Минералогическая характеристика глин как источника сырья для изготовления керамики позднего бронзового – раннего железного веков (Северная Молдавия)

В конце 2 – начале 1 тысячелетия до н.э. в Северном Причерноморье происходили культурные изменения, связанные с массовыми миграциями различных племен Восточной Европы. Это все нашло отражение в морфологии и технологии производства керамики.
Задача нашего исследования заключается в выявлении источников сырья для изготовления древней керамики и изучение изменения физико-механических характеристик глин в зависимости от их минерального состава. Материал был отобран из коренных выходов горных пород, расположенных вблизи археологических памятников Сахарна, Шолданештъ, Хлиджень (Северная Молдавия).

Введение………………………………………………………………………………………….3

1. Описание участка работ…………………..…………………………………………………4
1.1. Археология……………………………………………………………………………………4
1.2. Геоморфология………………………………………………………………………………5
1.3. Климат……………………………………………………………………………………….6
1.4. Гидрография…………………………………………………………………………………7
1.5.Стратиграфия…………………………………………………………………………………7
1.6.Тектоника……………………………………………………………………………………11
2. Методы исследования………………………………………………………………………14
3. Результаты…………………………………………………………………………………..21
3.1.Петрографический анализ………………………………………………………………….21
3.2. Рентгенофлюорисцентная спектроскопия………………………………………………..28
3.3. Рентгеновская порошковая дифракция…………………………………………………..30
3.4. Сканирующая электронная микроскопия………………………………………………..34
3.5. Дифракционный термогравиметрический анализ……………………………………….46
3.6. Инженерно-геологические испытания……………………………………………..……49
3.7. Рентгеновская микротомография и порометрический анализ…………………………50

Заключение………………………………………………………………………………………59

Список литературы………………………………………………………………………..……61

Приложение 1. Геологическая карта четвертичных образований………………………….62

Приложение 2. Геологическая карта дочетвертичных образований………………………..63

Приложение 3. Геологическая карта домеловых образований……………………………..64

В петрографическом анализе в образцах глины Сахарны и Шолданешта
прослеживается некоторое сходство: порода состоит из глинистого матрикса и содержит
обломки кварца и полевого шпата. Глина из Хлиджени имеет отличия от остальных в виде
полосчатости, а именно ожелезненной ее части; в шлифе так же отчетливо видны
карбонатные включения. Керамика Сахарны имеет отличия от глины №1: в керамике видны
добавки дробленных карбонатов, тогда как в глине их не обнаружено.

По результатам определения валового состава, глины и керамика имеют схожий
элементный состав. В частности, это касается содержаний SiO2, CaO и таких редких
элементов как Ba, Sr, Zr.

Интерпретация результатов сканирующей электронной микроскопии показала, что
главными породообразующими минералами всех исследуемых образцов являются кварц,
микроклин, альбит и смектиты. К акцессорным относятся хлорит, мусковит, рутил,
ильменит, циркон, монацит. Редкие – эпидот, барит, титанит, ксенотим, апатит, куприт,
халькозин, хромит, стибнит, гроссуляр, спессартин.
Схожесть керамики лучше всего проявляется в схожести редких и акцессорных
минералов. Для образцов из Хлиджени это минералы хромит, титанит, ксенотим, шпинель,
альмандин. Барит, альмандин характеры для образцов керамики и глины Шолданешта. Для
Шолданешта так же характерна медная минерализация (куприт, халькозин). Схожесть
образцов керамики и глины Сахарны обусловлена схожим химических составом калиевых
полевых шпатов, в которых была найдена примесь Ba.
В рентгенодифракционном анализе из-за наличия смешаннослойных минералов и
неспособности правильного их расчленения, у нас нет возможности верно рассчитать
количественный анализ глины.

Согласно дифференциальному термогравиметрическому анализу, во всех образцах
температура 20-209°С приурочена к выходу адсорбционной воды. Кривая этого диапазона
согласуется с литературными данными для слоистых минералов группы смектитов
монтмориллонита и нонтронита. Промежуток 300-500°С показывает, что происходит выход
кристаллизационно-связанной воды, а также выгорание органического вещества. Во всех
изученных образцах пик на 570°С приурочен к переходу α-β кварца. В образцах №7, 9, 10
отчетливо видны резкие перепады кривых в интервале 750-800°С и резкая потеря массы,
что приурочено к разложению минералов группы карбонатов.
Инженерно-геологические исследования разделили образцы на тяжелые суглинки
(образцы №1, 2, 7 и 8) и легкую глину (образец №9).

Из результатов микротомографии и порометрического анализа мы можем сделать
вывод, что минеральный состав и подбор индивидуальной технологии изготовления играет
важную роль в создании керамики и оказывает непосредственное влияние на
трещиноватость готового изделия. Возможно, что добавление карбонатов в пасту могло
снизить время сушки. Так же, согласно литературным данным, известно, что примесь
карбонатов увеличивает пористость и улучшает процесс лощения керамики.

Исследование имеет смысл только при наличии комплексного подхода при
использовании естественно-научных методов.