В практике археологических и палеогеографических исследований сведения о следах древней мерзлоты, обнаруженных на стоянках первобытного человека, появились значительно позже, чем в геологических изысканиях.
Необходимо, однако, сделать маленькую оговорку: это справедливо для следов ископаемой мерзлоты, получивших соответствующую интерпретацию. Один из первых примеров обнаружения следов ископаемой мерзлоты на стоянке палеолитических людей — берег р. Десны у г. Брянска.
Археологическое изучение стоянок древнего человека всегда проводится с большой тщательностью и осторожностью. Вся площадь, на которой ведутся земляные работы, разделяется на квадраты, и при последующих работах фиксируется положение различных находок, кремня, костей, угольных пятен — все они составляют, как говорят археологи, древний культурный слой. При таких работах землю, снимаемую последовательно, слой за слоем, буквально просеивают: недаром по результатам раскопок оказалось возможным восстановить даже шитье бисером на одежде древних охотников.
Естественно, что выявляются все изменения в толще отложений: наклоны слоев, смена различных типов грунтов и т. д., а также нарушения, произведенные искусственно — в результате хозяйственной деятельности древних людей. Впоследствии при изучении и анализе материалов раскопок достаточно часто возникают неожиданные открытия, а иногда полученные материалы представляют головоломные загадки.
На правом берегу р. Десны вблизи г. Брянска, в селе Тимоновка, проводилось изучение палеолитических стоянок, известных под названиями «Тимоновка-I» и «Тимоновка-II». Первая палеолитическая стоянка в селе Тимоновка была открыта М. В. Воеводским, а детальное исследование этого памятника осуществил В. А. Городцов в 1928—1933 гг.
Результаты проведенных раскопок были неожиданными. Согласно полученным материалам, прослеживалось весьма необычное положение древнего культурного слоя стоянки. На отдельных участках обработанные кремни, орудия и костные остатки были обнаружены на значительно большей глубине от поверхности, чем на преобладающей площади раскопок.
Такие участки имели узкую, вытянутую форму. При нанесении их на план раскопа, проведенного В. А. Городцовым, выделились полосы шириной около 2—3 м, имеющие длину до 12 м и пересекающиеся между собой.
На основании этих данных В. А. Городцов делает вывод об открытии на стоянке «Тимоновка-I» принципиально нового для первобытных людей типа жилищ, которые он считал землянками. Эта идея, казалось, получила прочное геологическое и археологическое обоснование, тем более что дальнейшие раскопки добавляли фактический материал. Воссоздавалась схема жилищ — землянок, которые были перекрыты шкурами и ветвями деревьев. Предполагалось, что они имели входы и выходы и даже различное назначение. Ничего похожего ни на одной стоянке первобытных людей археологи не находили. Возникало множество вопросов: каким образом были выкопаны такие большие да еще сообщающиеся между собой жилища? С помощью каких орудий труда? И т. д.
Впоследствии работы по изучению стоянки, начатые В. А. Городцовым, были продолжены археологом Д. А Крайновым. Примерно через 20 лет после сообщений о необычных жилищах стоянки «Тимоновка-I», в 1956 г., Д. А. Крайнов опубликовал дополнительно обработанные материалы о стоянке, содержащие чрезвычайно интересные зарисовки. В вертикальных стенках раскопа выделялись зоны шириной 2—3 м вверху, сужающиеся книзу. Обнаруженные формы достаточно четко выделялись в толще вмещающих отложений по характеру выполняющего материала. Внутри этих образований костные и кремневые включения находили по всей глубине: до 3 м от поверхности.
Еще 20 лет спустя, в 1977 г., вышла книга «Среда обитания первобытного человека Тимоновских стоянок», которая содержала материалы по новой стоянке «Тимоновка-II», открытой вблизи местоположения «Тимоновка-I».
Напомним, что к этому времени уже имелись многочисленные сведения о существовавшей в конце плейстоцена обширной области вечной мерзлоты. На территории центра Русской равнины, в бассейне Десны, в непосредственной близости от стоянок «Тимоновка-I и II» были выявлены и описаны яркие следы древней мерзлоты в виде разнообразных клиновидных деформаций.
Поэтому, когда при раскопках, проводившихся на стоянке «Тимоновка-II», было обнаружено необычное залегание культурного горизонта, как бы провалившегося по нескольким продольным линиям, исследователи могли предположить, что столкнулись именно с мерзлотными деформациями. Все геологические признаки показали несомненную принадлежность обнаруженных нарушений к древним мерзлотным деформациям — клиновидным структурам. Большая площадь раскопа позволила восстановить детали строения деформаций и реконструировать древнюю полигональную систему, существовавшую на участке. Полигоны имели вид четырех-пятисторонних ячеек с размерами сторон 10—12 м. Ячейки ограничивались морозобойными трещинами шириной 2—3 м вверху, проникавшими на глубину 3—5 м. Их наиболее расширенная часть составляла примерно верхние 2/3. Такие системы были обычными для области распространения древней многолетней мерзлоты. Что же следовало из таких материалов?
Во-первых, палеомерзлотными исследованиями подтверждалось, что во время заселения стоянки и обитания на ней людей существовали холодные, резко континентальные условия. Их можно сравнить с климатическими условиями в Восточной Сибири, характерными для центральных районов современной области многолетнемерзлых пород. Растительность напоминала облик холодных степей и лесостепей с редкими угнетенными деревьями, которые, возможно, были более многочисленны только в пределах речных долин. Разнообразна и обильна была травянистая растительность.
Во-вторых, из анализа геологических материалов вытекало, что древний человек поселился на территории стоянки в тот период, когда полигонально-жильная система была уже сформирована и достигла определенной стадии развития.
Трудно в настоящее время судить о том, учитывал ли древний человек характер выбранного участка. Скорее всего определенный опыт ведения хозяйства и даже строительства в условиях мерзлоты у людей того времени уже имелся. Они, конечно, не могли представить себе причины различий, которые имелись в мерзлых грунтах, составлявших блоки (большую часть площади стоянки), и ледяных и льдогрунтовых жилах, ограничивавших эти блоки, но при каждодневной практике этой разницей могли пользоваться (для хранения припасов).
Наконец, существование древней мерзлоты и нахождение полигонально-жильной системы на участке стоянки позволило А. Величко совершенно с иных позиций решить вопрос о так называемом феномене тимоновских жилищ. При сопоставлении геологических данных о строении полигонов со схемами и зарисовками, сделанными В. А. Городцовым, стало ясно, что за землянки были приняты фрагменты и геологические следы жил полигонально-блочной системы. Они так же перекрещиваются, образуют вытянутые в плане формы, имеют глубину до 3—4 м и т. д. Действительно, если последовательно вынуть заполнение жилы, то образуется длинная, сужающаяся книзу полость, которая вполне может быть принята за ров или продолговатую землянку с неровным полом.
При сохранении на поверхности естественной растительности мерзлота продолжает существование в определенном температурном режиме. Но при вытаптывании естественного покрова, которое было неизбежно на месте стоянки в результате скопления большого количества людей, верхние слои мерзлоты начинали разрушаться и могли образовать вязкую топкую массу.
В современной области вечной мерзлоты северных районов при нарушении травянисто-мохового покрова жители обычно переставляют жилище (ярангу) на другое, ненарушенное место. Возможно, что сходные осложнения возникали и на месте стоянки древнего человека.
Впоследствии при деградации мерзлоты происходило протаивание льда полигональных жил. При этом поверхность участка серьезно нарушалась, возникали те самые неровности культурного слоя, которые обнаружились при археологических раскопках, а кости и кремневые остатки опустились в нижние части полигональных жил. Результаты изучения стоянки «Тимоновка-II» и проведенные определения абсолютного возраста костных остатков по зубу мамонта позволяют использовать эту цифру (15 110±530 лет назад) для датирования времени существования древней мерзлоты.
Разнообразные мерзлотные деформации, в том числе крупные клиновидные структуры — следы древних полигонов, проникавших до глубины 4—5 м и имевших поперечники 8—10 м, встречены к настоящему времени, по-видимому, еще на нескольких стоянках.
Следы древней мерзлоты были обнаружены на ряде стоянок, расположенных в центральной части европейской территории СССР. О. Н. Бадер и В. И. Громов, проводившие изучение палеолитического поселения Сунгирь (близ г. Владимира), приводят и геологические и археологические материалы, свидетельствующие о существовании мерзлоты в период обитания людей. По данным В. И. Громова, древние обитатели стоянки жили на вечномерзлом грунте. Они были вынуждены использовать для захоронения ямы, сделанные в мерзлых грунтах с помощью костров. Окружавшие их ландшафты напоминали лесотундру и были заселены животными холоднолюбивого фаунистического комплекса: мамонтами, северными оленями, бизонами, песцами, копытными леммингами.
Охотники, обитавшие на стоянке Сунгирь, были одеты, по реконструкциям О. Н. Бадера, в меховые рубашки, штаны и сапоги типа унтов. Такая одежда напоминает малицы или кухлянки, которые носят и сейчас коренные жители Арктики. Время существования поселения Сунгирь определено в 25 500±200 лет назад или 24 430±400 лет назад. В археологической литературе описание стоянки Сунгирь — один из самых ярких примеров целого комплекса признаков древней мерзлоты и в природной обстановке, и в типе хозяйства и культуре палеолитических людей.
Геологические следы мерзлоты, обнаруженные при изучении стоянок древнего человека, к настоящему времени составляют достаточно обширную коллекцию различных деформаций, смятий, трещинных и клиновидных форм. В одних случаях клиновидные формы и деформации погребены в толще отложений, на поверхности которых возникло древнее поселение, в других — многолетняя мерзлота и ледяные жилы существовали практически в то же время, когда на этом месте обосновались палеолитические охотники («Тимоновка-I и II»), Елисеевичи, Бугорок, Сунгирь (?), в третьих — мерзлотные полигоны сформировались на отложениях, перекрывших культурные слои стоянки («Хотылево-II» и др.). Однако иногда следы мерзлотных нарушений принимают за остатки ям от столбов, кладовых для пищи, различных колодцев и тому подобных сооружений.
Отчетливые мерзлотные формы типа полигональных систем зафиксированы в разрезах группы южных стоянок Русской равнины. Многослойные стоянки «Молодова-I и V», расположенные на правом берегу Днестра и изучавшиеся И. К. Ивановой и А. И. Чернышом, и стоянка «Кормань-IV» содержат слои с ярко выраженными мерзлотными деформациями. Для стоянки «Кормань-IV» отмечается, что культурный слой, имеющий возраст около 18 тыс. лет, разбит морозобойными трещинами.
В гротах, пещерах и различных навесах, расположенных в Крыму, на Кавказе, в Прикарпатье, в которых обитали палеолитические люди, обнаружены слои, также содержащие следы понижения температур воздуха. Обычно это не нарушения слоистости, а формирование обломочно-десквамационных отложений, преимущественно состоящих из мелких (до 1—3 см) остроугольных обломков скальных пород и щебня.
Ухудшения природных условий, проявлявшиеся в возникновении вечной мерзлоты, существенно влияли на образ жизни первобытных людей, и в частности способствовали развитию и усовершенствованию техники строительства жилищ.