Из-за своего впечатляющего внешнего вида большое внимание уделяется каменной кладке инков, которая в основном состоит из вулканического кварцевого материала, содержащего кремнезем. В результате был достигнут высокий уровень понимания разнообразных рабочих шагов и применяемых инструментов. Исключением являются красноватая грязь, «llancac alpa» на языке кечуа, и «золотой обманкой», упоминаемое ранними летописцами как раствор, который соответствовал камням и впоследствии исчезал. Такие приемы были связаны с фольклором и не воспринимались всерьез. Это исследование пытается понять их, и был задан вопрос: были ли у строителей инков доступ к очень кислой грязи? Они сделали и использовали кислотную грязь из своих шахт, которая генерировала серную кислоту посредством бактериального окисления пирита (золотой обманки). Он достигает кислотности до pH = 0,5, что в 104 раза больше кислотности, чем у гуминовой кислоты, которая, как известно, приводит горные породы, содержащие кремнезем, через силикагель до глинистого минерала каолина. Эта кислотная грязь позволила поверхностно растворить и размягчить горный материал до вязкоупругого силикагеля. Этот процесс может быть улучшен более чем в десять раз путем добавления (щавелевой кислоты) сока растений, навык, предложенный из популярной традиции. В особых случаях при умеренном нагревании измельченного пирита в зазорах между точеными камнями образуется дополнительная горячая серная кислота. Там, где камень к камню контактирует с переносимым весом, растворение под давлением в кислой среде удаляет материал, а осаждение кремнезема регенерирует материал в трещинах и порах в других местах. Предпринята попытка реконструировать, как строители инков применяли технологию силикагеля для придания формы камням, их полировки и подгонки. Появление блестящих и стекловидных соединений и поверхностей раздела инков объясняется затвердеванием полученного или дополнительно добавленного силикагеля. Современные процессы для сохранения каменных памятников от ухудшения окружающей среды независимо друг от друга разработали аналогичные технологии на основе силикагеля.
Много интересных деталей можно узнать из исследований установленных каменных блоков в стенах инков. Во-первых, следует отметить, что, глядя на поперечное сечение такой стены, часто только передние (видимые) каменные соединения показывают идеальное прилегание. В каменной кладке в основном несущие поверхности плотно прилегают по всем поверхностям. Вертикальные швы обычно устанавливаются только на глубину нескольких сантиметров. Оставшееся пространство заполнено мелкими камнями. На задней стороне стены арматура в этих случаях не идеальна и часто выполняется с помощью наполнителя. Однако есть также места, где идеальная посадка проходит внутрь, а в некоторых случаях вплоть до противоположной стороны (например, Саксахуаман, Священная площадь в Мачу-Пичу, Писак (рис.4)). Во многих других случаях соединения находятся только на краю камней, но проходят на нижней поверхности шва. Внутри соседние камни почти не соприкасаются. В хорошо построенных стенах, таких как в Оллантайтамбо, можно увидеть отпечаток всей неправильной верхней грани верхнего камня, совпадающий с контуром лицевой стороны нижнего камня. Еще один памятник инкам, где это наблюдается, - Писак (рис. 5).
Несмотря на довольно убедительную реконструкцию и экспериментальную проверку технологии каменной кладки инков (Protzen et al., 1997, 2000), которая ставит претензии химической обработки подобранных камней в область фольклора, остаются некоторые открытые вопросы:
На многочисленных вулканических или магматических камнях инков с высоким содержанием кремнезема видны каменные узлы, а иногда и целые каменные поверхности, что предполагает специальную обработку поверхности. Места, где это очевидно на части камней инков: внутри города Куско: стены Кориканча и улицы Лорето, Саксайуаман, Кенко, Тетекака, Темпло де ла Луна (или Амару Мачай), Тамбо Мачай, Пука Пукара, Писак, Ольянтайтамбо, Чинчеро, Мачу-Пикчу и Ракчи.
На рис. 6 показан такой блестящий вид с места Оллантайтамбо в каменных узлах стены высотой 4 метра, шести стоящих монолитов в недостроенном Храме Солнца, когда они смотрят вверх на небо. Только суставы хорошо отражают и, кажется, превращаются в стекло. Поверхность монолитов и самих соединительных камней кажутся только забитыми. Это говорит о том, что была особая обработка суставов и намерение позади.
Отражение света от некоторых каменных соединений или каменных поверхностей является значительным. Иногда видимый слой даже преломляет и рассеивает свет, что означает, что он в некоторой степени прозрачен для света. На поврежденных каменных поверхностях иногда также различим отчетливый слой с очень гладкой поверхностью (например, в Sacsayhuaman). Перуанский Альфредо Гамарра начал изучать это «витрификации» давным-давно. Идентификация и каталогизация этих интригующих камней была проведена сыном Альфредо Хесусом Гамаррой. Эти усилия и вопросы, связанные с «остеклованными» каменными поверхностями, обсуждаются в (de Jong and Jordan, 2012), где также можно увидеть дифракционные эффекты в видеофильме «Трон инков» в Саксайуамане. В этом блоге дается ценный обзор различных аспектов «превращенных в стекло» поверхностей инков.
Таким образом, предварительный вывод из настоящего исследования должен состоять в том, что частичная и селективная химическая обработка стыков и поверхностей камня инков, по-видимому, имела место. Какие методы были применены, и у строителей каменной кладки инков были материалы и знания, чтобы сделать это?
Какая химия понадобится для выщелачивания и поверхностного размягчения твердых камней инков преимущественно вулканического или магматического происхождения?
Хорошо известно, что минералы кремнезема и, в частности, полевые шпаты ((KAlSi3O8 - NaAlSi3O8 - CaAl2Si2O8), которые происходят из кислых магмитов, таких как риолит или гранит, или кристаллизуются из магмы, медленно выветриваются гуминовыми кислотами до каолина (китайская глина) (Хуанг и Keller, 1970). Один из них связан с процессом частичного гидролиза с образованием алюмосиликатов, которые состоят из субмикроскопически небольших кристаллов силиката. Так образовались важные отложения каолина (например, в Центральной Европе: Германия, Чешская Республика). Гуминовые кислоты могут достигать кислотности рН 4,5. Их протоны заменяют ионы калия в силикатной минеральной структуре, которая ослабляет связи Si-O-Al, высвобождая гидроксид алюминия и кремниевую кислоту. Концентрация протонов ограничивает скорость этого процесса. Также известно, что некоторые комплексообразующие кислоты, такие как салициловая и винная кислота растворяет силикатные минералы в десять раз быстрее, чем другие кислоты.
Вопрос, который нужно задать: есть ли у строителей каменных стен инков доступ к сильнокислой жидкости или грязи, чтобы они могли ускорить процесс выветривания на порядки?
Расследование по этому вопросу дало положительный ответ:
Здесь предполагается, что в ходе своей горнодобывающей деятельности инки-шахтеры научились узнавать кислую шахтную воду, возникающую в результате окисления сульфидов металлов, богатых серой, таких как FeS2, пирит или золотой обманкой. Кислая шахтная вода является неизбежной проблемой загрязнения окружающей среды в сульфидсодержащих шахтах, например, в шахтах, в которых медь производится из сульфидов меди в присутствии сульфида железа. Агрессивное выщелачивающее воздействие кислой шахтной воды на камни и деревянное оборудование в шахтах хорошо видно в шахтных установках и хорошо известно шахтерам.
Но какие доказательства добычи сульфидов существуют на территории инков с доиспанских времен? Инки основывали свою металлургическую деятельность на опыте 2000–3000 лет, предшествовавшем цивилизациям до инков (Lara Monge, 1906) (Lechtman, 1991). Они сосредоточили свои собственные интересы в горнодобывающей промышленности на эксплуатации по существу четырех различных металлов: золота, серебра, меди и олова. Однако они знали и использовали также свинец или платину. Большинство шахт были месторождениями сульфидов или связаны с сульфидами. Шахтеры инков вполне могли различить золото и пирит (золотой обманкой). Но они не знали и не использовали металлическое железо (Keatinge, 1988). Добыча полезных ископаемых была государственной деятельностью, и обычные люди должны были предлагать свою работу как часть своего долга. Они были организованы для работы в шахтах таким же образом, как и для строительства каменной кладки для сакральных или административных зданий. Так что может случиться так, что рабочие с опытом добычи полезных ископаемых закончили строительство каменной кладки Таким образом, понятие корродирующего воздействия шахтной воды на камни могло бы достичь строительных площадок для зданий инков. В то время как золото и серебро в основном использовались для представительства и ритуалов, бронза, сплав меди и олова становились все более важными для инструментов и оружия. Кроме того, медь была также легирована золотом. Таким образом, технология добычи меди приобретает все большее стратегическое значение, так что на обширной территории, где преобладают инки, действуют многочисленные сульфидные рудники. А сульфидные рудники производили кислую шахтную воду, особенно когда присутствовали богатые серой минералы (например, пирит). Процесс в основном активируется автотрофными, ацидофильными сульфидокисляющими бактериями, которые получают энергию от окисления сульфидов и обычно присутствуют в шахтах.
2.3 Пиритная грязь и ее свойства
Пирит - довольно стабильный минерал. Но когда разбитые кристаллы пирита ( золотой обманки) в умеренно кислом растворе инокулируют сульфидокисляющими бактериями (например, Acidothiobazillus ferrooxidans, Leptospirillum ferrooxidans, Acidothiobacillus caldus, сравните рис. 9, слева), эти бактерии распознают сульфид как источник энергии и начинают окислять его. получение энергии для фиксации и размножения углекислого газа. В течение нескольких дней значение pH раствора может упасть до значения между pH 0,5 и pH 1, пока образуется сульфат железа и яроситы (например, KFe3 (SO4) 2 (OH) 6) и оксиды-гидроксиды Fe3 + (такие как гетит). , Лепидокрокит (eFeOOH)). Цвет ярозита и гетита - от желто-коричневого до коричневого, у чешуекрылого - красный (см. Рис. 9).
Бактерии, используя каталитические промежуточные продукты, извлекают и используют как сульфидную серу, так и Fe2 + в качестве химических источников энергии из пирита. Общая реакция бактериального окисления пирита:
Бактерии 4FeS2 + 2H2O + 15O2 ------------- 4 Fe3 + + 8SO42- + 4H + (1)
Из этой формулы видно, что кислота образуется, в то время как Fe3 + и сульфат являются конечными продуктами окисления. Многие детали сложного взаимодействия сульфидокисляющих бактерий с пиритом (рис. 9, справа) во время этого процесса биологического выщелачивания были опубликованы (Tributsch & Rojas-Chapana, 2000, 2006) (Rojas-Chapana & Tributsch, 1999, 2000, 2004 ). Производство кислоты является побочным продуктом стратегии бактерий по сбору химической энергии из твердого пирита для фиксации углекислого газа при температуре окружающей среды. В ходе этого процесса измельченные частицы сульфида металла превращаются в красноватую грязь, содержащую окисленные комплексы металлов (рис. 10).
Из-за своей деятельности по добыче сульфидных минералов инки-шахтеры знали кислую грязь, поскольку они регулярно сталкивались с ней и видели ее влияние на камни и структурные сооружения в шахтах. Поскольку администрация инков требовала обслуживания в различных проектах в рамках обязательств людей, такая информация также должна была попасть на строительные площадки для зданий инков. При значении pH всего 0,5 концентрация кислоты и, следовательно, концентрация протонов в буровом растворе для окисления пирита на 104 больше, чем концентрация кислоты в гуминовой кислоте, которая, как известно, медленно разлагает породы, содержащие диоксид кремния, такие как риолиты или полевые шпаты, через силикагель в каолин и глина. Вопрос в том, в какой форме, в каких случаях и как наносили кислотную грязь. Есть несколько актуальных вопросов: логистика транспортировки кислого ила из шахт (или он уже был произведен на месте?), Возможное добавление других веществ в пиритовый раствор и его обработка вокруг камней для кондиционирования и оптимизации их поверхностей раздела. В настоящее время могут быть сделаны только предположения по первому вопросу. Что касается добавления других веществ в пиритовую грязь, то есть интересный след, который следует из народной традиции в высокогорьях Анд.
2,4. История о Пито и его умении размягчать камни травой
Очень древние легенды из Перу, собранные священником Хорхе Лира (например, Бласкес, 2003), рассказывают, что когда-то боги подарили людям два дара ценных трав. Одним из них было «растение, которое в сочетании с другими компонентами превращало твердые породы в мягкую и формуемую массу». Этот дар, по-видимому, был передан через андского дятла, Colaptes rupicola, по-местному называемого Pito, птицей размером с голубя, которая используется для бурения гнезда в довольно каменистых фасадах (но также и в стенах из самана). При этом ему говорят использовать траву, чтобы смягчить каменный материал. Говорят, что каменные каменщики инков знали секрет.
Исследователь Перси Х. Фосетт (1867-1925) и Хирам Бингхэм (1875-1956), первооткрыватель Мачу-Пикку, узнали и рассказали о странной истории андского дятла и его "размягчающего камень" растения, которое в фольклор иногда идентифицируется с кустом из высокой андской растительности, эфедры андиной или с более крупным цветком, Ageratina (Eupatorium) cuzcoensis. Научный факт заключается в том, что ни умение андского дятла в использовании сока растений для размягчения камней, ни способность сока растений самим размягчать камни не могут быть подтверждены.
Но что-то еще может быть правдой в этой легенде о том, что «растительное вещество, смешанное с другими компонентами, смягчает камни», потому что оно так глубоко укоренилось в андском фольклоре.
И возможное объяснение простое. Свидетели каменной кладки инков, возможно, видели, что измельченный растительный материал был добавлен к красноватой глине, кислой пиритовой грязи (рис. 10), используемой для обработки каменных поверхностей инков. И для этого была бы причина: опубликованные экспериментальные работы показывают, что растворение силикатных минералов происходит посредством комбинированного действия химического комплексообразования и кислотной атаки (Barman et al., 1992) и что органическое комплексообразование может значительно увеличить растворение (Bennett & Casey). , 1994). При pH ниже 5 растворение кремнеземсодержащих пород возрастает с уменьшением значения pH и, следовательно, повышением кислотности. Органические комплексообразующие кислоты ускоряют этот процесс. При взаимодействии с алюмосиликатными минералами органические кислоты могут образовывать комплекс алюминия и в меньшей степени кремнезема. Это снижает их химическую активность. Результатом является увеличение скорости растворения независимо от ограничений растворимости. Оксалат особенно активен, потому что он эффективно образует комплекс алюминия и увеличивает растворение силикатов в 15 раз при концентрации 1 мМ оксалата (Drever & Stillings, 1997) (Drever, 2005). Оксалат, очень часто встречающийся химический агент в зеленых растениях. Фактически, так как оксалат кальция распределяется между всеми таксономическими уровнями фотосинтезирующих организмов и уровень накопления может быть существенным (Franceschi & Nakata, 2005). Примерами являются шпинат, гречка, петрушка, свекла, картофель, мак, бобы, жирная курица или ревень, амарант, свекла, картофель, помидоры, крупы, сельдерей, цикорий.
Многие андские растения могли предоставить соксалатсодержащий сок для добавления в кислотную пиритовую грязь для обработки на кладке инков. Если это добавление действительно произошло во времена инков и было известно некоторым людям, и, поскольку предположительно использовался сок из растения, то, что он сверлял андского дятла Пито, Colaptes rupicola, это могло быть источником широко распространенного мифа о камнеумягчительный завод. Фактически, если его применять, растительный сок с его содержанием оксалата просто поддерживал и усиливал растворение силикатной породы через кислый пиритовый раствор, позволяя оксалату образовывать химические комплексы.
2.5. Работники каменной кладки инков применяли нагрев?
Сьеса де Леон дважды упоминал об использовании «битума» для соединения камней инков. Битум является горючим минералом. И он упомянул, что вместе с ним использовалось «расплавленное золото». Поскольку настоящего золота никогда не было найдено между подходящими камнями инков, «золото» Сьесы де Леон, очевидно, было «золотой обманкой», пиритом, который очень похож на внешний вид и подходит к «красноватой» кислотной пиритовой грязи, которая находится в центре внимания здесь. Но битум и «расплавленный» материал предполагают процесс, включающий теплообмен. Строители каменной кладки инков применяли тепло?
Пирит, FeS2, действительно является топливом и, когда мелкозернистый, подвергается саморазогреву. Его температура может повыситься с 30 до 90 ° C за три часа, в 16 раз быстрее, чем с тонкоизмельченным углем. Такое же количество порошка пирита повысит температуру в три раза по сравнению с тем же количеством порошка угля. Многие случайные пожары были вызваны мелкодисперсным пиритом (Bowes, 1952). Это хорошо известный факт в горнодобывающей среде и в Перу, например, всегда существующая проблема в кучах шахты Серро-дель-Паско. Конечно, скорость самонагревания зависит от способности системы выделять тепло в окружающую среду. Процесс требует влаги и протекает в соответствии со следующими двумя последующими реакциями (Burke & Downs, 1938):
FeS2 + 3O2 = FeSO4 + SO2 (2)
с последующей реакцией
2SO2 + O2 + 2H2SO4 (3)
Тем самым 340,2 ккал / моль высвобождаются в виде тепла. Окисление происходит пропорционально поверхности пирита, и при умеренных температурах выше температуры окружающей среды его скорость удваивается с каждым повышением температуры на 10 ° C (Winmill, 1916). Он резко увеличивается еще ближе к 330 ° C, где начинается настоящее воспламенение.
Согласно Сьесе де Леон, работникам каменной кладки инков было очевидно, что используемая грязь была битумом, горючим минералом. Когда золото наносили и видели вместе с битумом, «золото» было, по-видимому, «золотой обманкой», более крупными частицами пирита. Тот факт, что «расплавленное» золото, свинец и серебро был упомянут им и подтвержден Гарсиласо де ла Вега, также предполагает, что в процесс вовлечено тепло. Был вовлечен пар, и это создало впечатление, что применяемый материал был нагрет. Это просто имеет смысл. Если бы в специальных применениях к красноватому буровому раствору дополнительно добавляли бы измельченный пирит (в дополнение к некоторым другим (случайно содержащимся) сульфидным минералам) и достаточно нагревали бы, самоокисление начиналось и ускорялось с ростом температуры. Результатом была бы горячая серная кислота (согласно уравнениям (2) и (3)). Это определенно поддержало бы и улучшило бы образование красноватой грязи в зазорах между забитыми каменными блоками силикагелем. Из-за сравнительно небольших количеств пирита в узких каменных зазорах по сравнению с большим объемом соседних каменных блоков нагревательный эффект окисления пирита на вулканических или магматических каменных блоках будет оставаться небольшим, вероятно, в пределах от 50 до 300 градусов. Как следствие, можно ожидать только изменения цвета в местах соединения камней (железосодержащие породы будут краснеть, что может объяснить коричневую окраску в каменных соединениях на рис. 7. слева). Поэтому характерные высокотемпературные эффекты и термический удар (трещины, разрушение) обычно не должны быть видны на каменных поверхностях инков. Исключением могут быть руины инков Чинчеро, которые были сожжены последователями Манко Капака II во время военных действий.
2.6. Применение метода кислых пиритовых грязей во времена инков
Каменщики в империи инков, возможно, использовали растительный материал для транспортировки и обработки химически агрессивной пиритовой грязи. Таким образом, они могли обнаружить, что сок растений значительно увеличивает способность пиритовой грязи поверхностно размягчать и растворять твердые вулканические или магматические породы. Каменщики, возможно, также обнаружили, что нагревание кислого раствора и добавление дополнительного разбитого пирита может значительно улучшить его способность растворять силикатные породы.
В каменной кладке инков несущие поверхности плотно прилегают по всей поверхности (рис. 5). Вертикальные швы обычно устанавливаются только на глубину нескольких сантиметров. Это может указывать на то, что применение нагрузки было важной стратегией для получения оптимизированных интерфейсов.
Важным явлением, которое строители инков, по-видимому, эмпирически применили в своих технологиях стен, было «растворение под давлением» и «вязкое уплотнение». Эти явления были детально изучены в связи с геохимическими и геологическими процессами. Растворение под давлением касается растворения минералов в водной поровой жидкости на межзеренных контактах в присутствии высокого напряжения. Там, где давление между зернами создает горный материал, трещины и деградируют. Он уплотняется, потому что материал в результате растворяется, а химические вещества и частицы вывозятся, чтобы вызвать рост нового материала в местах, свободных от напряжения (Rutter, 1976, 1983). Так называемые уравнения Фаулера-Янга дают адекватное описание этого явления (Fowler & Yang, 1999). Это явление также изучалось с использованием биотита и полевого шпата (Barnett & Kerrich, 1980) и кварцевых аренитов, которые могут служить подходящими моделями для высококварцсодержащего вулканического и магматического каменного материала, используемого в стенах инков. Раствор под давлением возникает при напряженных отдельных зерновых контактах. Растворенный кварц затем осаждается на свободных соседних зернах. Поровая жидкость мигрирует, и пористость значительно уменьшается (Angevine & Turcotte, 1983). Это именно то, что и следовало ожидать, если смотреть на гладкие, блестящие, «превращенные в стекло» поверхности раздела или поверхности каменных блоков инков (Рис. 6,
.
Это дает представление об одной специальной технике, которую могли применять работники каменной кладки инков: кислотная грязь, возможно нагретая, могла быть помещена между двумя строительными камнями, а вес верхнего мог бы постепенно нивелировать неровности предварительно выточенного и очищенную поверхность раздела и перераспределенные частицы растворенного силиката для свежей кристаллизации. Это помогло бы моделировать форму камня, производящего вес, на нижний (рис. 5). Такие химически атакованные и «размягченные» поверхности с нерегулярно распределенными поверхностными слоями гелевого типа также можно было бы обрабатывать и моделировать впоследствии механическими инструментами. Подобная, но измененная стратегия могла бы быть применена к вертикальным интерфейсам между каменными блоками.
2,7. Доказательства химической обработки каменных стен инков
Очевидно, что археометрические исследования на месте блестящих «остеклованных» слоев на обработанных камнях инков будут необходимы для дальнейшей поддержки концепции данной технологии материалов. Для этого потребуется сотрудничество с археологическими властями. К счастью для настоящего исследования, один эксперимент уже был проведен и опубликован (De Jong & Jordan, 2012): Небольшой образец из перуанского участка инков под названием Tetecaca был взят из известнякового блока, показывающего гладкий слой. Этот гладкий слой был проанализирован в Утрехтском университете, Голландия. Поверхностный слой, толщиной около 10 микрометров на поверхности известняка (кроме Ca, C и O, показывающий только незначительное количество микроэлементов), показал высокую концентрацию Si, Al и Mg. Это указывает на то, что слой специального материала на основе диоксида кремния был наложен.
Если использовался кислотный шлам на основе бактериально или химически окисленного FeS2, железо, Fe и сера S из конечных продуктов, ярозит, [KFe33 + [(OH) 6 | (SO4) 2], и Fe3 + оксид-гидроксиды) должны быть обнаружены, даже если большая часть этих продуктов могла быть вымыта. В упомянутом элементном анализе «остеклованного» слоя на известняке эти элементы, Fe и S, действительно обнаруживаются. Конечно, для подтверждения таких результатов необходимы более подробные исследования, но кажется, что слой, содержащий кремнезем, намеренно был наложен на известняковый материал, чтобы сделать поверхность раздела более прочной и совершенной. Ниже приводится объяснение: силикагель был получен обработкой тонко измельченного материала вулканической породы кислотной пиритовой грязью. Этот полученный гель затем распределялся на границах раздела между известковыми камнями или между ними для осаждения и отверждения (сравните современные методы консервации камня на основе кремнезема, описанные ниже).
обсуждение
Известно, что вулканические и магматические породы, используемые в каменной кладке инков, медленно переносятся гуминовыми кислотами в каолин и глины. Пиритная грязь из шахт, которая была окислена сульфидокисляющими бактериями, может достигать концентрации кислоты в 104 раз выше, способствуя соответственно более быстрому растворению и образованию поверхностного силикагеля. Кроме того, можно было нагреть пиритовую грязь или добавить оксалатсодержащий сок растений. Это могло бы повысить растворимость силикатного горного материала еще на один-два порядка. Все это говорит о том, что техника химического растворения и превращения была бы применимой и могла бы послужить основой для объяснения степени совершенства каменных работ, достигнутых в части каменной кладки инков. Для подтверждения этих идей и для достижения высокого уровня понимания экспериментальные археологические исследования, тем не менее, неизбежны.
Здесь важно снова взглянуть на комментарии ранних летописцев цивилизации инков, которые дали толчок для этого исследования. Красноватая глина, «llàncac allpa», упомянутая Garcilaso de la Vega (1609), которая была превращена в пасту для нанесения, но в конце концов исчезла, хорошо представлена кислой пиритовой грязью, показанной на рис. 9. Он имеет правильный коричнево-красноватый цвет, и макроскопические твердые частицы («allpa») исчезают с ростом окисления (сравните формулу (1)). Гарсиласо де ла Вега также объясняет его применение. Он говорит о «пасте из липкой красной глины, которая использовалась для заполнения налетов и ям, возникающих при обработке камней…». Это точно описывает, как следует применять кислотный пиритовый раствор.
Кроме того, наблюдения информаторов Сьеса де Леон (1553), кажется, имеют смысл. Заявив, что «помимо обычно используемого битума в некоторых частях дворца и храма солнца, который они использовали вместо раствора и расплавленного золота», он сначала подтверждает «обычно используемый битум или раствор», который позже, очевидно, исчез. Это может быть только красноватая глина «llàncac allpa» Гарсиласо де ла Вега. Содержащийся в нем пирит на самом деле является горючим битумом. Но затем он также говорит о расплавленном золоте, которое было применено (и, очевидно, также исчезло из швов камней инков).
Его информаторы, возможно, видели частицы пирита в красноватой грязи, вливавшиеся в узкие щели между каменными блоками или обращающиеся с ними. Горячая кислотная грязь намного более активна, и концентрация кислоты также увеличится из-за испарения воды. Требовалось только относительно умеренное локальное нагревание для ускорения растворения серной кислоты на материале силикатных пород или для активации окисления пирита (до температуры ниже 100 ° С или ниже 330 ° С соответственно; температура кипения серной кислоты составляет 338 ° С. ). И когда информаторы смотрели на то, что было вылито между каменными блоками, они могли видеть сверкающие частицы пирита (рис. 9) - "золотой обманки". Большинство камней инков имеют вулканическое или магматическое происхождение, обладают высокой термостойкостью и не имеют признаков повышенной термической обработки.
Гарсиласо де ла Вега, описывая красноватую глину, также подтверждает, что «расплавленный свинец, серебро и золото были добавлены в раствор». Кислотный пиритовый раствор из шахт может обычно содержать дополнительные сульфидные минералы (например, помимо пирита (FeS2, золотистый), а также марказит (FeS2, от олово-белого до бронзово-желтого), молибденит (MoS2, свинцово-серебристо-серый), ковеллит (CuS, синий), борнит (Cu5FeS4, от медно-красного до фиолетового)). Случайно увидев такие разнообразные кристаллы в нанесенной красноватой грязи, можно заключить, что расплавленный свинец, серебро и золото выливаются между каменными блоками.
Эффект описанной химической технологии инков для обработки поверхности и обработки силикатных блоков для оптимизированной кладки заключается в следующем: первый твердый силикатный материал разрушается в нежелательном (напряженном состоянии) месте (кислотой, комплексообразующими агентами или термическим окислением пирита) и превращается в мелкие освобожденные частицы и силикагель. Затем частицы кремнезема оседают в нужных (не напряженных) местах и снова дают затвердеть.
Интересно, что в этой эмпирической стратегии использования силикагеля инков применяются те же принципы, что и в современных методах восстановления выветрившихся камней в исторических памятниках и зданиях. Разница в том, что частицы кремнезема, ведущие к гелю, обычно не образуются из каменного материала, а поступают извне. (Zornoza-Indart & López-Arce, 2016) (Zendri et al., 2007) (Aggarwal et al., 2015). Применяются две основные стратегии. Один состоит в выборе органических соединений силицидов, состоящих из кремниевой кислоты и спиртов. Они проникают в трещины, диссоциируют и образуют частицы аморфного кремнезема, силикагель, который постепенно приводит к поверхностному затвердеванию каменного материала. Другая техника сначала наносит мел кремнезема на поврежденную поверхность. Затем применяется кремнеземно-органическая жидкость, которая проникает в нее, образует коллоидный кремнезем и силикагель, который впоследствии затвердевает.
Также каменные каменщики инков иногда наносили силикагель, приготовленный отдельно, вероятно, из тонкоизмельченных вулканических или магматических пород, обработанных кислотной пиритовой грязью. Из вышеупомянутого анализа слоя на основе кремнезема на известняке из руин инков в Тетекаке (De Jong & Jordan, 2012) можно сделать вывод, что на самом деле слой кремнезема, загрязненный некоторым количеством железа и серы из кислой пиритовой грязи, был генерируется над известью под землей. Современная реставрация камня дала бы тот же результат.
Если предложенная здесь технология на основе силикагеля может быть дополнительно подтверждена для каменной кладки инков, это повысит уровень их работы с «не секретной формулы за исключением примитивной техники обработки на основе каменных орудий» (Protzen, 1986, 1993) до удивительного химического вещества. технический технический стандарт. Это было бы оправданно, учитывая большой опыт работы с металлами и минералами, достигнутый экспертами до горных работ инков и инков, включая обработку платины с температурой плавления 1768 ° C для церемониальных и утилитарных украшений,
Автор ожидает, что стратегии инков по совершенствованию каменных соединений в каменной кладке будут лучше и лучше поняты, когда будет больше узнать о технологии кремнезема при температуре окружающей среды. Эта область знаний все еще слабо развита, но с большим успехом применяется в биологии. Внимание обращено на большое семейство диатомовых водорослей, принадлежащих к светосборному фитопланктону, с их тщательно продуманными микроскопическими структурами кремнезема, которые, в отличие от нашей технологии высокотемпературного стекла, производятся при очень низких затратах энергии. Также следует упомянуть элегантные структуры стеклянных губок (например, Euplectella aspergillum) в глубоководных условиях. Они применяют стекло с температурой окружающей среды высокого оптического качества и даже упругие стеклянные волокна, состоящие из тонких концентрических листов из кварца, соединенных белками (Aizenberg et al, 2003).
У строителей каменной кладки инков могли быть эстетические и психологические причины стремиться к такому совершенству с помощью соединений силикатного камня и эмпирически развивать свою технологию кремнезема. Мы должны узнать больше об этом, должны провести экспериментальную археологию, чтобы понять это должным образом