Изучение химических реакций, которые изменяют культурные слои (осадки) археологических памятников, важно не только для археологов, но и для широкого круга специалистов в области палеонтологии, палеогенетики, геологии и геохронологии. Такие процессы способны нарушать исходные стратиграфические взаимоотношения слоёв, а также негативно влиять на сохранность артефактов и костных остатков.
Детальное исследование таких преобразований было проведено для отложений Денисовой пещеры на Алтае – опорного объекта изучения древнейшей истории Северной и Центральной Азии. Коллективами из Института геологии и минералогии и Института археологии и этнографии (СО РАН), при участии специалистов из Южно-Уральского федерального исследовательского центра минералогии и геоэкологии УрО РАН изучены пещерные осадки, накапливавшиеся в интервале от 50 до 5 тыс. лет назад. Слои этого возраста в восточной галерее Денисовой пещеры содержат обильную и разнообразную фосфатную минерализацию. Результаты этих исследований недавно были опубликованы в журнале Minerals.
В интервале от 10 до 5 тыс. лет назад в восточной галерее обитали крупные колонии насекомоядных летучих мышей. В низах голоценовой части разреза продукты их жизнедеятельности сформировали несколько горизонтов гуано, мощность которых изначально достигала 2 метров. Формирование богатой аутигенной фосфатной минерализации в осадках Денисовой пещеры явилось прямым следствием биодеградации этого материала. Горизонты протогуано в разрезе пещерных осадков являются надёжными маркерами, поскольку представляют собой тонкие (несколько сантиметров) черные прослои, резко обогащенные биофильными элементами (C, N, P, S, Zn, Cu).
Просачивание агрессивных кислых растворов, богатых фосфором из отложений этих горизонтов в более древние слои – уровни обитания палеолитического человека – вызвало изменение осадков, вмещающих артефакты, и пагубно отразилось на сохранности каменных орудий. Костные остатки в зонах воздействия кислотных «протечек» были и вовсе уничтожены. Как следствие, материалы, претерпевшие химическую коррозию, становятся непригодными для определения их абсолютного возраста и анализа древней ДНК. Поскольку летучие мыши предпочитали селиться под сводами залов и галерей, наибольшая вероятность обнаружения сохранных археологических материалов существует в осадках, примыкающих к скальным стенам пещеры.
Комплексы аутигенных фосфатов успешно используются как индикаторы условий пещерной палеосреды. Однако до сих пор подобные реконструкции выполнялись на объектах, расположенных на территориях с жарким аридным (Израиль), средиземноморским (Греция, Франция) или умеренным (Румыния) климатом. Результаты проведенного исследования во многом открыли новый, по крайней мере, для территории Северной Азии сюжет в проблематике взаимодействия человека и окружающей его природной палеосреды. Детальный анализ контрастного фосфатного профиля восточной галереи Денисовой пещеры предоставил неоспоримые доказательства того, что в начале голоцена эта пещера по каким-то причинам была покинута людьми и, как минимум, на несколько столетий стала постоянным местообитанием крупных колоний насекомоядных летучих мышей.
На примере осадков Денисовой пещеры отработан практический алгоритм выявления специфичных биогеохимических и отвечающих им палеоэкологических интервалов, которым соответствуют археологически значимые события. Этот алгоритм может быть распространен на любые объекты сходной климатической обстановки.
Исследования были выполнены при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 22-28-00049), а также в рамках государственного задания Института геологии и минералогии СО РАН.
Осадки восточной галереи Денисовой пещеры, измененные кислыми фосфатными растворами: (а) профиль; (б) схема. Голубыми стрелками показано направление просачивания растворов из разновозрастных горизонтов гуано насекомоядных летучих мышей.