Краткий исторический очерк о технологии обработки камня. Обработка камня. История изобретения и производства История обработки твердых пород камня
Для этой эпохи наиболее важными и характерными чертами можно считать широкое распространение призматической техники расщепления, виртуозную обработку кости и бивня, разнообразный набор орудий - около 200 различных типов.
Значительные изменения произошли в технике расщепления каменного сырья: опыт многих тысячелетий привел человека к созданию призматического нуклеуса
, с которого скалывались заготовки относительно правильной формы, близкой к прямоугольной, с параллельными краями. Такая заготовка называется, в зависимости от размеров, пластиной
или пластинкой
, она позволяла наиболее экономно расходовать материал и служила удобной основой для изготовления разнообразных орудий. Заготовки-отщепы, не имеющие правильной формы, по-прежнему были широко распространены, но, будучи сколотыми с призматических нуклеусов, они становятся тоньше и сильно отличаются от отщепов более ранних эпох. Техника ретуширования
в верхнем палеолите была высока и весьма разнообразна, что позволяло создавать рабочие края и лезвия разной степени приострения, оформлять различные контуры и поверхности изделий.
Орудия верхнего палеолита меняют свой внешний облик по сравнению с более ранними эпохами: они становятся меньше и изящней благодаря изменению форм и размеров заготовок и более совершенной технике ретуширования. Разнообразие каменного инвентаря сочетается со значительно большей устойчивостью форм изделий.
Среди всего многообразия орудий есть группы, известные по предшествующим эпохам, но появляются и получают широкое распространение новые. В верхнем палеолите существуют такие известные ранее категории, как зубчато-выемчатые орудия, скребла, остроконечники, скребки, резцы. Удельный вес некоторых орудий увеличивается (резцы, скребки), других, наоборот, резко уменьшается (скребла, остроконечники), а некоторые исчезают совсем. Орудия верхнего палеолита более узкофункциональны по сравнению с предшествующими эпохами.
Одним из важнейших и самых распространенных орудий верхнего палеолита был резец . Он был предназначен для резания твердых материалов, таких как кость, бивень мамонта, дерево, толстая кожа. Следы работы резцом в виде конических канавок отчетливо видны на многочисленных изделиях и заготовках из рога, бивня и кости со стоянок Западной и Восточной Европы. Однако в инвентаре некоторых археологических культур Сибири и Азии резцы отсутствуют, по-видимому, их функции выполняли другие орудия.
Скребки в верхнем палеолите были одной из самых массовых категорий орудий. Они обычно изготовлялись из пластин и отщепов и имели выпуклое лезвие, обработанное специальной скребковой ретушью. Размеры орудий и угол заострения их лезвий очень разнообразны, что обусловлено их функциональным назначением. На протяжении многих тысячелетий от мустье до железного века этот инструмент использовался для обработки шкур и кожи.
Каменные орудия верхнего палеолита:
1-3 - микропластинки с ретушью; 4, 5 - скребки; 6,7 - наконечники; 8, 9 - острия;
10 - призматический нуклеус со сколотой с него пластиной; 11-13 - резцы;
14, 15 - зубчато-выемчатые орудия; 16 - проколка
Скребками производилась одна из основных операций - мездрение, т.е. очистка шкур и кожи, без которой их нельзя было использовать ни для шитья одежды и обуви, ни для устройства кровли жилищ и изготовления различной тары (сумки, мешки, котлы и т.д.). Большое разнообразие пушнины и кож требовало соответствующего количества необходимых инструментов, что наглядно видно из археологических материалов.
В палеолите скребком чаще всего работали без рукоятки движениями «на себя», растягивая шкуру на земле и закрепляя ее колышками или расстилая на колене.
Изготовление и использование верхнепалеолитических кремневых орудий:
1 - раскалывание призматического нуклеуса; 2, 3 - работа резцом;
4-6 - употребление концевого скребка
Рабочий край скребков быстро изнашивался, но длина его заготовки обеспечивала возможность многократной подправки. После мездрения и обработки золой, в которой много поташа, шкуры и кожи сушились, а затем выминались с помощью костяных лопаточек и лощил, а кроили их ножами и резцами. Для шитья изделий из кожи и меха служили мелкие острия и проколки и костяные иглы. Небольшими остриями проделывали отверстия в коже, а затем скроенные фрагменты сшивались с помощью растительных волокон, жил, тонких ремешков и пр.
Острия не представляют собой единой категории, эти разнообразные орудия объединены одним общим признаком - наличием острого ретушированного конца. Крупные экземпляры могли использоваться для охотничьего вооружения в качестве наконечников копий, дротиков и стрел, но их же могли использовать для работы с грубыми и толстыми шкурами таких животных, как бизон, носорог, медведь, дикая лошадь, необходимыми при постройке жилищ и для других хозяйственных целей. Проколки представляли собой орудия с выделенным ретушью, относительно длинным и острым жальцем или несколькими жальцами. Жальцами этих орудий прокалывали кожу, отверстия потом расширяли при помощи проверток или костяных шильев.
Во второй половине верхнего палеолита появляются составные , или вкладышевые , орудия, которые, несомненно, были очень важным новым технологическим достижением. На основе призматической техники раскалывания человек научился делать правильные миниатюрные пластинки, очень тонкие и имеющие режущие края. Такая техника называется микролитической . Изделия, ширина которых не превышала одного сантиметра, а длина - пяти сантиметров, называют микропластинками. Из них изготовлялось значительное количество орудий, в основном - микроострия и четырехугольные микропластинки с притупленным ретушью краем. Они-то и служили вкладышами - составными частями лезвия будущего изделия. Вставляя ретушированные микропластинки в основу из дерева, кости или рога, можно было получить режущие лезвия значительной длины и разнообразной формы. Основу сложной формы можно было вырезать с помощью резцов из органических материалов, что было гораздо удобней и легче, чем делать такой предмет целиком из камня. Кроме того, камень достаточно хрупок и при сильном ударе орудие могло сломаться. При поломке составного изделия можно было заменить только поврежденную часть лезвия, а не делать его целиком заново, такой путь был гораздо экономичнее. Особенно широко этот прием применялся при изготовлении крупных наконечников копий с выпуклыми краями, кинжалов, а также ножей с вогнутыми лезвиями, которые употреблялись при сборе диких злаков жителями южных областей.
Характерной чертой орудийных наборов верхнего палеолита является большое количество комбинированных орудий - т.е. таких, где на одной заготовке (отщепе или пластине) располагалось два-три рабочих лезвия. Возможно, что это делалось для удобства и ускорения работы. Наиболее часто встречаются сочетания скребка и резца, скребка, резца и проколки.
В эпоху верхнего палеолита появились принципиально новые техники обработки твердых материалов -сверление, пиление и шлифование , однако только сверление применялось достаточно широко.
Сверление было необходимо для получения разнообразных отверстий в орудиях, украшениях и других бытовых предметах. Производилось оно с помощью лучкового сверла, хорошо известного по этнографическим материалам: в тетиву вставляли полую кость, под которую постоянно подсыпался песок, и при вращении кости высверливалось отверстие. При сверлении более мелких отверстий, таких как игольные ушки или дырочки в бусинах или раковинах, применялись кремневые сверла - каменные орудия небольшого размера с выделенным ретушью жалом.
Пиление применялось в основном для обработки мягких пород камня, таких как мергель или сланец. На статуэтках, сделанных из этих материалов, видны следы пиления. Каменные пилки - вкладышевые орудия, они делались из пластинок с ретушированным зубчатым краем, вставленных в твердую основу.
Шлифование и полирование чаще всего использовались при обработке кости, но иногда встречаются орудия, в основном массивные и, по-видимому, связанные с обработкой дерева, у которых лезвия обработаны с помощью шлифования. Более широкое применение эта техника приобретает в мезолите и неолите.
Около восьми тысяч лет назад люди освоили технику пиленая, сверления и шлифовки. Эти открытия были настолько важны, что вызвали настоящую революцию в развитии общества, названную неолитической революцией. Пилить человек научился тогда, когда заметил, чго зазубренный нож режет лучше, чем гладкий. Как известно, действие пилы основано на том, что ее резцы, или зубья, при движении полосы последовательно проникают в материал и снимают в нем слой определенной глубины. Получается как бы система ножей. Древнейшая дошедшая до
нас примитивная пила была целиком изготовлена из кремня. Работа на ней требовала больших физических усилий, но позволяла успешно справляться с распилкой дерева и кости.
Пиление камня отнимало еще больше времени и сил. Оно развивалось постепенно, однако только в эпоху неолита эта техника получила широкое распространение. Пилой обычно служила кремневая зубчатаи пластинка, под которую подсыпали смоченный водой кварцевый песок. Пиление редко было сквозным. Обычно мастер делал только глубокий надпил, а затем рассчитанным ударом деревянной колотушки разламывал камень на две части. Благодаря пилению людям сгали доступны правильные геометрические формы изделий, что было очень существенно при изготовлении инструментов.
Одновременно с пилением развивалась техника сверления камня. Этот прием был очень важным при изготовлении составных инструментов. Как в случае с пилелением, древние мастера освоили сначала сверление мягких материалов. В древнейшие времена, когда человеку нужно было сделать отверстие в дереве или кости, он прибегал к выбиванию. Вращая в отверстии каменный пробойник, древний мастер обнаружил, что высверливание требует гораздо меньших усилий. Сверление имело еще и то важное преимущество, что позволяло делать отверстие в твердых и хрупких материалах. Первое сверло, по-видимому, представляло собой обыкновенную палку, к концу которой было приделано каменное острие. Мастер просто катал ее между ладоней. 3начительный сдвиг в сверлении произошел после того, как в неолитическую эпоху был изобретен лучковый способ, при котором вращение сверла достигалось за счет поворота лука. Одной рукой мастер покачивал лук, а другой прижимал сверло сверху. Затем каменное сверло стали заменять полой костью животного крупного диаметра. Внутрь нее засыпался кварцевый песок, игравший роль абразива. Это было принципиальное и очень важное усовершенствование, значительно расширившее возможности сверления. В ходе работы песок постепенно просыпался из полости сверла под края коронки и медленно истирал просверливаемый камень. Поскольку успех сверлении во многом зависел от силы нажима, позже стали применить искусственные утяжелители.
Когда пиление и сверление было дополнено шлифовкой , древний человек полностьюовладел всей технологией обработки камня . Отныне для него не было ничего невозможного - он мог придавать изделию любую желательную форму, и при этом грани камня всегда оставались гладкими и ровными.
Технология обработки камня включает следующие этапы: первичнуно обработку сырья и изготовление заготовок, производство готовых изделий, их фактурную обработку и монтировку.
Первичная обработка сырья заключаетсх в сортировке камня с таким расчетом, чтобы с наименьшей затратой времени получить соответствующие заготовки.
Самый трудоемкий процесс в производстве художественных изделий и сувениров из камня - резная работа, производимая вручную. Процесс резьбы по камню включает два этапа: подготовительный и окончательный. Подготовительные операции - разметка. обдирка и опиловка заготовок - выполняется обычно механизированным способом. Окончательная операция - придание заданной модели изделий определенной художественной формы. Мастер воспроизводит модель или рисунок изделия с помощью стамесок различных форм и размеров, лучковых и драчевых пил, рашпилей, напильников и ручной дрели.
Далее следует фактурная обработка поверхности изделий: шлифовка и полировка. В процессе шлифовки поверхность изделия очищают от штрихов и мелких неровностей. При полировке поверхности придают зеркальный блеск. В результате этих операций лучше выявляются природный рисунок и расцветка камня. Шлифовку и полировку производят ва шлифовальном круге, покрытом бязевой тканью. При полировке пластовых изделий иногда используют деревянные диски, рабочая часть которых обтянута овчиной. Чтобы ускорить npoцecc полировки, поверхность изделий смачивают мыльным раствором. Для шлифовки художественных изделий и сувениров используют хвощ или отмытый кварцевый песок, для полировки - известь-пушонку, порошкообразный мел или оксид алюминия. В труднодоступных местах шлифовку и полировку осущесгвляюг ручным способом. Заканчивают фактурную обработку изделий покрытием их поверхности защитной пленкой из парафина. Изделия протирают парафином, нагретым до 50 - 60°С., в результате парафинирования увеличивасгся блеск поверхности камнерезных изделий. и ярче выявляются природный рисунок и окраска камня. Кроме того, парафин предохраняет изделия от загрязнения и проникновения влаги в поры.
Существенное отличие шлифовки камня от других способов обработки заключалось в том, что можно было удалять магериал очень малыми и ровными слоями, причем одновременно со всей поверхности заготовки. Благодаря этому откры лась возможность создаавать инструменты правильных геометрических форм с гладкой поверхностью. Шлифовка позволяла обрабатывать материал любой формы, строения и твердости.
Искусство полировки доходило до такой высоты, что в некоторых местах практиковалось производство каменных зеркал, вполне пригодных для употребления (на Гавайях такие зеркала делали из базальта, в доколумбовской Мексике - из обсидиана).
Шлифование и полирование явились последними звеньями в длинной цепи истории обработки камни. Новыe приемы обработки позволили человеку освоитъ более твердые породы камня: нефрит, жадеит, яшму, базальт, диорит и т.д. Эти материалы были более удобны для изготовления инструментов, в которых использовалась сила удара (например, топоров), чем хрупкий кремень. К тому же кремень был совершенно непригоден для сверлення и плохо поддавался полировке.
Основная:
1. Смолицкий В. Г. Народные художественные промыслы РСФСР. – М.: Высшая школа, 1982.
2. Народные художественные промыслы. Под общ. ред. Поповой О. С. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.
3. Бардина Р. А. Изделия народных художественных промыслов и сувениры. – М.: Высшая школа, 1990.
4. Попова В. Ф. Каплан Н. И. Русские художественные промыслы. – М.,1984.
5. Барадулин В.А. Коромыслов Б. И. Максимов Ю. В. и др.; Под ред. Барадулина В. А. Основы художественного ремесла. Роспись по лакам. Резьба и роспись по дереву. Художественная обработка кости, рога и металла. Керамическая игрушка. – М.: Просвещение, 1979. – 320с., 16 л. ил.
6. Семенова М. Мы – славяне!: Популярная энциклопедия. – СПб.: Издательский Дом
7. Федотов Г. Я. Энциклопедия ремесел - М.: Издательство «Эксмо», 2003. – 608.: ил.
8. Народные художественные промыслы России. Составитель альбома Уткин. П. И. – М.: Издательство « Советская Россия»,1984. - 230 с., ил.
- Ферсман А.Е. Из истории культуры камня в России - Л.: Изд-во АН СССР, 1946.
- Балдина О.Д., Каплан Н.И., Скавронская З.С., Уткин П.И. Художественные промыслы
РСФСР - М.: «Высшая школа» - 1986.
11. Большая иллюстрированная энциклопедия древностей. Перевод на русский язык Б. Б. Михайлова. – Прага: Издательство «Артия», 1980.
Дополнительная:
1. 1.Рафаенко В. Я. Народные художественные промыслы. – М.: Знание, 1988.
2. Миловский А. С. Народные промыслы. Встреча с самобытными мастерами.- М.,1994.
3. Никоненко Н. М. Декоративно – прикладное творчество. Художественное оформление интерьера. Практическое руководство для взрослых и детей (Серия «Школа радости») – Ростов / Д.: Феникс, 2003. – 128 с.: ил.
Вопросы для самоконтроля
Павел Ельников (Павлодар, Казахстан)
Каменный век один из недостаточно изученных периодов истории Казахстана. Известные на сегодняшний день памятники, исследованы во многих районах выборочно и не отражают полного представления об этом периоде. Каменную индустрию Казахстана изучали такие ученные и археологи как, Алпысбаев Х. А., руководивший Каратаусским палеолитическим отрядом. Им обнаружены многослойная палеолитическая стоянка им. Ч.Валиханова (Байдыбекский р-он ЮКО) и уникальная неолитическая пещерная стоянка Караунгур (Тюлькубасский р-он ЮКО). Так же хорошо изучен материал северного Казахстана В.Ф.Зайбертом. В частности на территории нынешней Атырауской области были открыты неолитические стоянки. В составе экспедиции работали виднейшие археологи СССР, специализирующиеся на изучении каменного века. Исследователи внесли большой вклад в понимании неолита Средней Азии и Казахстана, открыли много памятников и ввели в научный оборот новую неолитическую культуру, названную в 1946 году С.П.Толстовым «кельтеминарской». В Западном Казахстане А.Г.Медоевым исследованы побережье залива Сарыташ на полуострове Тюб-караган и долина Кумакапе (Северный Мангышлак). Подзюбан Е. В. каменную индустрию мезолитических и неолитических комплексов Кустанайского Притоболья классифицирует как породы, так и изделия каменной индустрии на отдельных изученных памятниках. Таким образом, мы располагаем определенной базой знаний о каменной индустрии Казахстана.
Доклад посвящен изучению технологии каменной индустрии древнего Казахстана, выявлению ее особенностей в регионах Казахстан. Сделана попытка показать формирование методов и приемов обработки камня на материалах археологии Казахстан.
Технологии обработки камня различны: ретуши, скалывания, сверления, расщепления, пиления, точения техника. Надо полагать, что одни и те же люди, занимавшиеся изготовлением каменных орудий, совмещали две профессии – геолога-поисковика и камнетеса.
Первый способ, который освоили люди, была ретушь, так называемая пластинчатая техника обработка камня рядом мелких ударов. Этот способ совершенствовался в течении длительного времени. В позднем палеолите резко изменяется каменная индустрия. Главным становится изготовление нуклеуса, с которого стало возможным скалывание многочисленных стандартных сколов правильной прямоугольной формы - пластин. Пластины имели острые, боковые стороны, которые можно было использовать без дополнительной обработки в качестве режущих инструментов. Для того чтобы сделать другие, более многочисленные орудия (наконечник копья, скребок, скобель, резец) или оформить рукоять, использовали специальную подработку в виде мелких сколов (резцовый скол, ретушь, подтеска). Ретуширование лезвий позволяло делать режущие кромки делать не гладкие, а с зазубринами. Такие инструменты были более эффективными. Принято считать, что каменному веку свойственны примитивные обработки камня, однако, на самом деле, мастера каменного века обладали совершенными технологиями, такими, как шлифовка, полировка и токарная обработка. Найденные археологами предметы можно отнести к ювелирному искусству, так как трудно представить, как можно было изготовить в то время пластины длиной 55мм, шириной 5мм и толщиной в 1мм! В археологии такая отделка каменных пластин получила название ретуширования среди пластин с ретушью по боковым краям преобладают экземпляры, ретушированные по боковым краям с дорсала (61,7 %), при этом пластины с ретушью по одному боковому краю с дорсала имеют небольшое преимущество, составляя 31,8 %. На памятника Евгеньевка-1; Дузбай-6; Карасор-5, Карасор-6; Туз-1; Дачная равномерно распределены в процентном соотношении пластины с ретушью по боковым краям как с дорсала, так и вептрала. Так же и отжимная ретушь техника обработки каменных орудий, при которой тонкие чешуйки отделяются при помощи костяных, деревянных или каменных инструментов. О. р. обычно встречается на тонких плоских орудиях типа кинжалов, наконечников стрел и копий.
Вторым способом в обработке стала, так называемая обивка. Так называют технику скалывания, при котором древний человек получал орудие труда при помощи систематических направленных ударов по заготовке. Сколы, как правило, располагались по его периметру и были направлены к центру, формируя тем самым ребро. Техника односторонней и двусторонней обивки особенно характерна для ранних археологических эпох, хотя она присутствует на протяжении всего каменного века. Техника обивки широко применялась и представлена тремя основными типами: призматические, конусовидные, карандашевидные. Среди них преобладают конусовидные, которые присутствуют в коллекциях стоянок Дачная, Карасор-5, Туз-1. Аналогичные типы нуклеусов присутствуют в коллекциях мезолитических памятников лесостепной части Тоболо-Иртышского междуречья, Южного и Среднего Зауралья. При этом такие типы нуклеусов, как торцовые, которые типичны для мезолитических материалов Южного и Среднего Зауралья и клиновидные, которые характерны для мезолитических индустрий лесостепной части Тоболо-Иртышского междуречья, отсутствуют в коллекциях первой группы памятников Тургайского прогиба [Зайберт, 1979, с. 91-100; Зайберт, Потёмкина, 1981, с. 110-127; Беспрозваиный, Мосип, 1996, с. 22, 38; Мосин, 2005, с. 18; Сериков, 2000, с. 98;].Для получения первичных заготовок большие глыбы камня раскаливали на костре, затем обливали водой, в результате чего они распадались на более мелкие части.
Для ранней эпохи характерны три основных группы орудий это - многогранники грубо обработанные, округлые камни с большим числом граней, которые были получены в результате обивки. Среди многогранников выделяются дискоиды, сфероиды, кубоиды, считаются, что они служили ударными.
Чопперы и чоппинги -это массивные орудия труда, которые изготовлялись из гальки путём нескольких последовательных ударов. При этом заострялся край, образующий лезвие. В случае обработки лезвия только с одной стороны, то изделие называется чоппером. Если же лезвие было оббито как с одной стороны, так и с другой -чоппингом. Остальная поверхность орудия не обработана и удобна для держания в руке; лезвие массивное и неровное, имеет режущие и рубящие функции. Эти орудия могли служить для разделки туш животных и обработки растительных материалов. Таким примером могут служить группы памятников Тургайского прогиба характерны скребки на отщепах, двусторонне обработанные орудия (наконечники, ножи), шлифованные (топоры, тёсла, долотца) и прочие (абразивы, рубящие орудия, песты, отбойники, «утюжки») изделия из камня. В орудийном наборе неолитических памятников Тургайского прогиба - Солёное Озеро-2, Екидин-24 доля этих орудий невелика. Наиболее широко она представлена в коллекциях памятников Екидин-24, Кара-Мурза-6, Дузбай-9, Бестамак. Двусторонне обработанные орудия, скребки на отщепах и прочие изделия из камня встречаются в ранне-неолитических комплексах Южного Зауралья (Карабалыкты V, Карабалыкты Villa, Ташбулатово I) и на ранненеолитическом этапе атбасарской культуры (Тельмана I, X, XIV; Виноградовка II, XIV). Эти орудия существуют на протяжении всего неолита [Матюшин, 1976, с. 47-56; Матюшин, 1973, с. 96-103; Матюшин, 1970, с. 5-39; Зайберт, 1992, с. 97-102]. В Кызылкумах двусторонне обработанные орудия единично представлены на памятнике развитого неолита Джанбас-4, а на поздненеолитических стоянках они встречаются сериями [Виноградов, 1981, с. 131]. В пещере Джебел двусторонне обработанные орудия встречаются единично, начиная со слоя VI, а с уровня слоя IV они представлены устойчивыми сериями [Окладников, 1956, с. 81-178].
Орудия на отщепах изготавливались в несколько этапов. Первоначально естественному куску горной породы придавалась некая определенная форма, т.е. изготавливался нуклеус, или ядрице. С таких нуклеусов направленными ударами получали короткие и массивные сколы, которые называются отщепами.
Затем отщепы подвергались специальной обработке, целью которой было формирование лезвий и рабочих кромок. Одним из распространенных видов такой вторичной обработки камня стала ретушь. Пластины с ретушью по боковым краям является самой устойчивой, поскольку встречается на многих памятниках. Орудия из отщепов представлены скрёблами, отщепами с зубчатыми и выемчатыми краями. Но крайне редко встречаются скребки, резцы, эти типы получают широкое распространение только в верхнем палеолите . Орудия из отщепов могли использоваться в различных трудовых операциях - резание, скобление, прокалывание и т.д.
Зачастую сами орудия имеют как бы случайную форму, но приемы обработки лезвий и рабочих краев достаточно устойчивы и позволяют выделять определенные группы изделий, представленные на разных памятниках.
Третий способ-это сверление. Для сверления камня использовали полую кость, ее ставили вертикально и приводили во вращение тетивой лука; под рабочий торец кости подсыпали увлажненный песок. Родоначальником сверлильного инструмента было Т- образное приспособление напоминающее современный топор с каменным наконечником. Таким инструментом отверстие «проверчивалось», для ускорения работы подсыпался песок. Рукой нужно было давить и проворачивать инструмент. В дальнейшем инструмент был усовершенствован и приобрел форму коловорота, работа которым выполняется двумя руками: одной рукой вращают инструмент, а другой давят. Коловорот имеет зажимное устройство (патрон), при помощи которого можно закреплять сменные сверла. Т-образным инструментом в виде топора вращательные движения производились в обе стороны, а коловоротом только в одну, что позволило повысить производительность труда. В качестве свободного абразива в настоящее время применяется кварцевый песок: наждачный и корундовый. Первое сверло, по-видимому, представляло собой обыкновенную палку, к концу которой было приделано каменное острие. Мастер просто катал ее между ладоней. Значительный сдвиг в сверлении произошел после того, как в неолитическую эпоху был изобретен лучковый способ, при котором вращение сверла достигалось за счет поворота лука. Одной рукой мастер покачивал лук, а другой прижимал сверло сверху. Затем каменное сверло стали заменять полой костью животного крупного диаметра. Внутрь нее засыпался кварцевый песок, игравший роль абразива. Это было принципиальное и очень важное усовершенствование, значительно расширившее возможности сверления. В ходе работы песок постепенно просыпался из полости сверла под края коронки и медленно истирал просверливаемый камень. Поскольку успех сверления во многом зависел от силы нажима, позже стали применять искусственные утяжелители
Метод точечного пикетажа сформировался в обособленную технологию камнеобработки. Частыми ударами по круглому заостренному стержню из крепкого материала можно пробить отверстие, выровнять поверхность, на полированную поверхность нанести фактурный рисунок или буквы. Этим же способом изготавливались немудреные каменные чаши, ступки, лампы-светильники. Способом пикетажа можно пользоваться как при изготовлении мелкой пластики, так и при изготовлении крупных скульптур. Закольники, скарпели, бучарды (инструменты для каменотёсной работы) первоначально изготавливались из камня твердой породы, разной по форме и массе: от немногих десятков граммов до 5-6 килограммов.
Четвертый способ-это Пиление. В эпоху неолита появляются первые механизмы и примитивные станки для распиловки камня с рабочим инструментом в виде остро отточенной листовидной пластины, совершавшей возвратно поступательное движение при помощи механизма с маятниковой подвеской. Материалом для пилы служили кремний, кварцит, роговик, плотный сланец. Привод такого станка осуществлялся за счет мускульных усилий человека. Для того, чтобы распилить каменную плитку распил делался не полностью, а лишь частично, а затем ее разламывали. Для страховки камне-обработчики делали распилы с обеих сторон. Пилой обычно служила кремневая зубчатая пластинка, под которую подсыпали смоченный водой кварцевый песок. Пиление редко было сквозным. Обычно мастер делал только глубокий надпил, а затем рассчитанным ударом деревянной колотушки разламывал камень на две части. Благодаря пилению людям стали доступны правильные геометрические формы изделий, что было очень существенно при изготовлении инструментов.
Пятый способ-это шлифование. Шлифовали камень на специальных плитах, чаще всего из песчаника с подсыпкой влажного кварцевого песка. Шлифованные орудия в небольшом количестве встречаются в неолитических комплексах лесной зоны Южного Зауралья - Чебаркуль II, Ха, Хб; Берёзки VIII [Крижевская, 1968, с. 148; Мосин, 2000, с. 112], в неолитических комплексах лесной зоны Тоболо-Ишимья - полуденковская и кокуйская культуры [Зах, 2006, с. 24-27], в материалах развитого неолита Среднеазиатского междуречья - Толстова, Джингельды-11 [Виноградов, 1981, с. 85, 89]. В этих регионах единично представлены «утюжки» [Крижевская, 1968, с. 150; Зах, 2006, с. 22; Виноградов, 1981, с. 85], которые так же в ограниченном количестве характерны для памятников Тургайского прогиба - Солёное Озеро-2, Амангельды, Дузбай-3.
Шлифование и полирование вначале выполняли сухим способом. Применение мокрого шлифования ускоряло работу в 2-3 раза. Такие процессы позволяли изготавливать детали с правильными геометрическими формами и острыми гранями. Как правило, полировали сразу две плиты, накладывая одну на другую. В качестве порошка использовали пемзу и толченый мел. Шлифующими поверхностями служили ровные участки скалы или плоский камень, с которого все неровности стесывали методом точечного пикетажа.
Литература:
Зайберт, 1979, с. 91-100; Зайберт, Потёмкина, 1981, с. 110-127; Беспрозваиный, Мосип, 1996, с. 22, 38; Мосин, 2005, с. 18; Сериков, 2000, с. 98;].][Матюшин, 1976, с. 47-56; Матюшин, 1973, с. 96-103; Матюшин, 1970, с. 5-39; Зайберт, 1992, с. 97-102][Виноградов, 1981, с. 131] [Окладников, 1956, с. 81-178] [Крижевская, 1968, с. 148; Мосин, 2000, с. 112]
Зах, 2006, с. 24-27]
Крижевская, 1968, с. 150; Зах, 2006, с. 22; Виноградов, 1981, с. 85]
Стройматериалы и изделия из натурального камня в наши дни производятся практически во всех странах мира. И технологий для его обработки существует больше десятка – а видам камнеобрабатывающего оборудования и инструментов счет идет на сотни. Однако, так было не всегда – и перед первыми каменотесами древности стояли задачи, решение которых и по сей день вызывает у современников удивление. Это сейчас – в век лазеров, высокотемпературных газовых струй, плазмы, ультразвука и станков под ЧПУ – шлифовка, полировка, распиловка и фактурная обработка твердых пород кажутся обычным делом. В то время как каких-то 200 лет назад даже , а не обычная колотая, была редкостью. А уж крупноразмерная гранитная на станке в течение часа, в древности изготавливалась неделю. И путь к современным технологиям был очень долгим.
Древний мир
Несмотря на, казалось бы, полное отсутствие возможностей современной работы с камнем, древним мастерам удалось заложить основы большинства, существующих и поныне, технологий. Это было куда больше, чем обычное скалывание краев и примитивная шлифовка. Уже 7-8 тысяч лет назад, используя заточенные каменные сверла, пилы и эксцентриковые механизмы, наши предки изготавливали полую каменную посуду, вырезали печати, амулеты и инструменты с фасонной поверхностью. Массово распространилась узорная резьба по камню и изготовление первых крупноразмерных плит для строительства дворцов, а в Египте, Междуречье и Центральной Америке – еще и пирамид. Алмазные же резцы (пусть и встречавшиеся редко) позволяли совершать над камнем чудеса.
Апогей в мастерстве обработки и масштабном применении гранита, базальта и прочих скальных пород был достигнут в Древнем Риме. На счету его инженеров и строителей – и тысячекилометровая сеть дорог, и , и домов такого размаха и качества, что многие их творения эксплуатируются и поныне.
Средние века
В Европе с 7-8 века расцветает изготовление каменных изделий для монастырей и рыцарских замков – благодаря расширению географии добычи сырья и увеличения населения. Начинает применяться обработка камня с использованием воды, абразива и механических пил.
С 10 по 15 век к штучным изделиям добавляется производство стройматериалов, что привело к появлению цехов (прообразов будущих камнеобрабатывающих заводов). С 14 века значительно расширяется ассортимент – и к первой брусчатке и плитам добавляется мозаика. Для столь трудоемких и масштабных работ необходим был и соответственный инструментарий, которым стали канатные пилы на основе проволоки, впервые появившиеся в Чехии. Вскоре к ним добавились шлифовальные мельницы в Испании, Голландии и Германии – приводом для которых служила система передачи движущего момента от колес, вращаемых падающей на их лопасти водой (впоследствии применяемая повсеместно – вплоть до первых колесных пароходов).
Конец 18 – начало 20 века
Далее наступил черед промышленной революции – и механические, паровые, гидравлические, а затем и электрические станки привели к появлению и развитию всех ныне существующих сфер камнеобработки. По существу, от возможностей технологий сегодняшнего дня их отличала лишь меньшая скорость и не столь высокая точность – притом, что последняя в изготовлении щебня, брусчатки, плит, бута, а также изделий вроде столешниц, подоконников и ступеней, в сущности, не играет столь решающей роли.
20 – 21 век
И, наконец, последние 100 лет принесли привычные сегодня ультразвуковую, плазменную, газовую, лазерную и гидроабразивную резку и гравировку камня – тысячекратно увеличив скорость, но не сложность обработки, подвластную резцам в золотых руках прежних мастеров.
05.02.2019
В каменном веке - древнейшем культурно-историческом периоде (около 800-5 тыс. лет до н.э.) камень служил основным материалом дли изготовления топоров, молотов, рубил, мотыг, кожей, наконечников стрел и копий, булав, брошей, гребней, статуэток, возведения культовых сооружений и устройства жилищ. Такое исключительно важное значение каменных материалов в жизни первобытного общества определило само название эпохи, длившейся сотни тысяч лет до начала освоения человеком металла.
В технике обработки камня в каменный век произошел переход от грубых и примитивных ручных рубил к разнообразным режущим и колющим орудиям. Человек и этот период постепенно осваивал ударную обработку (раскалывание, теску и т.д.), сверление, распиловку и шлифовку камня. Освоение первобытным человеком основных операций и приемов обработка камня происходило примерно в такой последовательности: откалывание - ранний и средний палеолит (800-35 тыс. лет до н.э.): раскалывание, расслаивание, растепление, грубая теска, отжимная ретушь - поздний палеолит (35-10 тыс. лет по н.э.); распиловка, доводочная теска (пинетаж), сверление шлифовка-полировка - неолит (10-5 ты лет до н. э.).
Таким образом, в основе обработки камни на стадии ее зарождения лежали ударные способы воздействия орудия труда на камень - от мощных воздействий (при разбивке крупных кусков горной породы) до легчайшего постукивания (при мелкой или посадочной ударной обработке, так называемой ретуши). Одновременно с развитием ударной техники совершенствовалась и техника обработки камня давлением и импульсом (расщепление, раскаливание, расслаивание). Большую роль сыграло при этом освоение первобытным человеком приемов раскалывания камня с использованием промежуточного элемента (посредника) в виде каменного зубила или закольника, по которому наносился удар молотком.
Основные приемы обработки камня (распиловка, шлифовка-полировка, сверление) были освоены первобытным человеком в неолите, причем в качестве каменных орудий использовались топоры, резаки, кирки, долота, булевы. Специальные места, где первобытный человек обрабатывал камень, назывались "каменными кузницами". Hа территории нашей страны каменные кузницы неолитического человека обнаружены археологами вблизи Иркутска. Ocновным природным каменным материалом здесь был нефрит, который обрабатывали раскалыванием, распиловкой, шлифовкой, сверлением. Для получении первичных заготовок большие глыбы камня раскаливали на костре, затем обливали водой, в результате чего они распадались на более мелкие части. Распиливали нефрит плоскими листовидными пилами из прочных горных пород, подсыпая влажный кварцевый песок.
В эпоху неолита появляются первые механизмы и примитивные станки для распиловки камня с рабочим инструментом в виде остро отточенной листовидной пластины (пилы), совершавшей возвратно-поступательное движение при помощи механизма с маятниковой подвеской (рис. 1). Материалом для пилы служили кремний, кварцит, роговик, плотный сланец. Привод такого станка осуществлялся за счет мускульных усилий человека. Для сверления камня использовали полую кость, ее ставили вертикально и приводили по вращение тетивой лука; под рабочий торец кости подсыпали увлажненный песок. Шлифовали (полировали) камень на специальных плитах, чаще всего из песчаника с подсыпкой влажного кварцевого песка.
Большой толчок развитию техники обработки камня дало изобретение гончарного круга, на базе которого впоследствии были созданы ручное точило для шлифовки и устройства для обработки чаш, ваз, горшков и других тел вращения.
Существенный прогресс в технике обработки камня связан с началом использования инструмента из металла. Так, в период I династии Древнего Египта (4-3 тыс. лет до н.э.) для тески камня применяли бронзовые долота, а для распиловки - полосовые (штрипсовые) пилы с медным корпусом, которые работали Co свободным абразивом (кварцевым песком) или с закрепленным абразивом (счеканенными в корпус зернами твердых минералов: корунда, алмаза, бенилла, топазу и др.). Таким образом, например, получены заготовки различных гранитных саркофагов и базальтовые плиты пола пирамиды Ху-Фу.
С изготовлением металлического инструмента связано и появление универсального камнераспиловочного средства - двуручной пилы (рис. 2), которая была заимствована у деревообработки и использовалась для распиловки камня практически до середины XlX в. Часовая производительность этого примитивного средства распиловки составляла на граните - 0,012, на мраморе - 0,018 и на известняке - 0,25 м2/ч, что в сотни раз ниже производительности современных средств штрипсовой распиловки камня.
При рабовладельческом строе технические приемы обработки камня основывались исключительно на ручном труде. В эпоху феодализма, несмотря на более высокий уровень развития производительных cил, камень обрабатывали с использованием ручных орудий труда. Однако уже в этот период примитивные устройства начинают вытесняться болеe совершенными установками для распиловки, тески и шлифовки камня.
В Европе развитие техники и технологии обработки камня было в значительной мере обусловлено общим ростом технического уровня средств производства, особенно в эпоху Возрождения (XIV-XVI вв.). В Италии, имевшей традиционно высокую культуру камня, расцвет науки, искусства и техники в этот период привел к значительным усовершенствованиям технических средств добычи и обработки камня. В сборнике рисунком великого художника и ученого итальянского Возрождения Леонардо да Винчи «Кодекс Атлантикус», хранящемся в Милане и включающим свыше 1700 листов, содержится первый технический чертеж штрипсового камнераспиловочного станка с кулисным приводом пильной рамы (рис. 3).
В средневековых государствах Европы в строительстве использовали наряду с мрамором и прочные породы (гранит, базальт, кварцит). Из них возводили массивные замки, оборонительные стены вокруг городов и другие сооружении.
В России и этот же период широко применили подмосковные известняки, что обусловило расцвет белокаменной архитектуры. Первые белокаменные стоны Московского Кремли были возведены в 1367 г. О каменоломнях Подмосковья с 1462 г. упоминают писцовые книги «Приказа каменных дел» Московского государства. Одна из архитектурных записей свидетельствует, что крестьянин Лазарь Ларин подрядился в 1691 г. поставить на строительство собора и Переяславле Рязанском пять тысяч штук «ступенного доброго мячковского камня». Необходимые строительные детали из известняка (ступени, накривочные плиты и т.д.) изготовляли теской вручную непосредственно на карьере, для этого обычно привлекали тысячи камнеломов и камнетесов из крестьян. Мастеров и подмастерьев каменных дел вербовали из свободных ремесленников.
В XVII-XVIII вв. в наиболее развитых странах Европы в приводах машин и механизмов начинает использоваться энергия воды и ветра, а основным двигателем в промышленном производстве становится водяное колесо. В этот период камнеобработка выделяется в самостоятельную отрасль промышленности с организацией достаточно крупных предприятий. В Россия этот процесс приходится на эпоху Петра I (первая четверть XVIII в.), "Постройка Петербурга, - писал академик А.Е. Ферсман, - положила начало новой технике обработки камня и созданию камнеобрабатывающей промышленности в России". Камень был важнейшим строительным мaтериалом при строительстве новой столицы, в больших количествах его применяли при кладке фундаментов, для облицовки дворцов, набережных, мостов, при возведении монументальной скульптуры, мощении площадей и мостовых.
Первым отечественным камнеобрабатывающим предприятием считается Петергофская гранильная фабрика, основанная по уточненным данным в 1723 г.
Резко возросшая потребность в изделиях из камня в царствование Елизаветы (середина XVIII в.), вызванная увеличением объемов дворцового и монументального строительства в Петербурге и Москве, привела к значительному расширению камнеобрабатывающего производства в России и прежде всего на Урале, располагавшем крупными запасами разнообразных мраморов и самоцветного сырья. В Екатеринбурге и его окрестностях на месте мелких кустарных камнерезных производств возникает несколько крупных камнерезных предприятий с машин ион обработкой камня. Первая такая фабрика. построенная под техническим руководством талантливого русского механика и конструктора Никиты Вяхирева, была введена в эксплуатацию в начале 1747 г.. о чем имеется следующий запись в архивных документах: «... действуемой водою машиною разрезан мраморной синей камень длиною в одни аршин и в пять с половиной вершка, шириною и девять вершков через четырнадцать часов... если показанный камень резать пилою через человеческую силу, то б три человека разрезали в шесть дней...» Иными словами, производительность машинной распиловки превысила производительность ручного труда в 6 раз, а выработка на одного работающего увеличилась в 18 раз! Интересно, чтo Бахорев, несмотря на очевидный успех, продолжал и дальше совершенствовать конструкцию своих станков. Летом 1747 г. с Екатеринбургской камнерезной фабрики была отправлена первая партия мраморных изделий машинного производства. Станочный парк фабрики в это время состоял из шести распиловочных станков (четырех штрнпсовых и двух дисковых), двух шлифовальных, двух полировальных, пяти гравировальных и др. В 1752 г. в Екатеринбурге работали уже три камнерезные фабрики, а в находящемся неподалеку поселке Mpaморское действовал существующий и ныне Мраморный камнерезный завод.
Таким образом, уже в середине XVII в. в России на базе уральских мраморных месторождений образовался мощный для того времени промышленный комплекс по обработке камня. Только на добыче мрамора в уральских каменоломнях в это время работало около 300 человек, добывалось ежегодно свыше 130 м2 блоков; еще примерно 200 человек работало на екатеринбургских фабриках. В историю техники обработки камня вошли имена уральских камнеобработчиков-умельцев Кирилла Шагова и Матвея Heсенцева, талантливого механика-конструктора и организатора производства Ивана Сусорова.
В 1851 г. на Екатеринбургском заводе была произведена первая в России машинная распиловка прочного камня (дисковыми пилами).
В 70-х гг. XVIII в. в отрогах Алтая создается крупная Колыванская шлифовальная фабрика (на базе месторождений ишм и порфиров), оборудованная так называемой мельницей, которая приводилась в действие силою водоналивного колеса.
Основатель фабрики - русский умелец Филипп Васильевич Стрижков, изобретатель первого универсального профилировочного станка для обработки камня. В 1801 г. Стрижков модернизировал штрипсовые распиловочные станки Колыванской фабрики, заменив колеса большого диаметра и коленчатые валы главного привода кривошипно-шатунным механизмом, а канатные подвески пильной рамы на цепные. Такое усовершенствование конструкции значительно улучшило эксплуатационные показатели камнераспиловочного оборудования.
Подлинную техническую революцию в промышленном производстве произвело изобретение в середине XVIII в. парового двигателя, принципиально изменившего конструкцию привода рабочих машин.
С 1880 г. на промышленных предприятиях наиболее развитых стран начали использовать электроприводы станков с групповым (через систему трансмиссий), а позже с индивидуальным приводом. На камнеобрабатывающих заводах Италии, Германии, Франции вводятся в эксплуатацию камнераспиловочные, шлифовально-полировальные и фрезерно-окантовочные станки, снабженные индивидуальным электроприводом. Станки конструировались таким образом, чтобы станина и электродвигатель, смонтированные на общем основании, составляли единое целое, благодаря чему отпадала необходимость в индивидуальной трансмиссии или контрприводе. Hа отечественных камнеобрабатывающих предприятиях, в частности, на фабрике Верфели в Петербурге, такое оборудование начали применять в начале XX в.
Первые станки дли обработки камне с индивидуальным электроприводом, конструктивный принцип которых был заимствован у металлорежущего оборудования того времени, послужили прототипом современных камнеобрабатывающих станков. Большое влияние на конструкцию и рабочие параметры камнеобрабатывающего оборудования оказало создание прогрессивных видов исполнительных органов и инструментов: искусственного шлифовального круга (1859 г.). алмазной дисковой пилы (1885 г.), пневматического молотка (1897 г.), канатной пилы (1890 г.) и др.
После отмены о России в 1801 г. крепостного право приток дешевой рабочей силы для добычи (ломки) камня резко скоротился. С этого времени камнеобработка в России вступила в полосу угасания. К началу XX в. в России насчитывалось примерно 60 мелких каменоломен (в Карелии, на Урале, Украине, Алтае, в Крыму, под Петербургом и под Москвой) и 14 камнеобрабатывающих предприятий (в Петербурге, Moскве, Екатеринбурге, Киеве, Житомире, Сортавале, Колывани, Мраморском и др.), имевших годовую производительность около 11 ты. м3 блоков и 60 тыс. м2 облицовочных изделий (цокольных плит, ступеней, карнизов, парапетов и т.д.).
На операциях обработки камня преобладал тяжелый ручной труд (камнеобрабатывающие станки импортного производства применялись лишь, в единичных случаях).
За годы Советской власти ранее отсталая и кустарная промышленность по добыче и обработке облицовочных материалов из природного камня развилась в мощную индустриальную отрасль материального производства, располагающую современной техникой и технологией, крупной научной базой и квалифицированными кадрами. За последние 20 лет производство облицовочных материалов из природного камня в нашей стране возросло примерно в 11 раз что соответствует среднегодовому темпу роста около 50 %.