Из чего построены египетские пирамиды?
Для строительства пирамид, а также гробниц и мастаб в Древнем Египте предпочитали использовать относительно мягкие и широко распространённые горные породы — известняки и песчаники, а также ангидриты и гипсы. Джеймс Хэррелл (James Harrell) для «Энциклопедии по египтологии» (Encyclopedia of Egyptology), выпускаемой в режиме on-line Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе, подготовил внушительный обзор, где учёл и нанёс на карту 128 древнеегипетских каменоломен. Вероятно, их было гораздо больше, но одни — всё ещё не открыты, а другие были уничтожены в последующие эпохи.
Рис. 1. Пирамиды Менкаура (Микерина) и Хафра (Хефрена) в Гизе, сложенные из известковых блоков. В основании пирамиды Менкаура (на переднем плане) лежат глыбы гранита и гранодиорита, доставленные из района Асуана. Фотография из обсуждаемой статьи в Encyclopedia of Egyptology.
В последние годы интернет и другие СМИ захлестнули волны псевдонаучных измышлений на тему древнеегипетских методов строительства: без всяких оснований утверждается, что каменные строительные блоки являются бетонными конструкциями. Источником для подобных предположений послужила серия публикаций французского химика Жозефа Давидовитса (Davidovits, 1986 и др.), в которых утверждалось, что блоки в пирамидах заливались на месте из раствора, составленного из дроблёного глинистого каолинитового известняка, распространённого в районе Гизы, извести и соды. Разумеется, геологи и палеонтологи, изучавшие состав и структуру египетских блоков, неоднократно отмечали, что они представляют собой обработанные глыбы естественных осадочных отложений, а отнюдь не бетонную заливку (см., например, Jana, 2007), но, увы, именно самые неумные идеи ныне принято возносить на щит.
Видео: Как строили египетские пирамиды? — Научпок
Геолог Джеймс Хэррелл из американского Университета Толидо (University of Toledo, штат Огайо) не только скрупулёзно нанёс на карту 128 древних каменоломен на территории нынешнего Египта и Северного Судана (рис. 2), но и разобрался, в какие эпохи отдавалось предпочтение тем или иным строительным материалам в различных частях Древнеегипетского государства.
Рис. 2. Карта древнеегипетских каменоломен. Красными кружками показаны известняки, чёрными квадратами — песчаники, зелёными треугольниками — гипсы. Рисунок из обсуждаемой статьи в Encyclopedia of Egyptology.
Каменные блоки и плиты египтяне использовали не только для возведения масштабных каменных сооружений, но и укрепляли и облицовывали ими постройки из сырцового кирпича — дворцы, крепости, хранилища, жилые дома. Основными строительными материалами служили относительно мягкие, то есть лёгкие в обработке, осадочные горные породы — известняки и песчаники (рис. 1, 3). Если известняки представляли собой практически чистый карбонат кальция, то песчаники состояли в основном из кварцевых песчинок с примесью полевых шпатов. Египтяне называли известняк «хорошим белым камнем из Тура-Масара» (Тура-Масара, или Мазар, — один из районов, где добывался камень), а песчаник — «прекрасным светлым твёрдым камнем». Он, действительно, крепче известняка.
Рис. 3. (a) Открытая каменоломня для добычи известняка для пирамиды Хафра в Гизе, где сохранилась разметка (рис. 2, 4). (b) Штольня для добычи известняка в Ко-эль-Кебир с опорными колоннами (рис. 2, 64). (c) Каменоломня для извлечения песчаных блоков в Наг-эль-Хош (рис. 2, каменоломня 8). Фотографии из обсуждаемой статьи в Encyclopedia of Egyptology
Со времён Древнего царства главным камнем египетских строителей стал известняк, поскольку именно эта порода была широко распространена вдоль средиземноморского побережья и долины Нила от Каира на севере до Эсны на юге (рис. 2, 3а, b). Например, одна из Великих пирамид — Хафра — в Гизе строилась из известняка, который добывался прямо за ней (рис. 3а). Песчаники выходили на поверхность по берегам Нила южнее Эсны (рис. 2, 3c). Использовали их реже: в Древнем царстве из песчаника возвели династическую гробницу в Иераконполе и небольшую пирамиду в Нагаде. Тем не менее, несмотря на сложности с транспортировкой, в эпоху Нового царства именно более устойчивые к разрушению песчаники становятся основными строительными материалами — большинство храмов в Фивах, часть храмов в Абидосе, храм Атона в Эль-Амарне. На Синайском полуострове и в западных оазисах выбор камня для постройки зависел от того, что можно было добыть в ближайшей каменоломне.
Реже и, вероятно, в особых целях, как практических (для укрепления постройки), так и церемониальных (для отдания почестей фараону или жрецу), египтяне добывали и обрабатывали очень твёрдые граниты и гранодиориты (рис. 1) или сливные (сильно окремнённые) песчаники и базальты. (Базальт и гранодиорит являются изверженными горными породами, гранит имеет сложное метаморфическое происхождение.) На побережье Красного моря добывались два типа солей, пригодных в строительстве, — ангидрит (сульфат кальция) и гипс (водный сульфат кальция). Интересно, что название горной породы и минерала — «гипс» — через греков восходит к египтянам, хотя они его могли заимствовать от аккадцев. Для облицовки египтяне также использовали травертин, или известковый туф, известный как «египетский алебастр».
Видео: Как строили пирамиды в древнем Египте
Чтобы между крупными блоками в постройках не оставалось щелей, а также пустот и сколов, египтяне ещё в Прединастический период изобрели свой собственный тип раствора на основе гипса. При нагревании этого минерала до 100–200°С, он теряет часть воды и превращается в полугидрат — жжёный гипс. При смешивании с водой это вещество вновь кристаллизуется в виде гипса и быстро застывает. В чистом виде жжёный гипс чаще использовали для создания поверхностей, по которым вырезали рельефы, а когда он требовался как наполнитель — добавляли песок. Настоящий цементный раствор на основе известняка появился только при Птолемеях (IV в. до н. э.).
Из 128 известных каменоломен в 89 добывались известняки, в 36 — песчаники, в 3 — гипс и ангидрит. Хотя, как правило, камень для постройки брался в ближайшей каменоломне, но для облицовочных работ могли использоваться и отдалённые карьеры, если там можно было найти менее трещиноватый известняк приятных оттенков и текстуры, выдержанных на большой площади: например, известняки из каменоломен Тура и Масара в период Древнего и Среднего царства. А для храмов в Фивах песчаник доставляли за сотню километров. Обычно камень добывали в каменоломнях открытого типа, но, когда требовался материал особого качества, пробивали штольни до 100 м вглубь утёса (рис. 3b). С помощью кирок и зубил (медных, затем бронзовых, позднее железных) и каменных кувалд вырубали прямоугольные блоки (рис. 4).
Рис. 4. (a) План храма, нанесённый на опорную колонну в штольне Джбель-Шейх-Саид (рис. 2, каменоломня 33). (b) Блоки известняков, оставшиеся в каменоломне «царицы Тий» (рис. 2, каменоломня 35). Фотографии из обсуждаемой статьи в Encyclopedia of Egyptology
К карте каменоломен, составленной Джеймсом Хэрреллом, прилагается список, в котором приводятся сведения о горных породах, которые добывались в каждой из них: название формации, её возраст, особенности структуры и состава, наиболее характерные ископаемые организмы, а также указаны постройки, которые, вероятно, возведены из блоков, добытых в данной каменоломне, и время, когда в ней велись работы. Например, для пирамиды Хафра известняковые блоки вырубали недалеко от неё в каменоломне (рис. 3а), вскрывшей среднеэоценовую формацию Observatory (возраст примерно 45 млн лет), которая представляет собой нормально-морские отложения с обильными раковинами гигантских простейших — фораминифер нуммулитид, а также с микроскопическими оперкулинидами, глобигеринидами и другими фораминиферами- встречаются там остатки морских ежей- структурные особенности известняка указывают на то, что он формировался не глубже базиса штормовой эрозии.
Именно минералогический состав горных пород (рис. 5), их структура, текстура и другие петрографические признаки, а для осадочных пород — также состав ископаемой фауны — позволяют точно определить, из какого карьера изымались будущие элементы конкретных построек. Уникальные особенности морского бассейна или его небольшой части со временем отражаются в образовавшихся там осадочных горных породах и застывают в них навсегда, даже если фрагменты этих пород становятся строительным материалом.
Рис. 5. Образцы пришлифованных срезов горных пород, использовавшихся как строительный материал в Древнем Египте. Верхний ряд — граниты и гранодиориты- второй ряд — гнейсы, гипс и известняк- третий ряд — известняки- четвёртый — известняк и песчаники- H6, H7, O1, L6, L9, L21, L25, L75, L91, S3, S9b — обозначения карьеров на карте. Из книги Harrell, 2009.
Так же, по петрографическим и палеонтологическим признакам, в свое время искали карьеры, где в Средние века добывался известняк для постройки храмов Древней Руси и Франции, когда начали их реставрировать. Потому что даже очень похожие известняковые блоки, взятые из разных карьеров, имеют несколько иной состав, в том числе химический, что может спровоцировать усиление эрозии в отреставрированной стене на стыке «заплаток» со старыми камнями.
