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.
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».
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.
