地球物理探测技术在古遗址研究中的综合应用研究

【前言】地球物理探测技术在古遗址研究中的综合应用研究由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。1.1 磁法勘探的方式 磁法勘探是以有关的地质学、地磁学、岩矿石的磁性理论和数学理论为基础，研究地球磁场以及各种磁性目标体所引起的磁异常的空间分布特征和变化规律，从而达到考古勘探的目的。田野考古勘探中应用磁法进行勘探的前提是考古目标具有异于周围的磁异常...

[摘 要]地球物理探测技术对古遗址的研究有着十分重要的意义，是考古研究中的重要方法。我们必须学会不断发展我们的技术并在不同环境中进行合理的应用。本研究对一些遗址中不同的地球物理探测技术进行总结分析，阐明地球物理技术对考古的重要性，也探究了该技术的特点及适用环境，是对该技术在古遗址研究中的综合应用的一个比较系统且详尽的阐述。

[关键词]地球物理探测 技术 古遗址 综合应用

中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0326-01

前言：我国历史悠久，历经数个朝代，遗留下来的旧址非常多。对这些古遗址进行研究，可以让我们洞悉历史脉络，了解朝代的更替，也能学习到先人的智慧。然而，我们只有掌握比较可靠的探测技术并适当地应用，才能尽可能准确地得到我们需要的资料。地球物理技术是现今考古研究中主要运用的方法，其根据考古目标的物性差异，即根据建筑类型、材料、大小，埋葬地的物性特征，地表因素等的不同分为很多种不同的方法，本研究重点介绍磁法勘探、高密度电法、探地雷达等几种方式。

1.不同地球物理探测技术

1.1 磁法勘探的方式

磁法勘探是以有关的地质学、地磁学、岩矿石的磁性理论和数学理论为基础，研究地球磁场以及各种磁性目标体所引起的磁异常的空间分布特征和变化规律，从而达到考古勘探的目的。田野考古勘探中应用磁法进行勘探的前提是考古目标具有异于周围的磁异常特征，含铁磁性矿物的文物遗存或文化遗址的磁异常要高于周围的介质。考古勘探中的磁异常特征还与热剩磁、压力剩磁、化学剩磁、天然剩磁、沉积剩磁、黏滞剩磁等因素有关。尤其在对古城墙遗址探测时，热剩磁和压力剩磁两个因素会起较大作用。古代的砖瓦制作过程中，都曾经经过高温烘烧，甚至经过多次高温-冷却-再高温的循环过程。在此过程中，由于热运动和地球磁场的共同作用，这类材料中的磁性物质的磁畴体积、分布状态和排列方向都发生了变化，从而获得了相应的热剩余磁性。而压力剩磁的产生是由于夯土等建筑在营造时受到机械力作用时产生内应力，其矫顽力与内应力成正比，微细的岩土颗粒按当时地磁场方向呈定向排列，矫顽力越大，往往剩余磁化强度也越强。此外，夯土城墙在营造时会带入一些当时的植物，经过一定的历史时期，会造成趋磁细菌的富集，但是这种生物原因产生的磁性大小尚有待研究。

1.2 高密度电法的方式

高密度电法的基本工作原理与常规电阻率法大体相同，是以地下介质的电性差异为基础的一种电探方法。根据在施加电场作用下地层传导电流的分布规律，推断地下具有不同电阻率的地质体的赋存情况。野外测量时一次性布设全部电极，利用程序控制自动实现电极转换和测量，从而获得剖面上不同位置、不同极距的视电阻率值。根据实测的视电阻率剖面进行计算、分析，便可获得地层中的电阻率分布情况。影响电阻率特性的因素较多，如含水率、饱和度、孔隙率、矿物成分、介质颗粒的结构等。同一岩土材料在不同条件下的电阻率数值比其他物理量有更大的变化范围，这使得基于电阻率特性的电法探测手段比其他物理量的地球物理探测方法对被测材料有更强的识别能力，更具有优越性。但应用这种方法时，地面起伏不能太大，因为如果地面起伏太大，会使得电极的水平位置发生较大的偏差，一个电极的位置变化后，会给后续电极的位置带来一定的影响，为数据的解释带来不便。

1.3 探地雷达的方式

探地雷达利用高频电磁波，以宽带脉冲形式，由地面通过发射天线定向送入地下，经存在电性差异的地下地层或目标体反射返回地面，被接收天线所接收。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的介电性质及几何形态而变化。通过对时域波形的处理和分析，可确定地下界面或考古目标体的结构及空间位置。不同介质由于其介电常数差异，形成电性界面，这是电磁波在地下传播过程中发生反射的条件。

2.各种地球物理探测技术的实例

2.1 良诸古城

良诸古城被认为是良诸文明的“都城”，它是目前中国所发现同时代古城中最大的一座，被誉为“中华第一城”。古城墙大多在地表表土以下，由黄土堆筑而成，近底部铺垫一层石头。由于遗址区内土壤含水量较多，采用一般电磁法技术进行探测，效果较差。城墙底部有石头层，并且城墙土和周围土含水量不同，故可根据其电性差异，对目标体进行探测。因此，我们的探测就采用高密度电法，通过对地下半空间传导电流分布规律进行研究，获得地下介质的电阻率。与传统电阻率法相比，这种方法的成本低、效率高、测点密度高、信息丰富，更适于在良诸遗址区应用。通过二维视电阻率剖面、三维视电阻率平面图以及反演结果的综合分析，可较好地探测古城墙。

2.2 汉安陵陵邑

汉惠帝安陵，位于陕西省咸阳市东北，封土为夯土筑成。陵邑四周有夯土筑成的城墙，至今仍存残墙断垣，但西墙保存较差，仅在城西北角残留一段。此次探测目标主要是陵邑西城墙，位于农田内，地表无存。当时城墙上方铺有瓦当，随着城墙倒塌，瓦当多残留在城墙原址，这些汉代瓦当有着较强的热剩余磁性。磁法测量是考古调查中最常用的方法，如果在调查过程中此方法有效，应尽量采取。比如，在研究中，使用G858艳光泵磁力仪对目标区进行探测，可快速地确定城墙位置。

2.3 南诏古城

南诏古城文化遗址位于云南省西南边陲的腾冲县，县城西北约三千米，为南诏大理时期延续到元代腾冲城遗址。由于年代久远，许多城墙已深埋地下，现地表已无存。由于此地区火山岩发育，不适宜做磁法勘探，且城墙电性差异较小，但是城墙用黄褐色土夯筑，夯层清晰，用探地雷达进行探测，在不同的时间深度上会出现多组连续的反射同相轴。探地雷达三维属性技术可较好地应用于考古领域，尤其是在探测夯筑的城墙时，其振幅信息相对丰富。探地雷达虽不适宜于考古面积性测量，但由于其高分辨率，所以在小区域内对考古目标体进行详查时，效果较好。

2.4 北庭故城

北庭故城在新疆维吾尔自治区吉木萨尔县城北约12公里处，是唐代设立的北庭大都护府所在地，当地群众俗称“破城子”或“唐朝城”。城址平面布局略呈长方形，城分内外两重，内城位于外城中部略偏东北。北庭古城大约在明朝毁于战火，城墙土就地取材，地表部分城墙残高约7米，宽约5米，夯迹清晰。某研究中，探测区域位于外城城墙遗址，地表无残留，探测目的就是确定地下埋存状况。这个区域无人为干扰，且地表相对平坦，易于做物探工作，但由于目标存在的不确定性，以及目标和周围土物性差异较小，因此采用探地雷达和磁法进行综合探测。

结论：

本研究介绍了三种不同的地球物理探测技术，即磁法勘探、高密度电法和探地雷达，对其原理、特点以及适用的注意事项等都做了相应的阐述，再根据良诸古城、汉安陵陵邑、南诏古城和北庭故城城墙等具体实例，对这几种方法的具体应该怎样应用，怎么才能更好应用做出了一定的分析，这些研究也能为我们日后地球物理探测技术的综合应用和研究做出一定的参考。

参考文献：

[1] 赵文轲，田钢.地下古城墙遗址的地球物理探测[J].科学，2013，02：38-41+4.

[2] 赵文轲，田钢.针对中国不同遗址古城墙的地球物理探测[A].中国地球物理学会.中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C].中国地球物理学会：，2011：1.