考古调查-物探与化探

在探测喇家村村西晒场南段时， 在磁场分布图中发现了两处磁场 特强的区域。通过与晒场实地对 照，排除了图中东南的高磁点， 那里有现代垃圾堆积。而晒场西 面是水渠，因此处在水渠边上的 黑色区域引起了勘探者的注意。 根据场强图，在黑色区域边缘正 下方的部位用探铲进行探测，获 得了意想不到的发现，在这里， 发掘出一处齐家文化的窖藏。图 中箭头所指的洞就是探测者根据 磁法探测填图定位，用探铲打的 第一个探洞。从这个探洞的位置， 可以看出所用仪器设备的定位精 度是相当准确的。
我国在河南安阳殷墟、陕西秦始皇陵、山西太原 北齐墓等处开展了热释汞分析法的试验，取得了 一定成效。
一些古代墓葬和遗址存在着朱砂，如郑州白家庄， 铭功路商代墓内铺垫一层朱砂，妇好墓的底部也 铺朱砂，河南偃师二里头宫殿遗址发现玉器和铜 器是包在朱砂之中。
朱砂是硫化汞，又名辰砂，有易扩散的固相分散 特点。在使用朱砂的墓或有朱砂的遗址的地表， 可以测得含汞量异常的信息。秦始皇陵地表土含 汞异常与《史记》所载“以水银为百川江河大海” 相符。
二、化学勘探
化学勘探是通过检测土壤中与人类活动有关的化 学成分含量来勘探地下遗存的。化学勘探方法没 有物探方法应用广。国外使用较多的是磷酸盐分 析法。磷酸钙是骨头的主要成分，人类居住地会 遗弃大量动物骨骼，朽烂后土壤中磷酸钙含量增 高。判断耕地往往是把对土壤中的磷、钾、氮成 分含量的化学分析和土壤中人工栽培作物品种的 孢子花粉分析结合进行的。
国家文物局立即着手开展中国水下考古事 业。1987年3月，国务院批准，组成了“国 家水下考古调查小组”。此后进行多次水 下考古，取得系列重要发现，积累了丰富 经验。绥中渤海湾沉船、南海一号沉船的 调查发掘等取得举世瞩目的成果。2004年 在广东阳江市还建立我国水下考古训练基 地。
云南玉溪市澄江县抚仙湖水下考古调查打 开了我国内湖水下考古的广阔领域。
测量某处电阻率方法是：先在地表上拉出一直线 作为测线，在测线上选出等距四个点，分别插入 金属棒(电极棒)。把外侧的两根与电源联接，把 内侧两根与电位差测量仪联接。当接通电源后， 电流通过地下，电位差测量仪就显示出勘探点O的 电阻率。
电阻率法工作原理示意图
电阻率勘探分为垂直勘探和水平勘探两种。 垂直勘探又叫深度勘探。水平勘探是将勘 探深度控制在某一固定位置。了解此深度 横向地层变化及文物存在的位置和范围等 有关情况。
德国巴伐利亚州 椭圆形沟堑遗址 航空摄影片 （1980年）
该遗址采用磁法 物理勘探数据进 行数字化处理后 的图像
陶寺遗址
2001年在山西陶寺遗址中使用垂直梯度磁 探设备磁法探测，协助探工探寻陶寺2号城 墙的走向，成功地发现了城墙往南拐弯的 拐点位置。当时在场的人都对这一探测结 果持怀疑态度，认为按照常规，城墙在此 应该继续一直往前，不可能在此拐弯。最 后通过事实验证了磁法探测的结果。
这次考古是我国考古史上首次进行湖泊水下考古， 也是我国考古史上首次实施水下古代建筑遗迹考 古调查和首次运用机器人进行考古行动。入水不 久以后，队员们采到一块重100公斤的锥型石块， 石块上有一些花纹，考古队员们用气囊将沉重的 石块托起，然后上浮到水面。小艇将石块拖到工 作船上，船上的考古人员开始对这个珍贵的样本 进行分析。又收集到陶器等人类遗物。此外，外 围还发现了一条人工石墙。石墙长约30米，有3.5 米宽、4米高。
第四节 物探与化探
利用地质勘探中的物理勘探和化学勘探方 法，勘查地下考古遗迹是20世纪中叶兴起 的，这是田野考古调查技术现代化的重要 发展。我国大同云岗石窟、殷墟、周原、 开封宋城墙、固始句吴夫人墓、凤阳明代 城门和古河道、黑龙江渤海大墓等勘探和 保护中开展了应用试验，取得了良好效果。 方法多样，在我国基本处于实验探索阶段， 其中磁力勘探具有广阔的推广前景。
我国拥有辽阔的水域，300万平方公里的海洋国土，18000 公里长的海岸线，历代沉船约有2万条，成为水下文化遗 产的主要组成部分。
1985年，英国人哈彻在南中国海打捞出了一艘商船。一船 货色齐全的清代青花瓷，加上金银物品，数量多达25万件。 按照“无人认领的沉船允许拍卖”的国际公约，哈彻将文 物交给嘉士德拍卖行，在荷兰阿姆斯特丹公开拍卖。此时 的中国收藏单位，如故宫博物院，所藏瓷器大多是官窑， 精品民窑正是所缺之物。得知消息后，国家文物局决定购 买一些回来，以充实收藏阵容。预展时，两层楼的展厅， 到处都摆满了瓷器，整整15万件，琳琅满目，都是1730年 到1760年间制造的瓷器。价格一路走高，多数拍品售价都 在估计的10倍左右，最后，15万件文物一一花落旁家。回 国后，耿宝昌、冯先铭奋笔疾书：当中国人还不清楚自己 的大海里有多少宝贝时，哈彻已经对南中国海了如指掌。 而盗宝传奇的广为传播，势必催生出一批职业盗宝人；另 一方面，我国沿海一些无知的渔民盗挖古船，大量珍贵的 古瓷出水后没有得到及时保护，成了一堆“粗瓷”。
第五节 水下考古调查
水下考古是对一切水域遗留下来的古代人类文化 遗存进行调查、发掘和研究，是二次世界大战后 新出现的一门考古学分支学科。无论是古代沉船 还是古代港口，无论是在海洋还是在江河湖泊， 所有沉没在水下的古代人类活动的遗迹与遗物都 是水下考古的工作对象。
水下考古实际上可以看做是田野考古在水域的延 伸，它的首要任务就是开展水下调查发掘工作， 为此形成了一整套调查、发掘的技术和方法，并 广泛应用自然科学、工程技术等学科相关技术， 包括潜水从而使水下考古独立为考古学的一个特 殊分支。
电磁探查仪器有低频电磁探查仪和脉冲感 应仪。低频电磁探查仪探测的有效深度只 有几十厘米，适合浅层探测。脉冲感应仪 比低频电磁探查仪灵敏度高，探测深度大。
殷墟电磁值曲线图
该图是用脉冲感应仪器 探查殷墟王陵区的等电 磁值曲线图。该图中M1 处的等值线有明显畸变， 是由已发掘过的武官大 墓引起的。M2处的等值 线明显畸变，其西部与 “热释汞”分析异常区 重合，当有一个未发掘 的王陵，其东部异常是 由高压线干扰引起的。 测区南北侧一些局部异 常是水泵引起的。
3、磁力探查法
磁法探测是物探中运用最早的方法。由于它具有 成本低、效率高、操作简便、工作条件限制少等 优点，该方法广泛应用于古地磁学和古地理环境 的研究。随着历史的发展，磁法勘探仪器设备不 断更新，观测灵敏度大大提高，适合在考古中普 遍应用。我国在20世纪80年代就开始应用。
（1）工作原理 （2）仪器的地磁场分布图。通过 这张图就可以很容易地划分出古代人类生活或居住过的 区域。在这之前考古工作者通过探铲的普查，已经做出 了冲沟西面区域没有古代遗迹的结论。而通过磁法探测， 否定了以前探铲调查的结果。从这一点来说现代仪器胜 过了考古界一致公认的探地利器洛阳铲。
这是喇家遗址发现的第一 座窖穴遗址。在这处窖穴 中总共出土了32件器物， 其中有31件器物是完整的。
考古潜水作业是水下考古同陆上考古的主要差别， 水下考古要求考古学者必须亲临水下从事调查和 发掘。水下调查、勘测、发掘和记录各环节的工 作更明显有别于陆上考古，必须采用大量专门技 术、设备，要求水下考古工作者具有综合的素质。 出水文物的保护在技术上的难度和程序上的复杂 程度是水下考古另一大特点，出于海水的文物在 出水前后的环境变化明显大于出土文物，必须运 用一整套包括脱水、脱盐、去锈、防腐和超长期 保护环节在内的特殊保护、处理技术。
一、物理勘探
地下埋藏的遗存与天然土石存在着电阻、磁性、 弹性、放射性等差别，因此，用高灵敏度的物理 仪器检测一定地点是否有物理性质的异常现象， 就可以判断地下是否可能埋有遗存。
优点：物探方法速度快，劳动强度低，不损伤遗 存，在岩层、水中、沙层、冰上均能工作。
缺点：物探属于间接测定遗存的方法，由于自然 条件的干扰，有时会出现偏差。它必须和其它田 野考古方法（铲探、试掘）配合使用，才能取得 好的效果。
2001年6月3日再次调查，湖水下能见度较低，只 有2-3米，2人一组进行工作，一人发掘另一人负 责安全工作，由于是在水下，队员们基本处于失 重状态，既要克服湖底的压力还要控制湖水的浮 力，工作难度大。这次还使用水下考古的机器人 “金鱼一号”(英文名字ROA)。它的学名是缆控机 器人，可以下潜到水下100米的地方。
物探方法有许多种，常用的是电阻率探查法、电 磁探查法和磁力探查法，其中磁力探查法对常规 地面考古用途最广，效果也最好。
1、电阻率法
由于不同物质导电性能存在差异，因此，在地面 施加电压，可以通过测定土壤电阻率( )判断地 下遗存情况。一般说来，水分多杂质多的物质(沟、 灰坑、文化层)电阻率小；反之，像墙、路、碎石、 坟墓的电阻率大。
高精度测深也是一种声波探测系统。测深 探头由浅水而发射声波至海底，接收器接 收反射信号，处理、换算成水深，并连续 在记录纸上画出深度轨迹。对于高于海底 表面的沉船堆积物的调查应是一种有效的 方法。
浅地层剖面技术是探测地层结构脉冲能量 系统。探测器发射的脉冲声波在穿透地层 的过程中，遇高阻抗物体时产生绕射波并 记录于接受器上，是调查浅部地层结构的 有效方法，对于埋藏于海底泥沙以下的包 含陶器、金属等不同物质结构的“沉船沉 积”的存在与形态特征也是理想的物探方 案。
2001年3月15日考察组乘坐“蓝鲸”号潜水 器潜入抚仙湖湖底对传说中“石龙”进行 调查。调查组采用水下定位系统与水上监 测系统相结合的方式，对水中建筑群进行 了历时3个半小时的观察与勘测。
声纳上发现第一个目标，顺着目标跟踪追击，在 水深15米处发现一堵石墙，石墙长约60多米、高 约2米，呈正南北向，石料多为大青石和石灰石， 石墙下有散落的石块，还有石块堆砌的街道，石 料大小不一，大的约60至70厘米，小的约20至30 厘米，每个石块上至少有一面到两面是平整的， 带有人工加工过的痕迹。从声纳图上可以看到， 该建筑区还具有中轴线和类似普通城市里的“一 般居民居住区”。声纳图上又发现新的目标。潜 水器掉头搜寻，经过40多米的平坦开阔区域，发 现大片的呈正南北向建造的建筑群落。这片区域 不如前一个群落大，但石群加工更精细，体量更 大，最大的一块长约2.2米左右、宽约0.7米、厚 约0.4米，有的石块上还有细致的花纹。这里的石 料明显大而厚，其中有二三十米长的石墙、二三 米宽的石板、三四米长的石条、数米见方的大型 人工石块，石料三面都有加工的痕迹，十分平整 精细，有的还凿有圆洞或石槽。
水下考古定位方法使用雷达和卫星等远程定位技 术，或用附近的岸边地物做参照进行定位。考察 船上配备设备仪器，对水下探测方法有高科技的 遥感探测手段与潜水人员水下探摸相结合。
旁侧声纳扫描系统是一种声波挡返记录系统。系 统向扫测的海底连续发射超声波束，波束在海底 遇到不同密度的物质和不同形态的物体，产生不 同的反射、散射现象，接收器不断接收回波信号， 并经放大处理，记录在电敏记录纸上的一种直观 有效的物探方法。该系统主要用来探测海表面障 碍物、遗存物和地貌。在预定范围内沿相距20米 的测线进行往返扫测，并在局部海区加密扫测。
电阻率探法探量深度大，设备简单低廉， 只需一台电位差测量仪，几百米电线，几 十节干电池和四根0.5米长，1厘米直径的 金属棒。但效率较低，工作速度较慢，不 适合大面积的考古勘探。
北宋东京城墙电阻率剖面曲线图
2、电磁探查法
电磁探查法是使用电磁探测仪器向被测部 位发射电磁波，同时接收地下物质的电磁 信息，对接收到反常信号地段进行分析， 判断是否存在遗存。
青海喇家遗址
2004年9月对青海喇家遗址进行了大面积的磁探工 作。
原理：古代人类长期生活和居住过的区域中离不 开使用火、灶、陶器等其他经过高温烧制的物品。 一般来说，这些经过高温烧制物体的剩余磁性要 远远强于其他未烧物体。这些燃烧过的物体碎片 及颗粒是经过人类活动带到整个生活区间，由于 这些碎片和颗粒的分布使该区域的剩余磁场增强。 因此，用磁探测的方法，可以大致判断出这些地 区过去是否有人类居住过。