Геофизические исследования планировки и оборонительных сооружений Рождественского городища

И.В. Журбин.

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАНИРОВКИ И ОБОРОНИТЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ РОЖДЕСТВЕНСКОГО

ГОРОДИЩА

При исследовании Рождественского городища в 2010 г. использовался оригинальный аппаратурно-методический комплекс, основанный на последовательном применении площадного электропрофилирования и электротомографии. Как показала апробация комплексной методики на площадке поселения и оборонительных сооружениях, геофизика (метод электроразведки) позволяет оперативно получить информацию о планировке памятника и структуре его культурного слоя. Опыт проведения междисциплинарных исследований на территории Рождественского городища показал эффективность комплексных электрометрических исследований при определении границ заглубленных объектов и участков с большей мощностью культурного слоя.

Ключевые слова: археология, эпоха средневековья, Пермское Предуралье, Рождественское городище, геофизические исследования, планиграфия, оборонительные сооружения

I.V. Zhurbin

GEOPHYSICAL EXAMINATIONS OF PLANNING AND FORTIFICATION CONSTRUCTIONS IN THE ROZHDESTVENSKOE SETTLEMENT

In 2010 an original equipment and methodological complex, based on consistent application of areal electroprofiling and electrotomography was usedfor the examination of the Rozhdestvenskoe settlement. According to the approbation of the complex methodology, geophysics (the method of electroprospecting) allows to retrieve information on the planning ofthe site and on its cultural layer. Interdisciplinary research on the territory ofthe Rozhdestvenskoe settlement proves the efficiency ofcomplex electrometric surveys to identify the boundaries of deepened objects and areas with increased thickness of cultural layer.

Key-words: archaeology, the Middle Ages, the Perm Cis-Urals, the Rozhdestvenskoe settlement, geophysical surveys, planigraphy, fortification constructions

Комплексные исследования поселений, погребальных памятников и древних производственных центров в различных регионах России показали, что геофизический прогноз существенно повышает эффективность изучения их структуры, планировки и системы оборонительных сооружений (например, Бездудный, 2008; Рай-нхольд, 2007; Смекалова и др., 2000; Чемякина, 2010; Чича, 2004). Очевидно, что геофизика дает лишь предварительную информацию об археологическом памятнике. Выборочные раскопки на изученных участках позволяют оценить корректность прогноза, а также восстановить структуру культурного слоя и форму выявленных объектов. Следовательно, материалы, полученные в ходе раскопок, необходимы как для археологических реконструкций, так и для обоснования интерпретации геофизических данных на всей исследованной территории. Исходя из этого, современная методика изучения археологических памятников предполагает использование методов археологии и геофизики в комплексе.

Методика комплексных исследований: основные положения и этапы работ.

Эффективность такого подхода была показана специалистами Камской архео-лого-этнографической экспедиции (Пермский государственный педагогический университет) и Физико-технического института УрО РАН (г. Ижевск) при изучении

Исследования выполняются при финансовой поддержке РФФИ, грант 11-06-00213а © Журбин И.В., 2012

средневекового Рождественского городища, расположенного в Карагайском районе Пермского края (Белавин, Крыласова, 2008). На первом этапе проводились «планиграфи-ческие» измерения участков памятника методом электропрофилирования, который является одной из модификаций электроразведки. Задача состояла в оперативном поиске археологических объектов. Интерпретация геофизической карты основывалась на анализе распределения удельного электрического сопротивления грунта на планшете исследований и оценке формы выявленных аномалий сопротивления. Следующий этап заключался в проведении уточняющих геофизических измерений (электротомография) на участках, содержащих геофизические аномалии. При этом получены вертикальные геоэлектрические «разрезы» напластований. Ранее было показано, что использованные две модификации электроразведки взаимно дополняют друг друга и позволяют прогнозировать форму и геометрические параметры археологических объектов и восстанавливать структуру культурного слоя. Интерпретация основывается на совместном анализе результатов «планиграфических» и «стратиграфических» геофизических измерений, которые осуществляются по единой координатной сетке. Обычно комплексные измерения проводятся на участках, расположенных вблизи раскопов предыдущих лет. На начальном этапе исследований сравнение геофизической реконструкции с существующими археологическими источниками позволяет оценить ее корректность (Журбин И.В. и др., 2007). На территории Рождественского городища геофизические измерения были проведены на трех планшетах, что позволило изучить объекты планировки и структуру оборонительных сооружений поселения (рис. 1). Общая площадь «планиграфической» геофизической съемки - 2502 кв. м. Кроме того, на каждом из участков проведены «стратиграфические» исследования (всего 15 профилей, общая длина - 408,5 м). Измерения проводились с помощью специализированной многоэлектродной аппаратуры - электро-разведочного комплекса «Иднакар», разработанного в Физико-техническом институте УрО РАН (Журбин, Зверев, 1998).

В целом интерпретация геофизических «разрезов» носила оценочный характер. Для ее уточнения необходимы раскопки. Именно поэтому дальнейшие исследования предполагали сравнение археологических материалов и данных электроразведки на участках раскопов, расположенных в пределах планшетов геофизической съемки. Непосредственная проверка геофизических реконструкций позволила соотнести выявленные аномалии с реальными археологическими объектами, а также создать эталоны для определения характера и особенностей культурных напластований по результатам электроразведки. На данном этапе комплексных исследований Рождественского городища раскопки проведены на территории Планшета 3 геофизической съемки (рис. 1). Раскоп площадью 180 кв.м. примыкает с севера и с востока к раскопу VII 2009 года. Такое расположение участка соответствует логике археологических исследований городища, и обеспечивает возможность археологической проверки геофизических данных.

Результаты комплексных исследований планировки городища.

При «планиграфических» электрометрических исследованиях на Планшете 3 (площадь 468 кв. м) контрастных объектов практически не выявлено. Слабовыраженные аномалии с аморфными границами в большинстве случаев вызваны нарушениями поверхностного слоя (при рекультивации раскопа 2009 г. на некоторых участках срезан дерн и верхняя часть культурного слоя). Именно поэтому планиграфические измерения на этом участке малоинформативны, и на верхних слоях дают лишь оценочную картину. Кроме того, отдельные литологические слои и заполнение объектов планировки

Рис. 1. Топографический план Рождественского археологического комплекса. Расположение планшетов геофизической съемки.

Рождественского городища, оказались малоконтрастными с точки зрения удельного электрического сопротивления грунта (величина, которая измеряется в электроразведке). Следовательно, наиболее информативным признаком при интерпретации результатов «планиграфической» съемки является изменение мощности культурного слоя. При таких условиях, аномалии сопротивления могут быть обусловлены локальными объектами, заглубленными в материк (например, ямы, котлованы и пр.), которым соответствуют контрастные аномалии с четко очерченными границами, или участки, глубина культурного слоя на которых существенно больше (или меньше), чем на окружающей их территории. В последнем случае таким участкам на геофизической карте соответствуют аморфные области с плавным изменением значения сопротивления.

На участке комплексных археолого-геофизических исследований контрастная аномалия вызвана канавкой, ориентированной по линии ЮЗ-СВ и расположенной в квадратах М-О/11-16 (рис. 2а). Вероятно продолжение этого объекта за границы раскопа 2010 года в СВ направлении. По результатам раскопок, канавка заглублена в материк на 0,70-0,80 м и в основном заполнена плотным серо-коричневым суглинком с примесью глины и вкраплениями угля (слой N° 9), что определяет локальную аномалию высокого сопротивления с четко выраженными границами. Контуры геофизической аномалии практически повторяют границы канавки на уровне материка. Данный объект хорошо фиксируется и на геоэлектрическом профиле (диапазон 17,022,0 м Профиля 4), наблюдается хорошее согласие геофизических и археологических данных по форме объекта в разрезе и по глубине (рис. 2б) (координатная сетка геофизических измерений на рис. 2 соответствует археологической сетке квадратов на раскопе VII Рождественского городища; расположение геоэлектрических профилей показано на рисунке 2а, при этом сохранена их нумерация в общей сетке измерений).

19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8

Профиль 4 Профиль 5 а) б) в)

Рис. 2. Результаты археолого-геофизических исследований на Рождественском городище: а) «планиграфическая» карта распределения сопротивления (диапазон глубин 0-0,75 м), совмещенная с планом зачистки материковой поверхности; б) геоэлектрический разрез по Профилю 4; в) геоэлектрический разрез по Профилю 5.

Увеличение мощности культурного слоя в пределах раскопа фиксируется в восточном направлении. Данная особенность также наглядно выявляется при сравнении нижних границ культурных напластований на геоэлектрических профилях 4 и 5. В среднем, мощность культурного слоя на Профиле 4 (рис. 2б) составляет 1,25-1,50 м, а на Профиле 5 (рис. 2в) - 0,75-0,90 м. Подобным образом эта тенденция фиксируется и при «планиг-рафической» геофизической съемке: уровень сопротивления на участках П-Ф/12-13 выше, в сравнении с П-Ф/11. Вероятно, в большей степени указанные измерения удельного сопротивления вызваны особенностями распространения слоя № 9, в котором наблюдаются прослойки, связанные с заполнением объектов. Учитывая аморфность границ аномальных областей и характер изменения их контуров по глубине, аномалии сопротивления грунта обусловлены не объектами планировки, а вариациями мощности слоя. Аналогично выявляется аномальная зона в квадратах М/15-16, связанная с неглубокими (до 0,3 м от уровня материка) естественными углублениями древней поверхности (рис. 2а). Полученные оценки по геофизическим данным хорошо соотносятся с результатами археологических раскопок.

Таким образом, опыт проведения междисциплинарных исследований на территории Рождественского городища показал эффективность комплексных электрометрических исследований при определении границ заглубленных объектов и участков с большей мощностью культурного слоя.

Результаты геофизических исследований оборонительных сооружений.

При геофизических исследованиях укрепленных поселений актуальной задачей является детальное изучение оборонительных сооружений. Это предполагает реконструкцию формы сохранившейся части укреплений, восстановление их структуры (слоистость-однородность) и оценку состава грунтов. Данная информация по-

зволяет прогнозировать технологию возведения оборонительных сооружений. Безусловно, для определения хронологии формирования и выявления конструктивных особенностей укреплений необходимы раскопки. Однако, учитывая специфику и существенные трудозатраты археологических исследований оборонительных сооружений, эффективным способом их предварительной реконструкции является геофизическое изучение структуры и формы укреплений (Бобачев и др., 2006; Дьяченко и др., 1999; Иванова, Журбин, 2010; Станюкович, 1997. С. 24-25; Чича..., 2004. С. 264-266).

Геофизические разрезы оборонительных сооружений Рождественского городища проводились на разноплановых участках (рис. 1): профили 1-3 пересекают сохранившиеся участки укреплений, а профили 14 и 15 (Планшет 1; на рис. 1 не показаны) расположены на разрушенном участке (проход на территорию городища для сельскохозяйственной техники).

Геоэлектрические разрезы по Профилям 14 и 15 предоставили возможность оценить расположение и размер сохранившегося основания вала. Возможность и корректность таких реконструкций показана при изучении внутренней линии укреплений городища Иднакар (Иванова, Журбин, 2010) и оборонительных сооружений городища Гурьякар, практически выровненных многолетней распашкой (Иванов и др., 2004. С. 119-120).

Геофизическое изучение сохранившихся участков укреплений позволяет оценить не только расположение и размеры фортификационных сооружений, но восстановить их форму и структуру. По результатам электротомографии структура насыпи вала на Профилях 1-3 принципиально не отличается. Внешний склон состоит из материковой глины, а внутренняя часть насыпи сформирована, вероятно, суглинками с включением гумуса. При этом наблюдаются некоторые отличия с точки зрения технологии формирования. Анализ распределения сопротивления по Профилям 1 и 2 позволяет предположить, что первоначально было сформировано суглинистое основание, которое было перекрыто мощной насыпью из материковой глины. Такая реконструкция геоэлектрических профилей хорошо согласуется с результатами археологических исследований на Раскопе IV (Белавин, Крыласова, 2008. С. 79-82, рис. 25). В отличие от описанной структуры, на Профиле 3 фиксируется лишь отсыпка материковой глины по внешнему краю вала, вал на этом участке меньше. Подобная ситуация зафиксирована при изучении средней линии обороны городища Иднакар (Журбин, 2010), где выявлено не менее четырех вариантов структуры основания вала и определены границы участков с разными способами формирования насыпи.

Кроме отличий по размеру и структуре насыпи вала отмечены и другие особенности линии обороны Рождественского городища. В частности, на Профилях 1 и 2 ров не фиксируется, выделяется лишь относительно небольшая (около 2 м) и неглубокая (около 0,8 м) канавка, которая не может являться элементом фортификации. Заполнение этой канавки практически не отличается от окружающего слоя. Принципиально иная картина фиксируется на Профиле 3: выявлен ров шириной 3,5 м и глубиной не менее 1 м с достаточно контрастным заполнением.

Учитывая предварительные результаты геофизических исследований оборонительных сооружений, необходимо развитие данного направления при исследованиях Рождественского городища. Апробированная методика позволит решить задачу реконструкции оборонительных сооружений на всем их протяжении, что необходимо для анализа системы обороны поселения в целом.

Основные итоги и перспективы.

При выполнении исследований Рождественского городища использовался оригинальный аппаратурно-методический комплекс, основанный на последовательном применении площадного электропрофилирования и электротомографии. Как показала апробация комплексной методики на площадке поселения и оборонительных сооружениях, геофизика (метод электроразведки) позволяет оперативно получить информацию о планировке памятника и структуре его культурного слоя. Основными направлениями дальнейших исследований на Рождественском археологическом комплексе являются расширение участка площадной съемки и проведение геофизических исследований на всем протяжении оборонительных сооружений, что позволит выявить участки с различной технологией насыпи вала, фрагменты рва и иных фортификационных сооружений. Необходимым условием для успешного решения перечисленных задач является проведение раскопок на участках поселения с различным характером культурного слоя. Это уточнит реконструкцию археологических объектов по данным электрометрии.

Список литературы:

Бездудный В.Г., 2008. Геофизические исследования (магнитометрия, георадар) археологических памятников: поселений Пены-1, Журавка, Почтовое-1 // Археология и геоинформатика. Вып. 5 [Электронный ресурс]. - М.: ИА РАН. (CD-ROM).

Бобачев А.А., Горбунов А.А., Модин И.Н., Шевнин В.А., 2006. Электротомография методом сопротивлений и вызванной поляризации // Приборы и системы разведочной геофизики. № 2. - С. 14-17.

Белавин А.М., Крыласова Н.Б., 2008. Древняя Афкула: археологический комплекс у с. Рождественск. - Пермь: ПГПУ. - 603 с.

Дьяченко А.Г., Погорелов Ю.С., Семушев М.И., 1999. Археолого-геофизичес-кие исследования Яблоновского городища в Лесостепном Приосколье // Археология Центрального Черноземья и сопредельных территорий. Тезисы докладов научной конференции. - Липецк: ЛипГПИ. - С. 159-165.

Журбин И.В., 2010. Восстановление структуры оборонительных сооружений на основе геофизических исследований // Археология и геоинформатика. Вып. 6 [Электронный ресурс]. - М.: ИА РАН. (CD-ROM).

Журбин И.В., Зверев В.П., 1998. Многоэлектродный автоматизированный элек-троразведочный комплекс // Научное приборостроение. Т.8. № 1-2. - С. 46-50.

Журбин И.В., Бобачев А.А., Зверев В.П., 2007. Комплексные геофизические исследования культурного слоя археологических памятников (городище Иднакар, 1Х-ХШ вв.) // Археология, этнография и антропология Евразии. № 2(30). - Новосибирск: ИАЭ СО РАН. - С. 114-124.

Иванова М.Г., Журбин И.В., 2010. Археолого-геофизические исследования оборонительных сооружений // Археология, этнография и антропология Евразии. № 3(43). - Новосибирск: ИАЭ СО РАН. - С. 84-93.

Иванов А.Г., Иванова М.Г., Останина Т.И., Шутова Н.И., 2004. Археологическая карта северных районов Удмуртии. - Ижевск: УдИИЯЛ УрО РАН. - 276 с.

Райнхольд С., 2007. Аэрофотография и ГИС-анализ пространственных структур Кисловодской котловины в разных масштабах // Археология и геоинформатика.

Вып. 4 [Электронный ресурс]. - М.: ИА РАН. (CD-ROM).

Смекалова Т.Н., Мельников А.В., Мыц В.Л., Беван Б.В., 2000. Магнитометрическое изучение гончарных печей средневековой Таврики. - СПб: СПбГУ - 163 с.

Станюкович А.К., 1997. Основные методы полевой археологической геофизики // Естественно-научные методы в полевой археологии. Вып. 1. - М.: ИА РАН. - С. 19-42.

Чемякина М.А., 2010. Диагностика культовых комплексов Барабинской лесостепи геофизическими методами // Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: История, филология. Т. 9. - Вып. 3: Археология и этнография. -Новосибирск: НГУ- С. 74-84.

Чича - городище переходного от бронзы к железу времени в Барабинской лесостепи / В.И. Молодин, Г. Парцингер, Ю.Н. Гаркуша, Й. Шнеевайсс, А.Е. Гришин, О.И. Новикова, М.А. Чемякина, Н.С. Ефремова, Ж.В. Марченко, А.П. Овчаренко, Е.В. Рыбина, Л.Н. Мыльникова, С.К. Васильев, Н. Бенеке, А.К. Манштейн, П.Г. Дядь-ков, Н.А. Кулик // Материалы по археологии Сибири. Т. 2. Вып. 4. - Новосибирск: ИАЭ СО РАН, 2004. - 336 с.