Сходство памятника с живым растением особенно велико благодаря тому, что к стенам любой каменной постройки подсасываются грунтовые воды, которые нередко несут растворенные в них соли. Капиллярное поднятие влаги грунтовых вод тем сильнее, чем суше и жарче климат: в Средней Азии грунтовые воды поднимаются по стенам на высоту до 3 м; а они здесь обычно соленые. Более того, они проникают даже во внутренние помещения: например, жителям Казахстана хорошо известны белые высолы на стенах квартир на первых этажах. В результате камень в основании постройки расслаивается и разрушается. В Москве соли поднимаются на высоту до метра: засолонение усилилось теперь, когда посыпают тротуары солью, чтобы ускорить таяние снега. Во влажном и холодном Новгороде и в Пскове и тем более в Ленинграде эксфильтрация почти отсутствует — даже фундаменты находятся в зоне растворения.

Почвенные соли пропитывают и лежащие в них археологические предметы, поэтому, например, керамика, вынутая из влажной земли раскопок, через 2―3 дня становится покрытой горькими на вкус солями, выступившими на ее поверхности, чтобы их удалить, находки многократно вымачивают. Засолонение стен памятников архитектуры из почвенных вод изучили В. Я. Степанов и К. П. Флоренский, предложившие принципы научного геохимического контроля за их состоянием, в частности, комплекс мер по борьбе с засолонением: промывку стен, наложение на них компрессов, которые втягивают в себя соль из стен, и т. д.[26]

Там же, где вода не испаряется, стены памятников сырые и на них поселяются водоросли: на северной стороне и вообще в тени стены зеленеют. Разрушение водорослями не менее вредно, чем разрушение солями. Очень хорошо отсасывают грунтовые воды деревья, но растущие рядом со зданиями растения иногда корнями разрушают фундамент. (Так произошло в Москве: корни лип, посаженных на Красной площади в 50-е годы, проникли в подвалы ГУМа и в образовавшиеся трещины стала протекать вода.) В Средней Азии, чтобы понизить уровень соленых грунтовых вод, выкачивают дренажные колодцы, из которых откачивают воду насосами. Однако в других районах можно, напротив, пробурить колодец глубже и сбрасывать грунтовые и дождевые воды в более глубокие, «сухие» горизонты, если они есть. Такой способ, как один из вариантов дренажа Рязанского холма, предложил С. Н. Чернышев. Одновременно с понижением уровня грунтовых вод необходима гидроизоляция фундамента. В постройках Древней Руси таким гидроизолятором был слой бересты (который особенно характерен для XVII―XVIII веков), а в памятниках Средней Азии — слой циновок из камыша на 10―30 см выше поверхности. Гидроизоляция известна очень давно: вот как строилась, например, Вавилонская башня: «Наделаем кирпичей и обожгем огнем. И стали кирпичи вместо камней, а земляная смола вместо извести».[27] Земляная смола — битум — играла здесь роль не только цементирующую, но и гидроизолирующую.

Как видно, постройка неразрывно связана с гидрогеологической обстановкой, а через нее — с геологией района. Как благополучие растения зависит от корней, так и сохранность строения в значительной степени определяет фундамент, на устойчивость которого влияют просадки грунта и многие другие процессы, рассматриваемые в инженерной геологии.[28]

Рассмотрим некоторые строительные камни, к которым чаще всего должны обращаться реставраторы, а также те, которые широко используются в практике современной реставрации.

Камень, из которого возведены древние постройки Северо-Восточной Руси, и в частности Белокаменная Москва, — известняк мячковского горизонта среднекаменноугольного возраста, сформировавшийся 300―320 млн лет назад.[29] Горизонт назван по селу Мячково, стоящему против устья реки Пахры. Зона обнажений мячковского известняка обрамляет Московскую область с запада и юга: запасы его очень велики.

Самые древние памятники из этого камня, возникшие вслед за постройками из плоского квадратного кирпича, называемого плинфой, возведены при Юрии Долгоруком в 1152 году. Это собор Спаса Преображения в Переславле-Залесском и церковь Бориса и Глеба в Кидекше, под Суздалем. Как в этих, так и в более поздних белокаменных постройках, стены вытесаны из плотно прошлифованных плит, а внутренняя часть засыпана глыбами известняка и залита известковым раствором. В результате памятник стал монолитом. Путем детального микропалеонтологического изучения образцов из стен различных построек и сравнения их с известняками в коренном залегании М. Н. Соловьева установила, что в домонгольское время — до 1238 года — добывали камень в основном в подземных каменоломнях по реке Пахре из низов мячковского горизонта.[30] А позже его добычу вели во многих других местах (и особенно около села Мячково), но разрабатывали уже верхнемячковский горизонт. Поэтому в ряде памятников удалось датировать даже время добычи отдельных монолитов. Для забутовки — засыпки внутренней части стен — и выжигания извести добывали камень из разных горизонтов верхне-, средне- и нижнекаменноугольных месторождений в разных местах. Под Владимиром и даже непосредственно в самой Москве, например в Дорогомилово, были вскрыты древние каменоломни в верхнекаменноугольных отложениях.

Мячковский известняк принадлежит к лучшим карбонатным строительным камням: прочность его на сжатие составляет 100―250 кгс/см², пористость 20 %, но открытые поры, способные пропускать воздух и влагу, составляют 5―10 %, камень «дышит». Удивительна его морозостойкость: даже в стене памятников XII века камень почти не имеет следов морозного выветривания: но там, где он соприкасается с железными штырями и скрепляющими полосами, он выкалывается уже через 50―100 лет. Поэтому следует избегать применения при реставрации железных полос или штырей, которые могут разрывать не только белый камень, но и гранит: войдя в Центральный парк культуры и отдыха им. А. М. Горького в Москве, посетитель оказывается на приподнятой террасе, окруженной гранитными перилами: в ряде мест видно, что эти перила и поддерживающие их колонны растрескались, обнажив пронизывающие их стальные штыри.

На юге, например в Греции, успешно применялись связи мраморных монолитов из бронзы, а прокладки между ними делали из свинца. Но, во-первых, свинец — пластичен, во-вторых, там нет таких перепадов температур.

К сожалению, добыча мячковского строительного камня приостановлена без серьезных оснований, несмотря на то что только для реставрации его нужно очень много. До 1972 года в Мячковском карьере добывали камни на щебенку взрывами динамита. Между тем следует не взрывать, а пилить камень, так как при взрывах резко возрастает его трещиноватость, и камень становится непригодным к строительству. Может быть, стоит даже вести добычу не из карьеров, а закрытыми штольнями. Несомненно, что мячковский известняк должен быть не только основным материалом для реставрации, но и использоваться при облицовке современных зданий — на протяжении многих веков он доказал свою стойкость.

Известняковая плита Северо-Западной Руси — это глинистый известняк и мергель нижнекаменноугольного возраста. Самая ранняя и непревзойденная постройка, где эта плита применялась в сочетании с плоским квадратным кирпичом — плинфой и валунами, называемыми булыгой, — это София Новгородская, возведенная в 1045―1050 годы. Сочетание известняковой плиты, кирпича-плинфы и булыги характерно для ряда ранних памятников, в том числе и для Софии Киевской, но постепенно плита вытеснила другие материалы, и постройки из нее преобладали в XVI―XVII веках. Этот камень не образует больших монолитов, так как толщина слоев известняка не превышает обычно 20 см и лишь изредка достигает 40 см. Плиту добывали под Псковом: в Изборском и Выбутском карьерах, а также под Новгородом. В Петербург привозили путиловскую плиту также нижнепалеозойского возраста. Хотя прочность на сжатие плиты достаточна (300 кгс/см²), но из-за неравномерности примеси глинистого материала и других неоднородностей плита очень неморозостойка и быстро расслаивается от ежегодных смен температуры. Плита очень неоднородна и по разрезу, и по простиранию слоя, поэтому процент выбракованных камней был, несомненно, очень высок. На северо-западе нашей страны климат влажный и холодный, растворение кальцита здесь ускоряется, и понятно, почему возведенные из плиты постройки густо штукатурили и, вероятно, штукатурили регулярно. Стены же Псковского кремля никогда не штукатурили, и поэтому разрушаются они относительно быстро, что видно не только в древних участках стен, но и в участках, построенных во время реставрации заново. Впрочем, качество камня в последних очень низкое; по-видимому, при реставрации применяли всю найденную плиту без выбраковки.