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2002年科学技术部在“863”计划中设立了《考古遥感与地球物理综合探测技术》研究课题,该课题的第二子课题为《考古地球物理综合探测技术》。高精度磁力测量是地球物理综合探测技术之一。高精度磁力测量的任务目标是:①针对地宫和陪葬坑、陪葬墓、地面建筑遗址等三类文物为目标物,评价方法有效性;②探查地宫的具体位置、大小、埋深结构等。
秦始皇陵现存封土堆高约76米,南北长350米,东西宽345米。围绕封土堆为陵园区,在园内,已经发现陪葬坑、地面建筑遗址、阻排水渠、古河道等多处文物分布区。现已探明或部分挖掘保护的有石铠甲坑、K0003陪葬坑、文官俑坑、铜车马坑及兵马俑坑等。除地宫外,在陵区内外还有许多与秦始皇陵有关的地下文物尚未发现。针对秦皇陵区已知或未知的文物分布区进行考古地球物理综合探测技术试验,优选出有效的地球物理探测技术。本文围绕这一主题,详细布置了高精度磁测的数据采集工作,在此基础上不断深入研究磁异常的性质与起因,对磁测技术的有效性作出了评价。在封土上探测出了矩形细夯土墙。
对陪葬墓、火烧坑、封土堆的物性做了详细研究,为磁异常的定性定量解释提供了前提和保障。在陪葬墓区,花土与原土存在磁性差异,花土磁性高于原土。在火烧坑,红烧土磁性高于上部花土及原土。在封土堆上,细夯土磁性高于粗夯土。
通过实测获取了秦皇陵封土堆△T磁异常,对异常的认识是一个不断反复深入的过程。封土堆本身就是一个磁性体,认为封土堆由均一的粗夯土构成,经模型正演剥离了封土堆本身的磁异常后,仍存在剩余磁异常。随后在封土堆内,设计了细夯土块模型,认为封土堆由粗夯土与细夯土构成,而非由单一的粗夯土构成。近一步发现细夯土的分布是有局限的和一定规律,呈矩形分布,又设计了矩形细夯土墙模型。经多次三维正反演拟合,最终认为在封土堆下存在有矩形分布的细夯土墙。经钻探验证磁异常的解释结果是正确的,封土堆范围高精度磁力测量在封土堆上探测到一具有考古意义的矩形细夯土墙,同时也反映出封土堆不是由均一的粗夯土夯成。矩形细夯土墙可能与秦皇陵地宫范围有关。
磁测对陪葬墓坑有一定的异常反映,陪葬墓坑以弱磁异常为特征。高精度磁测对小陪葬墓坑尚属有效(如11-2、11-3剖面),若增加面积磁测或多剖面对比,是可以圈定陪葬墓坑范围的。对大陪葬墓坑(20剖面)高精度磁测效果明显,对坑界反映清晰。
磁测在K0003和K9801石铠甲坑(火烧坑)均表现出具有几十纳特以上幅值的磁异常。高精度磁测可查明此类文物的大致边界范围。火烧坑以较高磁异常为特征,高精度磁测效果明显。
总之,本文以三维定量正反演拟合为手段,解释了秦皇陵封土堆△T磁异常,发现了与地宫开挖范围有关的细夯土墙。定性解释了陪葬墓、火烧坑上的磁异常,高精度磁测用于考古是有效的。