考古地球物理研究进展思考

迎接地球物理考古“CT”时代的真正到来
——记浙江大学地球物理考古工作的发展历程
         地球物理考古”CT”,顾名思义,就是通过声波、电磁波等物理手段了解地下文物遗址状况特性的方法,其前提条件是文物遗址与周围土壤介质在弹性、电性、磁性或密度方面有所差异,类似于医学上的CT成像,地球物理考古是要对地下的文物遗址进行成像甄别。但由于近地表的各类干扰很大,文物考古目标与周围土壤的物性差异很小,自然沉积与人文活动的因素相互参杂,导致地球物理考古的难度比起以矿产资源为目标的地球物理勘探是有过之而不及。而我从勘探地球物理领域转向考古地球物理还有段故事呢。
记得那是10年前也是11月份的一天,我当时还是吉林大学地球探测科学与技术学院的教授,接到时任中国地质调查局科技外事部主任彭启鸣先生(目前是国土资源部地质勘查司司长)的电话,邀请我作为专家参加在北京召开的863项目“秦皇陵考古遥感与地球物理技术成果验收会”。当时的验收会专家组组长是滕吉文院士,已故的浙江大学地球科学系的徐世浙院士也是专家组的成员。
尽管我从1982年开始就从事地球物理的教学和研究,但主要关注深部的油气资源和中深层的煤田资源勘探以及近地表的工程地球物理调查,比较系统地了解国内外考古地球物理的发展现状和趋势还是在那次验收会上及其以后。在那次的验收会议上,秦皇陵地宫位置的确认、墓室是否完好、地宫中代表“百川江河大海”的水银是否存在以及地下墓道的情况等四大谜底被揭开,看到无损的地球物理考古探测技术被媒体和公众如此高强度的关注使我深深触动,当然鉴定会上对地球物理考古技术的疑问也使我感到了一个地球物理工作者的责任,彭主任当时对我的期望,更使我增添了为发展我们国家考古地球物理事业的信念。
巧的是,通过徐世浙院士的帮助和支持,我于一年后作为人才引进来到了浙江大学。到来不久,就同徐院士一起带领学生参与了宋六陵的考古地球物理探测研究工作,使得我的愿望得以初步实施。真正的机遇在于2007年底,浙江省文物考古所宣布发现被专家称为“石破惊天”的重大消息,被国家文物局副局长、国际古迹遗址理事会中国委员会主席张柏称之为“迄今为止发现的中国最早、规模最大、保存最好的城址”——良渚古城被发现。2008年初,时任浙江大学党委书记(曾担任浙江省文化厅厅长和浙江省委秘书长)的张曦同志非常敏锐地把握到了这一时机的到来。他非常关心和支持开展良渚的考古地球物理调查工作,积极协调浙江省文物局、浙江省文物考古所和浙江大学的相关部门购置设备、密切合作等事宜,为浙江大学系统地开展科技考古工作奠定了坚实的基础。
2009年浙江大学地球物理考古调查人员在良渚古城外开展了旨在恢复良渚古城原貌进行遗址公园规划的古水系调查,通过与考古专家和钻探人员的共同努力,取得了较好的效果,特别是北城门水门位置的确认,城外水系和文化层的区域划分以及东城外沙岗的发现等等,与钻探结果有着非常好的对应。科技考古技术的运用和成果也为良渚古城遗址考古发掘工作荣获“2009-2010年度国家文物局田野考古奖”一等奖做出了相应的贡献。
在这以后,浙江大学地球物理考古研究开始从面向浙江(田螺山遗址、临平独木舟等),进而走向全国(云南腾冲南诏古城、河北邺城遗址、宁夏西夏王陵、内蒙辽上京城遗址、江苏南京祖堂山明代墓群、新疆高昌故城和龟兹克孜尔千佛洞等),大江南北均留下了调查研究的足迹。特别是2012年高昌故城中东部湮没部分的地球物理考古调查再现研究,使得地球物理考古的作用愈发明显。
高昌故城遗址位于中国西部吐鲁番盆地中央平原,在今吐鲁番市区之东约30km。高昌故城是古丝绸之路吐鲁番盆地第一大中心城市,是联接中国与中亚、西亚乃至欧洲的枢纽,也是中国西部地区留存至今规模最大的一座都城遗址,面积约198公顷。由于农业开垦等影响,大部分建筑地面部分几乎被完全破坏,因此只能通过地下遗迹的调查来了解其布局情况,而这对于全面认识高昌故城的形制布局非常重要,同时对于高昌故城正在联合古丝绸之路上的其他遗址的申遗工作具有重要的现实意义,因为申报材料要求提供古城的城市布局等相关信息。而这里的沙土性质导致常规的勘探工具——洛阳产很难发挥作用,通过地球物理的考古调查研究,揭示了研究区域的房屋和道路布局,为下一步地球物理考古调查工作的全面开展铺平了道路。
通过这些年的工作实践,我们认为尽管在本世纪初,国际上曾有相关专家预测:“21世纪的考古调查研究将从过去发掘的科学发展成探测的科学”。但是考古地球物理真正的进入实用,还有相当一段路要走,国外由于文物遗址大多为石质材料,其发展和应用水平显然要比我们成熟。我国由于历史悠久、幅员辽阔、文化多元,导致地球物理考古调查的难度巨大;加之这些年的经济建设快速发展,各种近地表建筑的人文干扰因素在不断加大;案例研究偏少,数据和经验积累较少;地球物理与考古人员的融合还不够;交叉学科研究的深度还欠缺,以及国内洛阳铲的大量使用等都为考古地球物理这一新兴交叉学科的进一步发展起到了阻碍作用。
好在学校现在成立了文化遗产研究院,设置了专门的机构和人员,购置了大量的具有国际先进水平的探测仪器,又有国家文化遗产保护科技区域创新联盟(浙江省)、浙江省文物局和浙江大学的全力支持,以及这些年的工作基础和人才培养(在中国地球物理界已得到公认,浙江大学的地球物理考古工作是非常系统和深入的,处于国内领先水平),有着国内高校唯一的地球物理目标人工埋置野外实验场地,通过进一步的深入和系统的交叉学科研究(2013年国家社科基金重大招标项目的申请中已可以初见雏型),考古地球物理时代的到来已不再是一句空话!
      
利用磁梯度测量进行目标探测成像                       高昌故城某区域地下遗址磁测“CT”结果
 
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