考古和文物保护工作中物探技术的应用实践

黄漫钰

（潮州市粤东考古中心，广东 潮州 521000）

物探技术又被称为“地球物理勘探技术”，它对地球物理磁场与变化状况进行了深度解析，主要对地层岩性与地质构造内容进行探查分析。这其中就大量运用到了物探技术，主要对地球内部构造实施深度探查，动态了解地球磁场变化实际情况，同时预测地球中能源的大致位置。物探技术在我国的应用研究历史已有40 年。

一、物探技术在古墓探查中的实践应用

古墓多采用砖、石砌中空结构，一般来说埋深相对较浅，但古墓内外部土壤物理性质相对差异较大，采用地球物理技术探查效果相对效果较好，目前主要运用地球物理技术探查古墓，效果良好。该方法主要通过利用到了地下供电方法，配合电极测量分析不同深度地下电阻率分布变化情况，进而探查到地下物体具体位置。在该过程中要建立等视电阻率曲线，该曲线能够客观反映出古墓的平面形状，我国滁州地区的“曹四孤堆”古墓就采用到了等式电阻率，形成平面等值线对比图来探查古墓中某些地下物体内容，物探技术探查结果令人满意。

从古墓墓穴的属性来讲，其上方经常会存在磁力异常问题，所以采用磁力测量法也能较好查找古墓及其地下物体。首先建立△T 平面等值线图，对古墓中的陪葬坑进行分析，发现其中的明显磁异常问题。就这一问题展开分析，了解到古墓中可能存在铁质等金属陪葬物。但更为贴切的说法是古墓墓穴中存在空穴效应，在墓穴周围的土壤与外部轮廓墙壁上存在介质，这些介质会在地磁场作用下产生感应磁化，由此就使得空穴周围产生了磁化体，进而产生了较为明显且影响较大的空穴磁场。目前可采用地球物理探查方法来深入探查古墓，可配合高精度重力测量对墓穴空穴中的土壤部分密度差进行测量分析。这其中还会采用到弹性波反射法、陆地声纳法等等，客观分析目的两外墙的反映状况，包括对古墓的顶底反射波同相轴进行探查分析。

在利用各种物探技术过程中，应该对古墓的外墙进行精确定位，了解其外墙边界位置，为墓中形制确定顶底埋深。就所采用到的物探技术而言，应该做到探查技术应用精细化，并有必要对物探方法进行有效改进，确保物探技术配合应用效果实施到位。

二、物探技术在古建筑地下遗址探查中的实践应用

对于某些大型建筑物群地下遗址中遗存物的调查非常有必要，这是考虑到某些古建筑物的地面部分已经彻底消失，它们可能已经被掩埋于地下，所以要采用到物探技术对周围土壤物理性质进行深层次分析，了解掩埋物差异，精确查找地下遗址及其遗存物，以下列举2 例。

（一）对明中都遗址的物探技术探查

安徽凤阳明中都遗址采用到了航测照片配合物探技术探查方法，这也是我国第一例大遗址采用到物探技术。明中都遗址残垣稀少，其它区域都已用于耕地，但通过航测照片还可显示出原城墙位置。这里结合航测照片进行分析，配合电阻率方法探明城门洞位置，再对门基面宽与进深进行分析，如此可明确皇城中金水河的具体位置。就以金水河探查为例，由于金水河已经被碎瓦砖石填平，其遗存物电阻率相对较高（高于土壤），通过绘制电剖面曲线发现其高电阻率异常差值为40Ω·m。另外碎瓦砖石的电阻率也相对高于土壤圆环，通过电阻率对比可探查出明中都金水河墙基0.5m 位置。

（二）对故宫紫禁城的物探技术探查

针对北京故宫紫禁城的物探技术探查应用范围、规模较大，大约在1.0km2 范围内，其目的是深度研究紫禁城内建筑物的拆除、建设历史，同时也探查故宫下方是否存在地下建筑。在该过程中主要采用到了电阻率法配合探地雷达，最终了解到紫禁城地下是存在多处地下物体的，这其中就涵盖了已废弃水井、地下蓄水池、地下涵管等等。在开挖过程中也证实了在春喜宫位置发现了房基形状物体。另外在慈宁宫辅警也探查出物状异常，结果发现其地下部存在纵横交错的柏木基础[1]。

三、物探技术在古建筑基础状况探查中的实践应用

物探技术针对古建筑基础状况的物探探查研究还是相当深入的，这里依然以北京故宫为例展开分析。在故宫紫禁城采用到了电阻率法配合探地雷达物探技术，其钻探验证过程主要基于探查工作展开，希望深入了解紫禁城、太和殿以及保和殿的古建筑基础状况，在物探探查过程中也收获颇丰。首先是紫禁城地下发现了连片的人工砌筑垫层，其垫层厚度较厚，大约从3.0～9.0m 不等，这说明了紫禁城地下砌筑垫层的支撑力较强，利用物探技术配合资料对这些人工砌筑垫层分层状况进行分析，特别是对典型点进行探查，深入了解探查位置的夯筑分层与结构内容，并对结果内容进行稳定性分析与评价。整个过程中还会采用到地基图震动固有周期进行测量，对地层进行分层分析，研究其地下人工砌筑垫层是否存在扩大基础，并评价其建筑基础承载力[2]。

四、物探技术在地下洞穴遗存探查中的实践应用

地下洞穴是除墓穴以外最重要的物探场合，针对地下洞穴遗存的物探技术探查实践应用非常有必要。与古墓一样，地下洞穴也存在相对固定的地磁场作用，如果采用物探技术会探查出相对较强的磁异常状况。这里一般要采用到磁力测量法进行探查，就古代古人居住遗址展开分析，古人的灶坑中就存在一定量的磁异常，这是剩余磁化所产生的结果。实际上，洞穴遗存的探查难度最大，在应用物探技术方面应该做到谨慎到位。例如可采用电阻率法，首先客观反映低电阻率，对两侧石壁与洞窟中间石隔断墙进行分析，了解高电阻率相对应情况，同时采用探测法测定低电阻物泥质物情况[3]。

五、物探技术在古物现状探查中的实践应用

除建筑以外，物探技术在古物现状探查中的实践应用也相当广泛深入。由于目前现代社会中自然环境污染严重，例如像大气污染就无形中增加了古物的风化速度，导致像石雕表面出现不同程度的风化问题。采用物探技术可实现对古物风化深度的有效测量，例如如果测量深度大约为25mm 以内，可考虑采用电阻率微测技术测量古物表面的某些重要指标参数。另外可采用到声波测量方法来判定古物表面的喷涂防风化剂情况，希望提出古物表面的“美容”对策。

就以我国四川乐山大佛为例，针对该古物的现状探查采用到了外形测绘、电阻率测量、立体摄影等等技术。具体来说，乐山大佛的面部、身体、手足肢体等等由于常年风化被是石灰质所覆盖，彩绘表现已不明显，此时可采用物探方法对石雕现状进行探查分析，了解其被覆盖层厚度，了解乐山大佛的原有面貌与破损状况。而在采用电阻率法过程中，则对乐山大佛的表面进行电阻测试，配合核物探法测量乐山大佛材质的密度与含水量情况；再者就可采用到声波法进行综合探查，了解乐山大佛表面的反射、折射以及透过效果，确定其身体上不同部位的真实界线，测量出其身体各部位的覆盖厚度，最终了解其它破损深度。结果发现乐山大佛的面部是存在多处出水点的，且其身体岩体的风化程度较大，由此得出其覆层含水率，建立等值线图，如此可进一步客观反映乐山大佛各个部位的具体含水情况[4]。

六、物探技术在地球物理断代探查中的实践应用

在地球物理断代探查中也会采用到物探技术，它主要测量地极磁性变化，并形成柱状图，将其与国际地磁年表进行相应技术对比，确定地层剖面时间区段，发现某些古遗址地层时间未知。具体来说，可采用物探技术对某些化石地层进行探查，了解其产生时代。

七、总结

就考古与文物保护中的物探技术应用是非常广泛的，利用其中的各种技术探查考古文物内容，实现对这些内容的保护，如此可丰富当前已有的某些地球物理技术内容，保证考古与文物保护工作实施到位。在未来，还应该结合物探技术更加深入地拓展被探测对象，优化地球物理探查与古迹文物探查过程，将物探技术探查过程与地质调查工作紧密联系起来。再者就是要灵活运用已有的地球物理技术方法，确保解决某些物探无人能提，将物探技术灵活、科学、合理运用于考古现场中，发挥其应有价值作用。