Минеральный состав и физико-механические свойства бивней мамонта различных сортов

В настоящее время, согласно существующей нормативной документации, определение сорта бивней мамонта (БМ) производится на основании их внешнего вида (целостность и геометрические параметры) без учета таких характеристик сырья, как особенности минерализации, механические свойства, влажность и пр. Однако, как показывает практика, данные характеристики БМ определяют подходы к хранению и косторезной обработке изучаемого сырья. Поэтому цель данной работы состояла в изучении особенностей минерализации и выявлении зависимостей между физико-механическими свойствами БМ и их сортом. В работе использованы образцы БМ I–IV сортов. Минеральный состав изучали методом рентгенофазового анализа. Определен показатель максимального влагонасыщения и исследована динамика изменения массы после просушивания в зависимости от сорта БМ, а также установлена зависимость физико-механических свойств различных сортов БМ от их влажности. Рентгенофазовый анализ показал, что БМ III и IV сортов отличаются от БМ I и II сортов наличием примесей фосфатных минералов. Установлено, что на показатель максимального водонасыщения и на характер потери влаги значительное влияние оказывает наличие трещин и пор в исследуемых образцах. Результаты исследования физико-механических свойств образцов БМ показали, что с увеличением содержания влаги прочность при сжатии снижается. Физико-механические свойства БМ практически не зависят от их сортности.

1. Соловьев Т.М., Петухова Е.С., Ботвин Г.В., Колесова Е.С., Петров В.В. Влияние условий хранения на физические свойства бивней мамонтов. Все материалы. Энциклопедический словарь. 2021;(11):14–19. https://doi.org/10.31044/1994-6260-2021-0-11-14-19.

2. Смирнов А.Н. Ископаемая мамонтовая кость: проблемы и перспективы изучения и освоения ресурсного потенциала в Российской Арктике. Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена. 2005;5(13):255–257.

3. Смирнов А.Н. Ресурсный потенциал ископаемой мамонтовой кости в российской Арктике. Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2007;(4):21–29.

4. Кириллин Н.Д., Ноговицын Р.Р. Ископаемая мамонтовая кость – особый природный ресурс. Наука и техника в Якутии. 2018;1(18):19–23.

5. Керемясов Н.В. Методы и технологии поиска ископаемой мамонтовой кости. Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова: Cерия Науки о Земле. 2018;(2):5–18.

6. Kendall C., Eriksen A.M., Kontopoulos I., Collins M.J., Turner-Walker G. Diagenesis of archaeological bone and tooth. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2018;491:21–37. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2017.11.041

7. Fernandez-Jalvo Y., Sanchez-Chillon B., Andrews P., Fernandez-Lopez S., Alcala Martinez L. Morphological taphonomic transformations of fossil bones in continental environments, and repercussions on their chemical composition. Archaeometry. 2002;44(3):353–361.

8. Hedges R.E.M. Bone diagenesis: an overview of processes. Archaeometry. 2002;44(3):319–328.

9. Matthiesen H., Eriksen A.M., Hollesen J., Collins M. Bone degradation at five Arctic archaeological sites: Quantifying the importance of burial environment and bone characteristics. Journal of Archaeological Science. 2021;125:105296. http://dx.doi.org/10.1016/j.jas.2020.105296

10. Guareschi E.E., Nicholls Ph.K., Evans N.Y., Barham M.B. et al. Bone diagenesis in the marine environment-I: Characterization and distribution of trace elements in terrestrial mammalian bones recovered from historic shipwrecks. International Journal of Osteoarchaeology. 2022;32(2):509–523. https://doi.org/10.1002/oa.3072

11. Исакова Т.А., Петухова Е.С., Павлова В.В., Ерофеевская Л.А. Особенности биозаражения бивней мамонта при длительном хранении в различных условиях. Природные ресурсы Арктики и Субарктики; 2021;26(3):75–85. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2021-26-3-75-85

12. Guareschi E.E., Magni P.A., Berry H.G.G. Potential Issues in the Conservation of Bone and Teeth in Maritime Archaeology. Heritage. 2023;6(2):779–788. https://doi.org/10.3390/heritage6020042

13. Об утверждении Концепции развития сбора, изучения, использования, переработки и реализации палеонтологических материалов мамонтовой фауны на территории Республики Саха (Якутия). Распоряжение Главы РС(Я) №649-РГ от 13.08.2018.

14. Соловьев Т.М., Петухова Е.С., Ботвин Г.В., Исакова Т.А., Павлова В.В. Анализ состава и структуры бивня мамонта Mammuthus primigenius методами термогравиметрического и рентгенофазового анализа. Материаловедение. 2021;(2):9–12. https://doi.org/10.31044/1684-579X-2021-0-2-9-12

15. Freund A., Eggert G., Kutzke H., Barbier B. On the Occurrence of Magnesium Phosphates on Ivory. Studies in Conservation. 2002;(47):155–160.

16. Shen M., Lu Z., Xu Y., He X. Vivianite and its oxidation products in mammoth ivory and their implications to the burial process. ACS Omega. 2021;6(34):22284– 22291. http://dx.doi.org/10.1021/acsomega.1c02964

17. Вивианит. catalogmineralov.ru; 2007. URL: https://catalogmineralov.ru/mineral/vivianite.html (дата обращения: 16.03.2023)

18. Scott D. A., Eggert G. The vicissitudes of vivianite as pigment and corrosion product. Stud. Conserv. 2013;52:3−13.

19. Albéric M., Gourrier A., Wagermaier W., Fratzl P., Reiche I. The three-dimensional arrangement of the mineralized collagen fibers in elephant ivory and its relation to mechanical and optical properties. Acta Biomaterialia. 2018;72:342–351. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2018.02.016

20. Дроздова Н.А., Насонова В.В. Влияние различных пищевых добавок и ингредиентов на технологические характеристики животных белков. Теория и практика переработки мяса. 2016;1(3):48–56.

21. Фадеев А.С., Ямпольская Г.П., Левачев С.М., Зайцев С.Ю. Денатурация монослоев коллагена на границе раздела вода–воздух: моделирование процесса. Биологические мембраны. 2008;25(2):142–154.

22. Плотников В.В., Протопопов А.В., Петрова Т.Ф. Естественные методы консервации бивней мамонта (Mammuthus primigenius Blumenbach, 1799). Северные архивы и экспедиции. 2020;4(3):131–141. https://doi.org/10.31806/2542-1158-2020-4-3-131-140

23. Сушка бивня. rezbaderevo.ru; 2020. URL: https://rezbaderevo.ru/sushka-bivnya (дата обращения: 16.03.2023)

24. Pfeifer S.J., Hartramph W.L., Kahlke R.-D., Muller F.A. Mammoth ivory was the most suitable osseous raw material for the production of Late Pleistocene big game projectile points. Scientific Reports. 2019;9(1):1–10. https://www.nature.com/articles/s41598-019-38779-1

25. Vollrath F. Ivory as an Important Model Bio-composite. Curator: The Museum Journal. 2018;61(1):95–110. http://dx.doi.org/10.1111/cura.12236