黑龙江宁安市三陵墓地地球物理勘测报告

黑龙江省文物考古研究所 黑龙江省地质矿产科学研究所

〔内容提要〕 三陵墓地是唐代渤海国(698—926年)时期墓葬,全国重点文物保护单位。清代发现并有相关记述,自民国始有考古调查工作。为了解墓地的整体情况,1991年,黑龙江省文物考古研究所等单位对墓地开展了地球物理勘测工作,初步探明了墓地遗存的分布情况,为渤海墓葬考古工作提供了重要基础资料和新思路。

一、前 言

三陵墓地旧称“三陵坟”,是唐代渤海国(698—926年)时期墓葬,位于黑龙江省宁安市三陵乡通江桥路东侧,三星村东部①,牡丹江左岸丘陵台地上,东为耕地,南与三星小学隔道相望,西、北紧邻民宅。古墓的东、北、西三面,地势逐渐升高,其南500米为东流的牡丹江,江南为渤海上京城遗址。黑龙江省人民政府于1961年公布其为黑龙江省文物保护单位,1981年,再次公布其为黑龙江省文物保护单位。第六批申报全国重点文物保护单位,2006年5月25日公布,纳入第一批全国重点文物保护单位——渤海国上京龙泉府遗址。

三陵坟发现很早,清代康熙年间,宁古塔流人著述中已有记述②,另据《宁安县志》记载:“相传道光间被石工偷凿一孔,约二尺许,殉葬贵重品尽为盗去。”1923年,《宁安县志》作者考察三陵坟:“地内无他物,剩碎骷髅及残破砖瓦而已”,“冢外有石围圈,前望残砖瓦极多,似当年陵宇”③,这一古墓旧称“三灵坟”,后被称为“三陵1号墓”。

1933年,日本东亚考古学会发掘渤海上京城时,调查测绘了三陵坟遗迹,并在周围的田地里,发现了渤海时代的绿釉鸱尾和筒瓦④。

中华人民共和国成立后,宁安市文物管理所负责三陵坟的保护工作,划定了保护范围,设立界桩和保护碑。

1987年,宁安市文物管理所在进行文物保护工程时,于墓甬道处,发现残石狮一座。1989年,黑龙江省文物考古研究所清理了三陵坟,清理出墓室、甬道,发掘了此前没发现的墓道,出土了人骨及壁画残片等。1990年春,三陵坟西侧居民在住宅前挖菜窖,发现石筑遗迹,当时怀疑可能为古墓葬。同年秋,黑龙江省文物考古研究所在三陵坟周边进行勘探工作,勘探出以三陵坟为中心的墓园围墙址,并局部发掘证实,同时在墓园南部发现了“神道”遗迹。

根据以上文献资料记载和考古研究,宁安县三陵乡三陵村、三星村一带,是唐代渤海国高等级贵族墓所在地,以往发现著录的“三灵坟”,仅仅是其中之一,根据发现的绿釉建筑构件等分析,不排除有王室贵族甚至国王陵寝的可能⑤,具有很高的研究价值,但整个陵墓群的分布格局尚不完全清楚。

为了解三陵墓地整体情况、探查未知的古墓埋藏地,黑龙江省文物考古研究所、黑龙江省地质矿产科学研究所于1991年4月25日至5月10日,在三陵乡三陵村、三星村附近开展了包括磁法、电法的地球物理勘测工作。

工作区位于宁安县渤海镇西北约6千米的三陵乡南部,三陵村、三星村范围(图一)。地理坐标大致为:东经129°06′29′～129°06′52″,北纬44°09′47″～44°10′02″,范围约0.26平方千米。牡丹江在工作区南侧自西向东流去。区内有东京城镇至沙兰镇的公路穿过,交通便利。

图一 勘测区位置示意图

工作区海拔高度在270～280米之间。区内地势较平坦,略向西倾斜,东西高差不足2米,工作区的东北侧、东侧和东南侧有高约2米的半环状高地环绕。工作区东部为农田和小学校操场等空旷地带,中部和西部为居民区,有密集房屋分布。

区内地层主要为第四系松散堆积物,据走访调查,其厚度大于7米。依牡丹江南岸熔岩流分布状况及工作区外围地层露出情况分析,区内下部基岩可能为第三系紫红色、杂棕色砂砾岩和白垩系灰绿色、灰黑色砂岩和砂质泥岩。区内地下水位埋深约6～8米,静止水位季节变化明显。工作期间季节性冻土已基本融尽。

工作区内已发现古墓一座(三灵坟;三陵1号墓)⑥,此外,在一户崔姓居民家(崔宅)和三陵村卫生所房屋东侧,挖菜窖时发现地下有人工堆砌之石块,怀疑可能为古墓埋藏地;在工作区东部暴露出一些石质墙基,推测为墓地围墙。

本次工作的主要任务是通过电、磁法精测掌握已知古墓的地球物理特征(电性和磁性反应),将怀疑有古墓埋藏地方的地球物理特征与其对比,从而判断这些地方是否确有古墓埋藏,进一步确定它的形态和分布特征。此外,通过面积性电、磁法测量,了解工作区内是否存在可能反映未知的隐藏陵墓的电、磁异常,为今后规划系统考古发掘工作提供依据。通过上述工作,还将检验地球物理勘测方法在考古工作中的应用效果,了解不同物探方法在不同工作环境中的应用条件,并在具体工作程序、工作方法等方面总结出一些实践经验。

本次工作分为测地、磁法勘测和电法勘测三部分。共完成磁法观测点794个,方法试验和质检点326个;电法测点641个,方法试验点及质检点458个;总计电、磁法观测点、方法试验点及质检点2219个(图二)。在全区范围内进行了面积性磁法测量。由于工作区中部和西部为居民区,布置测线相当困难,并且有大量磁性物体干扰,使磁法勘测效果受到影响,故主要磁法工作布置在工作区东部较空旷地带。在面积性磁测发现异常的地方、已知陵墓和怀疑有陵墓埋藏的地方,均布置了电、磁法精测工作。全区发现电、磁异常各七处,其中,除M7号磁异常是由小学校石质墙基和铁质房盖引起外,其他电、磁异常均推测为古墓或石质埋藏物的反映(图三)。工作期间,对发现的两处电、磁异常使用了传统考古方法勘探验证,在地下均发现了石质埋藏物,充分显示了方法的有效性。

图二 三陵墓地遗址地球物理勘测实际材料图

图三 三陵墓地遗址△Z平面等值线图

二、测地工作

使用仪器为哈尔滨电子光学仪器厂生产的DQL-1B型森林罗盘仪。测量中采用森林罗盘仪定向、测绳量距。工作区内地形平缓,坡度角一般均小于2°,测量距离不需要进行斜距换为水平距的坡度改正。在每个测点均埋设木桩并书写点、线号。

工作区基本测网的测线方向为78°。在测区中部沿三陵乡主干街道面设基线一条,在测区东部边缘布设另一条基线,基线方向为348°。

在小学校操场为迁就空场的形状采用另一条测网,测线方向为278°,在操场东西两侧各布设一条基线,方向为8°。

在重点研究地段布置的一些电、磁法精测剖面,综合考虑工作条件和探测对象的形态特征,因地制宜采用其他测线方位,主要是南北向和东西向测线。

森林罗盘仪的测量精度采用闭合圈方法进行检测,其精度可满足电、磁法工作要求。

三、磁法勘测

(一)工作方法

磁法测量中使用北京地质仪器厂生产的CS2-61型悬丝式磁力仪。工作前对仪器性能及常数进行了测定,各项指标符合规范要求。

在工作区南侧设立磁法观测基点,每日工作前后各在基点观测一次。对温度变化、零点漂移和日变因素对磁法观测结果的影响采用混合改正方法予以校正。

本次磁法探测对象是古墓。根据已有资料,建筑材料主要是采自牡丹江南岸火山岩区的玄武岩。玄武岩与第四系松散沉积物具有明显的磁性差异,可以通过磁法探测出埋藏在地下的由玄武岩石块构筑的古墓。正式工作前进行的方法试验表明,在农田、操场等空旷地带通过磁法确定隐藏地下的石质物体是有效的。但在居民区内,各类铁器很多,对磁法工作影响很大;此外,许多民房的基础、围墙等也是用玄武岩建筑,其磁性反应与古墓的磁性反应难以区分。上述干扰因素使磁法测量在居民区内探测古墓的效果不佳。基于这种情况,面积性磁法测量主要布置在工作区东部较空旷的地带。在三星村朝鲜族小学操场布置的磁法观测网度为10米×10米。在三星村朝鲜族小学以北的三陵坟和崔宅附近布置的磁法观测网度为5米×5米。在工作区中部和西部的稠密居民区,主要沿道路布置磁法测线,测线间距30～40米,点距10米。在重点地段或发现有意义的磁异常地段,布置加密磁网基若干条磁法精测剖面予以控制,点距加密到2米、1米甚至0.5米。

(二)磁法勘测成果

工作区东部空旷地带的磁场特征表现为平衡的正场,强度在10nT,中部和西部稠密居民区表现为略有波动的负场,强度在-100nT左右。

全区通过不同精度的面积磁法测量发现多处异常。在工作区中部西部发现的异常(0/55、0/48、0/40、78/52、76/52、80/53等),由于处在稠密居民区内,其异常性质不能确定。在工作区东部空旷地带发现的异常,据推测均为有意义的异常,可能为埋藏于地下一定深度的古墓或其他异常体引起。对其中的M2和M4两个磁异常使用探铲进行探测验证。在M2异常中心位置地下0.7米深处发现坚硬石质物体,在M4异常中心位置地下约0.8米深处发现坚硬石质物体和白灰,表明上述异常可能为地下古墓的反映。由于工作时间所限,其他磁异常尚未探测验证,但根据已有的验证结果,其他未验证的异常亦可能为古墓等石质埋藏物的反映。现将工作区东部发现的主要磁异常分述于下。

M1磁异常

位于三陵坟保护区的东北角,2/10测点附近。通过2/10测点按348°方位和0.5～1米的点距测制了71线磁法剖面,异常反映明显,宽度约2米(图四),其峰值距三陵坟保护区北界约5米。参考有关资料,该异常可能为三陵坟北侧陵墙残留的墙基之反映。

图四 M1磁异常71线剖面△Z曲线图

M2磁异常

位于三陵坟保护区的东北角,2/8测点附近。面积性磁测时在2/8测点发现异常,遂通过该测点布置了两条正交的精测剖面(130线和131线)。控制的异常形态近似圆形或方形,直径约2米(图五)。异常形态完整,由异常中心向边缘△Z值规律性降低,为验证该异常,在异常中心(19/130点附近)约1平方米范围内铲探3个探孔,结果都在地下0.7米深处探测到质地坚硬的石质物体,且均在同一深度,很可能为石板。该异常反映的究竟为何种埋藏物,还有待于在发掘后确定。

图五 M2磁异常△Z平面等值线图

M3磁异常

位于三陵坟正北约30米,13/8和12/8测点附近。面积性磁测时在13/8和12/8测点发现正磁异常,之后以1米点距布置了140线和141线两条精测剖面予以控制。异常附近△Z背景值为-10～+20nT之间,以+50nT为下限在上述两测点附近圈出两个孤立异常(图六)。围绕13/8测点(剖面点号为10/140)圈出的异常呈东北向延长约5米,西北向宽度约2米。异常峰值(93nT)位于18/141点。由异常中心向东北方向和西南方向△Z值变化梯度不一致,显示异常体可能向西南倾斜。原先面积性磁测在12/8测点出现异常,经加密点距的剖面磁测后,在3/140和4/140两点显示异常,异常值分别为66nT和46nT。

图六 M3磁异常△Z平面等值线图

上述异常的形态和排布方向均不规则,不大可能由古墓引起,而可能是其他物体的反映。

M4磁异常

位于三陵坟东北约30米,8/4测点附近。面积性磁测(网度5米×5米)时,在该处发现一较大范围异常,中心为负异常,周围为正异常,向外过渡为正常场。经铲探证实,在地下0.8米处探测到白灰和坚硬石质物体。为了解异常体形态和规模特征,在该异常附近布置了点距2米正交剖面和网距为1米×1米面积性磁法精测,圈出一个规模较大、形态较规则的异常(图七)。异常中心△Z值小于-150nT,向周围增高,梯度变化规律。异常形态近似呈长方形,东西长约6、南北宽约5 米。长和宽的方向与正东西和正南北方向一致,结合洛阳铲探测结果和异常的形态规模特征,推测该异常为地下古墓或其他类似物体引起。

图七 M4磁异常△Z平面等值线图

M5磁异常

位于三陵坟。通过面积性磁测,发现一范围大、强度高的负磁异常正对应已知的三陵坟古墓(图八)。异常中心△Z值小于-1000nT,该△Z值分布范围与三陵坟古墓的硐室位置吻合。△Z值由异常中心向四周有规律降低,并过渡为正常场。

图八 M5磁异常△Z平面等值线图

M6磁异常

位于三陵村小学校东6/7测点附近。最初通过面积性磁测发现一单点异常,布置两条正交精测剖面后,圈出的异常形态较完整(图九),异常直径约2米。

图九 M6磁异常△Z平面等值线图

图一○ Iρ1视电阻率异常ρs平面等值线图

M7磁异常

位于三陵村小学校周围。该异常系由5米×5米网距的面积性磁测圈定,范围大,强度高,正、负异常相伴出现(图三),围绕小学校砖石结构的校舍建筑分布。该异常位置和形态特征清楚表明系由校舍的铁皮房盖及石质墙基引起,不具有指示地下埋藏物的意义。

除上述七个主要的磁异常外,在三陵坟周围进行的面积性磁测中,在14/6、17/4、11/2、18/0、10/0等测点亦发现明显的磁异常,尤其是19/4和11/2测点的异常,以三陵坟为中心,大体呈东西对称分布,很值得重视。由于工时所限,对这些异常点的异常形态、规模等特征未能进行精测研究,在今后的发掘工作中应予以注意。

四、电法勘测

(一)工作方法

在面积性磁测工作的基础上,在磁法测量发现的异常地段和居民区内推测有古墓埋藏而磁法测量由于受民房干扰而效果不够理想的地段,投入了较密集的剖面性电法测量。

测量中使用重庆地质仪器厂生产的DDC-2B型电子自动补偿仪。工作之前对仪器性能进行了全面检查,仪器的稳定性、零点漂移、输入阻抗、档差、极化补偿范围、仪器绝缘程度等各项指标,均符合有关规定要求,可满足工作需要。供电电源采用乙型干电池,供电电压为255伏。

在进行电法测量之前,关于电法勘测中电极的不同排列方式对探测古墓类埋藏物的效果进行了试验,根据对不同方法的比较,确定采用中间梯度装置,进行视电阻率测量。

在各电法测量区段的精测剖面中,AB极距30～60米,MN极距2～4米,点距0.5～2米。测量区段均不超过1/2AB范围。旁侧剖面距主剖面距离最大8米,最小1米。

工作之前进行的方法试验表明,古墓类埋藏物与周围第四系沉积物具有明显的电性差异。由于古墓一般具有硐室,此外,构筑古墓的大量人工堆砌的石块间有许多缝隙,这些都是导致视电阻增高的因素。因此,在一般情况下,有古墓埋藏的地方必然表现为局部的视电阻率增高,即在视电阻率剖面上,对应地下古墓的部位产生视电阻率异常。

(二)电法勘测成果

全区通过视电阻率发现七处异常,其中,除Iρ5、Iρ6号异常为已被发掘的三陵坟及其通道的反映外,其他多推测为尚未探明的地下古墓或类似埋藏物的反映。

Iρ1视电阻率异常

位于工作区最西部王宅北侧。在三陵村卫生所进行电法测量发现了对古墓轮廓反映得比较清楚的视电阻率异常,进一步发现该异常恰好在已被发掘的三陵坟古墓正西北200米处。根据古墓往往有等间距或对称排布的特点,推测在卫生所正西的地方(即王宅北侧),也可能埋藏有古墓。基于上述推想,于王宅北侧布置了8条电阻率测量剖面并发现了异常。

该处视电阻率背景值一般为20～50Ω·m,以27Ω·m为下限,可以圈出若干小异常(图一○),并呈集中分布趋势,排布也较规则,并表现出对称特点。根据异常特征推测的地下埋藏物的位置大致如图八中的虚线所示。该范围东西长约8、南北宽约6米,与三陵坟古墓占地面积和卫生所视电阻率异常面积基本相当。根据异常强度较弱和工作区地势东高西低的特点,推测该处引起电异常物体的埋藏深度相对较大。

Iρ2视电阻率异常

位于三陵村卫生所附近。该处为居民稠密区。面积性磁法测量时虽发现了较强的负磁异常,但由于民房石基、铁质器具及栅栏等干扰,难以确定异常范围和异常体形态。在此种情况下,电法测量显示有效。通过5条电阻率剖面,以25Ω·m值线圈定了一个直径约8米的ρs异常。根据ρs值细节变化特征推定的地下异常体的形态如(图一一)中的虚线所示的轮廓,与一个带有通道的古墓形状完全一致。尤其值得重视的是,电法测量所确定的异常位置与三陵坟古墓严格处于同一纬度,二者相距恰好为200米。将电法测得的ρs异常清晰、准确程度与异常所处的地理位置特征结合起来,可以较有把握地推测,在三陵村卫生所查明的ρs异常是地下古墓的反映。

图一一 Iρ2视电阻率异常ρs平面等值线图

Iρ3视电阻率异常

位于工作区中部26/8测点附近。该处是一户姓赵居民报称挖灶坑时发现。本次工作布置了两条电法剖面检查。两条测线连出一个东北方向延长的ρs异常(图一二)。异常值较低,异常走向亦不属规则的南北方向或东西方向,该异常由何种埋藏物引起尚未确定。

图一二 Iρ3视电阻率异常ρs平面等值线图

Iρ4视电阻率异常

位于工作区东部的崔宅附近。该处一户姓崔居民在房后挖菜窖时发现地下有人工堆砌的石块。本次工作在崔家房内外布置了8条电法剖面,圈定了一个完整形态的ρs异常(图一三)。该处ρs背景值一般20～25Ω·m。异常中心处ρs在60Ω·m以上,向周围逐渐降低,变化梯度较有规律。以ρs值40Ω·m等线圈出的异常范围,直径8米,呈东西向延长,与已知的古墓形态基本吻合。

图一三 Iρ4视电阻率异常ρs平面等值线图

Iρ5视电阻率异常

位于已被发掘的三陵坟古墓。

通过三陵坟的Ⅱ线电阻率剖面,在三陵坟古墓的位置出现明显的ρs异常(图一四)。异常曲线近于对称,极大值64Ω·m,由极小值确定的异常宽度约10米。在2/2测点附近,ρs曲线出现异常的陡坎变化,其位置正处于已知的三陵坟东侧陵墙残留墙基的部位。

图一四 Iρ5视电阻率异常ρs平面等值线图

Iρ6视电阻率异常

位于三陵坟墓门东侧。在该处进行电法测量是为了查明三陵坟古墓通道的两侧是否存在分支甬道及陪葬墓室。在三陵坟东侧布置3条电法剖面,结果在对应三陵坟墓道东壁的小甬道的位置上,在靠近三陵坟的两条剖面上有ρs低阻异常,但长度仅2米左右(图一五)。3条测线北端出现的高阻异常(ρs正异常)是三陵坟古墓室的反映。由此推定,目前在三陵坟古墓墓道东壁发现的小甬道门,向内延伸有限,即不存在延伸较远的甬道和与其连通的陪葬墓室。

图一五 Iρ6视电阻率异常ρs平面等值线图

Iρ7视电阻率异常

位于三陵坟东北侧的8/4测点附近。该处最先由5米×5米网度的面积性磁测发现异常,接着铲探地下0.8米有坚硬石质物体和白灰,后又以1米×1米网距的磁法精测圈定了异常的形态。在此基础上,又布置了4条电法剖面。该处ρs背景值在20～50Ω·m左右。由30Ω·m圈定的异常范围,东西长约6、南北宽约5米(图一六),与磁法精测确定的磁异常范围完全一致。由电、磁异常反映出的地下埋藏物为一规则的长方形物体,长、宽方向与正东西和南北方向一致,很可能是埋藏的古墓。

图一六 Iρ7视电阻率异常ρs平面等值线图

五、主要电磁异常综合解释推断

根据本次工作中发现的多处有意义的电、磁法异常与被发掘的古墓、有埋藏古墓的线索及有利于埋藏古墓的位置对应情况,三陵地区可能埋藏有数目可观的古墓。或“三灵”即是“三陵”,暗示这个地区可能存在三座陵墓,但根据电、磁法工作结果和已有的考古资料,更可能存在若干个陵墓群。

业经证实,已被发掘的三陵坟不是孤立存在的,在其周围发现了一系列电、磁法异常。其中,在Iρ4视电阻率异常的位置(崔宅),居民挖菜窖时已发现人工堆砌的石块,在M2、M4磁异常(Iρ4及Iρ7视电阻率异常)的位置,经洛阳铲探测均发现地下有似板块状石质物及白灰。更有意义的是,这些电、磁异常分布位置颇有规律;Iρ4视电阻率异常(崔宅)与Iρ7视电阻率异常相对于通过三陵坟的轴线呈东西对称(图一七),并且这两个异常的形态规模也很相似,它们略小于三陵坟电、磁异常的规模,推测在这两个异常的位置埋藏有规模略小于三陵坟的古墓。在14/6、19/4、11/2测点发现的单点磁异常,尚未以电、磁法精测控制其规模、形态,但它们的分布位置亦较有规则,14/6磁异常位于三陵坟正北,19/4和11/2磁异常相对于通过三陵坟的轴线呈东西对称;M2和M6磁异常位于同一南北线上,根据古墓类埋藏物分布的经验规则,在三陵坟西侧的相应位置,也应存在类似的东西,目前尚未经勘测证实。

图一七 三陵古墓群综合解释推断示意图

由上可见,三陵坟及其周围发现电、磁异常的地方已构成一个古墓群。其中,三陵坟位于中心,是规模最大的陵墓,在Iρ4及Iρ7视电阻率异常的位置可能埋藏有两座较小的古墓,其他发现电、磁异常的位置埋藏有古墓,还是另有埋藏物,尚需探测或发掘证实。

在三陵村卫生所发现的Iρ2视电阻率异常,其形态与已知的三陵坟古墓轮廓颇为相似,异常规模与三陵坟的电、磁异常规模(M5、Iρ5)大体相当,推测该处埋藏一座与三陵坟相当的古墓。如果确实如此,那么据三陵坟周围次级陵墓的分布特征,在卫生所处中心古墓的两侧也应存在类似于Iρ4及Iρ7视电阻率异常和引起这些异常的地下古墓。将推测的有可能发现上述异常及埋藏物的地方在图一七中卫生所两侧的相应位置标以问号,需要进一步工作查明。

精确的测地工作进一步发现,在卫生所发现的可能反映地下古墓的Iρ2视电阻率异常与三陵坟古墓处于同一东西线上,二者间距刚好为200米。这种分布位置的规则性进一步支持了卫生所处可能埋藏有类似于三陵坟的中心古墓的推测。据初步发现的古墓对称和规则分布的经验规律,可以合乎逻辑地推测,在卫生所正西200米处有可能存在另一座中心古墓。这个位置在图一七的王宅标以问号。在上述位置进行的电法测量果然发现了视电阻率异常(Iρ1)。

从异常所处位置和异常特征分析,属于有意义的异常,但异常形态及强度与卫生所的Iρ2和三陵坟的Iρ5异常有明显不同。异常强度较弱与异常物的埋藏深度较大有关,埋藏深度较大也使出现干扰物体的可能性增大。从工作区地势东高西低的特点看,上述可能是存在的。从Iρ1电阻率异常特征本身来看,尚不能肯定是三陵坟的中心古墓所引起,它需要采用多种方法(包括电测深法)配合工作才能最后确定,这是留给今后工作的一个课题。通过进一步的详细工作,能够查实Iρ1视电阻率异常位置确实存在类似于三陵坟的中心古墓,那么整个三陵地区古墓的分布全貌就将基本展示清楚了。

六、地球物理方法在考古工作中的应用效果评述

在考古工作中采用地球物理勘测方法具有可靠的理论基础。许多考古问题是寻找第四系疏松沉积物覆盖的物体或文化遗迹,例如,古建筑的墓葬、砖墙、炉灶、石器、陶器、金属器具,以及古代遗迹中的沟、坑、道路、窖址等,它们与周围的土壤具有明显的磁性及电性差异,可以通过电、磁法测量较准确地发现。

磁异常强度大的地方是窑、炉灶、砖墙、火灾现场、陶器堆积处,亦即在温度急剧变化的条件下,那些在地磁场作用下获得了磁性的物体。铁器堆积物引起的磁异常应当更大。在被掩埋的井坑、穴窖、沟槽、运河、壕沟的上方,也可以发现磁场的变化,因为在挖掘过程中,聚集了超过化学变化的有机残渣和个别磁性物体。在大多数情况下,根据磁场能探索出文化遗迹地层和周围沉积层的界限。

对于上述勘测对象,电法测量可以取得同样理想的效果,在有地面磁性物体干扰的情况下,电法测量往往能发挥更有效的作用。

地球物理勘测方法与田野考古的传统工具探铲相比,具有探测深度大、不伤害文物、工作效率高、成本低等优点。我国这方面的应用不多。在国外田野考古中,特别是在大规模的古遗址普查中,电法、磁法、重力等物探方法已成为重要手段,取得了丰硕成果。

美国的约翰·韦莫斯等在北达科他州近奈弗河畔印地安人的一些村落进行磁法测量,通过磁异常发现了一些古印地安人的住宅遗迹,此外,还发现了13个灶炕和几条道路。

对俄罗斯普斯科夫地区中世纪早期居民进行的1∶100比例尺的磁测,发现一系列磁异常沿居民点的长轴方向有规律地成行排列延伸。挖掘工作证明,一类异常是由手工业作坊用炉所引起,另一类异常则是由泥掺草的家用炉灶引起。地面磁测资料再现了古代居民点的房屋平面图,并标明了手工业作坊和住房的位置。

在俄罗斯克里米亚北部古代居民区某个地段进行的磁测表明,磁异常由倒塌的建筑物的砖坯墙所引起。在这些倒塌的废墟里,残存着由石灰岩板砌成的无磁性的墙基脚。对这些墙基脚进行的磁性填图不仅能勾划出建筑物的轮廓,而且还能重现建筑物内部的平面布置。除墙壁外,与住房相通的门洞也有清晰的磁场反映。当已知磁场强度时,根据异常磁场还可以推断砖坯墙倒塌的规模和倒塌前墙的高度。

以上实例尚不能说明物探方法在考古工作中应用的全部经验,只是指出了应用物探方法可以显著地加快调查并大大减少费用昂贵的剥离工作量。

在我国,地球物理勘测手段在考古工作中的应用实例当时还鲜为报道,黑龙江省在考古工作中使用物探方法更是首次。在三陵地区考古研究中投入电、磁法勘测,这在黑龙江省几十年物探工作中也是第一次。在此之前,我们没有任何针对古墓类勘测对象进行物探测量的经验,工作中是依据地球物理勘测原理和方法,参考国外某些成功的实例,结合具体的工作条件,边实践边摸索,不断总结经验,逐步提高工作效率和随时改进工作方法。我们进行的首次尝试取得了好于预期的工作成果,通过物探与考古工作配合,在已知古墓确定了电、磁场异常特征,并以此对比某些有埋藏古墓线索地段的异常特征,从而确定了一些地段可望发掘出古墓。此外,在一些原先毫无线索的地方也发现若干反映地下古墓或类似埋藏物的电、磁异常,使用铲探均得到验证,探测到了有意义的地下埋藏物。根据电、磁测成果,对整个三陵地区的古墓群分布格局和全貌进行了合理推测,通过进一步的详细工作有可能得以证实。

通过此次工作,对不同的物探方法在具体工作环境中的应用条件和效果,对具体的工作程序和工作方法的选择,如电、磁法测量的点线密度、磁法中基点的选择、电法中的布极方向和布极方式、电磁异常的解释推断等都取得了实际进展,对不同的地下埋藏物所造成的电、磁异常特征也获得了比较清晰的认识。

工作结果表明,埋藏于地下含有一定空间(硐室)的古墓葬毫无例外地表现为显著的负磁异常,在电性方面则表现为高阻(ρs相对高),一些不含地下空间(硐室)的地下埋藏物(例如,古墓围墙的墙基或其他类似的石质埋藏物)则可以表现为正磁异常。对于探测地下埋藏物来说,正异常和负异常都可能是有意义的。

此外,电法和磁法在不同工作环境中的应用效果明显不同。在无地面民房及金属器具干扰的空旷地带(如工作区东部的田地),电法和磁法测量同样有效,△Z负异常和ρs相对高是地下古墓的确定反映。在有地面民房等干扰的地方(如工作区中部和西部),磁法效果受到影响,而电法测量仍能取得理想效果。

通过工作得出认识,通过面积性磁测发现异常,进一步在各异常点布置电、磁法精测剖面或小面积的大比例尺电、磁法精测以确定异常的规模及形态,是类似工作环境下行之有效的工作方法。为准确测定地下埋藏物的形态,需采用一般地质和物探勘测中不常使用的大比例尺,包括使用1米×1米甚至0.5米×0.5米的网度。

工作中还发现,由于受大地电磁场的影响,探测同一对象所采用不同供电方向对于反映探测对象效果有明显差异,就本工作区的一些地段来说,南北方向布置供电电极比东西方向布极所得到的反映地下古墓的ρs异常更加清晰,形态更为完整。为提高工作效果和对异常的解释推断程度,在电法测量中除中间梯度装置外,配合使用其他装置(如电测深、联合剖面等)也是必要的。在选择有效工作方法时,应进行试验工作。

为提高磁法测量精度和提高磁测工作效率,工作中应使用高精度磁力仪。本次工作中使用普通的悬丝式磁力仪,如果改用高精度磁力仪,相信会取得更为理想的成果。今后在考古研究中如采用测量,应使用这种精密仪器,以适应微磁测的要求。

七、结 语

在黑龙江省文物考古研究所和黑龙江省地质矿产科学研究所科研人员通力合作下,通过半个月紧张工作,完成了三陵坟古墓分布区地球物理探测任务,取得了理想的工作成果。经电、磁法配合工作,在一些原来发现过古墓线索的地段测出了有意义的电、磁法异常,通过高密度详测大致确定了异常体的规模和形态特征。在一些原没有古墓线索的地段,通过面积性磁测和随后的电、磁法精测,发现了若干反映古墓类地下埋藏物的电、磁异常并初步验证。对电、磁测资料的综合整理和研究,初步展示了三陵地区古墓分布的大致轮廓。对于最终查明该区古墓分布格局具有很高的参考价值,并为在该区规划系统发掘工作提供了一定的科学依据。

本次工作的意义远远超出了工作本身所取得的直接成果。该项工作是黑龙江省地球物理勘测方法应用于考古研究的首次尝试,并取得了超出预想的成功。工作成果表明,地球物理方法对于探测埋藏于地下的考古研究对象具有帮助,可以解决靠地面观察无法解决的问题,能够准确测定作为考古研究对象的地下遗迹位置甚至埋藏深度、规模和形态等,有效地指导发掘工作,从而节省耗资巨大的土方工作量。

本次工作中仅使用了少数物探方法,并且由于工作经费所限,未能使用最先进的仪器。如果配合采用其他方法和使用更先进的仪器,相信能够进一步提高工作效率并取得更好的工作成果。

本次工作充分展示了地球物理勘测方法应用于考古研究的广阔前景,将促进黑龙江省的考古工作者与地球物理工作者的紧密协作,使黑龙江省的考古研究和地球物理方法的应用研究取得新进展。

勘测中获得的成果,在后来的工作中逐步得到证实。1991年秋,在M4磁异常,Iρ7视电阻率异常发掘出壁画墓一座,命名为宁安三陵2号石室壁画墓葬,被评为1991年度“全国十大考古新发现”;2004年在Ⅰρ4视电阻率异常发掘遗迹一处,命名三陵3号墓,为玄武岩砌成的实心遗迹,应为石碑或石像的基础部分,其上有八角亭建筑,发现了相应的建筑遗物。

值得重视的是1996年秋,在位于三陵1号墓西北约150米处,发现一座石室墓,命名为三陵4号墓,墓葬等级较高,但未发现壁画痕迹,棺木包裹丝织品,遍缀铜泡钉,棺木首尾各有两枚大铜棺环,出土了三彩熏炉等重要文物。但这一发现不在1991年地球物理勘测工作范围内,表明这一墓地向村北的缓坡上延伸,其范围、规模有着更远的纵深和更大的规模,这些有待于未来工作的开展和证实。

附记:本次工作的总负责人为盖立新,参与工作的有黑龙江省文物考古研究所盖立新、叶启晓、赵哲夫;黑龙江省地质矿产科学研究所第一调研队的郝正平、王若伦、刘景财、韩铁,郝正平为技术负责人。工作中得到了宁安市文物管理所、宁安市三陵乡人民政府协助,谨致谢意。本文地球物理勘测图经尤洪才整理并重新绘制。

执笔:赵哲夫 盖立新 郝正平

注 释：

① 三陵乡为黑龙江省宁安市三陵乡人民政府所在地,旧称三灵屯,后称三灵村、三陵村,后居民渐多,以汉族、朝鲜族为主,各自形成聚集区,遂以通往牡丹江三陵大桥的南北向路为界,分成两村,其东为朝鲜族集聚区,称三星村,其西称三陵村,但只是一个模糊的概念。

② 张缙彦在《东京》文中记载:“又有古坟石,方丈者数坂,土人掘地,得石兽,其白如玉,必辇而至者,非此中物也。”《宁古塔山水记·域外集》,黑龙江人民出版社1984年,第11、12页。

③ 王世选主修,梅文昭总纂:《宁安县志》卷3,1924年,第8页。

④ 东亚考古学会:《东京城——渤海国上京龙泉府址的发掘调查》,1939年日本东京,第39页。

⑤ 根据已知的渤海上京城遗址建筑情况,结合中京、东京遗址建筑情况综合分析,能使用绿釉建筑构件和釉瓦的建筑,仅存在于王宫、王室建筑和佛寺。

⑥ 根据以往文献记载,对此遗迹均称为“三灵坟”。1991年以后,认为“灵”为“陵”之讹的说法占据主流。本文为叙述方便,均采用后期“三陵坟”称呼,1991年2号墓发掘后,将旧“三灵坟”称为“三陵1号墓”。