Поиск под поверхностью
Поиск под поверхностью
Свидетельства деятельности обитателей региона могут быть получены благодаря коллекциям, собранным на поверхности памятника, но только тогда, когда взаимоотношения между остатками, найденными на поверхности и находящимися под землей, совершенно ясны. Иногда находки с поверхности могут точно отражать содержимое памятника, а иногда нет. Разумно предположить, что на неглубоких памятниках, таких как многие доисторические поселения на Западе США, артефакты на поверхности точно отражают те, что находятся уже под землей (Millon, 1973). Такое предположение дает основания для изучения разных видов деятельности по поверхностным находкам. В других случаях естественные процессы и культурные факторы могут повлиять на целостность и глубину археологических слоев. Очевидно, что сегодня на поверхности не может быть почти никаких находок от поселения, находящегося в самых низких слоях на глубине 9 метров, если только эрозия, деятельность человека или норные животные не обнажат захороненные артефакты (МакНамон — McManamon, 1984). В любом случае, заключения, сделанные на основании поверхностных находок, должны быть подтверждены раскопками.
Так как археологические остатки могут находиться глубоко под поверхностью земли, то определение наличия археологических ресурсов и оценка памятника должны полагаться на некие подповерхностные тестирования или оценки. К ним относятся как неразрушающие (неинтрузивные) методы, которые никоим образом не воздействуют на остатки, так и более разрушающие (интрузивные) методы, такие как раскопки и подповерхностное тестирование.
Неразрушающие (неинтрузивные) методы
Каждый археолог мечтает о таком исследовании памятников, при котором не нужно было бы вести раскопки. Некоторые методы подповерхностного тестирования очень просты, но по большей части дороги, и для некоторых требуется очень много времени. Многие из самых сложных и современных методик первоначально разрабатывались для нужд нефтяной и геологической разведок (Кларк — A. Clark, 1997; Хестер и другие — Hester and others, 1997; Уэймаут — Weymouth, 1986). Иногда эти методы могут сэкономить недели дорогостоящих раскопок и иногда помогают сформулировать точный план исследований до того, как начинаются раскопки.
Простукивание. При этом низкотехнологическом немеханическом методе поверхность памятника выстукивается тяжелым пестиком. Земля резонирует по-разному, настолько по-разному, что тренированное ухо может уловить отчетливый звук от находящихся под землей траншеи или каменной стены. Это скорее искусство, чем геофизический метод, но он работает, если есть опыт. В частности, такие признаки, как подземные стены, можно идентифицировать подобным образом.
Поиск методом электрического сопротивления. Электрическое сопротивление почвы дает ключи при поиске признаков подземных памятников (Карр — Carr, 1982; Лейте — Leute, 1987). Почвы по-разному проводят электричество, главным образом вследствие разной влажности и разного содержания минеральных солей. Глинистые почвы, например, обладают самым низким сопротивлением, а у песчаных оно намного больше. С помощью специального счетчика измеряются колебания электрического сопротивления почвы. Каменные стены или тротуары сохраняют меньше влаги, чем глубокая яма, заполненная рыхлой землей, или большая заиленная траншея. Эти различия можно точно замерить, и тогда методом систематического измерения электрического сопротивления можно обнаружить потревоженную почву, каменные стены или другие подземные признаки. При таком исследовании требуются только специальный счетчик, к которому подсоединяются четыре-пять датчиков. Эта сеть устанавливается на памятнике, и показания, считывающиеся с датчиков, выводятся в виде графиков. Они показывают области с разным сопротивлением и наличие признаков, таких как траншеи или стены (см. рис. 8.14). Этот метод использовался, например, для идентификации памятников Вудлэнд и Гоуорд-Нельсон на юго-западе Пенсильвании (Эдовейжо и Карлисль — Adovasio and Carlisle, 1988; см. также главу 18).
Магнитометрическая съемка. Колебания магнитного поля используются при поиске находящихся под землей признаков, таких как предметы из железа, печи из обожженной глины, печи для обжига глины, очаги и ямы, заполненные мусором или мягкой почвой (Лейте — Leute, 1987). Этот принцип очень прост: для идентификации археологических признаков используются незначительные изменения магнитных полей материалов, находящихся под землей. Скалы, валуны и почва могут намагничиваться, если в них присутствует оксид железа. Если любой кусок глины нагреть до 700 °C и затем охладить, то он немного намагнитится. Когда замеряется остаточный магнетизм обожженной глины или другого материала, то показания будут отличаться от обычного магнитного поля непотревоженных почв земли.
Наиболее часто для обнаружения археологических объектов используется протонный магнитометр. Памятник делят на участки площадью 15 квадратных метров, которые делят далее на квадраты площадью 1,5 квадратных метра. Измерения проводят с помощью прибора, к которому подсоединены две маленькие бутылочки с водой или спиртом, помещенные внутрь электрических катушек. Интенсивность магнитного излучения измеряется посредством регистрации состояния протонов водорода содержимого бутылок. Магнитометр усиливает слабые сигналы, поступающие от электрических катушек. Объекты памятника обнаруживаются посредством замеров магнитного поля через короткие расстояния в тех местах, где были отмечены аномалии в показаниях магнитометра. Компьютер записывает показания и выводит их на дисплей, телевизионный экран или распечатывает их. Современное программное обеспечение позволяет оператору отделить изменения магнитного поля почвы, не имеющие отношения к археологии. Магнитометрическая съемка успешно применялась для обнаружения траншей, стен и других отдельно стоящих признаков посередине больших фортов, площадей, где сплошные раскопки были бы очевидно неэкономичными. Этот метод широко использовался в Европе и на пирамидах ольмеков в Ла-Венте в Мексике. Однако при этом методе возможны погрешности вследствие помех, вызываемых современными устройствами, такие как железнодорожные электролинии, силовые кабели и электрическая проволока на заборах.
Радарное зондирование почвы. Магнитометрическая съемка и поиск методом электрического сопротивления не являются точными. В последние годы ведущее место в качестве главного инструмента неразрушающей (неинтрузивной) археологии и особенно в управлении культурными ресурсами занял радар, волны которого способны проникать в почвы. Такой радар посылает электрические импульсы и улавливает волны, отраженные подземным объектом. Скорость волн радара зависит от электрических и магнитных свойств почв, через которые они проходят. Когда известны время прохождения импульсов и скорость сигнала, то тогда можно точно измерить глубину, на которой находится объект.
Первые радары были очень громоздкими, но они стали намного легче, его блоки можно поместить в несколько рюкзаков и доставить в отдаленные места. Большинство таких систем может питаться от автомобильных аккумуляторов или переносных генераторов. Некоторые устройства последних поколений питаются даже от обычных батареек. Эти же аппараты позволяют производить компьютерную обработку данных сразу же в поле. Хотя многое зависит от минералогии и влажности почвы, современные компьютерные инструменты позволяют производить радарное зондирование даже в неблагоприятных условиях.
При работе радара оператор ведет антенну вдоль поверхности. Двухмерные профили большого количества отражений создают профили подземной стратиграфии и археологических признаков. Данные получаются в виде поперечных разрезов по сетке памятника; отражения затем коррелируются, обрабатываются и далее получаются трехмерные изображения подземных объектов и их стратиграфия (прекрасное обсуждение см. у Конойерса и Гудмэна — Conyers and Goodman, 1997). Радары позволяли рассмотреть ямы диаметром 30 см и глубиной 10 см. Можно с его помощью находить и отдельные металлические предметы. У этого метода большое будущее.
Разрушающие (интрузивные) подземные методы
Во многих случаях такое оборудование, как магнитометр, может быть недоступным или его нельзя использовать в конкретной ситуации. Кроме того, данные, полученные магнитометром или в ходе поиска методом измерения электрического сопротивления, должны быть проверены и оценены с помощью археологических данных. Поэтому при большинстве археологических обследований и оценках памятника имеет место ограниченное подземное тестирование (limited subsurface testing). Оно включается в проект исследования и проводится по определенной схеме.
Диапазон используемых методик — от самых простых до очень сложных со значительными раскопками. Например, самый простой зонд, состоящий из металлического штыря с Т-образной ручкой, можно втыкать в землю через некоторые интервалы для того, чтобы убедиться в наличии подземных стен (Хьюм — Noel Hume, 1983). Сила сопротивления зонду или звук, производимый артефактом, когда его ударяет зонд, могут говорить о том, что он там есть. С другой стороны, для оценки подземных могильных камней или интерьера гробниц археологи использовали современные перископы или видеокамеры, управляемые роботами. В некоторых случаях, когда нужно определить, не лежат ли археологические материалы под толстыми слоями наносных почвах в бассейнах рек, должно быть использовано такое землеройное оборудование, как экскаваторы.
Тестовые ямы, выкопанные лопатой. Обычный метод подземного тестирования включает в себя копку тестовых ям. Материал, извлеченный из ям, просматривается на предмет наличия каких-либо артефактов и признаков изменения цвета почвы, все это проверяется и регистрируется. Это метод используется при проверке больших территорий или когда мало время, что часто бывает в изыскательских проектах управления культурными ресурсами.
Бурение. Ручной бурав или бур с иным приводом используется для бурения почвы для установления глубины и прочности археологических слоев. Как и при копке ям, в образцах бурения можно найти артефакты и оценить подземные слои. Но недостатком бурения является то, что бурав может разрушить артефакт. Тем не менее оно оправдывается в случаях, когда ограничено время или речь идет о больших территориях.
Буравы успешно использовались для определения глубины мусорных свалок на памятнике Озетт в Вашингтоне (Кирк — Kirk, 1974). Специальные буры используются для забора проб пыльцы. Буры с камерами использовались для изучения интерьера гробниц этрусков (рис. 8.12). Перископ вводится через маленькое отверстие в крыше гробницы для осмотра. Если помещение не потревожено, раскопки продолжаются. Если там уже побывали грабители и опустошили гробницу, то будут сэкономлены многие часы бесполезного труда.
Рис. 8.12. Использование перископа при изучении этрусской гробницы
Примеры обнаружений памятников под поверхностью
Многие новые и передовые подходы к археологическим обследованиям и оценке памятников, без сомнения, еще впереди. Например, Кент Уикс и группа его коллег-египтологов начали долгосрочный проект по картографированию всех царских гробниц в долине царей в Фивах. Для обнаружения подземных памятников и скрытых помещений в царских гробницах они используют воздушные шары, рентгеновские устройства и акустические детекторы. Недавно они установили местоположение большой гробницы, в которой когда-то находились сыновья Рамсеса II (Уикс — Weeks, 1998). В археологии расширяется применение радаров и других электронных устройств. Однако оценка археологического памятника по-прежнему полагается на сочетание методов, которые могут варьировать от простых до самых сложных, от неразрушающего дистанционного обнаружения до подземного тестирования.
Раскопки в селении майя Серен в Сан-Сальвадоре представляют собой пример координированного использования передовых геофизических методов для определения местоположения подземных объектов (Щитс — Sheets, 1992). Памятник изначально был погребен под 5-метровым слоем вулканического пепла и был случайно обнаружен при срезе, сделанным бульдозером. Очевидно, что было неэкономично расчищать большие площади бульдозером, поэтому Пейсон Шитс обратился к геофизику Хармуту Шпетцлеру, который проанализировал свойства вулканического пепла в Серене и глинобитных сооружений, погребенных под ним. Между проницаемостью и плотностью пепла и глины имелось значительное различие, поэтому Шплетцер порекомендовал использовать портативный сейсмограф, оборудование для радарного зондирования почвы и счетчики электрического сопротивления.
Обследование началось с сейсмографа, который фиксировал ударные волны, проходящие сквозь землю. Вместо обычного динамита Шитс наносил удар молотом по стальной пластине, закрепленной в грунте, записывая полученные волны с помощью 12 чувствительных микрофонов. Полы хижин, захороненных под пеплом, проводили ударные волны быстрее, чем пепел, и сейсмограф действительно обнаружил несколько строений, но поскольку это устройство было сконструировано для работы со значительными геологическими аномалиями, то результаты оказались несколько беспорядочными. Тогда Шитс обратился к радарному зондированию. Он использовал устройство, разработанное для изучения таяния почв вечной мерзлоты вдоль нефтепроводов на Аляске. Вместо того чтобы прикрепить радар к автомобилю, он использовал повозку, запряженную буйволом, что устраняло все фоновые вибрации. Погонщик просто медленно и равномерно вел повозку вдоль тщательно размеченной прямой линии (рис. 8.13). Устройство посылало микроволновые импульсы вглубь почвы и фиксировало отраженные сигналы. На специальной бумаге регистрировалась подземная стратиграфия и указывались особо сильные рефлекторы, некоторые из которых оказались глиняными поверхностями полов хижин, покрытых пеплом.
Рис. 8.13. Зондирующий землю радар прикреплен к повозке при исследовании в Серене, Сан-Сальвадор
Используя буровое оборудование Шитс проверил несколько таких аномалий. Некоторые из них явились результатом эрозии или сдвига вулканического пепла, другие оказались крупными сооружениями. Радар по-прежнему не мог обнаружить более мелкие объекты, хотя это было бы возможно, если бы данные были оцифрованы и подлинная земная поверхность была выведена на карту.
При исследовании электрического сопротивления грунта вокруг Серена фиксировалось сопротивление подземных слоев. Шитс предполагал, что полы в домах будут проводить электричество лучше, чем окружающий пепел, поскольку они состоят из плотной обожженной глины. Его коллеги фиксировали показания, взятые по сетке, на которую был поделен памятник, и вводили их в компьютер. Программа создания трехмерных графиков показала интересные аномалии, имеющие по два пика. После тестирования с помощью бурения это оказались крупные доисторические строения (рис. 8.14). Таким образом, сочетание геофизических методов дало эффективный и экономичный способ обнаружения подземных объектов на памятнике в Серене. Это стоило частицу от того, во что бы обошлись раскопки покрытой пеплом территории.
Рис. 8.14. Трехмерный компьютерный график электрического сопротивления подземный слоев в Серене, Сан-Сальвадор. Аномалии в сопротивлении показаны в виде пиков (от А до Е), их которых А и В были исследованы и оказалось, что они указывают на доисторические строения. Источник: Пейсон Шитс. Памятник в Серене: доисторическое селение в Центральной Америке, погребенное под вулканическим пеплом
Данный текст является ознакомительным фрагментом.