3.3. Эпоха бронзы

Для повышения твердости меди человеком были опробованы процессы ее обжига, ковки и сплавления с другими рудами, металлами, древесным углем. Поначалу эти опыты не приносили успеха, но зато способствовали познанию новых материалов и металлов, методов обработки руды и повышению мастерства плавильщиков руды. Открытие бронзы, сплава меди с другими металлами, ознаменовало новый этап в развитии человечества и горно-металлургического производства – бронзовый век. Существует несколько версий происхождения слова «бронза». По одной из них оно связано с названием крупного римского порта Брундизий (современный Бриндизи), в котором, по свидетельству Плиния, работало 160 фабрик по изготовлению бронзовых зеркал и через который осуществлялась торговля империи с восточными странами. По другим источникам, слово произошло от персидского слова «бронтпсион», означающего «сплав».

Ранний бронзовый век представляет собой эпоху мышьяковых бронз. Вероятно, первоначально сплав меди с мышьяком получался естественным путем за счет минералов мышьяка – реальгара и аурипигмента, часто присутствующих в медных месторождениях. В дальнейшем их стали преднамеренно вносить в расплав для улучшения качества готовых изделий. Добавки мышьяка значительно улучшили технологические характеристики сплавов: при содержании мышьяка до 6 % в 2 раза повысились прочностные свойства, а при большем содержании – улучшились литейные характеристики. К тому же усиливались блеск сплавов и способность полироваться.

Впервые оловянную бронзу получили из полиметаллической руды, добытой с глубинных участков, в состав которой, наряду с сульфидами меди, входил и минерал олова – касситерит. Попав в расплав, «оловянный камень» изменял свойства получаемого металла. Преимущества оловянной бронзы перед медью, мышьяковой бронзой и латунью (сплава меди с цинком) заключались в высокой твердости, коррозионной стойкости и способности хорошо обрабатываться. Главные месторождения олова в эпоху Древнего мира были в Испании, Индокитае, на Британских островах, которые греки называли «оловянными» – касситеридами. Кроме того, оловянная руда добывалась на Апеннинском полуострове (этрусками), в Греции (в Хризейской долине около города Дельфы), в Сирии. Олово было одним из наиболее дефицитных и дорогих металлов Древнего мира, даже в Римской империи, распоряжавшейся ресурсами всего Средиземноморья, олово стоило в 7–10 раз дороже свинца. Практически все добываемое в то время олово расходовалось на производство бронзы.

Потребности в меди и бронзе увеличивались, и для их получения, наряду с малахитом и бирюзой, стали использовать медный колчедан, или халькопирит, находящийся в жилах горных пород. В отличие от окисленных руд, добыча и плавка медного колчедана, содержащего серу и железо, были сложными. Высокая крепость рудных тел значительно затрудняла их выемку даже с помощью бронзовых горных орудий. В практику горных работ начинает внедряться способ искусственного ослабления прочности массива с помощью пожога – технологии, не менявшейся на протяжении нескольких десятков столетий. Для этого использовались огонь, вода и деревянные клинья. Метод пожога изменил характер добычи руды: облегчился тяжелый физический труд горняков – добычи с помощью кирки – и увеличился «выход» руды. Прежде чем расплавить руду, состоящую из халькопирита, ее обжигали, т. е. раскаляли, поддувая воздух. При этом большая часть серы сгорала и улетучивалась в виде газа. Затем обожженную и теперь уже окисленную руду раскаляли в тигле, где она превращалась в густой медный расплав. Таким образом, разработка месторождений медного колчедана положила начало двум самостоятельным отраслям горного дела. Одна часть горняков занималась проведением подземных горных выработок, а другая – надземной переработкой руды. Рядом с горняком, добывавшим руду, появился «металлург», выплавлявший из нее металл.

В огромных масштабах велись горные работы на Армянском нагорье. В Западной Армении и на территории современной Турции найдены многочисленные свидетельства разработки месторождений золота, серебра, меди, мышьяка, сурьмы, свинца, цинка, железа. Сохранились следы открытых (ямы, рвы, траншеи, канавы) и подземных (шахты, штольни, галереи, очистные выработки) горных работ, породных и металлургических отвалов. Выявлены горно-металлургические центры, группирующиеся вокруг крупнейших месторождений. В древних горных выработках найдены инструменты горняков (каменные молоты, изделия из рога, остатки глиняных светильников и т. д.). Обнаружены «дробильные мастерские», плавильные печи, горны, тигли, воздуходувки и т. п.

Золотоискатели, занимавшиеся разработкой россыпного золота в Нильской долине, нередко наталкивались и на «коренные месторождения» – кварцевые жилы, содержащие золото. Тонко рассеянное в кварце золото можно было заметить лишь тогда, когда оно отражало солнечные лучи. Под землей распознать золото могли только рудознатцы в отблесках направленного на жилу света. Примерно в 1900 г. до н. э. золото стали добывать из жил – отсюда происходит его название «жильное золото». Добыча осуществлялась методом пожога. Раздробленную руду извлекали из шахт, затем измельчали до мелкого порошка и промывали. Отмытое жильное золото также сплавляли в небольшие слитки. Для сокращения объемов расплавляемой руды появились приемы подготовки руды к плавке – элементы сортировки и гравитационных методов. Возникла новая область горного дела – обогащение полезных ископаемых.

В Малой Азии следует искать и истоки сказания о золотом руне. «Руном» называлась овечья шкура, с помощью которой добывали золото. Вот почему аргонавты отправились в свое время не столько за овечьими шкурами, пусть и слегка покрытыми золотой пылью, сколько за добываемым с их помощью золотом. В этот период созидательного творчества создавались изделия из золота, драгоценных и поделочных камней, серебра и меди, найденные в захоронениях египетских фараонов древнего месопотамского государства Ур и в местечке Алакакайк к востоку от Анкары. Той же культурной эпохе принадлежат золотые сокровища Трои и золото Микены.

Добыча золота способствовала развитию ремесел, искусства и науки. Египет стал самой известной и самой богатой золотом страной на свете. С самого начала горное дело было поставлено на службу религии. Из культового духа и опыта рудокопов возникла первая «наука» о металлах и древнейшая высшая школа естественных наук в городе храмов Гелиополь (с XVIII века до н. э.). Учителя-жрецы знали многое о горных породах, рудах и металлах. Минералы, рожденные в темных глубинах земли, были для жрецов мистическим проявлением власти подземных сил. Исследования, посвященные объяснению их происхождения, именовались «chemi», что в переводе с египетского означает «черный». Древнейшие из дошедших до наших времен сведения о камнях и опыте их использования содержат письменные источники: древнеегипетские папирусы, индийский эпос (XI–X вв. до н. э.), китайские хроники (XX в. до н. э.). В древнем китайском сочинении «Сан-Хэй-Дин» («Сказание о горах и морях»), написанном на костяных, деревянных и нефритовых пластинах и датируемом XX веком до н. э., описаны цвет, твердость, плавкость и поисковые признаки 17 минералов, в том числе всех основных рудных минералов железа.

В эту же эпоху развивается и строительное мастерство, о высоком уровне которого свидетельствуют гигантские пирамиды. Все этапы этого грандиозного строительства – от добычи каменных блоков до их доставки и использования при строительстве – были тщательно спланированы. Гранитные и известняковые блоки, предназначенные для строительства, добывали в долинах, находящихся в 800 км от места сооружения. Для возведения двух самых знаменитых пирамид – Хеопса и Хефрена – в период правления каждого из фараонов было использовано около 2,5 млн. каменных блоков величиной в среднем 1 м³ и весом две тонны.

Открытие бронзы и беспримерное развитие металлообработки, основанной на технике ее изготовления, способствовало небывалому расцвету культуры Европы. Целый ряд предметов быта и вооружения стало возможно производить только после освоения технологии производства и обработки оловянной бронзы. Это относится, например, к изготовлению длинных мечей, бритвенных ножей, полированных зеркал. С расширением объемов добычи медных руд, усовершенствованием процессов плавки и ковки, медные и бронзовые изделия постепенно вытесняют каменные. Появляются бронзовые горные орудия: кайла, кирки, клинья.