考古和文物保護(hù)工作中物探技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

黃漫鈺

（潮州市粵東考古中心，廣東 潮州 521000）

物探技術(shù)又被稱為“地球物理勘探技術(shù)”，它對地球物理磁場與變化狀況進(jìn)行了深度解析，主要對地層巖性與地質(zhì)構(gòu)造內(nèi)容進(jìn)行探查分析。這其中就大量運(yùn)用到了物探技術(shù)，主要對地球內(nèi)部構(gòu)造實(shí)施深度探查，動態(tài)了解地球磁場變化實(shí)際情況，同時預(yù)測地球中能源的大致位置。物探技術(shù)在我國的應(yīng)用研究歷史已有40 年。

一、物探技術(shù)在古墓探查中的實(shí)踐應(yīng)用

古墓多采用磚、石砌中空結(jié)構(gòu)，一般來說埋深相對較淺，但古墓內(nèi)外部土壤物理性質(zhì)相對差異較大，采用地球物理技術(shù)探查效果相對效果較好，目前主要運(yùn)用地球物理技術(shù)探查古墓，效果良好。該方法主要通過利用到了地下供電方法，配合電極測量分析不同深度地下電阻率分布變化情況，進(jìn)而探查到地下物體具體位置。在該過程中要建立等視電阻率曲線，該曲線能夠客觀反映出古墓的平面形狀，我國滁州地區(qū)的“曹四孤堆”古墓就采用到了等式電阻率，形成平面等值線對比圖來探查古墓中某些地下物體內(nèi)容，物探技術(shù)探查結(jié)果令人滿意。

從古墓墓穴的屬性來講，其上方經(jīng)常會存在磁力異常問題，所以采用磁力測量法也能較好查找古墓及其地下物體。首先建立△T 平面等值線圖，對古墓中的陪葬坑進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中的明顯磁異常問題。就這一問題展開分析，了解到古墓中可能存在鐵質(zhì)等金屬陪葬物。但更為貼切的說法是古墓墓穴中存在空穴效應(yīng)，在墓穴周圍的土壤與外部輪廓墻壁上存在介質(zhì)，這些介質(zhì)會在地磁場作用下產(chǎn)生感應(yīng)磁化，由此就使得空穴周圍產(chǎn)生了磁化體，進(jìn)而產(chǎn)生了較為明顯且影響較大的空穴磁場。目前可采用地球物理探查方法來深入探查古墓，可配合高精度重力測量對墓穴空穴中的土壤部分密度差進(jìn)行測量分析。這其中還會采用到彈性波反射法、陸地聲納法等等，客觀分析目的兩外墻的反映狀況，包括對古墓的頂?shù)追瓷洳ㄍ噍S進(jìn)行探查分析。

在利用各種物探技術(shù)過程中，應(yīng)該對古墓的外墻進(jìn)行精確定位，了解其外墻邊界位置，為墓中形制確定頂?shù)茁裆?。就所采用到的物探技術(shù)而言，應(yīng)該做到探查技術(shù)應(yīng)用精細(xì)化，并有必要對物探方法進(jìn)行有效改進(jìn)，確保物探技術(shù)配合應(yīng)用效果實(shí)施到位。

二、物探技術(shù)在古建筑地下遺址探查中的實(shí)踐應(yīng)用

對于某些大型建筑物群地下遺址中遺存物的調(diào)查非常有必要，這是考慮到某些古建筑物的地面部分已經(jīng)徹底消失，它們可能已經(jīng)被掩埋于地下，所以要采用到物探技術(shù)對周圍土壤物理性質(zhì)進(jìn)行深層次分析，了解掩埋物差異，精確查找地下遺址及其遺存物，以下列舉2 例。

（一）對明中都遺址的物探技術(shù)探查

安徽鳳陽明中都遺址采用到了航測照片配合物探技術(shù)探查方法，這也是我國第一例大遺址采用到物探技術(shù)。明中都遺址殘垣稀少，其它區(qū)域都已用于耕地，但通過航測照片還可顯示出原城墻位置。這里結(jié)合航測照片進(jìn)行分析，配合電阻率方法探明城門洞位置，再對門基面寬與進(jìn)深進(jìn)行分析，如此可明確皇城中金水河的具體位置。就以金水河探查為例，由于金水河已經(jīng)被碎瓦磚石填平，其遺存物電阻率相對較高（高于土壤），通過繪制電剖面曲線發(fā)現(xiàn)其高電阻率異常差值為40Ω·m。另外碎瓦磚石的電阻率也相對高于土壤圓環(huán)，通過電阻率對比可探查出明中都金水河墻基0.5m 位置。

（二）對故宮紫禁城的物探技術(shù)探查

針對北京故宮紫禁城的物探技術(shù)探查應(yīng)用范圍、規(guī)模較大，大約在1.0km2 范圍內(nèi)，其目的是深度研究紫禁城內(nèi)建筑物的拆除、建設(shè)歷史，同時也探查故宮下方是否存在地下建筑。在該過程中主要采用到了電阻率法配合探地雷達(dá)，最終了解到紫禁城地下是存在多處地下物體的，這其中就涵蓋了已廢棄水井、地下蓄水池、地下涵管等等。在開挖過程中也證實(shí)了在春喜宮位置發(fā)現(xiàn)了房基形狀物體。另外在慈寧宮輔警也探查出物狀異常，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其地下部存在縱橫交錯的柏木基礎(chǔ)[1]。

三、物探技術(shù)在古建筑基礎(chǔ)狀況探查中的實(shí)踐應(yīng)用

物探技術(shù)針對古建筑基礎(chǔ)狀況的物探探查研究還是相當(dāng)深入的，這里依然以北京故宮為例展開分析。在故宮紫禁城采用到了電阻率法配合探地雷達(dá)物探技術(shù)，其鉆探驗(yàn)證過程主要基于探查工作展開，希望深入了解紫禁城、太和殿以及保和殿的古建筑基礎(chǔ)狀況，在物探探查過程中也收獲頗豐。首先是紫禁城地下發(fā)現(xiàn)了連片的人工砌筑墊層，其墊層厚度較厚，大約從3.0～9.0m 不等，這說明了紫禁城地下砌筑墊層的支撐力較強(qiáng)，利用物探技術(shù)配合資料對這些人工砌筑墊層分層狀況進(jìn)行分析，特別是對典型點(diǎn)進(jìn)行探查，深入了解探查位置的夯筑分層與結(jié)構(gòu)內(nèi)容，并對結(jié)果內(nèi)容進(jìn)行穩(wěn)定性分析與評價。整個過程中還會采用到地基圖震動固有周期進(jìn)行測量，對地層進(jìn)行分層分析，研究其地下人工砌筑墊層是否存在擴(kuò)大基礎(chǔ)，并評價其建筑基礎(chǔ)承載力[2]。

四、物探技術(shù)在地下洞穴遺存探查中的實(shí)踐應(yīng)用

地下洞穴是除墓穴以外最重要的物探場合，針對地下洞穴遺存的物探技術(shù)探查實(shí)踐應(yīng)用非常有必要。與古墓一樣，地下洞穴也存在相對固定的地磁場作用，如果采用物探技術(shù)會探查出相對較強(qiáng)的磁異常狀況。這里一般要采用到磁力測量法進(jìn)行探查，就古代古人居住遺址展開分析，古人的灶坑中就存在一定量的磁異常，這是剩余磁化所產(chǎn)生的結(jié)果。實(shí)際上，洞穴遺存的探查難度最大，在應(yīng)用物探技術(shù)方面應(yīng)該做到謹(jǐn)慎到位。例如可采用電阻率法，首先客觀反映低電阻率，對兩側(cè)石壁與洞窟中間石隔斷墻進(jìn)行分析，了解高電阻率相對應(yīng)情況，同時采用探測法測定低電阻物泥質(zhì)物情況[3]。

五、物探技術(shù)在古物現(xiàn)狀探查中的實(shí)踐應(yīng)用

除建筑以外，物探技術(shù)在古物現(xiàn)狀探查中的實(shí)踐應(yīng)用也相當(dāng)廣泛深入。由于目前現(xiàn)代社會中自然環(huán)境污染嚴(yán)重，例如像大氣污染就無形中增加了古物的風(fēng)化速度，導(dǎo)致像石雕表面出現(xiàn)不同程度的風(fēng)化問題。采用物探技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對古物風(fēng)化深度的有效測量，例如如果測量深度大約為25mm 以內(nèi)，可考慮采用電阻率微測技術(shù)測量古物表面的某些重要指標(biāo)參數(shù)。另外可采用到聲波測量方法來判定古物表面的噴涂防風(fēng)化劑情況，希望提出古物表面的“美容”對策。

就以我國四川樂山大佛為例，針對該古物的現(xiàn)狀探查采用到了外形測繪、電阻率測量、立體攝影等等技術(shù)。具體來說，樂山大佛的面部、身體、手足肢體等等由于常年風(fēng)化被是石灰質(zhì)所覆蓋，彩繪表現(xiàn)已不明顯，此時可采用物探方法對石雕現(xiàn)狀進(jìn)行探查分析，了解其被覆蓋層厚度，了解樂山大佛的原有面貌與破損狀況。而在采用電阻率法過程中，則對樂山大佛的表面進(jìn)行電阻測試，配合核物探法測量樂山大佛材質(zhì)的密度與含水量情況；再者就可采用到聲波法進(jìn)行綜合探查，了解樂山大佛表面的反射、折射以及透過效果，確定其身體上不同部位的真實(shí)界線，測量出其身體各部位的覆蓋厚度，最終了解其它破損深度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)樂山大佛的面部是存在多處出水點(diǎn)的，且其身體巖體的風(fēng)化程度較大，由此得出其覆層含水率，建立等值線圖，如此可進(jìn)一步客觀反映樂山大佛各個部位的具體含水情況[4]。

六、物探技術(shù)在地球物理斷代探查中的實(shí)踐應(yīng)用

在地球物理斷代探查中也會采用到物探技術(shù)，它主要測量地極磁性變化，并形成柱狀圖，將其與國際地磁年表進(jìn)行相應(yīng)技術(shù)對比，確定地層剖面時間區(qū)段，發(fā)現(xiàn)某些古遺址地層時間未知。具體來說，可采用物探技術(shù)對某些化石地層進(jìn)行探查，了解其產(chǎn)生時代。

七、總結(jié)

就考古與文物保護(hù)中的物探技術(shù)應(yīng)用是非常廣泛的，利用其中的各種技術(shù)探查考古文物內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對這些內(nèi)容的保護(hù)，如此可豐富當(dāng)前已有的某些地球物理技術(shù)內(nèi)容，保證考古與文物保護(hù)工作實(shí)施到位。在未來，還應(yīng)該結(jié)合物探技術(shù)更加深入地拓展被探測對象，優(yōu)化地球物理探查與古跡文物探查過程，將物探技術(shù)探查過程與地質(zhì)調(diào)查工作緊密聯(lián)系起來。再者就是要靈活運(yùn)用已有的地球物理技術(shù)方法，確保解決某些物探無人能提，將物探技術(shù)靈活、科學(xué)、合理運(yùn)用于考古現(xiàn)場中，發(fā)揮其應(yīng)有價值作用。