Орихалк

На фото — металлические слитки возрастом не менее 2600 лет, найденные на морском дне близ Сицилии. Эти слитки могут состоять из загадочного металла орихалка, распространенного в легендарной Атлантиде и по ценности уступавшего только золоту и серебру.

Впервые орихалк (от греческого ὄρος — «гора» и χαλκός — «медь») упоминается в трудах древнегреческих авторов. Гесиод в поэме «Щит Геракла» (VII век до н. э.) описал наголенники Геракла, сделанные из сияющего орихалка и подаренные Гефестом. В одном из «гомеровских гимнов» (около 630 г. до н. э.) описывается одеяние Афродиты, украшенное цветами из орихалка.

Самое подробное описание этого металла оставил Платон в диалоге «Критий», содержащем рассказ об Атлантиде:

«Многое ввозилось к ним из подвластных стран, но большую часть потребного для жизни давал сам остров, прежде всего любые виды ископаемых твердых и плавких металлов, и в их числе то, что ныне известно лишь по названию, а тогда существовало на деле: самородный орихалк, извлекавшийся из недр земли в различных местах острова и по ценности своей уступавший тогда только золоту.

Если некоторые свои постройки они делали простыми, то в других они забавы ради искусно сочетали камни разного цвета, сообщая им естественную прелесть; также и стены вокруг наружного земляного кольца они по всей окружности обделали в медь, нанося металл в расплавленном виде, стену внутреннего вала покрыли литьем из олова, а стену самого акрополя — орихалком, испускавшим огнистое блистание.

Всю внешнюю поверхность храма, кроме акротериев, они выложили серебром, акротерии же — золотом; внутри взгляду являлся потолок из слоновой кости, весь изукрашенный золотом, серебром и орихалком, а стены, столпы и полы сплошь были выложены орихалком.» (Пеpевод Сергея Авеpинцева).

Какой конкретный металл или сплав могли называть орихалком древние авторы? Греческое слово ὀρείχαλκος можно перевести как «горная медь». В латынь это слово пришло в виде orichalcum или aurichalcum (от латинского aurum — «золото» и греческого χαλκός — «медь», то есть «златомедь»), и им обозначали сплав, содержащий цинк. Из этого сплава римляне чеканили монеты в поздней республике и ранней империи. Однако долгое время ученым не удавалось обнаружить примеров массового использования орихалка в древнегреческом мире. Пока в 2015 году команда подводных археологов, исследуя затонувший корабль у берегов Сицилии, не обнаружила 40 металлических слитков, которые могут отвечать искомому сплаву. Судя по найденной поблизости глиняной посуде, кораблекрушение произошло в конце VI века до нашей эры.

А — место находки затонувшего корабля, Джела, Сицилия; Б — глиняная посуда на месте кораблекрушения. Фото с сайта psjfactoids.blogspot.com

Исследование с помощью рентгенофлуоресцентного анализа показало, что слитки состоят из сплава меди и цинка примерно в том же соотношении, что и у современной латуни. Этот сплав впервые был обнаружен в форме слитков и в таком большом количестве, до этого он попадался лишь в виде небольших изделий. Фибулы из орихалка находили в кургане Гордиона, древней столицы Фригии, ну и, конечно, целый ряд объектов был найден в разных регионах побережья Средиземного и Эгейского моря.

Как же в те времена могли изготавливать такой сплав? Скорее всего, тогда люди не владели методом получения металлического цинка. Страбон, цитируя Феопомпа, упоминает, что в плавильных печах при производстве меди образовывались капли «фальшивого серебра», которое при добавлении к меди могло образовывать орихалк. По всей видимости, имеется в виду металлический цинк, который был побочным продуктом плавки медных сульфидных руд. При этом он мог выбрасываться, так как считался бесполезным. Металлический цинк впервые был выделен лишь в XVIII веке немецким химиком Андреасом Сигизмундом Маргграфом.

Одна из возможных технологических схем производства орихалка носит название цементации. Тонкие слитки или небольшие кусочки меди смешивают с древесным углем и цинковой рудой — сфалеритом или каламином (Calamine; историческое название цинковой руды, образованной смитсонитом и гемиморфитом).

Возможные источники цинка для производства орихалка. А — сфалерит, Б, В — смитсонит, — смитсонит, Г — гемиморфит. Фотографии с сайта mindat.org

Затем смесь помещают в герметичный тигель и нагревают до температуры 1000°C ± 100°C. При нагревании цинк восстанавливается, часть паров цинка улетучивается (при 917°C), а другая часть задерживается на горячей поверхности меди и диффундирует в нее (при 1083°C). Затем смесь снова плавят и перемешивают до получения однородного сплава. Степень проникновения цинка в медь и общая доля абсорбированного цинка зависят от площади поверхности медных кусочков, их толщины, температуры и продолжительности обработки. Например, смесь древесного угля, малахита и каламина при прокаливании в закрытом тигле при разных температурах дают разный состав. При температуре 800°C сформированная латунь содержит менее 5% цинка, при температуре 850°C — более 10%, при температуре выше 900°C — более 20%.

В исследованных слитках тремя основными элементами являются медь (69–90%), цинк (16–28%) и свинец (1–7,7%). Содержание цинка до 28% согласуется с версией о производстве орихалка способом цементации. Широкий разброс концентраций основных элементов в слитках может свидетельствовать о том, что изготовители не знали точного способа производства сплава или не имели возможности точно контролировать производственный процесс. В качестве альтернативного объяснения можно предположить, что партия найденного орихалка произведена в разных местах, с использованием местного минерального сырья, что и отражается в составе заготовок. Эта версия выглядит правдоподобно, так как объединенные по химическому составу четыре группы слитков отличаются друг от друга и морфологией (размером, формой, массой). То есть различалась процедура литья слитков.

Слитки из орихалка, поделенные по химическому составу на четыре группы. Слитки отличаются также морфологией и цветом, например в «зеленой» группе есть блестящие слитки, а в «голубой» — покрытые зеленой патиной. Здесь представлено 38 слитков, так как два находились во время исследования на выставке. Длина слитков варьирует от 15 до 40 см, ширина — от 2 до 6 см, масса — от 254 г до 1,3 кг. Фото из статьи E. Caponetti et al., 2017. A multivariate approach to the study of orichalcum ingots from the underwater Gela's archaeological site

Высокие концентрации свинца в некоторых слитках могут указывать на то, что он был добавлен специально. Латунь с высоким содержанием свинца имеет плохие механические свойства, но более низкую температуру плавления и могла применятся для отливки больших изделий.

Широкое распространение латунь получила уже в I веке нашей эры, причем ее производство было столь массово, что после денежной реформы Октавиана Августа она использовалась для чеканки сестерция и дупондия.

А — сестерций, фото с сайта en.wikipedia.org/wiki/Sestertius, Б — дупондий, фото с сайта en.wikipedia.org/wiki/Dupondius

В этот период содержание цинка в монетах составляло 20–28%. Со временем количество цинка стало падать, что могло быть связано с переплавкой старых монет, во время которой происходила потеря цинка, однако состав монет мог быть изменен и преднамеренно. Производство латуни составляло до 30% от общего количества всех медных сплавов. Орихалк перестал упоминаться сразу после распада Римской империи (476 год н. э.), но был распространен в других местах (Турции, Египте, Индии), правда уже под другими названиями.

Фото с сайта psjfactoids.blogspot.com.

Александр Марфин