考古和文物保護工作中物探技術的應用實踐

黃漫鈺

（潮州市粵東考古中心，廣東 潮州 521000）

物探技術又被稱為“地球物理勘探技術”，它對地球物理磁場與變化狀況進行了深度解析，主要對地層巖性與地質構造內容進行探查分析。這其中就大量運用到了物探技術，主要對地球內部構造實施深度探查，動態了解地球磁場變化實際情況，同時預測地球中能源的大致位置。物探技術在我國的應用研究歷史已有40 年。

一、物探技術在古墓探查中的實踐應用

古墓多采用磚、石砌中空結構，一般來說埋深相對較淺，但古墓內外部土壤物理性質相對差異較大，采用地球物理技術探查效果相對效果較好，目前主要運用地球物理技術探查古墓，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容，物探技術探查結果令人滿意。

從古墓墓穴的屬性來講，其上方經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行分析，發現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，在墓穴周圍的土壤與外部輪廓墻壁上存在介質，這些介質會在地磁場作用下產生感應磁化，由此就使得空穴周圍產生了磁化體，進而產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，包括對古墓的頂底反射波同相軸進行探查分析。

在利用各種物探技術過程中，應該對古墓的外墻進行精確定位，了解其外墻邊界位置，為墓中形制確定頂底埋深。就所采用到的物探技術而言，應該做到探查技術應用精細化，并有必要對物探方法進行有效改進，確保物探技術配合應用效果實施到位。

二、物探技術在古建筑地下遺址探查中的實踐應用

對于某些大型建筑物群地下遺址中遺存物的調查非常有必要，這是考慮到某些古建筑物的地面部分已經徹底消失，它們可能已經被掩埋于地下，所以要采用到物探技術對周圍土壤物理性質進行深層次分析，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探查方法，這也是我國第一例大遺址采用到物探技術。明中都遺址殘垣稀少，其它區域都已用于耕地，但通過航測照片還可顯示出原城墻位置。這里結合航測照片進行分析，配合電阻率方法探明城門洞位置，再對門基面寬與進深進行分析，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現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，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探查

針對北京故宮紫禁城的物探技術探查應用范圍、規模較大，大約在1.0km2 范圍內，其目的是深度研究紫禁城內建筑物的拆除、建設歷史，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，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了在春喜宮位置發現了房基形狀物體。另外在慈寧宮輔警也探查出物狀異常，結果發現其地下部存在縱橫交錯的柏木基礎[1]。

三、物探技術在古建筑基礎狀況探查中的實踐應用

物探技術針對古建筑基礎狀況的物探探查研究還是相當深入的，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物探技術，其鉆探驗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狀況，在物探探查過程中也收獲頗豐。首先是紫禁城地下發現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，利用物探技術配合資料對這些人工砌筑墊層分層狀況進行分析，特別是對典型點進行探查，深入了解探查位置的夯筑分層與結構內容，并對結果內容進行穩定性分析與評價。整個過程中還會采用到地基圖震動固有周期進行測量，對地層進行分層分析，研究其地下人工砌筑墊層是否存在擴大基礎，并評價其建筑基礎承載力[2]。

四、物探技術在地下洞穴遺存探查中的實踐應用

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探查實踐應用非常有必要。與古墓一樣，地下洞穴也存在相對固定的地磁場作用，如果采用物探技術會探查出相對較強的磁異常狀況。這里一般要采用到磁力測量法進行探查，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，這是剩余磁化所產生的結果。實際上，洞穴遺存的探查難度最大，在應用物探技術方面應該做到謹慎到位。例如可采用電阻率法，首先客觀反映低電阻率，對兩側石壁與洞窟中間石隔斷墻進行分析，了解高電阻率相對應情況，同時采用探測法測定低電阻物泥質物情況[3]。

五、物探技術在古物現狀探查中的實踐應用

除建筑以外，物探技術在古物現狀探查中的實踐應用也相當廣泛深入。由于目前現代社會中自然環境污染嚴重，例如像大氣污染就無形中增加了古物的風化速度，導致像石雕表面出現不同程度的風化問題。采用物探技術可實現對古物風化深度的有效測量，例如如果測量深度大約為25mm 以內，可考慮采用電阻率微測技術測量古物表面的某些重要指標參數。另外可采用到聲波測量方法來判定古物表面的噴涂防風化劑情況，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，針對該古物的現狀探查采用到了外形測繪、電阻率測量、立體攝影等等技術。具體來說，樂山大佛的面部、身體、手足肢體等等由于常年風化被是石灰質所覆蓋，彩繪表現已不明顯，此時可采用物探方法對石雕現狀進行探查分析，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行電阻測試，配合核物探法測量樂山大佛材質的密度與含水量情況；再者就可采用到聲波法進行綜合探查，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。結果發現樂山大佛的面部是存在多處出水點的，且其身體巖體的風化程度較大，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、物探技術在地球物理斷代探查中的實踐應用

在地球物理斷代探查中也會采用到物探技術，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行相應技術對比，確定地層剖面時間區段，發現某些古遺址地層時間未知。具體來說，可采用物探技術對某些化石地層進行探查，了解其產生時代。

七、總結

就考古與文物保護中的物探技術應用是非常廣泛的，利用其中的各種技術探查考古文物內容，實現對這些內容的保護，如此可豐富當前已有的某些地球物理技術內容，保證考古與文物保護工作實施到位。在未來，還應該結合物探技術更加深入地拓展被探測對象，優化地球物理探查與古跡文物探查過程，將物探技術探查過程與地質調查工作緊密聯系起來。再者就是要靈活運用已有的地球物理技術方法，確保解決某些物探無人能提，將物探技術靈活、科學、合理運用于考古現場中，發揮其應有價值作用。