Одной из задач современной археологии является поиск и раскопки археологических памятников, являющихся основой для исторических реконструкций и изучения культуры прошлых эпох. К археологическим памятникам относятся остатки архитектурных сооружений, фундаменты и кладки стен, курганы, могильники, включающие отдельные археологические объекты – керамику, предметы быта и другие находки, находящиеся в грунте или различных отложениях, называемых культурным слоем.
Сегодня методы исследований в археологии становятся все более совершенными, благодаря применению методов и технических решений естественных наук, прежде всего – наук о Земле. К ним относятся методы прикладной геофизики: магниторазведка, электроразведка, сейсморазведка. Особое значение имеют методы построения физико-археологических моделей и современная геофизическая аппаратура для измерений и обработки данных.
Геофизика в археологии (или археогеофизика) – новое направление в изучении археологических памятников до начала раскопок. При помощи разных методов прикладной геофизики можно обнаружить скрытые под землей объекты и дать археологам ценные сведения об их свойствах, форме, размерах и глубине залегания. Kроме того, геофизический анализ и картирование планируемой зоны раскопок позволяет существенно снизить сроки и финансовые затраты на проведение археологических исследований.
Другой, не менее важной задачей является датировка найденных археологических находок. Определение абсолютного возраста производится с помощью различных физических методов (радиоуглеродный, археомагнитный, термолюминесцентный и др.).
Основной задачей археогеофизики является обнаружение и выделение отдельных археологических объектов (аномалий) с последующим изучением их состава, формы и влияния вмещающей среды. При исследовании используется отличие физических свойств аномалий от свойств вмещающей среды, например, разница в плотности, различные электрические и магнитные характеристики, упругие свойства, и др., неодинаково реагирующих на естественные и искусственно создаваемые внешние воздействия. Зная параметры аномалии можно рассчитать физическое поле, создаваемое этой аномалией, то есть решить прямую задачу археогеофизики.
Методы прикладной геофизики при археологических исследованиях решают обратную задачу археогеофизики – по данным измерения аномального поля, создаваемого археологическим объектом определяются его размеры, форма, глубина залегания и другие физические характеристики (металл, диэлектрик, кожа, каменная кладка, древесина).
В первой главе книги дано краткое описание современных методов прикладной геофизики применительно к задачам археологии. Описаны процедуры проведения отдельных измерений и геофизических съемок на предмет обнаружения археологических объектов и картирования исследуемого участка.
Во второй главе приведены характеристики лучших профессиональных образцов геофизической аппаратуры на современном рынке. Дано описание действующего макета магнитометра и технические характеристики его отдельных модулей и блоков. Макет создан автором в демонстрационных целях.
В третьей главе приведены результаты микромагнитной съемки в тестовом режиме с использованием макета магнитометра.
В Приложении приведены принципиальная электрическая схема макета магнитометра, общий вид отдельных модулей макета, программный код (microPython) а также инструкция по установке среды разработки (IDE).
ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Наиболее перспективными методами прикладной геофизики для археологических исследований являются магниторазведка, электроразведка и сейсморазведка.
Магниторазведка основана на изучении естественного геомагнитного поля и его аномалий. По выявленным магнитным аномалиям можно обнаружить слабо намагниченные археологические объекты, определить их форму, размеры и глубину залегания в культурном слое.
Считается, что метод высокоточных магнитных измерений является одним из самых эффективных методов прикладной геофизики, применяемых в археологии.
Электроразведка, как правило, используется в комплексе с магнитными измерениями. К числу наиболее популярных методов относятся следующие методы малоглубинной электроразведки:
– Электропрофилирование (ЭП);
– Вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ);
– Электротомография (ЭТ).
При электропрофилировании с помощью постоянного или низкочастотного питающего поля определяются структура и удельное электрическое сопротивление культурного слоя в горизонтальном направлении, а при электрозондировании – по вертикали (в глубину). По картам аномалий удельного электрического сопротивления грунта выявляют археологические объекты, находящиеся в поверхностном слое и производят их пространственную реконструкцию. Относительная простота этих методов и возможность проведения с их помощью детальных профильных и площадных съемок позволяет археологам заменить трудоемкие сплошные раскопки выборочными.
Электротомография представляет собой комбинацию электрического зондирования и профилирования. Особенностью метода электротомографии является многократное включение одних и тех же электродов на профиле наблюдений в питающие и измерительные цепи. При интерпретации полученных таким способом данных получают детальные двухмерные и трехмерные модели георазреза, которые значительно отличаются по информативности от стандартных горизонтально-слоистых моделей.
Сейсмические методы в археологии менее популярны, из-за существенного превышения затрат на них применение, по сравнению с методами электро- и магниторазведки. Методы сейсморазведки наиболее эффективны при изучении древних строительных сооружений, пустот, различных укреплений относительно большой протяженности. Современные сейсморазведочные технологии позволяют получать качественные двух- и трехмерные изображения подобных археологических объектов с большой точностью.
Для обнаружения отдельных археологических объектов из обожженной глины или металлов наиболее применимы электро- и магниторазведочные методы исследований.
Из индуктивных методов прикладной геофизики применяемых в археологии наиболее популярен метод незаземленной петли. Источником переменного поля служит прямоугольная петля больших размеров, внутри которой производятся измерения магнитных компонент, обычно вертикальной компоненты поля. Измерения проводятся в ближней (или индукционной) зоне источника поля, где расстояния между источником поля и точками его наблюдения меньше длины волны источника поля.
Метод незаземленной петли применяется для обнаружения археологических объектов обладающих низким удельным сопротивлением либо высокой магнитной проницаемостью.
