Chemical Composition of Copper and Bronze Artifacts from Early Iron Age Hoards of the Rock Outcrop Shrines on Shatanov Island, Lake Irtyash, Southern Trans-Urals

The research discloses findings of the chemical composition analysis of non-ferrous metal discovered in treasures of the Shatanov Island cave sanctuaries at the Irtyash Lake, the Southern Urals. The metal chemical composition analysis engages X-ray fluorescence testing, mass-spectrometry and accelerator mass-spectrometry dating by the Novosibirsk State University – Novosibirsk Research Center Accelerator Mass-Spectrometry Common Unit (Novosibirsk). The typology of the item sets is divided into ornithomorphic items, anthropomorphic items, zoomorphic figurines, tree idol, mirror-shaped plaques, three-lobed arrowheads. According to the item typology the sanctuaries are interpreted as ritualistic complexes of the Transurals Early Iron Age Itkul culture. The complexes’ lifetime was between 8th and 4th century BC. It is confirmed by the absolute dating analysis imposed on cinder fragments from copper artifacts (ingot and arrowhead). The study discovered 85 non-ferrous metal artifacts and two iron bloom fragments. The chemical analysis establishes that ‘pure’ copper prevails in the treasures. The share of this metal in different monuments reaches 83–87.5 %. The remaining 12.5–17 % constitute bronze metals such as tin, arsenic-tin, arsenic-antimony, arsenic-antimony, lead-tin, arsenic-lead. The studied treasures include tin bronze. Its share reaches 12.5–15.5 % and proves that a part of metal was imported. At the same time tin-containing copper (12.5–21 %) is evident of partly mixed imported copper-containing bronze and locally mined copper. Determined admixtures in the metal prove that this metal was obtained from copper ores mined at two main ore sources. One of the sources is the Gumyoshevsky mine near Polevskoy town. The other one is an unidentified Ural mine. Artifacts smelted from this ore are mostly typical for the Itkul culture south. Представлены результаты исследования химического состава предметов из цветного металла, найденных в кладах скальных святилищ острова Шатанов на оз. Иртяш в Южном Зауралье. Химические исследования состава металла проводились с использованием методов рентгенофлуоресцентного и масс-спектрометрического анализов, датировки получены методом ускорительной масс-спектрометрии в ЦКП «Ускорительная масс-спектрометрия НГУ-ННЦ» (г. Новосибирск). По типологическому набору изделий (орнитоморфные, антропоморфные, зооморфные фигурки, древовидный идол, зеркаловидные бляхи, трехлопастные наконечники стрел) святилища интерпретируются как культовые комплексы иткульской археологической культуры раннего железного века Зауралья. Время существования комплексов – VIII–IV вв. до н.э. – подтверждается данными абсолютного датирования фрагментов угля из медных артефактов (слитка и наконечника стрелы). Всего было обнаружено 85 артефактов из цветного металла, а также два фрагмента железной крицы. По данным химических анализов установлено, что в составе кладов преобладает металл группы «чистой» меди, доля которого для разных памятников достигает 83–87,5 %, остальные 12,5–17 % приходятся на бронзы – оловянные, мышьяково-оловянные, мышьяково-сурьмяные, свинцово-оловянные, мышьяково-свинцово-оловянные. Присутствие в составе исследованных кладов оловянных бронз, доля которых составляет 12,5–15,5 %, показывает импортный характер части металла. В то же время наличие оловосодержащей меди (12,5–21 %) свидетельствует о частичном смешении привозных бронз с медью, добытой из местных рудных источников. По данным содержаний примесных элементов в металле установлено, что он был получен из медных руд двух основных рудных источников – Гумёшевского месторождения возле г. Полевской и неидентифицированного уральского рудника. Выплавленные из его руды артефакты характерны преимущественно для южного ареала иткульской культуры.