Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Некоторые принципы инженерно-геологических исследований памятников археологии

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Некоторые принципы инженерно-геологических исследований памятников археологии"

л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛ1ИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

** ПЛ О I. 1ГГГГ Г? АЛ\Г лгполод имш

ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНАЯ

АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

ВЯЗКОВА Ольга Евгеньевна

НЕКОТОРЫЕ ПРИНЦИПЫ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПАМЯТНИКОВ АРХЕОЛОГИИ

Специальность 04.00.07 — Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва — 1995

Диссертационная работа выполнена на кафедре инженерной геологии Московской государственной геологоразведочной академии.

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук,

профессор Л. А. Ярг

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук,

профессор С. Н. Чернышев;

кандидат геолого-минералогических наук В. И. Кузькин.

Ведущее предприятие: ПНИИИС Госстроя РФ.

Защита диссертации состоится «.16 » марта 1995 г. в 15-00 часов на заседании Специализированного совета К-063.55.04 при Московской государственной геологоразведочной академии по адресу: 117485, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 23, ауд. 5-49.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской государственной геологоразведочной академии.

Автореферат разослан « т » февраля 1995 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, профессор

В. М. Кононов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Памятники археологии входят а число важнейших объектов историко-культурного наследия. В отличие от памятников архитектуры и градостроительства они чаще всего находятся в малоизученных, труднодоступных местах или мало заметны. Этому во многом способствует длительное время их существования (0,3-30 тысяч лет).

Большинство памятников в настоящее время гибнет в результате раскопок, а многие - и не "дожив" до них. Большой объем новостроечных и аварийно-спасательных археологических работ свидетельствует о неблагополучии в этой области. В последние десятилетия стала развиваться тенденция сохранения крупных археологических и архитектурно-археологических памятников в условиях естественного ландшафта. Но это оказалось сопряжено с появлением ряда проблем, обусловленных состоянием геологической среды в сфере взаимодействия памятников. Поэтому проявление интереса к археологическим проблемам со стороны специалистов по инженерной геологии, обладающих мощным поисковым и аналитическим арсеналом, можно рассматривать как новый этап в исследованиях, а также и сохранении археологической составляющей историко-культурного наследия.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Основная цель диссертационной работы заключалась в выработке принципов инженерно-геологических исследований археологических памятников, расположенных в различных климатических зонах с разнообразными геологическими, гидрогеологическими, геокриологическими условиями, оказывающими влияние на их сохранность и функционирование.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

1. Исследование состояния археологических памятников как элементов природно-археологических систем.

2. Оценка возможностей и результативности применения комплексных инженерно-геологических исследований на конкретных памятниках археологии.

3. Разработка основных положений методики инженерно-геологических исследований памятников археологии.

4. Разработка основ мониторинга природно-археологических систем.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ:

1. Определены основные цели и задачи инженерно-геологических исследований памятников археологии.

2. Реализован принцип системности при исследовании археологических памятников методами инженерной геологии.

3. Предложено и обосновано понятие "природно-археологическая система" (ПАС).

4. Проанализированы особенности взаимодействия природно-археологических систем с различными геосферами и техносферой для оценки возможностей сохранения памятников археологии.

5. Впервые комплексно изучены инженерно-геологические условия сохранения наскальных рисунков "Шишкинских писаниц", пещерных храмов, Маяцкого городища и селища, культового комплекса Байте.

6. Оценены особенности и возможности применения мониторинга при исследовании природно-археологических систем.

7. Показана способность некоторых ПАС адаптироваться к внешним условиям, что обеспечило их длительное существование (на примере "Шишкинских писаниц").

8. Подтвержден факт сознательного отношения древних людей к использованию природных ресурсов: выбору территории для поселений, участков расположения культовых сооружений, мест добычи строительного камня.

ЗАЩИЩАЕТСЯ:

1. Необходимость использования инженерно-геологических исследований в археологии.

2. Методические принципы комплексных инженерно-геологических исследований при оценке и прогнозировании состояния археологических памятников.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ заключается в том, что она позволяет решать разнообразные инженерно-геологические и археологические вопросы как научно-исследовательского, так и прикладного характера, используя комплексный подход. Предлагаемые методические принципы могут быть применены при дальнейшем исследовании ПАС, анализе условий и технологий создания памятников, особенностей функционирования природно-археологических систем, а также инженерно-технических и естественных возможностей их сохранения и музеефикации. Основные положения работы были опробированы при исследованиях

наскальных рисунков "Шишкинских писаниц", культового комплекса Байте на Устюрте, на территории Дивногорского историко-ландшафтного музея-заповедника.

ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, послуживший основой для написания работы, был собран автором в ходе проведенных им инженерно-геологических исследований памятников археологии за период с 1988 по 1994 год. Работы выполнялись по договорам с Управлением культуры Иркутской области ("Шишкинские писаницы"), Институтом археологии РАН (культовый комплекс Байте на плато Устюрт) и Дивногорским музеем-заповедником РФ (пещерные храмы и Маяцкое городище). Часть материала получена при участии автора в экспертной комиссии по оценке проекта строительства Катунской ГЭС-3 и в археологической разведке Пензенского государственного областного краеведческого музея. В процессе работы использовались фондовые материалы изыскательских и геологических организаций (Иркутскгеология, Иркутскгеофизика, Институт земной коры СО РАН, Институт геохимии СО РАН, Аэрогеология, Центргеология и др.).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава МГРИ (1989-1993 г.г.), Всесоюзном семинаре "Инженерно-технические вопросы сохранения памятников истории и культуры" (Ярославль, 1990), общественно-научной конференции "Катунский проект: проблемы экспертизы" (Новосибирск, 1990), на I Всероссийской конференции "Задачи инженерной геологии в реставрации и сохранении памятников истории и культуры" (Рязань, 1993), конференции "Археология и история юго-востока Древней Руси" (Воронеж, 1994), на региональной конференции "Историко-культурное наследие. Памятники археологии Центральной России: охранное изучение и музеефикация" (Рязань, 1994), а также отражены в производственных отчетах и публикациях.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 9 работ.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на //^ страницах машинописного текста, содержит 59 рисунков и фотоиллюстраций, 16 таблиц, список литературы из /У наименований.

Работа выполнена на кафедре инженерной геологии Московской государственной геологоразведочной академии под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Л.А.Ярг,

которой автор выражает глубокую благодарность и признательность. Автор благодарит доктора геолого-минералогических наук, профессора Е.М.Пашкина, профессоров Г.К.Бондарика и В.В.Дмитриева, доцентов С.В.Дроздова, В.Л.Невечерю, А.Г.Купцова за ценные советы и замечания во время подготовки диссертации, а также весь коллектив кафедры инженерной геологии за оказанную помощь и поддержку при выполнении работы. Особую благодарность автор приносит О.Б.Дмитренко (Институт океанологии РАН) и Н.К.Дмитренко (ИМГРЭ РАН) за постоянную помощь и советы на протяжении всех лет работы над исследованиями памятников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПАМЯТНИКОВ АРХЕОЛОГИИ

До настоящего времени мало нормативных и методических документов, регулирующих научно обоснованную охрану памятников археологии. Это ведет к ошибкам как научно-исследовательского, так и практико-раставрационного характера.

На международном уровне фундаментальные принципы сохранения историко-культурного наследия сформулированы в Афинской хартии 1931 г., в Гаагской конвенции 1954 г. (о защите культурных ценностей в случае вооруженного конфликта). В Венецианской хартии 1964 г. подчеркивается необходимость всестороннего научного исследования памятников.

Правовой основой сохранения историко-культурного наследия сейчас является Закон РСФСР "Об охране и использовании памятников истории и культуры", принятый в 1978 г. На его положениях основано создание зон охраны вокруг памятников и охраняемых территорий. Однако нигде не говорится о целесообразности предварительного естественно-научного, в том числе инженерно-геологического исследования.

Музеефикация археологических памятников в условиях естественного ландшафта, создание заповедников имеет очень мало прецедентов.

Интерес к исследованию исторических памятников с геологических

позиций первоначально был связан с изучением каменного материала, из которого возведены архитектурные постройки. Этим вопросам посвящены работы К.П.Флоренского, В.Я.Степанова, В.В.Залесского, К.А.Рейтлингера, П.В.Флоренского. В.Я.Степанов и К.П.Флоренский занимались вопросами разрушения строительных материалов и давали - рекомендации по борьбе с ним.

В ходе реставрационных работ большой интерес исследователей привлек строительный раствор. Особенности его состава выявлялись многими исследователями на протяжении долгого времени (19491992 г.г.). Этими вопросами занимались В.Н.Юнг, Е.Ю.Медникова, П.А.Раппопорт, Н.К.Стацзнко и др. Это позволило основывать датировку строительства внсзь обнаруживаемых древних элементов построек на фактическом материале и решать некоторые другие проблемы реставрации.

Исследование биологического разрушения каменных конструкций памятников архитектуры нашло отражение в работах Ю.П.Петушковой, Е.П.Ляликовой и др.

О целесообразности целостного инженерно-геологического подхода к охране архитектурных памятников истории и культуры о 1973 г. начал говорить Е.М.Пашкин. Разработкой различных аспектоа инженерно-геологических иследований памятников архитектуры занимались Е.М.Пашкин, О.В.Домарев, В. Л.Невечеря, В.О.Подборская, Л.В.Курделова, А.А.Никифоров и многие другие.

При исследовании причин деформаций памятников русской архитектуры В.О.Подборской впервые сделана попытка разработать комплексную методику инженерно-геологических исследований для оценки состояния исторических природно-технических геосистем.

Влияние зкзогенно-геологических процессов и техногемеза на сохранность историко-культурного наследия рассматривалось в работах Е.М.Пашкина, В.О.Подборской, В.Л.Невечери, Г.Л.Коффа, Л.В.Вяхиревой, Е.Е.Яранцевой, С.Д.Воронкевича, Л.А.Ярг, О.Е.Вязкозой и др.

За рубежом также ведутся разнообразные исследования памятников истории и культуры. Наиболее широко результаты инженерно-геологических исследований были представлены на Всемирном конгрессе в Афинах в 1988 г. Направления исследований в целом совпадают с проводимыми в нашей стране работами. 8 исследованиях памятников археологии преобладают геофизические методы поисков.

ИЗУЧЕНИЕ УСЛОВИЙ СОХРАНЕНИЯ НАСКАЛЬНЫХ РИСУНКОВ "ШИШКИНСКИЕ ПИСАНИЦЫ"

В главе представлены результаты инженерно-геологических исследований древнего (около 30 тыс .лет) и уникального памятника ~ - петроглифов "Шишкинской писаницы",- расположенного в верховьях р.Лены, в 300 км к северо-востоку от Иркутска. Автором изучены история формирования и инженерно-геологические условия функционирования памятника археологии с применением комплексной методики.

Основой наскальных рисунков являются красноцветные тостоплитчатые песчаники рютинской пачки верхоленской свиты средне-верхнекембрийского возраста.

Анализ истории тектогенеза в регионе показал, что долина Лены проходит по осевой части разрывного нарушения, внесшего наибольший вклад в формирование скального массива и продолжающего свое развитие в настоящее время. Анализ трещиноватости массива, материалов региональных геофизических и геолого-тектонических исследований позволил автору не только выявить этот разрыв, но и идентифицировать его как сбросово-сдвиговое нарушение, связанное с неоген-четвертичной тектонической активизацией.

Зона интенсивного влияния динамических нагрузок от этого разлома проявляется в полосе шириной 1-2 км. Следствием его является широкое развитие приразломного кливажа. Он сопровождает трещины скола, стенки которых использовались для нанесения рисунков. В результате кливажа от поверхностей с рисунками отслаиваются тонкие (до 3-5 мм) корочки породы.

Анализ инженерно-геологических условий выявил положительное влияние на систему памятника структурно-текстурных особенностей и свойств пород, слагающих скальный массив, гидрогеологических и геокриологических условий.

Вследствие сильной трещиноватости и расчлененности рельефа массив представляет собой зону аэрации. Благодаря этому и южной экспозиции склона, в нем отсутствует многолетняя мерзлота и связанные с ней криогенные процессы.

Слагающие массив красноцветные песчаники в обломочной массе содержат кварц, плагиоклаз, роговик, известняк, имеют карбонатный базальный и порово-базальный цемент. Из-за исключительной

плотности цементации обломочной массы породы обладают очень низкой пористостью (до 3% за счет выщелоченное™ поверхности) и высокой прочностью на сжатие (102 МЛа) и на разрыв (13 МПа).

С применением тонких геохимических и минералогических методов исследований установлено, что объективно существующая угроза разрушения массива и, в частности, поверхностей с рисунками вследствие выщелачивания кальцитового цемента отведена (или существенно уменьшена) наличием на большинстве вертикальных поверхностей редкого водонерастворимого органического минерала уэвеллита (СаС204 ■ Н20). Тонкая пленка (до 0,3-0,5 мм) уэвеллита на поверхности песчаника, препятствует проникновению воды вглубь породы, чем ограничивает развитие процесса выщелачивания и обеспечивает многотысячелетнюю сохранность скального массива.

Математическое моделирование гидрохимических взаимодействий пород с поверхностными и подземными водам, а также атмосферными осадками показало, что агрессивными свойствами обладают только осадки. Лабораторное исследование механизма и скорости процесса выщелачивания выявило большую устойчивость пород к этому процессу, даже в условиях техногенного зачисления атмосферных осадков.

Автором проанализировав последствия техногенного вмешательства и систему памятника (подрезка склона, взрывные работы), оценено его влияние на дальнейшую сохранность рисунков. Выявлено, что взрывами при прокладке дороги уничтожена значительная часть скального массива с рисунками, а на других участках увеличены трещины. Подрезка склона спровоцировала интенсивное развитие мелких оползней в делювиальных отложениях нижней части склона.

ИЗУЧЕНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ИСТОРИКО-АРХЕОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА "ДИВНОГОРЬЕ"

Дивногорский историко-ландшафтный музей-заповедник находится з южной части Воронежской области на правом берегу Дона. В его состав входят Маяцкое городище и селище 1Х-Х в.а., а также два пещерных храма XVII в., расположенные на высоком правом берегу Дона и его притока Тихой Сосны.

Исследованием состава, состояния, физико-механических свойств, структурно-текстурных особенностей пород выявлено, что все памятники (кроме селища) сооружены в толще белого писчего мела турон-коньякского возраста. Особенностью пород является высокая пористость (42-48%) и резкая потеря прочности при водонасыщении (в 3 раза).

Высокое гипсометрическое положение памятников обеспечило благоприятные гидрогеологические условия, все они находятся в зоне аэрации.

Анализ тектонических условий показал, что заповедник находится в зоне пересечения четырех региональных систем трещиноватости. Густая сеть тектонических трещин обеспечивает хорошую дренированность массива, но негативно влияет на устойчивость горных выработок и на сопротивляемость пород выветриванию. Структурно-текстурные особенности мела обусловливают тесную зависимость его сохранности от колебаний температуры и влажности.

Полевые наблюдения за температурно-влажностным режимом и за скоростью разрушения пород в различных морфологических условиях оказались самым важным звеном в цепи исследования условий функционирования памятников. Они позволили выявить причины и механизм физического разрушения пород, слагающих памятники Дивногорья, и оценить скорость этого процесса. Промерзание водонасыщенных пород приводит к отслоению с поверхности массива плиток толщиной 1,5- 3,0 см. Процесс происходит при приближении влажности пород к величине оодонасыщения. Для отслоения 2 см породы необходимо непрерывное выпадение 8 мм осадков с последующим промерзанием.

Наблюдения за влажностью пород внутри пещерных храмов, на наружних стенах храма и городища показали различный тип режимов увлажнения. В наиболее пагубных условиях находятся элементы кладки городища: из-за плохих условий стока и проветривания породы часто достигают полного водонасыщения и поэтому так сильно разрушаются.

Оценена роль морфологии склонов в сохранении памятников. Наиболее интенсивно разрушаются поверхности крутизной 15-25°. Более пологие склоны покрываются корой выветривания. Более крутые поверхности разрушаются значительно медленнее и на них нет, как правило, следов отслоения. Это может быть объяснено условиями впитывания воды перед промораживанием: чем круче

в

наклон поверхности, тем быстрее вода стекает, не успевая впитываться. А промораживание не полностью водонасыщенной породы не опасно.

Оценка влияния химического выветривания, проведенная на базе лабораторного моделирования (на период 45 лет с учетом существующего уровня техногенных воздействий), показала высокую устойчивость пород слоя памятников. Потеря массы пород в ходе экспериментов не превысила 0,5%, даже при воздействии серной кислоты, имитирующем техногенное воздействие. Структурные особенности породы защищают ее от разрушения.

ОЦЕНКА УСЛОВИЙ СОХРАНЕНИЯ КУЛЬТОВОГО КОМПЛЕКСА БАЙТЕ НА ПЛАТО УСТЮРТ

Древний культовый комплекс Байте на плато Устюрт, расположенный в 50 км к востоку от Западного Чинка, создан скифскими кочевниками в раннем железном веке (111-11 в.в. до н.э.). Сейчас комплекс Байте не представляет целостную природно-археологическую систему, так как ее археологическая часть разрушена средневековыми грабежами и современными раскопками. Памятник завершает свое существование в естественных условиях пустынного ландшафта: после окончания археологических исследований уцелевшие изваяния перевезут для экспозиции з Алма-Ату. Этим объясняется сужение круга затронутых вопросов.

В данном случае была важна комплексная оценка природных условий и факторов, не столько влияющих на сохранность памятника, сколько обусловливающих характер жизни и деятельности населения. При относительно простом тектоническом и геологическом строении территории возник целый ряд вопросов, решение которых потребовало проведения инженерно-геологических исследований.

Изучение области литосферы, сходящей в сферу взаимодействия комплекса Байте, позволило выявить условия создания памятника, уточнить исторические и археологические вопросы, связанные с определением мест и способоз добычи строительного камня.

Территория комплекса сложена молодыми (миоцен-плиоценовыми) органогенно-детритозыми известняками - оолитовым и пизопитовым, имеющими карбонатный контактный и порозый цемент. Породы добывались а местных карьерах (обнаружено 7

крупных карьеров и несколько мелких).

Условия создания и сохранность памятников определены такими свойствами как легкая обрабатываемость примитивными орудиями труда и относительно быстрое разрушение пород эоловыми процессами. Оба они обусловлены несовершенной цементацией неогеновых известняков.

Палеоклиматические реконструкции позволяют утверждать, что Устюрт более 15-20 тыс.лет представляет собой пустынное возвышенное плато с засушливым климатом, и кочевые племена жили в условиях ландшафта, близких к современным. Поэтому гидрогеологические условия - наиболее важный для археологических исследований аспект жизнеобеспечения населения. Подземные воды первого от поверхности водоносного комплекса характеризуются очень пестрыми, изменчивыми составом и минерализацией. Сложность получения большого количества воды вынуждал а народы вести кочевой образ жизни.

В условиях аридного климата породы обладают достаточной устойчивостью к выветриванию. Этому способствуют глубокое залегание уровня грунтовых вод и малое количество атмосферных осадков (140 мм/год).

Современный ландшафт во многом определен процессами аридного морфогенеза (бессточные котловины, образованные дефляцией, развивающиеся в них такыры, обрамленные относительно крутыми склонами, разрушаемыми корразией).

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПАМЯТНИКОВ АРХЕОЛОГИИ

Данная работа является первой попыткой создания методических основ комплексных инженерно-геологических исследований памятников археологии.

Археологи, как правило, придают мало значения природной, геологической составляющей исторического комплекса, не оценивают ее роли в сохранении памятников, для которых она является и средой, и материалом, и основанием. Можно только предполагать, насколько повысилась бы информативность археологических исследований, если бы в их состав входили инженерно-геологические работы.

Однако а современной практике идея инженерно-геологического изучения археологических памятников в лучшем случае появляется на этапе музеефицирования наиболее крупных и ценных из них.

Археологические памятники в подавляющем большинстве доходят до нас о состоянии, не соответствующем их первоначальному назначению и типу функционирования (поверхностные сооружения становятся погребенными, изменяются гидрологические и гидрогеологические условия). Для одних - это следствие разрушения (Маяцкое городище, памятники Пензенской области), а для других -причина длительной сохранности (скифские "бабы" комплекса Байте), которую обеспечили грунты-консерванты.

Памятник археологии - это "место, связанное непосредственно с жизнью или захоронением людей в прошлом". Археологические памятники как феномен сложны и многообразны, существует их классификация по типу и назначению (поселения, погребальные сооружения, клады, памятники производственной деятельности, каменные изваяния, петроглифы и др.). Со временем, с появлением новых геологических данных об археологических памятниках, появится возможность создать для них комплексную и логичную инженерно-геологическую классификацию.

У древних людей, создававших объект, была возможность выбрать место его размещения. У современных исследователей такого выбора нет (если не считать возможность переноса з музей отдельных элементов), нам необходимо сохранить памятник там, где он находится. Длительность существования археологических памятников обусловливает тесную связь объекта с окружающей средой. Теперь уже практически невозможно отделить одно от другого, тем более а сфере функционирования. Из этого вытекает методическая необходимость рассматривать все археологические объекты (памятники) как единые природно-археологические системы (ПАС), входящие во множество природно-техмических систем (ПТС).

Природно-археологическая система - это функционально единая совокупность памятников материальной и духовной культуры (археологических памятников) и окружающей их природной среды.

По сзоей сути природно-археологические системы состоят из трех подсистем, взаимосвязанных и влияющих друг на друга: историко-археологической, геологической, биологической.

Взаимодействие историко-археологической и биологической (растительность, животный мир, системы землепользования, способы охоты) подсистем изучают археологи. Нами биологическая

подсистема оценивается только с точки зрения ее влияния на геологическую подсистему.

При рассмотрении природно-археологических систем с позиции инженерной геологии можно выделить их основные черты, отличающие их от ПТС:

- длительность существования (0,3-30 тыс.лет и более);

- обусловленность сохранности памятника в историческом прошлом региональным парагенезом геологических процессов, а □ настоящем - развитием инженерно-геологических процессов и антропогенных нагрузок;

- незначительность размеров памятников по сравнению с геологическими, геоморфологическими и другими структурами;

- отсутствие, во многих случаях, технической составляющей;

- отсутствие предварительных инженерно-геологических исследований.

При рзскспкзх г любом случае изменяются сложившиеся в течение времени условия консервации разрушенных или полуразрушенных памятников и начинается иногда невиданное доселе разрушение, вызванное переменой обстановки (взаимодействие с атмосферой, изменение температурно-влажностного режима и т.д.).

Музеефикация ни в коем случае не должна становиться печальным эпилогом в истории существования памятников. Она должна базироваться на строго обоснованном эксплуатационном режиме, выработанном после тщательного изучения условий функционирования природно-археологической системы.

Основными вариантами использования памятников являются:

- музеефикация под открытым небом в условиях естественного ландшафта ("Шишкинские писаницы", Маяцкое городище, Болгарское городище, Горгиппия и др.);

- музеефикация в крытом павильоне на фоне естественного ландшафта (палеолитическое жилище у д.Костенки в Воронежской области, склеп Деметры в Керчи и др.);

- хранение элементов памятника в стационарных музеях (Государственный Эрмитаж и краеведческие музеи).

Нам представляется, что на данном этапе нельзя полностью охватить все цели исследований, которые будут возникать при расширении практической работы в этой области. Поэтому мы ограничимся перечислением тех из них, которые видны уже сегодня.

Цели исследований:

1 группа, направлена на:

- поиск путей музеефикации по одному из существующих вариантов;

- решение вопроса о возможности и способе консервации и реставрации памятника;

2 группа, направлена на решение исторических и археологических вопросов:

- оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий на момент создания объекта и характера освоения окружающей его территории;

- изучение инженерно-геологических условий территории, окружающей памятник, поиск мест добычи строительного материала для решения археологическо-исторических или реставрационно-реконструкционных вопросов;

- изучение технологий, применявшихся древними людьми, и их связи с характером геологической среды.

Даже при единстве цели исследований на разных памятниках могут возникать самые разные задачи в зависимости от особенностей зональных и региональных условий. Задачи можно разделить на основные, решение которых обязательно, и дополнительные, возникновение и тип которых может варьироваться в зависимости от объекта.

Основными задачами, направленными на оценку состояния и прогноз функционирования природно-археологических систем, являются:

- изучение геологического строения, истории геологического развития, тектонических, геоморфологических, гидрогеологических, геокриологических условий региона, в котором расположен памятник;

- изучение инженерно-геологических условий участка памятника;

- исследование состава, состояния и свойств грунтов, входящих в природно-археологическую систему;

- анализ условий развития экзогенно-геологических процессов и их влияния на природно-археологическую систему;

- оценка техногенного влияния на природно-археологические системы, подлежащие музеефицированию в условиях естественного ландшафта;

- прогноз функционирования ПАС и поиск инженерно-технических способов их защиты.

Дополнительными задачами являются:

- определение мест и способов разработки строительного материала, использованного при создании памятников и пригодного для их реставрации;

- реконструкция палеогеографической обстановки в районе расположения памятника;

- оценка исторической поверхностной инфраструктуры (организация поверхностного стока, дренажи и т.п.);

- изучение влияния культурного слоя на сохранность архитектурно-археологических объектов.

Решение этих задач позволяет диагностировать современное состояние природно-археопогической системы и прогнозировать ее дальнейшее функционирование.

Обычно археологические памятники имеют незначительные размеры по сравнению с природными геологическими или геоморфологическими структурами, но испытывают на себе влияние региональных закономерностей развития территории: тектонических процессов, изменений гидрогеологических условий, экзогенно-геологических процессов.

Под особенностями исследований взаимодействия природно-археологических систем с окружающей средой мы понимаем комплексный учет воздействий на памятники со стороны:

- литосферы (экзогенные геологические процессы, тектонические процессы, грунты и т.д.),

- гидросферы (влажность пород, положение и колебания уровня грунтовых вод, бокозая и донная эрозия и т.д.),

- биосферы (деятельность одноклеточных организмов, мхов, лишайников и высших растений),

- атмосферы (осадки, температурный и влажностный режим, ветры),

- техносферы (различные виды строительства, сельскохозяйственных работ, промышленное загрязнение атмосферы),

- а также процессы, возникающие под их влиянием в природно-археологических системах.

Тесная связь памятников в эстетическом и функциональном смысле с ландшафтом, требует некоторого изменения понятия сферы взаимодействия в сторону его расширения.

Очень часто памятником оказывается часть геологической среды, например, скальный массив с рисунками. В таких случаях трудно провести четкую границу природно-археологической системы и

окружающей ее природной (геологической) среды. Граница ПАС совпадает с границей ее сферы взаимодействия.

Сфера взаимодействия природно-археологической системы - это область литосферы, в которой состояние и сохранность археологического объекта обусловливается протеканием различных процессов (тектонических, климатических, экзогенно-геологических, инженерно-геологических и пр.).

Особенностью археологических памятников является отсутствие или минимум воздействий с их стороны на геологическую среду. Но они испытывают многообразные внешние воздействия, вызывающие разрушение историко-археологической подсистемы.

Износ элементов памятников археологии очень велик, а устойчивость, во многих случаях, критически мала. Это создает необходимость учета всех факторов, влияющих на природно-зрхеологическую систему, включая региональные.

Из всех геосфер определяющее влияние на сохранность археологических памятников оказывает литосфера. Она обеспечивает его сохранность до момента обнаружения археологами. Безусловно, воздействие геологических факторов имеет разную направленность (одни способствуют сохранению, другие - разрушению), но, в конечном итоге, искать пути реставрации, реконструкции, музеефикации приходится именно в геологической среде.

Создание методических принципов исследования столь уникальных объектов, как памятники археологии в связи с их специфичностью и разнообразием, оказалось весьма сложным делом. Автор базировался на разработках в этой области Н.В.Коломенского, Г.К.Бондарика, В.Д.Ломтадзе, но стало очевидным, что изучение памятников не вписывается полностью в существующую схему исследований.

На какой стадии проводятся работы? На стадии эксплуатации. Но при всех прочих видах строительства к этой стадии у исследователей оказывается в распоряжении разнообразная геологическая информация об объекте. А в данном случае изучение должно начинаться с нуля.

Автор предлагает следующий вариант стадийности инженерно-геологических исследований памятников археологии:

На 1 стадии - предпроектные исследования - инженеры-геологи совместно с археологами оценивают степень сохранности и условия консервации памятника до начала проведения на его территории археологических работ.

На 2 стадии - проектные исследования - производится детальное инженерно-геологическое изучение территории памятника, региональных закономерностей геологического и тектонического строения, состава и свойств пород, влияющих на сохранность объекта, интенсивности, скорости и механизма экзогенно-геологических процессов, гидрогеологических условий и пр. Детальность работ должна обеспечивать получение полной картины функционирования природно-археологической системы. Данные работы могут совпадать с археологическим исследованием памятников в ходе раскопок.

На 3 стадии - мониторинга и управления - проводятся наблюдения за состоянием природно-археологической системы и своевременно принимаются решения о технических консервационных и реставрационных мероприятиях, осуществляется контроль их эффективности.

Один из принципов изучения памятников заключается в том, что для каждого типа памятников, в строгом соответствии с перспективами его дальнейшего использования и структурой его природно-археологической системы, методика должна быть индивидуальной.

Методика исследований подобных систем должна включать три уровня:

- изучение региональных закономерностей формирования инженерно-геологических условий;

- детальное исследование свойств, состава и состояний геологической подсистемы (массива пород, содержащего памятник), дающее возможность изучить условия сохранности памятника археологии;

- исследование пород и материала памятников на микроуровне, позволяющее разрабатывать методы их консервации и реставрации.

В инженерной геологии существует общепринятое деление на этапы: подготовительный, полевой и камеральный. Этому же принципу соответствует и схема, предложенная В.О.Подборской: подготовительный, основной и заключительный, - при том, что каждый из них предполагает творческое наполнение, допускает наложение, пересечение и чередование применения полевых, лабораторных и камеральных методов. Мы будем придерживаться этой схемы,и тогда этапы получат следующее содержание.

Подготовительный этап:

А. Сбор исторической и археологической информации об объекте.

Б. Сбор предварительной геологической и инженерно-

геологической, физико-географической информации о районе расположения памятника.

Осноанон этап:

В. Полевые инженерно-геологические исследования.

Г. Лабораторные инженерно-геологические исследования.

Заключительный этап:

Д. Интерпретация полученных результатов, обобщение собранной информации, разработка рекомендаций по реконструкции и реставрации, написание отчета.

Заключительный этап исследований, по нашему мнению, может и должен а случаях, когда памятник сохраняется а естественных условиях, переходить в мониторинг и управление природно-археологической системой.

Следует отметить, что четкой регламентации использования тех или иных методов исследования быть не может. Комплексирование методов всегда обусловлено конкретными' инженерно-геологическими условиями.

Основным принципом при выборе способов исследования должно быть предпочтительное применение неразрушающих методов и технологий.

Так как автором предлагается использование известных методов инженерно-геологических исследований, то они не описываются, а основное внимание уделяется особенностям их применения и комплексированию.

Для оценки будущего функционирования природно-археологической системы и управления ею необходимо знать предельно допустимые значения переменных негативных факторов. Их выявление и классификация проводится на базе полученной ранее информации, что сразу дает возможность ограничить круг вопросов на следующей стадии исследований, в которую входят мониторинг и управление.

Целью мониторинга природно-археологической системы является оценка тенденций ее развития (изменения ее состояния) для принятия решений по управлению ее функционированием.

Система наблюдений, являющаяся основой мониторинга, разрабатывается на базе собранной ранее информации о состоянии ПАС, в которой выделяются случайные и закономерно изменяющиеся факторы (природные и антропогенные). Наблюдения ведутся с целью определения опасных пороговых или предельно допустимых значений

показателей состояния системы, за которыми начинаются разрушения ее элементов или необратимые сдвиги равновесия. Мониторинг имеет смысл не только при наличии тренда в вариации какого-либо параметра, способного изменяться до критического, опасного значения, но и для подтверждения стабильности системы.

Наблюдения должны проводиться в пределах сферы взаимодействия - области, изменения в которой влияют на состояние и сохранность природно-археологической системы. Вся эта область подлежит охране, в ней должен быть введен мораторий на спонтанные антропогенные изменения состояния любого из компонентов инженерно-геологических условий.

При оказании на сферу взаимодействия управляющих технологических воздействий, направленных на улучшение состояния и свойств грунтов, измененная (или изменяемая) ее часть становится, по определению Е.М.Пашкина, глубинной охранной зоной.

На стадии мониторинга для крупных и сложных природно-археологических систем возможно и целесообразно широкое применение геофизических методов наблюдений, потому что многие из них дают возможность непрерывного получения информации (например, наблюдения за температурой и влажностью грунтов, деформациями, напряжениями и т.д.).

Управление функционированием природно-археологической системы возможно двумя способами: во-первых, изменением свойств самой системы (мелиорация грунтов), во-вторых, изменением характера или интенсивности воздействий на нее компонентов внешних сред (режим грунтовых вод, техногенные нагрузки и пр.).

При мониторинге информация о состоянии природно-археологической системы должна использоваться при составлении оперативного прогноза изменений в ней и влиять на управление ее функционированием. Постоянная работа по оперативному прогнозированию в течение некоторого времени позволит дать долгосрочный прогноз, т.к. уже выявлены реальные предельные негативные воздействия на ПАС и возможна выработка рекомендаций по ее технической защите.

Теоретически существует несколько вариантов возможных тенденций развития ПАС. В связи с тем, что начало функционирования этих систем отодвинуто от нас на столетия и тысячелетия, а информация об их состоянии в прошлом зачастую отсутствует, бывает трудно однозначно оценить характер и закономерности их развития.

Например, одна система была изначально неустойчива и имела

значительный тренд в процессах деструкции (Маяцкое городище и селище), другая - очень быстро адаптировалась к условиям и практически не претерпела изменений до нашего времени (большая часть скального массива "Шишкинских писаниц"), третья -существовала какой-то период в относительно стабильных условиях без существенных изменений, а потом ее состояние под влиянием внешних (техногенных) факторов начало резко ухудшаться (уничтожение восточной части массива "Шишкинских писаниц").

Инженер-геолог начинает следить за состоянием системы на очень поздней стадии ее существования. К тому же, время наших наблюдений так ничтожно мало по сравнению с возрастом системы, что можно давать только оценку ее современного состояния и перспектив развития.

Поэтому мониторинг природно-археологических систем наиболее целесообразен в том случае, когда на них оказывается направленное техногенное воздействие, способное привести к изменению состояния ПАС или характера их функционирования.

Таким образом, можно коротко сформулировать основные принципы инженерно-геологических исследований археологических памятников:

- системность, заключающаяся в рассмотрении археологических памятников как природно-археологических систем (ПАС);

- иыАИйМАУЛйкилсхь. методики при изучении конкретных археологических памятников (по крайней мере, при современном немногочисленном опыте подобных исследований);

- комплексность проявляется как при анализе взаимодействий ПАС с окружающей средой, так и в применении широкого и разнообразного спектра методов;

- проведение исследований на трек^уровиял- региональном, локальном и микроскопическом;

- приррил^шоаь неразрушающих методов и технологий исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Опыт последних лет показал необходимость и целесообразность проведения инженерно-геологических исследований в ходе археологических работ, при консервации, реставрации и реконструкции памятников археологии.

Автором изучен ряд уникальных памятников археологии, находившихся в разнообразных геолого-тектонических и климатических условиях таких регионов как южная часть Сибирской платформы. Русская платформа, Туранская плита. Это позволило не только дать рекомендации по их сохранению, но и подойти к разработке принципов, которые могут быть заложены в основу специальной методики инженерно-геологических исследований археологических памятников.

Тесная связь археологических памятников с состоянием геологической среды, влиянием на нее биосферы, гидросферы, атмосферы и техносферы потребовала системного подхода. Исследования памятников привели к необходимости введения нового понятия: природно-ерхеологичзская система - функционально единая совокупность памятников материальной и духовной культуры (археологических памятников) и окружающей их природной среды.

Археологические памятники можно разделить по способам их сохранения: в условиях естественного ландшафта ("Шишкинские писаницы", Маяцкое городище, Болгарское городище, Горгиппия и др.); в крытом павильоне на фоне естественного ландшафта (палеолитическое жилище уд.Костенки в Воронежской области, склеп Деметры в Керчи и др.); хранение артифактов в стационарных музеях (Государственный Эрмитаж и краеведческие музеи). Вариант сохранения памятника обусловливает специфичность целей и задач инженерно-геологических исследований.

При рассмотрении археологических памятников с позиций инженерной геологии можно отметить некоторые черты, отличающие их от природно-технических систем:

- длительность существования (0,3-30 тыс.лет и более);

- обусловленность сохранности памятника в историческом прошлом региональным парагенезом геологических процессов, а в настоящем - развитием инженерно-геологических процессов и антропогенными нагрузками;

- незначительность размеров по сравнению с геологическими, геоморфологическими и другими структурами;

- отсутствие, во многих случаях, технической составляющей;

- отсутствие предварительных инженерно-геологических исследований.

Автором заложены основы методики инженерно-геологических исследований, отличающейся по комплексу методов от изысканий под обычные сооружения.

Одним из основных принципов методики исследований является изучение подобных систем на трех уровнях:

1. Изучение региональных закономерностей формирования инженерно-геологических условий.

2. Детальное исследование свойств, состава и состояния геологической подсистемы (массива пород, содержащего памятник).

3. Исследование пород и материала памятников на микроуровне, позволяющее разрабатывать методы их консервации и реставрации.

Исследования на каждом уровне предполагают комплексирование различных методов, позволяющее решать сложные и нестандартные задачи, причем предпочтение отдается неразрушающим и тонким методам.

Как показали исследования автора, на конкретном объекте доля информации, получаемой на каждом уровне, может быть различна.

Так, например, в ходе исследований наскальных рисунков "Шишкинской писаницы" выяснилось, что наибольший вклад в разрушение скального массива внесли тектонические процессы, а способствовали сохранности особенности структуры породы, ее физико-механические свойства, присутствие минерала уэвеллита, защищающего поверхности с рисунками от выщелачивания.

При инженерно-геологической оценке сохранения памятников Дивногорья наиболее результативными оказались режимные наблюдения за изменением влажности меловых пород в пещерных храмах и на городище. Это помогло выявить причины и механизм разрушения пород и оценить скорость процесса выветривания и ее связь с морфологией склонов.

При обследовании комплекса Байте наибольшее значение имело изучение состава и свойств пород, служивших древним людям строительным материалом для курганов, изваяний, поминально-погребальных сооружений. Сохранение памятников археологии требует зачастую разработки и организации мониторинга. Частота наблюдений, размещение пунктов получения информации диктуются разнообразием природно-археологических систем, их способностью к адаптации, интенсивностью техногенных воздействий, состоянием

памятников, необходимостью их сохранения. Результаты наблюдений ложатся в основу мероприятий по управлению состоянием природно-археологических систем.

Поскольку автором в ходе научных исследований проведено изучение весьма характерных археологических памятников -городище, селище, наскальные рисунки, курганы, - то разработанные методические принципы, учитывающие специфику целей и задач инженерно-геологических исследований, могут найти широкое применение при принятии оптимальных решений по сохранению памятников и в практике реставрационных работ.

Исследования автора использованы археологами и реставраторами в создании систем защиты памятников, а также для решения чисто научных вопросов.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Инженерная геология и сохранение памятников истории и культуры. /В сб.: Инженерно-технические вопросы сохранения памятников истории и культуры. М.: Изд-во НМС МК СССР, 1989. С.6-14 (в соавторстве с Е.М.Пашкиным).

2. Инженерно-геологические вопросы сохранения наскальных рисунков. /"Катунский проект: проблемы экспертизы". Материалы к общественно-научной конференции 13-15 апреля 1990 г. Новосибирск, 1990. С. 168-169.

3. Эколого-геологические аспекты сохранения наскальных рисунков "Шишкинские писаницы". /"Инженерная геология", №2, 1992. С.126-131.

4. Методические особенности инженерно-геологических исследований археологических памятников. /Тезисы докладов Конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников, аспирантов и студентов МГРИ "Новые достижения в науках о Земле". М.: 1992, с.48-49.

5. Инженерно-геологическое обоснование выбора принципов реставрации (на примере Дивногорья). /Тезисы докладов Конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников, аспирантов и студентов МГГА "Новые достижения в науках о Земле". М.: 1993, с.92-93.

6. Роль инженерной геологии в сохранении историко-культурного наследия. / Вестник РАН, 1993, №4. С.326-332 (в соавторстве с Е.М.Пашкиным).

7. Применение методов инженерной геологии к исследованию

памятников археологии. /Всероссийская научная конференция: Задачи инженерной геологии в реставрации и сохранении памятников истории и культуры. Тезисы докладов. Рязань, 1993. С. 37-38.

8. Геоэкологический подход при сохранении памятников истории и культуры./ "Геоэкология", 1994, №2. С.137-143 (в соавторстве с Е.М.Пашкиным).

9. Влияние природных условий на развитие строительного искусства Руси. / "Археология и история юго-востока Древней Руси". Материалы научной конференции. Воронеж, 1994. С.72-73.