола, дайки и другие секущие тела), с содержанием воды менее 1%. Количество силикатного стекла 80 и более % по объему. Твердость 5.

Содержание воды в обсидиане обычно составляет 0,2 % по массе.

Свежеобразованная поверхность обсидиана (например, полученная при изготовлении ножа), постепенно поглощая воду из атмосферы, может достичь содержания воды 3,5 % (это предельная величина, далее наступает насыщение кожуры или патины).

Измеримая скорость роста кожуры на обсидиане была признана с 1960-х годов. В 1966 году геологи Ирвинг Фридман, Л. Смит Д. Лонг опубликовали первое исследование - результаты экспериментальной гидратации обсидиана из горВаллес в Нью-Мексико.

Что общего у обсидиана с керамикой? Силикаты и образовавшиеся из силикатов стекло в ходе плавления магмы и обжига в случае керамики.

То, что в состав обсидиана, как и керамики входят силикаты факт общеизвестный, но при чем здесь стекла в керамике?

Давайте этот момент рассмотрим более подробно, и начнем с исходного сырья керамики – глины.

Какие бывают глины?

Полиминерального состава, легкоплавкие обыкновенные вторично переотложенные глины (алюмосиликаты) низкотемпературного спекания, имеющие состав примесей (кварц, известняк, гипс, соединения магния и железа, сульфатные, сульфидные и хлоридные соли, органические примеси и гумусовые кислоты, влияющие также на свойства и цвет черепка). По огнеупорности глины относятся к легкоплавким до – 1350°C, а по температуре спекания глины относятся к низкотемпературного спекания – от 600 до 1100°C.

Мономинерального состава, огнеупорные глины, состоящие в основном, например, из каолинита – водного алюмосиликата Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O. Который после обжига глины придает изделиям белый цвет, тугоплавкий каолин – фарфор, фаянс или другие изделия высокотемпературного спекания – 1700°C и выше при увеличении концентрации Al2O3 и уменьшении содержания щелочных и щелочноземельных металлов, температура спекания становится еще выше, которые относятся к первичным глинам.

Вот типичный ориентировочный состав оксидов обыкновенных вторично переотложенных легкоплавких глин и сравнительно высокие температуры плавления некоторых основных веществ, образующихся при обжиге в глине после потери ими кристаллизационной воды при температуре около 600 градусов Цельсия: SiO2 – 1713 °C, Al2O3 - 2050°C, MgO - 2800°C, Fe2O3 - 1548°C, FeO - 1380°C, TiO2 - 1700°C и т.д. (концентрации веществ могут варьировать в широких пределах).

Если эти вещества с кристаллизационной водой находились бы в глине отдельно в химически чистом виде, а не в виде химических соединений минералов, которые создали эвтектические смеси, значительно снижающие температуру плавления глинистых масс, и не было – бы добавленного дополнительно плавня в виде золы (окислы щелочных и щелочноземельных металлов), которые дополнительно снижают температуру спекания и реакции спекания с образованием стекол не начали протекать при температурах 600 и выше градусов, то на месте спеченного камнеподобного керамического изделия, мы имели – бы кучу рассыпавшегося порошка, состоящего из указанных и других окислов веществ, входящих в состав глины.

Плавень –Зола. Считаю его можно добавлять в пределах до 30 %, от входящих в его состав окислов щелочных и щелочноземельных металлов. Полагаю, золу добавляли/ добавляют в сухой порошок глины в ходе добавления в глину порошков других наполнителей - оттошителей «жирной» глины, или в виде водной вытяжки золы при подготовке теста глины из которого формировали или формируют изделия, также вытяжку из золы использовали/ используют и при обработке (заглаживании) поверхности изделия.

Следует отметить, что минералогический анализ химического состава золы, которая образуется после сгорания и прокаливания различных видов топлива показывает, что основным компонентом золы является стекло с кристаллической фазой в виде кварца, гематита, магнетита и разнообразных силикатов кальция, а также стекол образовавшихся в т.ч. и из водорастворимых солей щелочных металлов.

Вот ориентировочный состав древесной золы (концентрация может быть выше или ниже заявленной). СаСО₃ (карбонат кальция) – 17%, СаSiO₃ (силикат кальция) – 16,5%, CaSO₄ (сульфат кальция) – 14%, СаСl₂ (хдорид кальция) – 12%, K₃PO₄ (ортофосфат калия) – 13%, MgCO₃ (карбонат магния) – 4%, MgSiO₃ (силикат магния) – 4%, MgSO₄ (сульфат магния) – 4%, NaPO₄ (ортофосфат натрия) – 15%, NaCl (хлорид натрия) – 0,5%.

Рассмотрим образование стекло фазы в керамических изделиях – от 600ᵒС.

Глинистые минералы при нагреве до 1000 ᵒС не плавятся (температура, плавления легкоплавких глин около 1100 - 1350 ᵒС).

Поступают в состав керамических масс (силикатов), дополнительно соли щелочных и щелочноземельных металлов и другие вещества входящие в состав золы, содействующих легкоплавкости при добавлении в глину:

- в ходе перемешивания порошка или теста глины с наполнителями, в т.ч. и с золой;

- используемой при подготовке теста глины, при обработке поверхности изделия, например, использование водной вытяжки из золы;

- при изготовлении, например, жгутов из которых формируют изделие (золу подсыпают при раскатывании жгутов);

- частички горячей золы от костра или от гончарной печи, вступающие в контакт с горячими стенками изделий в ходе обжига.

С одной стороны, такое поступление способствует образованию стекольных смесей с температурой плавления от 600 и выше ᵒС в черепке и на поверхности изделия. Жидкая фаза образовавшейся стекольной смеси, даже в небольшом количестве, играет очень важную роль в повышении спекания черепка, как бы «склеивая» минеральные частицы керамической массы в единое целое.

С другой стороны, согласно моих наблюдений, входящие в состав золы растворимые соли щелочных металлов оказавшиеся в тесте глины, при сушке изделия мигрируют по капиллярам на поверхность, и откладываются там в более высоких концентрациях. А при обжиге спекаясь с черепком, образует на внешней поверхности изделия белые и других оттенков остекленные налеты - прожилки в виде разводов, портящие равномерный цвет черепка в особенности, наблюдаемые на изделиях из красно – жгущихся глин, а также на черненных копотью изделиях. Особенно четко наблюдается такое «глазурование» при рассмотрении таких изделий под микроскопом. Что на мой взгляд является одним из характерных признаков того добавлена – ли дополнительно зола или водная вытяжка из золы в тесто глины.

Кроме того, образовавшиеся закисные соединения железа особенно в ходе восстановительного обжига, обладая большой реакционной способностью и вступая в реакцию с силикатами, также интенсивно образуют в черепке железистые силикатные расплавы (стекла), способствуя уплотнению, склеиванию минеральных частиц керамической массы и водонепроницаемости черепка.

Так как основа обсидиана является образовавшееся силикатное стекло, а в керамике имеем то же самое, но в меньшем % отношении, и образование проходило при гораздо более низких температурах, и в краткие временные промежутки, значит можно рассматривать обсидиан аналогом керамике. (т.е. варка стекла в керамике проходит в более «мягких» условиях и более быстро, соответственно качество стекла в керамике хуже и его меньше).

Кремень^** формирование кремня.

Если при формировании обсидиана природой «применен» способ варки стекла, на больших глубинах, в основном с розливом стекла из жерл вулканов в виде магмы, то при формировании кремня «применен» при тех же исходных материалах – силикатах совершенно другие способы при небольших глубинах залегания, условно которые называю химическим и биохимическими способами, где реакции преобразования проходили также за относительно большие промежутки времени по сравнению с керамикой, и по этой причине кремень является более повсеместным минералом по сравнению с обсидианом. На сегодняшний день существуют два основных предположения касательно формирования кремня.

Первый (условно химический способ), считается чтобы получился кремень, необходимы три составные части: известняк, рассеянный мелкозернистый кремнезем и подщелоченная вода (которая образуется, просачиваясь сквозь известняк). Эта подщелоченная вода сперва растворяет кремнезем, а затем из насыщенного раствора – пере откладывает SIO2. В результате со временем образуется конкреции различных форм. При дальнейшем размыве известняков и эрозионных процессах, кремневые конкреции, оказываются вполне доступными для обнаружения.

Второй (условно биохимический способ) полагают, что кремень образовался из кремнистых скелетов диатомей, радиолярий, губок и т.д. Т.е. растворимый внутри некоторых растений и водных (в основном морских) организмов кремнезем переносится и осаждается вместе с органикой и вмещающими породами приобретая темно-серые и черные цвета. В карбонатном водонасыщенном осадке, куда попадали кремнистые скелеты, создается щелочная среда, в котором кремнезем растворяется. По мере обезвоживания осадка и протекающих химических процессов растворенный кремнезем, стягиваясь (часто вокруг организмов и их скелетных остатков например, наблюдаемых в микроскоп остатков кораллов, члеников морских лилий, и т.д., в то время как частично гидратированный кремнезем встречается в скрытокристаллических разновидностях, (т.е. не наблюдаемых в микроскоп частиц), начинает осаждаться в виде коллоидного опала, который «сморщиваясь» (теряя воду и кристаллизуясь) со временем преобразуются в конкреции кремня.

Геохимические процессы, минеральный состав, структура и химический состав кремня (минерального образования, сложенного халцедоном, опалом и кварцем) изучены довольно подробно, известно, что в состав минералов примесей также входят Ti, Al, Fe, Mn, и другие элементы в пределах 5%. Второстепенные минералы представлены кальцитом, силикатами со слоистой структурой (глинистыми и слюдистыми минералами), сульфидами железа и т.п.

Известно также, что второстепенные минералы, входящие в состав кремня менее устойчивы в отношении выщелачивания по сравнению с основным составом, сложенным из халцедона, опала, кварца.

Соответственно, грунтовые воды, действию которых подвергается свежесколотая поверхность кремня (например, обнаруженные сколы в «мастерской» где изготавливали кремневые орудия или оружие и орудия в захоронениях), находящегося в почве в первую очередь разрушает примеси, и данные процессы окисления, гидратации и выщелачивания приводят к увеличению пористости поверхностного слоя и изменению его цвета, приводит к образованию слоя патины. Толщина патины со временем увеличивается по мере проникновения растворов между минеральными частицами и наращивания на поверхности.

Следовательно, если измерить толщину образовавшейся патины и определить скорость образования патины, то можно вычислить дату захоронения орудия или дату его изготовления. Т.е. такими измерениями можно определить абсолютный возраст кремня если найдено месторождение кремня, или относительный возраст, если найдена мастерская по изготовлению изделий из кремня или орудия из кремня.

Вот что по данному поводу пишет Г. М. Ковнурко в статье озаглавленной «К изучению свойств кремня» https://arheologija.ru/rovnurko-k-izucheniyu-svostv-kremnya/.

«Скорость патинизации определяется при измерении толщины патинизированного слоя кремня, время обработки которого установлено каким- либо другим методом археологической датировки (главным образом радиоуглеродным). Однако разработка методики вычисления скорости патинизации и, в конечном счете, методики определения возраста орудий требует знания факторов, определяющих эту скорость. Если влияние каждого из факторов, от которых зависит скорость гидратации обсидиана, достаточно хорошо изучено ³, то исследование процесса патинизации кремня лишь начинается. Американские ученые Хэрст и Келли ⁴ считают, что скорость патинизации кремня зависит от следующих факторов: 1) структуры и микротекстуры кремня, 2) его пористости, 3) качества, количества и характера распределения в кремне примесей, 4) окружающей среды — температуры и химии растворов».

Еще более определенно по поводу установления возраста с помощью слоя образовавшейся патины высказываются американские ученные, которые конкретно занимались изучением данного вопроса. Привожу выдержку из статьи.

Вернон Дж. Херст, А. Р. Келли https://science.sciencemag.org/content/134/3474/251

«Попытки соотнести толщину с возрастом и, таким образом, хронометрически использовать кремневые патины оказались неудовлетворительными, поскольку не были учтены другие факторы, значение которых в некоторых случаях превышает значение возраста. Текстура и микротекстура кремня, его проницаемость, а также вид, пропорции и распределение примесей могут быть оценены с помощью регулярных петрографических методов. Экологические факторы можно считать постоянными для артефактов из одних и тех же типов почв в данном климатическом регионе. Только после того, как были сделаны поправки на эти дополнительные переменные, становится ясной возрастная зависимость патинирования кремня».

Как следует из изложенного хотя основа и данного минерала кремнезем, и он также преобразовался до стекла, что позволяет рассматривать кремень также аналогом керамике, как показывают исследования, пока - на сегодняшний день не существует простой, доступной и дешевой методики по установлению возраста изделий из кремня за счет установления толщины слоя патины.

И наконец третий минерал - глинистый сланец*** которого рассматриваю прототипом керамике из следующих соображений. Привожу определение.

https://catalogmineralov.ru/mineral/glina.html

Глинистый сланец, - плотная сланцеватая глинистая порода (серая или чёрная), состоящая в основном из каолинита или других глинистых минералов, гидрослюд, хлорита, а также в подчинённых количествах кварца, полевых шпатов, карбонатов, органических углистых веществ  и иногда сульфидов железа (обычно в виде пирита).
Пористость 1-3%. Содержание SiО2 в породе 67,5-97%. Не размокает в воде. Образуется в результате уплотнения (диагенеза) глин и их частичной перекристаллизации при погружении на глубину. При дальнейшем изменении превращается в филлит, алевролит или хлоритовый сланец.

Данное определение понимаю следующим образом.

Значит сотни миллионов лет назад имело место сперва формирования глин. И не имело значения где они скапливались на дне озер (делювиальные глины, озёрные и болотные глины, пролювиальные, речные, и остаточные глины) или морей (прибрежно-морские глины, лагунные глины, шельфовые глины), факт то, что они скапливались в низинах, и со временем были укрыты наносами, и позже оказались погруженными в глубину. И там в глубине в течение миллионов лет на глину оказывают воздействие в основном два фактора – давление и геотермический градиент — «физическая величина, описывающая прирост температуры горных пород в °С на определённом участке земной толщи». Данные два фактора – давление и температура, оказываемые в течение миллионов лет «обезвоживала» глину, и глина потеряла основное свойство глины – при увлажнении снова становиться пластичной (спеклась). Т.е. в глубине в ходе геохимических преобразований с глиной произошли похожие преобразования, которые наблюдаем при преобразованиях глины в керамику.

Произошедшие метаморфические преобразования привели и наблюдаем в основном два вида глинистого сланца. Первый вид – породы, характеризующиеся ориентированным расположением породообразующих минералов и раскалывающихся на тонкие (толщиной 1,5-6 мм.) и ровные плитки, называемые кровельными или шиферными сланцами, и второй вид – слабометаморфизионных сланцев, обладающих способностью вспучиваться при обжиге (вид сланцев, обогащенных графитом (углеводородами) в данном материале не рассматриваю).

Еще через много миллионов лет этот природный прототип керамики в ходе горообразовательных процессов опять оказывается на поверхности со слоем наносов над ним, которые в ходе эрозионных процессов смываются, при этом оказываются «сброшенными» давление и температура глубин, но появляется новый фактор – подземные грунтовые воды с растворенными в них солями и газами, которые вступают в реакцию с алюмосиликатами глинистого сланца, в т.ч. с образованием и кристаллогидратов. Вес и объем глинистого сланца из-за впитываемой влаги со временем начинает увеличиваться и сланец начинает раскалываться на более мелкие части, что особенно ярко наблюдается у слабометаморфизионных сланцев в виде щебня и более мелких частиц.

Значит обобщая вышеизложенное можно констатировать общеизвестный факт, что сама идея относительно впитывания влаги керамикой с химической точки зрения верна, но формула «закона» и предложенная методика (регидроксилирования) - установления возраста керамики через количество впитанной воды полагаю до конца не исследованными.

Как пример, приведу следующую ситуацию.

Предположим нашли в поле изделие или обломок керамического изделия и хотим узнать возраст изготовления изделия или обломка которого нашли. Провели анализы по установлению количества химически связанной (впитанной со дня его первого обжига) воды, и допустим получили 1, 2, 3, 4, 5, 6 или 7 граммов воды (показываю предел 7 граммов воды, т.к. предел указанных точных измерений согласно установленного «закона» и методики 2000 лет). Вопрос, эти граммы поглощенной воды соответствуют каким единицам измерения – дням, неделям, месяцам, годам после изготовления изделия?

Приведу эту же ситуацию в привязке с весом артефактов.

Предположим в одном слое в ходе археологических раскопок нашли обломок большого размера и более мелкий обломок. Провели анализы. Допустим анализы показали, что большой обломок впитал 7 граммов кристаллизационной воды, а мелкий обломок 1 грамм. Получается сосуд от которого нашли большой обломок был изготовлен 2401 год тому назад, а от мелкого обломка сосуд был изготовлен 1 год тому назад, если считать по годам?

При этом известно, что керамика изобретена гораздо раньше, чем 2000 год тому назад:

- Т.е. мелкой кухонной посудой ручной лепки обожжённых в не защищенных и защищенных кострах (очагах, вырытых в земле ямах) пользовались еще охотники-собиратели, проживавшие 20 и белее тысяч лет тому назад, которые и варили в этой посуде супы и каши из заготавливаемых зерен – семян (диких растений), листьев, корневищ растений-(съедобных и лечебных трав) обработав предварительно на зернотерках, а мясо с жиром кремневыми ножами, что выявлено в т. ч. исследованиями остатков пищи и содержимого пор обломков древних сосудов, и на этой основе сделаны выводы:

-Каши, супы появились до одомашнивания растений. То есть горшки – гончарное производство опередило сельское хозяйство-«производящее хозяйство» земледелие скотоводство на многие тысячелетия. Керамические горшки – изделия из керамики появились в эпоху присваивающего хозяйства охотников-собирателей;

-Керамическими изделиями в гораздо расширенном ассортименте (не только мелкой кухонной посудой, но и крупными тарными сосудами весящие десятки килограммов) пользовались и в более поздние периоды оседлые земледельцы-скотоводы, которые также проживали гораздо раньше, чем 2 тысяч лет тому назад.

По этой причине считаю заявленный предел в 2 тысячи лет определения возраста керамических изделий, не подвергшихся глазури (примерно 4-3тыс. лет до н.э., это 6 – 5 тыс. лет назад, впервые в истории керамики, изделия уже начали украшать глазурью с введением дополнительных добавок в виде и окислов металлов – железа, меди. Благодаря глазури –осознанному дополнительному остеклению поверхности, пористые сосуды стали и более водонепроницаемыми) и при исключении из этой категории изделий из майолики, фаянса, фарфора (твердой, мягкой, бисквитной, костяной, фриттованной), каменной посуды (германская с XVI в. и с XVIII в. английской фирмы Дж. Веджвуда) более чем скромным сроком для открытого «закона» и на его основе установленной методики…

Как выше указывал предположение, что «сама идея относительно впитывания влаги керамикой верна», одним из временных решений (истина или ложь которого необходимо установить многократными продолжительными разносторонними исследованиями) представляю следующее:

Полагаю, возраст (не музейных экспонатов возраст которых установлен другими археологическими методами и на этой основе осуществленных калибровок) а найденных в поле образцов можно установить по названному мною Методу химической гидратации керамики следующим образом:

-Взвешиваем образец и устанавливаем вес образца с капиллярной и кристаллизационной водой;

-После удаления капиллярной или гигроскопической воды из исследуемого образца и установления его количества;

-Взвешиваем образец и осуществляем первое установление количества химически связанной кристаллизационной (впитанной) воды исследуемым образцом за все время после его первого обжига;

-Вычисляем отношение количества впитанной кристаллизационной воды к весу образца;

-Оставляем образец, например, на месяц (год) при тех же условиях при которых был обнаружен артефакт, или позволяем снова впитывать влагу из окружающей среды;

-Повторно устанавливаем количество впитанной кристаллизационной воды, за месяц (год);

-Вычисляем отношение количества впитанной кристаллизационной воды к весу образца;

-Полученное отношение будет являться индивидуальными калибровочными данными конкретного исследуемого образца с учетом пористости, размеров частиц, входящих в состав глины веществ, введенных добавок- оттощителей в «жирную» глину, (например, в виде размолотой керамики, ракушечника или глинистого сланца), плавней, (например, золы, извести, железистые силикатные расплавы) и т.д. по его способности впитывать и химически связывать воду за установленное время (месяц, год);

Считаю, если составить пропорцию отношений первого установления на второе калибровочное установление количества химически связанной (впитанной) воды исследуемым образцом, то получим возраст после обжига исследуемого образца в месяцах (или годах) в зависимости от установленного времени калибровки.

Также считаю фактические исследования с учетом установления предельной величины насыщения керамики химически связанной водой при выявлении и установлении достоверных временных пределов для метода, сможет привести к более простому, дешевому и доступному химическому методу гидратации керамики с понятными результатами по установлению пределов возраста исследуемых образцов, и формула «закона» с учетом изложенного будет выглядеть совершенно иначе…

Данная команда английских ученных также указывают (https://www.manchester.ac.uk/discover/news/fire-and-water-reveal-new-archaeological-dating-method/), что если после первого обжига температура керамики в какое – то время (например, во время пожара) оказалась выше 500° С, то «внутренние часы» сбиваются, и отсчет начинается с этого времени.

При этом в статье указывается, что данный эффект был обнаружен при исследовании средневекового кирпича из Кентербери, который показал возраст 66 лет. Дальнейшее расследование показало, что Кентербери был опустошен зажигательными бомбами и пожарами во время Второй мировой войны в 1942 году. Что высокая температура, произведенная бомбежкой и последующий пожар, сбросили часы датировки, повторно запустив часы с 1942 года.

Из чего следует, образец керамики у которого установили возраст, по методу предлагаемыми английскими ученными повторно использовать для установления возраста (или уточнения возраста более совершенными приборами) уже нельзя, т.к. «внутренние часы» сбиваются.

Также в данной статье указывается, что все измерения веса исследуемых кирпичей (римского периода – 2000 лет, средневековых порядка 750 лет) представленных лондонским музеем, как и современных, осуществлялись с помощью супер-точных микровесов с точностью 1 миллионная грамма.

На мой взгляд такие весы относятся к специальному дорогому оборудованию (который сразу снимает вопрос массовой доступности и дешевизны метода), к установке и работе которых предъявляются более жесткие требования чем, например, к исследовательскому лазерному столу. Ведь в данном случае весы нужно защитить не только от вибраций (рядом со зданием где установлены весы проезжают машины), но и от колебаний температуры, от сквозняков, звуковых волн, адсорбции газов и т.д.

Возникает законный вопрос – а в чем собственно необходимость использования таких супер-точных микровесов?

Известно, что на таких весах можно измерить вес образца в 2 максимум 10 грамма.  Из чего следует, что образцы, представленные лондонским музеем, раскалывались для исследований…

Понятно, кирпичи даже римской, средневековых эпох, наверное, лондонскому музею не жалко, но отдаст ли любой музей целый керамический сосуд римской эпохи или позже изготовленный под раскалывание, для установления возраста данного изделия, даже если предполагают в нем фальсификата – поддельные изделия?

Полагаю, необходимость в супер-точных микровесах возникла из-за того, что вес исследуемого образца на таких весах небольшой, а время впитывания кристаллизационной воды керамикой большая.

Ждать месяц (год) пока образец впитает немного воды, для измеримого установления сколько же воды впитал образец при малом весе образца. Вероятно, по этой причине возникла необходимость в супер-точных микровесах...

Выход из создавшегося положения, и при этом без разрушения исследуемых образцов вижу в следующем. Использовать не микровесы с чувствительностью 1 миллионная грамма и пределом измерений 2 максимум 10 граммов, а весы на которых можно взвешивать десятками граммов, килограммами, при чувствительности весов в 1 тысячную грамма или меньше.

Полагаю, суть измерений будет тоже самое. Такие весы гораздо действительно дешевле и доступнее, при этом на таких весах можно осуществлять измерения без разрушения исследуемого образца.

Т.е. считаю если, например, образец весом 10 грамм, за месяц (год) впитал 1 грамм воды, а образец весом 1000 граммов за месяц (год) впитал 100 граммов воды, то данные отношения равны между собой. Значит необходимости в супер-микровесах (как и отбор образца весом меньше 10 граммов от целого изделия) необходимости нет, тем более обычно керамические изделия весят не граммы, а в основном килограммы, а крупные тарные сосуды десятки килограммов.

Считаю, при установлении возраста керамического изделия по методу химической гидратации керамики вполне достаточны более дешевые весы с чувствительностью в 0,001 или больше гр., которых необходимо подбирать в зависимости от веса исследуемого образца.

Научная статья (машинный перевод)

https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rspa.2009.0117

Датирование обожженной глинистой керамики с использованием долговременного степенного закона кинетики регидроксилирования

Мойра А. Уилсон, Маргарет А. Картер, Кристофер Холл, Уильям Д. Хофф,

Ceren Ince, Шон Д. Сэвидж, Бернард Маккей и Ян М. Беттс

Опубликовано: 27 май 2009 https://doi.org/10.1098/rspa.2009.0117

Абстрактный

«Обожженные глинистые материалы, такие как кирпич, плитка и керамические артефакты широко найдены в археологических залежах. Медленная прогрессивная химическая рекомбинация керамики с окружающей влагой (регидроксилирование) обеспечивает основу для археологического датирования. Скорости регидроксилирования описаны (время) ^1/4 степенной закон». Закон, по которому происходит постепенное накопление воды: У=Х1/4. (Y=X^1/4). Он показывает, что если за первый день (месяц, год) керамика впитала один грамм воды, то через шестнадцать дней (месяцев, лет) она наберет уже два грамма, через 81 – 3 грамма, и так далее (значит через 256 дней (месяц, год) – 4 грамма, через 625 дней (месяц, год) – 5 грамма, 1296 дней (месяц, год) – 6 грамма, 2401 дней (месяц, год) – 7 грамма), (иллюстрация WolframAlpha).

Полученные данные свидетельствовали: глиняные изделия с годами набирают вес (чем старше, тем больше), а начинается этот процесс после того, как керамику вытаскивают из печи после обжига. Применение открытию нашли не сразу, но постепенно ученые догадались, что нагревание керамики до 500 ° С приведет к потере химически связанной накопленной воды. Точное измерение потери веса позволяет определить, сколько воды тот или иной артефакт набрал с годами, а значит, и сколько ему лет.   Позже метод доработали и проверили на экспонатах, которые хранятся в Лондонском музее (Museum of London). Предметы искусства принадлежали разным эпохам (Римская империя, средневековье, а также современность). Достоверный и очень точный результат (вплоть до года) ученные получили с теми из них, возраст которых не превышал двух тысяч лет. Впрочем, в дальнейшем археологи надеются расширить границы до 10 тысяч лет. Новому методу есть и другое применение: зная точный возраст

керамического изделия, можно будет определить, при какой температуре он содержался первые годы. Таким образом, станет возможным больше узнать о климатических условиях определенной местности, которые существовали много лет назад. «Это может пригодиться для исследования изменений климата», - говорит один из авторов работы, доктор Мойра Уилсон (Moira Wilson). Также новый метод позволит выявлять поддельные керамические изделия.

Новый метод позволит определять возраст не только горшков, но и черепицы, а также построек из кирпича. В планах британских археологов – выяснить, можно ли использовать регидроксиляционную датировку для определения возраста фаянса и фарфора. Подробнее о новом методе датировки можно узнать из пресс-релиза университета Манчестера и статьи (PDF –документ, 291 килобайт), вышедшей в Proceedingof the Royal SocietyA».

Ну и наконец текст статьи Аси Парфеновой который попался мне в интернете с моими уточнениями, вставками в текст и выделениями в тексте.

Возраст керамики можно измерить водой

текст: Ася Парфёнова/Infox.ru

опубликовано 20 мая ‘09 18:20 источник: AP

Археологи получили новый инструмент, который наконец-то позволит им точно датировать керамические находки. Поможет определению химическая любовь воды и глины.

Новый метод, очень простой по своей физической природе, возможно, станет таким же значимым для археологов, как радиоуглеродный анализ, позволяющий определить возраст органических материалов – костей или древесины. До сих пор химики и физики не смогли предложить бесспорного метода определения возраста керамических находок. Так что археологи вынуждены оценивать возраст таких изделий либо по их форме, толщине стенок, рисунку и другим морфологическим характеристикам, либо по возрасту сопутствующего слоя, либо по органическим остаткам, которые иногда удается обнаружить внутри сосудов. Однако все эти методы очень приблизительны, требуют опыта и отточенных навыков.

Водолюбивая глина

Команда ученых из Университета Манчестера м Университета Эдинбурга предложила новую методику, которую они сами назвали «регидроксиляционное датирование». Как рассказала корреспонденту Infox.ru сотрудник факультета механической, аэрокосмической и гражданской инженерии Манчестерского университета Мойра Уилсон (Moira Wilson), методика может быть использована для определения возраста изделий из обожженной керамики, таких как кирпич, черепица и неглазированная посуда.

Химический процесс, который положен в основу метода, известен давно. Комплексные оксиды алюминия и кремния (алюмосиликаты) – основные компоненты глины. Они склонны химически связываться с водой. Керамика, извлеченная из обжиговой печи, немедленно начинает взаимодействовать с влагой из воздуха. За годы своего существования материал прибавляет в весе, и именно эта прибавка и характеризует его возраст.

«Реакция поддерживается при очень небольшом количестве воды – влаги в атмосфере вполне достаточно. Неважно, есть ли в горшке молоко, вино, вода или он вовсе пуст – реакция будет продолжаться с одной и той же скоростью и протекать по одному и тому же закону. В том случае, если посуда пропитана влагой, необходимая для реакции вода все равно находится в порах», -- рассказала Мойра Уилсон корреспонденту Infox.ru.

Еще в 2003 году манчестерско-эдинбургская команда вывела математическую формулу, которая описывает, как со временем меняется скорость реакции между глиноземом и водой. Применение этого закона позволило расшифровать показания «внутренних часов» керамических изделий.

Поэтапное рассекречивание

Анализ керамики осуществляется в несколько этапов. (Первый этап) Образец посуды или строительной керамики, возрастом которого заинтересовались археологи, сначала сушат при невысокой температуре около 200°С, чтобы удалить впитанную, не связанную химически влагу (капиллярную или гигроскопическую влагу, которая находится в открытых и закрытых порах керамики). (Второй этап). Затем керамика взвешивается и снова обжигается, но уже при температуре выше 500°С – только так из глины можно удалить всю (химически) связанную воду (кристаллизационную влагу). Снова взвешивание. Разница между первой и второй массой дает массу воды, которая (химически) связалась с керамикой. (т.е. разница в весах между этапами покажет количество химически связанной воды).

На следующем этапе на точных весах замеряется начальная скорость, с которой керамика реагирует с влагой из воздуха. (Это что-то новенькое – мерить на весах начальную скорость, а затем по формуле рассчитать потребное время. А крейсерскую скорость мерить весами не пробовали?).

А затем по формуле рассчитывается, сколько времени потребовалось изделию, чтобы набрать ту массу воды, что определили в первой стадии. (на втором этапе).

Хотя на набор веса могут влиять и температура, при которой хранилась керамика, и относительная влажность воздуха, первые исследования показали, что метод имеет очень высокую точность. Ученые протестировали свою методику на находках, которые им предоставил Лондонский музей. Возраст керамических изделий римского периода, средневекового периода и нового времени определен с исключительной точностью.

Полагаю, не меньшее влияние в образовании кристаллизационной воды в исследуемом образце оказывают сульфатные, карбонатные и др. соли из подземных грунтовых вод, (например, если образец находился в земле) которые откладываются в порах и на поверхности керамики, ведь они также имеют склонность к химическому связыванию воды – образованию кристаллогидратов. Стоит напомнить, что кристаллогидраты занимают важное место в процессах схватывания и твердения вяжущих, как и то, что температура разложения некоторых кристаллогидратов начинается с 120°С. Т.е. хочу сказать, что, осуществляя сушку при температуре около 200°С удаляя капиллярную влагу из открытых и закрытых пор керамики, вполне вероятно разлагаются и некоторые кристаллогидраты, что должно сказаться на погрешности измерений при установлении возраста исследуемого образца керамики, и данное обстоятельство должно устанавливаться отдельными исследованиями.

В подтверждение к сказанному приведу формулы некоторых часто встречающихся кристаллогидратов:

2CaSO₄ · H₂O – Алебастр, жженый гипс; MgSO₄ · 7H₂O – Английская соль, горькая соль; ZnSO₄ · 7H₂O – Белый купорос, цинковый купорос; Na₂SO₄ · 10H₂O – Глауберова соль; FeSO₄ · 7H₂O – Железный купорос, зеленый купорос; Na₂CO₃ · 10H₂O – Кристаллическая сода; CuSO₄ · 5H₂O – Медный купорос, синий купорос, синий камень; Ca(NO₃)₂ · 4H₂O – Норвежская селитра; CaHPO₄ · 2H₂O – Преципитат; SiO₂ · nH₂O – Силикагель; Al₂O₃ · 3H₂O – Гидраргиллит (гиббсит); (K, Na)₂ SO₄ · Al₂ (SO₄)₃ · 4Al(OH)₃ - Алунит; (K, Na)₂O · Al₂O₃ ·2SiO₂ – Нефелин; 2Fe₂O₃ · 3H₂O Лимонит; Fe₂O₃ · 2Fe(OH)₃ – Бурый железняк и т.д.

Т.е. хочу сказать, что в той или иной мере и данные кристаллогидраты встречаются в подземных грунтовых водах, соответственно откладываются в порах и на поверхности керамики, как в обыденной жизни накипь в чайнике.

Возрастные ограничения

По словам авторов работы, новую методику пока можно использовать для датирования керамики, которой не больше двух тысяч лет. Однако они считают, что в потенциале их способ поможет оценить возраст объектов, которым до 10 тысяч лет.

Мойра Уилсон считает, что предложенная ими методика поможет и при определении подлинности археологических находок и керамических предметов старины. В будущем ее команда планирует расширить этот метод, чтобы иметь возможность определения возраста фаянсовых и фарфоровых изделий.

Статья с подробным описанием работы ученых в ближайшее время появится в журнале Proceedings of the Royal Society A.

I. Экспериментальная часть

Некоторые пояснения касательно обломков керамических изделий, которые буду использовать в ходе экспериментов по поводу установления возраста изготовления керамических изделий.

У меня конечно имеются в т. ч. обломки керамических изделий, которые подобраны с 4 объектов – заброшенных сел (поселений) в южном Дагестане, куда после выявления мною данных поселений и их могильников, приглашал археологов с Института археологии ДНЦ РАН, и они устанавливали на основе подъемного материала и обследований могильников ориентировочно ранний возраст поселений – 3 тыс. лет до н. э., и эти объекты по моей инициативе в указанных границах взяты под государственную охрану Министерством культуры РД.

Т.е. хочу сказать, отдельные обломки с этих объектов в общем – то можно сказать откалиброванные, и ориентировочный возраст известен. Соответственно данные обломки керамических изделий, считаю не вполне подходящими для чистоты эксперимента, потому буду использовать другие.

Итак, откуда обломки керамических изделий, которые буду использовать в ходе экспериментов?

В поселении Ахты, возраст которого также полагаю не меньше 5 тыс. лет, по северной стороне проходит большой овраг, так вот данные обломки найдены в срезах оврага на глубинах 5, 7-8, и 9 м, от современной поверхности земли и были переданы мне без паспортов.

В связи с тем, что в данном эксперименте в основном интересует выяснение следующих аспектов:

- Вообще возможность установления возраста изготовления исследуемых керамических изделий, обломки которых имеем, и через них выяснить верны ли изложенные выше теоретические предположения, проведем эксперимент в усложненном варианте, т.е. вес обломков будем устанавливать с помощью электронных ювелирных весов максимальный вес измерения, которых 50 гр. и с точностью 0,001гр;

- В связи с тем, что в ходе проведения эксперимента температура обломков будет неоднократно повышена вначале от 100° С, с доведением температуры до 150° С, (удаление и установление количества межкапилярной или гигроскопической влаги) а в последующем и выше 500 градусов (удаление и установление количества кристаллизационной воды), нумерация обломков будет осуществлено карандашом следующим образом: цифра (порядковый № образца) и далее для отдельных образцов «М»- месяц, или цифра и далее «Г»-год;

Т.е. экспериментальные образцы подготовлены следующим образом – отдельные обломки разрезаны на кусочки весом меньше 50 гр., часть обломков, которые весили меньше 50 гр. оставлены как есть. Тем самым, такая нумерация образцов (цифра и далее буква) полученных от одного обломка, позволит со временем осуществить дополнительно сверку и по погрешностям установления возраста через месяц и год между исследуемыми образцами.

- Так как по исследуемым образцам, даже визуально видно, что они изготовлены из различного исходного сырья, по различным технологиям, имеют различные наполнители (оттощители) и т. д., считаю необходимым также дополнительно по образцам рассмотреть микротекстуру материалов, из которых были сформированы образцы – керамическое изделие. Вещественный состав аморфной фазы, участки неоднородностей этой текстуры (микроскопические кристаллы, зерна и пустоты), установить основной и сопутствующий набор минералов, размеры их частиц через микроскопы, и представить фотографии иногда с краткими пояснениями и 3D фотографии образцов.

Основное оборудование и методика, использованные при исследовании образцов- обломков керамических изделий (конечно, собственно для установления возраста исследуемого образца нижеперечисленный список оборудования не нужен, вполне достаточны весы, сушильный шкаф и тигель, остальное оборудование использовано для фиксации доказательной части).

- Цифровая фотокамера с 34 кратным оптическим увеличением;

- Фотобокс, где световые панели перемещаются по трем сторонам фотобокса вверх – вниз, вперед – назад, при этом световые панели дополнительно могут поворачиваться на 180 градусов во все стороны с точки размещения. В нем же установлен специальный поворотный стол для съемки предметов с вращением на 360° (3D фотосъемка), а также слайдер (приспособление для установки фотокамеры), который позволяет зафиксировать точку съемки для серии (например, 36) снимков или перемещать камеру влево - вправо, вверх – вниз с независимым дополнительным направлением объектива камеры вверх или вниз из зафиксированной точки;

- Специальные программы, созданные для «склейки» серии отдельных фотоизображений предмета (осуществленных на поворотном столе для 3D – фотосъемки) в непрерывный ролик показывающий предмет во вращении (3D – фото) в формате GIF.  А также рассмотрения предмета на 360°, при этом позволяющие в любой момент остановить кадр на заинтересовавшем месте с возможностью увеличения или уменьшения размера кадра;

- Электронные ювелирные весы 50 гр., с точностью 0,001 гр.

- Сушильный шкаф электрический с регулировкой температуры и времени;

- Муфельная печь электрическая с регулируемой температурой до 950 °С;

- Инфракрасный бесконтактный пирометр Benetech GM 900. Диапазон измеряемых температур от – 50 до +950 °С, погрешность +/- 1,5°С или 1,5%.

- Микроскоп МБУ – 4, где окуляр заменен на видеоокуляр ORBITOR 0.3 Mpix. Оптическая и электронная часть видеоокуляра обеспечивает 25 кратное увеличение, а с использованием 8 кратного или 20 кратного объектива в микроскопе обеспечивается 200 и 500 кратное увеличение изучаемого объекта с захватом изображения в полном цвете на мониторе с сохранением их как цифровые компьютерные файлы;

- Цифровой USB – микроскоп «Микрон – 400» обеспечивающий кратность увеличения (25… 400), рассмотрение изображения в цвете на мониторе, а также запись и сохранение их как компьютерные файлы, где в захваченном изображении можно рассматривать вещественный состав аморфной фазы, участки неоднородностей этой текстуры (микроскопические кристаллы, зерна и пустоты), установить основной и сопутствующий набор минералов, размеры их частиц в мм и пикселях;

- Широкогорлая банка с герметичной крышкой и силикагелем, сверху которого проходит перфорированная металлическая пластинка – аналог эксикатора (причина использования аналога, опасность обслуживания эксикатора с концентрированной серной кислотой).

Методика установления возраста изготовления керамического изделий и последовательность действий с краткими пояснениями по методу химической гидратации керамики.

Выше был указан краткий алгоритм последовательности действий по установлению возраста керамики, но с целью того, чтобы любой желающий смог, повторив последовательность действий узнать фактический возраст изготовления керамического изделия или его обломка, описывается последовательность действий более подробно с краткими обоснованиями некоторых действий.

Одно высказывание касательно ценности обломков керамических изделий.

Предки современных народов Кавказа (в т.ч. северокавказские - нахско-дагестанские народы, куда относится и лезгинская ветвь семьи народов), как сегодня считают археологи, а также лингвисты и палеогенетики, проживали на этих территориях, где проживают и сейчас примерно с 9 тысяч лет до н.э., соответственно по причине отсутствия письменных первоисточников данного и позже периодов, обломки керамических изделий приобретают особую научную ценность.

Итак, например, имеем найденный обломок керамического изделия. (на месте находки которого составляем Паспорт, куда кратко записываются основные установленные паспортные данные, в т.ч. (дата; присвоенный порядковый инвентарный номер артефакта; описание артефакта; ее материал и размеры; полевой номер артефакта; координаты через GPS места находки; номера фотоснимков с указателями на снимках номера, север-юг, рейкой - линейкой, позволяющей рассмотреть размерность, примечание). Далее Паспорт является неотъемлемой частью находки.

Т.е. артефакт, даже обломок керамического изделия на мой взгляд, без Паспорта никакой научной ценности не представляет (материальной он и так не представляет), более того при сборе и накоплении из разных мест, со временем такой сбор просто превратиться в кучу не известно где и зачем собранных обломков керамических изделий, без доказательств, когда, где и зачем они были собраны. А вот с научной полагаю, (исторической, технологической и т.д.), в привязке с временем изготовления керамического изделия бесценны, т.к. такие обломки являются вещественными доказательствами, характеризующими технологический уровень развития людей, проживавших в данный период на данной территории, узнать их связи с более близкими и более далекими другими группами древних людей и многое другое.

Более подробно с вписываемыми данными в Паспорт можно ознакомиться, например, https://arheologija.ru/pravila-ucheta-nahodok-i-registratsii/; https://www.archaeolog.ru/media/OPI/Polozhenie_2018_2.pdf.

Следует также иметь ввиду, что к обломкам керамических изделий при обнаружении их необходим индивидуальный подход в зависимости от его состояния. Так, например, вследствие плохого обжига и высокой пористости, керамика ранних эпох в мокром грунте часто становится мягкой или как говорят, раскисает. Понятно, научная ценность такого раскисшего обломка (особенно целого изделия или крупного обломка, через которого можно представить целый сосуд) многократно выше, чем у более позднего периода и хорошего качества обжига обломка. Поэтому, обнаружив и вскрыв керамику, нередко приходится ждать, пока он высохнет (на воздухе, но не на солнце), для чего иногда подкапывая и вырезая со всех сторон а потом аккуратно вместе с землей с помощью лопаты или шпателя перенести на более сухое место и лишь после того как высохло, его можно убирать и упаковывать в пластмассовые контейнеры емкости - (лотки) выстеленные тканью или временно микропоркой, туда же кладется Паспорт артефакта, а на крыше емкости пишется «керамика», дата, номер, название объекта, откуда изъяли обломок керамического изделия.

Конечно он грязный, а если он лежал на поверхности земли, то он может быть покрыть еще мхами, лишайниками или отложившимися солями из подземных грунтовых вод. Значит первое, что необходимо сделать при дальнейшей обработке подъемного материала в виде обломков керамических изделий, если они сухие и хорошего качества обжига, очистить кистью, если мокрые тщательно прополаскивать или, в крайнем случае отмыть мягкой кистью или микропоркой.

Опять – же на мой взгляд следует иметь ввиду, если имеются следы раскраски, или видно, что обломок явно от древней кухонной посуды, такие обломки нельзя мыть, т.к. следы раскраски или следы незначительных остатков пищи, напитков (пивоварения местные дагестанские названия – «Буза», лезгинское «ТIач». По представлениям археологов, спиртное появилось практически весте с рождением цивилизации, около 13 – 10 тысяч лет назад. На звание его родины сегодня в разной степени претендуют Китай, Израиль, Древний Египет и Шумер. Разумеется, что варили в керамических сосудах с узкими горловинами и плотными крышками) в т.ч. и в порах керамики, можно подвергнуть в дальнейшем в стационарных условиях камеральным исследованиям и анализам, на предмет изучения вкраплений органических молекул (жиров, белков, крахмалов и др. веществ, содержащихся в пище или напитках) и останков растений на стенках сосудов, а также пыльцы и спор, т.е. такое еще и палинологическое изучение даст возможность изучения и  проблемы эволюции флор, исторического развития растительности на конкретном участке земли.

Из личной практики, если обломок не ручной лепки, а хорошего качества обжига, более позднего периода изготовления, видны следы обработки более совершенными приспособлениями и т.д., и он представляет венчик, шейка, ручки (псевдоручки), плечики (с налепами) тулово (с штриховыми линиями и т.д.), придонная часть или дно, при очистке обломка от мхов, лишайников и солей на поверхности, пользуюсь аккуратно металлической щеткой и кисточками различных мягкостей если поверхность обломка рельефная, а если поверхность ровная пользуюсь шпателем, скальпелем или другими приспособлениями в комбинации с кисточками. К сожалению, мне не известны эффективные химические, физические или другие методы избирательной очистки от мхов, лишайников и солей на поверхности и в порах керамических изделий, и по этой причине пользуюсь механическими способами очистки.

После чего тщательно ополаскиваю чистой водой, обтерев салфеткой оставляю сушиться. Только после того как ни на одной стороне обломка не наблюдается следов влаги, обломок считаю готовым для исследований.

Итак, возвращаемся к нашей теме установления возраста.

- Наносим карандашом на обломок порядковый номер;

- Кладем обломок на весы и записываем данные в журнал; (здесь и далее указанные действия фиксируются в журнале с указанием даты).

- Кладем обломок в электрический сушильный шкаф с регулировкой температуры и времени с постепенным повышением температуры от 100°С до 150°С, выдерживаем при этой температуре в течение 4 часов. Тем самым добиваемся удаления гигроскопической или капиллярной воды из открытых и закрытых пор исследуемого образца;

(Данная операция нужна, чтобы исключить количество капиллярной воды в исследуемом образце при установлении количества впитанной кристаллизационной воды образцом).

- Кладем обломок в аналог эксикатора (банку с силикагелем) и оставляем там пока не остынет до температуры окружающей среды;

(Тем самым исключаем повторного впитывания капиллярной и кристаллизационной воды образцом до следующей операции взвешивания).

-  Повторно кладем обломок на весы и записываем данные в журнал;

(Взвешивание также является началом установления (исходными данными) по установлению количества химически связанной кристаллизационной (впитанной) воды исследуемым образцом после его первого обжига).

-   Кладем обломок в муфельную печь и постепенно повышаем температуру до 600°С и оставляем печь при этой температуре в течение 4 часов, после чего отключаем печь и оставляем образец в печи пока температура не опустится до 100°С;

(Добиваемся потери кристаллизационной воды исследуемым образцом. «внутренние часы» сбиты).

- Извлекаем из печи образец и перекладываем в аналог эксикатора, оставляем там пока образец не приобретет температуры окружающей среды;

(Исключаем впитывания капиллярной и кристаллизационной воды образцом до следующей операции взвешивания).

- Кладем образец на весы и записываем данные в журнал;

- Разница в весах между вторым взвешиванием при установлении количества гигроскопической или капиллярной воды и весом обломка установленный после удаления химически связанной или кристаллизационной воды, записанные в журнал являются исходными данными количества впитанной кристаллизационной воды исследуемым образцом после его первого обжига до момента начала эксперимента;

- Вычисляем отношение количества впитанной воды к весу образца после его обжига, и записываем в журнал;

- Оставляем образец, например, на месяц (год) и позволяем впитывать и химически связывать влагу из окружающей среды; (запускаем «внутренние часы» на новый отсчет времени, данные которых станут калибровочными данными для конкретного образца).

- Кладем образец на весы и записываем данные в журнал;

- По вышеописанной последовательности действий установления количества впитанной кристаллизационной воды повторно устанавливаем количество химически связанной или кристаллизационной воды образцом за калибровочное время месяц (год);

При выполнении действий по данной операции можно исключить операции по установлению количества капиллярной воды – (установление образца в электрический сушильный шкаф и т.д.), так-как далее вычисляем калибровочное отношение количества кристаллизационной воды к весу образца, значит образец можно сразу уложить в муфельную печь.

- Вычисляем калибровочное отношение количества впитанной воды к весу образца и записываем в журнал;

Полученное отношение будет являться индивидуальными калибровочными данными конкретного исследуемого образца с учетом пористости, размеров частиц, входящих в состав глины веществ, введенных добавок-оттощителей в «жирную» глину, (например, в виде размолотой керамики, ракушечника или глинистого сланца), плавней (например, золы, извести, железистые силикатные расплавы) и т. д. по его способности впитывать и химически связывать воду за установленное время (месяц, год).

- Составив пропорцию отношений количества впитанной воды к весу образца после его обжига на отношение количества впитанной воды к весу образца за калибровочное время месяц (год), получим возраст исследуемого образца керамики после его обжига в месяцах или годах.

Практический пример с образцом № 1 простейших арифметических вычислений, и логических рассуждений.

Предположим имеем обломок, который имеет определенный вес, измеряемую в (кг, гр. и далее), обозначим его «Р». Взвесив на весах установили, Р = 31,274 гр.

1. Если отнять от общего веса образца – Р, (31,274 гр.) вес образца, установленный после нахождения образца в сушильном шкафу, и потери капиллярной воды (вес керамики с кристаллизационной водой) обозначив данный вес «Р1», (Р1 = 31,071) то можно вычислить вес капиллярной воды, содержащейся в образце, обозначив «Р1.1». Р1.1 = Р – Р1 = 31,274 – 31,071 = 0,203 гр. капиллярной воды.

2. Если отнять от Р1 (31,071гр.) вес образца, установленный после нахождения образца в муфельной печи обозначив вес «Р2», (Р2 = 30,897 гр.) то можно вычислить вес кристаллизационной воды со дня его первого обжига обозначив «Р2.1».

Р2.1 = Р1 – Р2 = 31,071 – 30,897 = 0,174 гр. впитанной кристаллизационной воды со дня его первого обжига до момента начала эксперимента.

3. Значит отношение, обозначим «u» кристаллизационной воды к исследуемому образцу равно u = Р1/Р2.1 = 31,071 / 0,174 = 178,56896551724137931034482758621, приблизительно 178,57. Проверка 178,57 * 0,174 = 31,07118 гр.

Проверка за одно позволяет установить, сколько цифр после запятой оставить при вычислениях, (эти же данные предположительно являются данными чувствительности необходимых весов. И еще один важный момент, экспериментировать с количеством капиллярной воды можно многократно, т.к. от потери капиллярной воды внутренние «часы» не сбиваются) чтобы данные были достоверными, или какой чувствительности весы необходимо подобрать при проведении исследований.

Под понятием «отношение» понимается «частное от деления одной величины на другую», т.е. в данном случае понимаем, что в понятие керамика входят вещества, которые имеют свойства впитывать влагу из окружающей среды и создавать кристаллогидраты. При этом разные вещества имеют разные скорости и разный % насыщения влагой. Сумма впитанной кристаллизационной воды за определенное время к весу конкретного керамического исследуемого образца характеризует индивидуальное отношение исследуемого образца, выраженное в цифрах.

4. Допустим через (месяц) год выдержки образца в атмосферном воздухе, взвешиванием образца установили, что данный образец впитал (0,091 гр.) кристаллизационной воды. Обозначим «Р3». Р3 = Р3.1 – Р2, где «Р3.1» – взвешиванием образца, установленный за калибровочное время –месяц, вес 30,988 гр. Ранее было установлено, что Р2 = 30,897 гр. тогда Р3 = Р3.1 – Р2 = 30,988 – 30,897 = 0,091 гр.

Значит калибровочное отношение, обозначим «u1» кристаллизационной воды к исследуемому образцу равно u1 = Р1 / Р3.1 = 31,071 / 30,988 = 1,0026784561765844843165096166258, приблизительно 1,003.

5. Тогда. Если за все время после его первого обжига исследуемый образец впитал Р2.1 = 0,174 гр. воды, а за калибровочный месяц Р3 = 0,091 гр. воды (допуская одинаковую скорость впитывания кристаллизационной воды образцом), соответственно отношения

«u» (Р1/Р2.1) приблизительно равно 178,57, а «u1» (Р1/Р3.1) равен 1,003 то, составив пропорцию по отношениям «u» и «u1», можно вычислить время «Х» исследуемого образца после первого его обжига, т.е. время от момента преобразования модели из глины в керамику (извлечения изделия из обжиговой печи или костра) до начала момента хронологических исследований.

1,003 ----- 100%

178,57 ----- Х             Х= 178,57 * 100 / 1,003 =17803,59 мес. (/ 12 = приблиз.1483,6 года).

Представляю таблицу образцов с результатами исследования за калибровочный месяц по образцам, и расчетными годовыми результатами.

Таблица №1

28.10.19 г. в 12 ч. начало эксперимента по обезвоживанию капиллярной воды из образцов, в 17 ч. конец по обезвоживанию капиллярной воды в течение 4 ч. средняя температура 130 - 140°С.

29.10.19 г. в 10 ч. начало эксперимента по обезвоживанию кристаллизационной воды из образцов. В 14 ч. конец по обезвоживанию кристаллизационной воды в течение 4 ч. средняя температура 500 - 600°С.

30.11.19 г. в 17 ч. начало эксперимента по обезвоживанию кристаллизационной воды из образцов за калибровочное время месяц. В 22 ч.30 мин. Конец по обезвоживанию кристаллизационной воды в течение 5,3 часа средняя температура 500 - 600°С.

Ниже представляю 3D фотографии образцов и по одной фотографии тех же образцов осуществленных через микроскоп с указанием размерности в мм и пикселях.

Фото №1

Фото №1.1

Фото №2

Фото №2.1

Фото №3

Фото №3.1

Фото №4

Фото № 4.1

Фото №5

Фото № 5.1

Фото № 6

Фото № 6.1

Фото № 7м

Фото № 7м.1

Фото № 8г

Фото № 8г.1

Фото № 9м

Фото № 9м.1

Фото № 10г

Фото № 10г.1

Фото № 11м

Фото № 11м.1

Фото № 12г

Фото № 12г.1

Выводы:

1. Данные таблицы № 1 позволяют предположить возможность установления возраста изготовления керамических изделий методом химической гидратации;

2. С целью получения статистически достоверных результатов и установления погрешности метода, необходимо продолжить исследования на больших выборках образцов.