Геоархеология

Введение

В соответствии с задачами, поставленными на расширенном заседании Межведомственной рабочей группы по изучению национальной истории Казахстана, проведенном под руководством Государственного секретаря Республики Казахстан М.М.Тажиным, отмечена необходимость углубленного и всестороннего изучения актуальных проблем национальной истории, совершенствование методики преподавания отечественной истории в университетах Республики Казахстан, а также подготовка учебников нового поколения по Отечественной истории для студентов университетов. Для выполнения вышеуказаных задач в целях сбора материала по малоизученным проблемам истории Казахстана в центральные архивы и библиотеки ближнего и дальнего зарубежья были командированы ведущие ученые.

Для реализации поставленных задач нужно создать новые научно-исследовательские центры,  лаборатории по определению археологических датировок артефактов и т.д., которые должны работать под руководством Министерства образования и науки и Министерства культуры и информации. Одним из ведущих научных центров должна стать международная лаборатория  «Геоархеология», созданная в КазНУ им. аль-Фараби  для проведения прикладных, естественно-научных исследований, где изучаются актуальные проблемы древнего населения Казахстана и Центральной Азии. Здесь следует отметить, что археологи университета имеют давние связи с ведущими научными учреждениями, лабораториями дальнего и ближнего зарубежья и до сегодняшнего дня все необходимые анализы и датировки археологических артефактов выполнялись на их оборудованиях и приборах на основе соглашений.

Актуальность исследования проблем в международной лаборатории «Геоархеология» обусловлена необходимостью всестороннего использования естествонаучных методов для различных анализов геоархеологического материала на основе новых методологий и современных теорико-практических взглядов.

Использование естественнонаучных методов является актуальным потому, что недостаточность в некоторой степени письменных источников по древнейшей истории Казахстана и Центральной Азии, дает возможность комплексно и всестороннего использования данных методов, которые способствуют по-новому научно осмыслить исторический процесс всей Центральной Азии.

Использование естественнонаучных методов необходимо и потому, что в современной археологической науке Казахстана до сих пор отсутствуют системные, комплексные, междисциплинарные исследования, особенно по датировке археологических материалов, основанные на новых достижениях современной методологии, учитывающие своеобразную специфику и особенности эволюционного, что затрудняет объективное освещение прошлого.

Данный вопрос является значимым и потому, что работа международной лаборатории «Геоархеология» не ограничивается проведением научных исследований. Результаты и итоги научных проектов, которые будут разрабатываться в лаборатории,  будут непосредственно закрепляться рекомендациями, направленными на их внедрение в учебный процесс системы образования, в ходе реализации которых будут разработаны конкретные элективные курсы обучения, учебники нового поколения, учебные пособия, написанные на основе новых технологий. Все это соответствует задачам развития на текущем этапе модернизационных процессов в высшем образовании, где назрела необходимость в качественно новых ориентирах исторического мышления и современных методах обучения национальной истории.

Новизна научного исследования.

Естественно-научные методы в археологии позволяют получить разносторонние характеристики элементов культурного слоя, существенно уточняют полученную в результате раскопок информацию и решают широкий спектр проблем, связанных с анализом и интерпретацией археологических материалов. Объединение полученной информации расширяет историко-культурный контекст исследуемых объектов и обеспечивает получение дополнительных данных для палеоэкономических и палеоэкологических реконструкций. Следовательно, междисциплинарный подход к исследованию археологических памятников способствует более полному познанию древних обществ.

Основой эффективных междисциплинарных исследований является привлечение к полевым и камеральным исследованиям профессионалов-естественников (физиков, химиков, геоморфологов, биологов и т.д.) со всем арсеналом их методов и средств. При использовании каждого из выбранных методов происходит адаптация традиционных исследовательских методик к задачам археологии и к условиям их применения на конкретных памятниках. Эффективность методического комплекса во многом определяется корректностью постановки задачи археологических исследований и физико-геологическими параметрами культурного слоя памятника. Накопленный опыт в практике отечественных и зарубежных исследователей позволяет говорить о перспективности комплексного подхода. Интеграция методов естественных наук с археологией традиционно осуществляется по пяти основным направлениям, в рамках которых специалисты-естественники совместно с археологами разрабатывают методы, методики и технологии для полевых археологических исследований, реконструкции древних производств, абсолютной хронологии, восстановления палеоландшафта и математических методов во всех звеньях научных исследований археолога. В частности, естественно-научные методы в полевой археологии позволяют решать важные научные и практические задачи – поиск, разведка и изучение археологических памятников в полевых условиях.

Методология научного исследования.

Междисциплинарный подход открывает новые возможности комплексного изучения древнейшей истории Казахстана и сопредельных регионов. Методологию исследования можно определить как принципы организации изучения поставленных проблем, «нормы», при помощи которых выбираются и оформляются механизмы познания. Для проведения данного исследования предполагается использовать все доступные естественнонаучные методы.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ МЕЖДУНАРОДНОЙ ЛАБОРАТОРИИ "ГЕОАРХЕОЛОГИЯ":

1.  Отдел дендрохронологических исследований.

(Руководитель – д.-геог.н., профессор Сальников В.Г.)

Дендрохронология – одна из методик датирования археологических находок и древних предметов, основанная на исследовании годичных колец древесины. Используется для датирования деревянных предметов и фрагментов древесных стволов. Существует направление в дендрохронологии – дендроклиматология, занимающаяся изучением закономерностей сложения годичных слоев древесных пород для установления климата в прошлые геологические эпохи.

Хронологический охват метода достаточно широк^-суммарно до шести-семи тысячелетий вглубь от наших дней для археологических материалов, а для климатологии и того больше: последние изыскания углубили ее границу вплоть до 11-12 тысяч лет. Ныне это общепризнанный в мире метод массовой датировки археологических объектов, и его применяют в самых различных странах нашей планеты десятки специализированных лабораторий

Основная цель – дендрохронологии датировка позднейших периодов археологических культур и памятников.Также совершенствование существующих и разработка новых методологических и методических подходов к использованию дендрохронологической информации, соответствующих потребностям археологической науки и практики.

Данный метод решает следующие задачи:

- решение фундаментальных проблем реконструкции климата (раннелетней температуры) и определения календарного времени сооружения археологических памятников на территории Центральной Азии;

- выполнение прикладных исследований, направленных на определение времени сооружения и перестройки архитектурных памятников Казахстана и сопредельных регионов, для которых время их строительства не установлено или нуждается в уточнении;

- проведение экспертиз, связанных с определением мест рубки и породного состава заготавливаемого дерева для сооружения археологических памятников.

Ожидаемые результаты:

- Достоверность результатов обоснована высокой точностью измерения ширины годичных колец (не менее 0,05 мм);

- обязательное применение каждой индивидуальной хронологии в целях контроля за правильностью выполненных измерений процедуры перекрестной датировки в программе GROWLINE;

- использование современных методов статистической обработки материала с применением табличного процессора Microsoft Exсel, программы STATISTICA 6.0; значительным объемом проанализированного материала.

2.  Отдел радиоуглеродного датирования .

(руководитель из Института ядерной физики)

Перспективность отдела радиоуглеродного датирования определяется тем, что современный уровень изучения археологических объектов начало входить в науку с 1990-х – 2000-х гг. В практику археологических и палеоантропологических исследований прочно вошло прямое определение возраста древнего человека путем радиоуглеродного датирования (обычно методом ускорительной масс-спектрометрии, УМС) его костных остатков. Археология и четвертичная геология были и остаются главными областями использования радиоуглеродного метода. В археологии применение независимого способа определения возраста стало поистине революционным и в значительной степени изменило существовавшие археологические концепции.

Проводить серьёзные археологические работы без применения радиоуглеродного датирования в настоящее время невозможно. Теперь наряду с анализом «рутинных» объектов, к которым можно отнести древесину, древесный уголь и кости, всё чаще проводится определение возраста (в основном методом УМС) таких непригодных в недалёком прошлом материалов, как отдельные семена и плоды растений, текстиль, жирные кислоты (липиды) в древней керамике и сама керамика, остатки крови на каменных орудиях, наскальная живопись. Общее количество полученных радиоуглеродным методом дат для археологических памятников в мире составляет сегодня, видимо,несколько сотен тысяч; к началу 1960-х было не более 240

3.  Отдел палеобиологии.

(Руководитель д.-г-м.н. Нигматова С.)

Перспективность  определяется тем, что современный уровень изучения археологических объектов основан на комплексном изучении как самого объекта, так и геоэкологической, биологической среды, в которой объект был создан, функционировал и прекратил свое существование. Человечество с момента зарождения и по настоящее время неразрывно связано с окружающей средой: ландшафтом, климатом, растительностью, животным миром.  Реконструкция окружающей среды древнего человека является важнейшим ключом для понимания эволюционных, социальных, культурных, религиозных, производственных процессов формирования человеческого общества

Отдел палеобиологии будет состоять из 2 групп: палеозоологической и палеофитологической.

Палеозоология – изучение костных остатков, раковин моллюсков и др. зоологических объектов на археологических памятниках.

Фитология  - комплексная наука, изучающая морфологию, анатомию, физиологию, экологию растений.

Археологическая фитология - комплекс  методов изучения растительных объектов из археологических памятников, включает палинологию, карпологию, анатомию растений (древесины), изучение фитолитов.

Археологическая палинология – раздел палинологии (науки, изучающей споры и пыльцу растений), решающий вопросы реконструкции растительного покрова и климата прошлых исторических эпох, палеоэкологии человека от палеолита до современности, установления стратиграфических границ в археологических раскопах.

Палинологические данные дают возможность получить:

- сведения по смене растительного покрова с выделением информации о времени появления в разрезе культурных растений (например – для отрарского оазиса установлены этапы смены различных агрокультур),

- стратиграфические границы в археологических раскопах, характер этих изменений,

- этапы изменения растительного покрова, связанные с изменениями как палеоклимата, так и под влиянием антропогенного фактора (для поселений ур. Тамгалы показаны этапы угасания и восстановления существования поселений),

- сезонность

- тенденции изменения климата на различных этапах существования археологического объекта и способствовать относительному датированию,

- подтверждения влияния климата на становления различных типов хозяйства, миграционных процессов и др.

Кроме того, при наличии специфических артефактов (например сохранившиеся в подкурганной вечной мерзлоте фрагменты желудочно-кишечного тракта лошадей, заполнения сосудов) использование палинологического метода способствует поступлению совершенно новой информации, часто недоступной другим методам.

Археологическая карпология – основана на изучении плодов и семян, найденных на археологических памятниках. Позволяет существенно дополнить представление о культурных и дикорастущих растениях, используемых людьми в период существования археологического объекта, а также позволяет сделать выводы о культурных и торговых связях различных регионов. В настоящее время в Казахстане практически не проводится карпологический анализ, однако во всем Мире этот вид изучения археологических объектов распространен довольно широко.

Анатомия древесины – древесина используется  для различных целей и в большом количестве встречается на археологических памятниках. Определение сорта древесины, анатомического строения различных частей также является важнейшей частью реконструкции археологического объекта, а также позволяет корректно реставрировать и консервировать деревянные изделия. В настоящее время в Казахстане практически не проводится изучение анатомии древесины.

Фитолиты - практически все растительные организмы, начиная с водорослей и кончая высшими растениями, способны накапливать кремний, который откладывается в виде кристалликов различной формы. Форма и размеры фитолитов чрезвычайно разнообразны, но, как правило, для определенных семейств растений характерна своя отличительная структура фитолитов. После гибели и разложения растения фитолиты сохраняются в почве. Некоторые археологи начинают использовать анализ фитолитов для изучения сельскохозяйственной деятельности древнего человека.

Ландшафтные, геоботанические, почвенные  исследования -  позволяют получить материалы по биопродуктивности района,  почвенных и др. особенностях строения. Данные исследования имеют первостепенное значение на стадии обобщения материалов по археологическим комплексам, постановки его охраны, экологическим рекомендациям, при обосновании специализации охраняемых объектов – археологический памятник или ландшафтно-историко-культурный и т.д. Дают возможность говорить о лекарственных и кормовых растениях и в предположительной форме об их использовании в прошлом для культовых и лечебных целей.

Получение абсолютных дат. Дают возможность датировать отложения с культурными слоями и артефакты.

Ожидаемый результат:

В результате функционирования отдела палеобиологии будут детально изучены как природные условия (климат, растительность, палеогеография) отдельных  археологических объектов и памятников, так и собрана целостная информация по изменению окружающей среды за последние 50 000 лет, на основании чего будут выявлены закономерности изменения типов хозяйствования, миграционных процессов, условий формирования и угасания различных культур на территории Казахстана, определены особенности жизнеобеспечения и быта.

Создание фитологической базы станет новым и инновационным этапом вхождения казахстанской археологии в международное научное пространство. 

Необходимый персонал

Для выполнения палеобиологических исследований требуются минимум 7 чел.: 2- палеозоолога, 3 – палинолога, 1 – палеокарполог, 1- лаборант. Кроме того, необходимы оборудованные лабораторные помещения, и отдельные кабинеты для специалистов.

4.  Отдел геоархеологии

(руководитель Ренато Сала)

В данном отделе работают следующие направления:

Физическое направление, применяемое в археологии, используется для решения трех основных видов задач.

1.  Геофизическая разведка археологических объектов.

Для поиска археологических объектов используются следующие методы:

- метод магнитной разведки.

Магниторазведка основана на измерении магнитного поля Земли и выявление его аномалии, которая определяется естественным изменением структур в верхних слоях грунта и почвы, обусловленным существованием археологического объекта, отличающегося своими магнитными свойствами. Магниторазведка однозначно фиксирует месторасположение объекта, испытавшего термическое воздействие в прошлом.

- метод электроразведки, при котором с помощью тока измеряется сопротивление почвы, зависящее от уровня влажности. Там, где под землей находятся остатки стен, влажность меньше. Замечая, как меняются показания электроприборов, можно составить план древних жилищ, невидимых с поверхности.

- метод электромагнитной разведки.

Для изучения культурного слоя электромагнитная разведка является крупным методологическим достижением, в котором совмещены возможности магнито- и электроразведки, причем независимо от геологического строения изучаемой территории. При электромагнитной разведке используются металлические детекторы и радарная аппаратура. Испускаемые прибором электромагнитные лучи частично отражаются от границ слоев или поверхности находящихся под землей предметов и принимаются на экране. Самописец, определяя по времени отражения глубину находящихся под землей объектов, вычерчивает профиль ям, жилищных и других углублений до глубины 4 м.

- сейсморазведка основана на изучении упругих свойств археологических объектов, отличных от таких же свойств среды. Археологические объекты и вмещающая их среда по-разному отражают звуковые колебания и регистрируются особыми приборами. В сейсморазведке для археологических целей упругие волны создаются с помощью удара. Этим способом также можно обнаружить могильники, трещины, стены и т. Д.

2. Геофизические методы датирования:

- методы радиометрического датирования, основанные на определении степени распада содержащихся в археологических остатках радиоактивных элементов. Примером этой категории методов может служить самый известный из них – радиоуглеродное датирование (датировка по изотопу углерода ¹⁴С).

- методы дозиметрического датирования, основанные на зависящем от времени накоплении радиационных нарушений в металлах. Среди методов дозиметрического датирования различают: термолюминесцентный метод (ТЛ), метод оптически стимулированной люминесценции (ОСЛ) и электронный спиновый резонанс (ЭСР).

- методы датирования по остаточной намагниченности. Определение возраста по остаточной намагниченности основано на фиксации магнитного поля, возникшего в прошлом в глине, горной породе или каменном артефакте.

3. Геофизические методы изучения самих археологических находок.

Для установления источника археологической находки применяют минералогический анализ, при котором по некоторым уникальным физическим свойствам минералов входящих в состав находки можно установить источник ее происхождения.

Применяется также изотопный анализ, например, анализ изотопов свинца, который используется для установления из какой руды выплавлен свинец. Это важно, например, для установления источника при выплавке монет, орудий, красок, глазурей, стекол.

Кроме этого, физические методы могут применяться для сохранения и укрепления хрупких археологических находок, например, костей.

Химическое направление используется для решения следующих задач:

- фосфатный анализ применяется при палеопедологических исследованиях для исследование образцов грунта на содержание фосфатов.

- анализ почвенных образцов на ртуть также используется в археологии. Высокое содержание ртути в почве – отличительная особенность памятников, жители которых потрошили рыб анадромных видов (тех, что обитают в море, но нерестятся в пресной воде), поскольку их внутренности содержат большое количество ртути, сохраняющейся в почве там, где скапливались эти отбросы.

- анализ почв на липиды (жировые вещества) как на показатель наличия органических отходов.

- датирование по рацемизации аминокислот.

- датирование по  фтору, урану и азоту.

- метод гидратации обсидиана.

- датирование по катионному показателю.

Роль химии в археологии трудно переоценить: с ее помощью удается выявить значение и археологии, и самой химии в развитии человеческой цивилизации. С каждым годом методы химического анализа все более и более внедряются в археологические исследования, отрабатываются специальные методики, которые дают все наиболее ценные сведения о культурных и социальных особенностях древних людей.

Географическое направление  применяется для археологического картирования. Археологическое картирование - это методика выявления и фиксации в пространстве всех проявлений древних культур.

- ГИС (геоинформационные системы, GIS) в археологии. ГИС — это автоматизированная система обработки пространственно-временных данных, основой интеграции которых служит географическая информация. С помощью ГИС можно создавать археологические информационные системы отдельных географических регионов, планов раскопок археологических памятников, изучать древние карты и т.д.Использование ГИС дает возможность не только фиксировать пространственное расположение археологических находок, но и прогнозировать местонахождение памятников на еще не исследованных территориях, основываясь на тенденциях их распространения.

- GPS-технологии в археологии. GPS (Global Positioning System) - глобальная система местоопределения. Состоит из 24 навигационных спутников, вращающихся по орбите вокруг Земли. Спутники передают информацию о точном времени и своем текущем местоположении, которые затем используется GPS-приемниками для расчета текущих координат пользователя на поверхности Земли или в околоземном пространстве методом триангуляции. Эта система круглосуточно обеспечивает определение трехмерных координат (местоположение + высота) в любой точке земного шара.

Значение GPS-съемки для археологии:

-  Помогает выявлять и точно фиксировать в современной топооснове древние и современные антропогенные и природные структуры, новые и уже известные археологические объекты;

-  Помогает разрабатывать маршруты разведок для проверки полученных сведений и точно учитывать площади для археологических исследований, картографирования и моделирования;

- Позволяет создавать объемную компьютерную модель выявленных структур, привязанных к реальному ландшафту;

- можно создавать археологические информационные системы отдельных географических регионов, планов раскопок археологических памятников, изучать древние карты;

- Аэрофотосъемка.

Географическая информационная система (ГИС) - современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, происходящих и прогнозируемых событий и явлений. Привязка археологических данных к местности стимулировала широкое привлечение ГИС. ГИС — это автоматизированная система обработки пространственно-временных данных, основой интеграции которых служит географическая информация. По структуре ГИС является СУБД, имеющей географическую привязку данных к определенной точке на местности и встроенную систему пространственного анализа. ГИС объединяет традиционные операции при работе с базами данных - запрос и статистический анализ - с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта. Таким образом, ГИС можно определить как систему сбора, обработки, графического представления (визуализации) и анализа пространственно-распределенных данных. А также, ГИС можно рассматривать как библиотеку или склад, в котором по полочкам аккуратно разложены легко доступные для просмотра документы.

Неогеография– новое поколение средств и методов работы с геопространственной информацией, отличающееся от предыдущих (карт и ГИС) тремя основными признаками:

- использованием географических, а не картографических, систем координат;

- применением растрового, а не векторного представления географической информации в качестве основного;

Использованием открытых гипертекстовых форматов представления геоданных.

Классическими примерами технологий нового поколения являются геопорталы Google Earth, Yahoo Maps, Virtual Earth (Microsoft).

5.  Отдел трассологии

 (руководитель д.и.н. Таймагамбетов Ж.К.)

Археологическая трассология – метод познания деятельности человека в прошлом через изучение её следов: на древних орудиях из камня, кости, металла и других материалов, а также следы применения этих орудий – следы обработки.

Основные задачи:

- Место экспериментальных и трассологических исследований в системе археологического знания.

-  Возможности получения археологической информации через эксперимент.

- Трассология как метод определения и исследования функций древних орудий.

- Логика трассологического исследования.

- Слепой тест.

- Роль эксперимента в ходе трассологического анализа.

- Современные способы изучения следов использования на древних орудиях из различных материалов. Микро- и макротрассология.

- Технические средства, применяемые при трассологических исследованиях.

Ожидаемый результат:

Технологический анализ способен дать материал для изучения проявлений личностных или этнических особенностей в производственной деятельности человека. Таким образом, методами технологического и функционального анализа можно осуществить поиск, фиксацию, определение и интерпретацию следов проявления некоторых психологических стереотипов в материалах археологических коллекций эпохи палеолита, увидеть материализованные проявления индивидуальной и групповой специфики мышления человека.

6.  Отдел ЭПР (электронно-парамагнитный резонанс)

(руководитель - д.х.н., Онгарбаев Е.К.)

Электронный парамагнитный резонанс - резонансное поглощение излучения микроволновой частоты атомами, молекулами, ионами, кластерами, обладающими ненулевым электронным спиновым магнитным моментом.

Явление резонансного поглощения электромагнитного излучения парамагнитными частицами, помещенными в постоянное магнитное поле, нашло применение в методе спектроскопии ЭПР, который позволяет выявлять парамагнитные частицы и описывать их взаимодействие с соседними атомами, молекулами и т. д.

В постоянном магнитном поле происходит расщепление уровня энергии (эффект Зеемана, см. ядерный магнитный резонанс). Энергетическая величина расщепления и, соответственно, резонансная частота определяются электронным окружением и характером внутри- и межмолекулярного взаимодействия. ЭПР используется для изучения систем с ненулевым электронным спиновым магнитным моментом, т. е. обладающих одним или несколькими неспаренными электронами (парамагнитных частиц). Парамагнитными частицами могут быть атомы и молекулы (например, атомы азота и водорода, молекулы NO), свободные радикалы (CH₃), точечные дефекты в твердых телах, ионы переходных металлов (в том числе, входящих в состав кластерных соединений). Так, например, методом ЭПР была описана структура (M³⁺@C82^3–, где M= La, Lu, Er, Y и т.д.) эндоэдральных фулеренов, многие из которых являются радикалами.

Лабораторная база и оборудование

Оплата сотрудников за три года (2013-2015 гг. проект)

СПИСОК УЧАСТНИКОВ ПРОЕКТА:

1. Таймагамбетов Ж.К. – чл.-корр.НАН РК, д.и.н., профессор, декан факультета истории,  археологиии и этнологии КазНУ им. аль-Фараби.

2. Сала Ренато – доктор PhD,  Италия

3. Деом Ж.Марк –  нс, Бельгия

4. Негматова С. – д.г-м.н., зав.отделом Института геологических наук им. К.И. Сатпаева НАН РК

5. Касеналин А. – нс Института археологии им.А.Х.Маргулана НАН РК

6. Сальников В.Г. – д.геогр.н., декан  фак-та географии и природопользования КазНУ им.аль-Фараби

7. Онгарбаев Е.К. – д.х.н. , декан фак-та химии и химической технологии КазНУ им.аль-Фараби

8. Оспанов Е. – магистр истории, директор Музея палеолита КазНУ им.аль-Фараби

9. Алипова С.Б. – докторант PhD КазНУ

10. Жуматаев Р.С. - докторант PhD КазНУ

11. Йовито Раду –доктор PhD, научно-исследовательский центр Монрепо,  Германия

12. Мишель Глянц - доктор PhD, университет Колорадо, США.

13. Институт ядерной физики НАН РОК и др.

Необходимые ресурсы и источники финансирования.

Финансовые затраты, связанные с реализацией Программы, составляют 200 000, 000 тенге. (двести миллионов тенге)

Практическая значимость научного исследования определяется реальной возможностью внедрения результатов исследования в научный и учебный процесс, а также в процесс разработки государственной политики Казахстана в области исторической науки.

Предполагаемое место внедрения для прикладных программ:

Система науки и высшего образования, система довузовского образования МОН РК.