Реконструкция самого раннего известного композита

Sep 03, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 8163 (2023) Цитировать эту статью

565 Доступов

3 Альтметрика

Подробности о метриках

Происхождение композитной черепицы, одной из старейших форм кровли, до сих пор неясно. Это исследование основано на наборе из более чем 5000 фрагментов глиняной плитки, раскопанных в одном месте на стоянке Цяокунь на китайском Лёссовом плато, датированных примерно 2400–2200 годами до нашей эры (ранний период Луншань). Объединив статистику морфологических измерений, 3D-моделирование, компьютерное моделирование и ссылки на исторические и археологические записи, мы реконструируем самые ранние известные технологии кровельных работ из композитной черепицы и демонстрируем, что производство черепицы находилось на низком уровне стандартизации с ручным управлением, образующим ключевой агент в процессе кровельных работ. Количественное исследование композитной черепицы из Цяокуня было затем помещено в археологический контекст и сопоставлено с другими памятниками на Лёссовом плато. Выяснилось, что здания с черепичной крышей по необходимости были общественными проектами. Такие структуры служили узлами в более крупных сетях социальных коммуникаций; кроме того, их появление было связано с усилением социальной сложности в государственных делах в период Луншань. Изобретение глиняной черепицы было связано с появлением толстых утрамбованных стен, имевших достаточную прочность, чтобы служить несущими конструкциями для тяжелых черепичных крыш. Черепица, раскопанная на стоянке Цяокунь, указывает на то, что Лёссовое плато было ключевым центром происхождения и распространения композитной черепицы и связанных с ней кровельных и строительных методов, что указывает на традицию кровельных технологий Луншань-Западная Чжоу в Восточной Азии.

Черепица представляет собой ключевую архитектурную инновацию человечества. Сегодня во всем мире широко используется плитка из керамики, камня, бетона и других материалов1. Изобретение и внедрение черепичных крыш имеют большое значение, поскольку они значительно улучшили долговечность, водонепроницаемость, ветроустойчивость и затраты на техническое обслуживание кровли2. Это имело далеко идущие коэволюционные последствия и для других изменений в материалах, форме и конструкции человеческих жилищ и других построек (например, широкое использование кирпича и несущих конструкций3). Изучив происхождение черепицы и связанные с ней методы строительства, можно получить ключевое понимание архитектурной и социальной истории.

Однако происхождение плиток, особенно композитных плиток, которые состоят из облицовочной и поддонной плиток и создают структуру «сверху и снизу», еще предстоит удовлетворительно установить. Детали самых ранних методов черепичной кровли и связанные с ними изменения в архитектуре до сих пор неясны. Точно так же требует исследования социальная основа, которая привела к переходу на черепичные крыши. Наконец, возникла ли технология композитной плитки в нескольких местах или она распространилась из одного места или региона? Исследования на сегодняшний день ограничены обычно фрагментарным характером крыш и, следовательно, черепицы в археологических находках. Кроме того, исследования на сегодняшний день не смогли изучить социальную значимость системы композитной плитки. На основании ограниченных имеющихся данных предыдущие ученые предполагали, что самые ранние плитки были керамическими (чаще всего из обожженной глины, называемой в литературе «терракотой») и впервые были использованы в конце третьего тысячелетия до нашей эры. В Западной Евразии такие плитки обычно имеют прямолинейную форму без каких-либо элементов соединения. Их использовали для крыш так называемых «коридорных домов» в поселениях материковой Греции (~ 2650–2200 гг. до н.э.)4,5,6. В Восточной Евразии глиняные плитки аналогичного периода (период Луншань, ~ 2400–1800 гг. до н. э.) были найдены в шести памятниках, по крайней мере, на Лёссовом плато в Китае (Приложение SI, S5). Такая плитка, судя по всему, использовалась исключительно для крупных строительных комплексов7,8. Примечательно, что взаимосвязанные компоненты, обнаруженные в системе композитных плиток в восточной Евразии, не встречаются в контекстах Западной Евразии еще тысячу лет9 (рис. 1A, Приложение SI, таблица S4).