磁法探测木质沉船的应用实例

图1 于庄村磁法测量工作现场照

磁法考古调查测区的面积和基线是根据多数老人回忆当年地窖位置在现场确定的,为了不漏掉沉船的磁异常细节,选择线距2 m,点距1m和磁力仪探头高度0.5 m进行磁场测量,按照一级磁测精度(均方误差优于±2.0 nT)选配磁力仪及观测技术。测区面积约2 400 m²。由于靠近村庄,受民房建筑和变压器的影响,使得测区不够规则。

整体而言,测区磁场变化不大,比较平稳(图2)。测区的西南端密集分布的等值线负值区,是测区边砖砌民房的反映。根据磁异常特征及与现场人文设施的对应关系,认为该异常与测区旁边的变压器有关,是变压器的干扰所致。在测区的北边发现有多个近等轴状的等值线闭合,其中在25线42号点的磁异常幅值比较大,而且正负伴生。在与地形、地物对比后认定其是现代坟堆的反映。上述这些磁场变化都不具备沉船磁异常的特征。^[1]在测区中南部的48~64线的10~20号测点范围内,存在一个北西走向的近似长椭圆状的磁异常,其长轴约15 m,短轴约4 m,极大值大于12 nT,形态规整,是测区内唯一具备沉船磁场特征的磁异常,同时该磁异常所在位置与当地部分老人反映的地窖位置大致对应。因此初步确认这就是曾经被村民发现的掩埋在地下的古代沉船引起的磁异常。

图2

图2 于庄村工区磁异常平面等值线

进一步的工作给出了关于该沉船的规模和埋深等反演解释结果信息(表1),由于埋深不大,因此积极建议文物考古部门使用洛阳铲进行验证(图3)。

表1 沉船的磁法推断解释结果与验证结果对比统计

	船长/m	船宽/m	埋深/m
磁法反演解释结果	15.0	4.0	3.2
钻探验证结果	15.0	3.1	南部2.8,北部4.1 平均3.6

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图3

图3 推测的沉船位置及建议验证孔

(图中直线和圆表示验证的勘探线和孔位)

趋势分析处理后的场图自中部起直到北边,有一个近东西走向的负磁异常条带,根据菏泽地处黄河流域,且河道多的历史,我们认为这个近东西走向的负磁异常带反映的可能是一条古河道。由于后期淤填的物质与周边原始沉积的物质存在磁性上的差异,因此引起了条带状的磁异常(尚未取得实测物性依据)。这就解释了为什么在现代平整的农田中会存在古代沉船。那是因为历史上这里曾经有河流,船是这样来的。

图4

图4 经过趋势分析后的剩余磁异常平面等值线

(图中椭圆线为推测沉船位置)

随后山东省菏泽市鄄城县文物管理所组织人员在磁法工作建议的地点进行铲探验证,验证的结果证实在推断沉船位置下确实存在沉船。沉船上顶距地表最浅的地方是在其南部,深约2.8 m,最深的地方在其北部,为4.1 m,平均埋深为3.6 m;沉船长15 m,宽3.1 m(表1)。图5 是铲探验证工作现场,图片由鄄城县文物管理所提供。照片中黄色布带是根据铲探结果标明的沉船范围。

图5

DOI:10.3969/j.issn.1000-7849.2000.03.022 URL [本文引用: 1]

图5 铲探验证磁法探测沉船效果的工作现场照片

(黄色布带是根据铲探验证结果标明的沉船范围)

除红船镇于庄村外,本次探测工作还在凤凰乡张海屯村、箕山镇西彭庙村等4个测区进行,尽管每个测区的面积都大于于庄村,而磁测质量要求、测网密度和磁力仪探头高度与于庄村相同,但是从各个测区的磁异常平面等值线图以及转换处理后的磁异常图件中无法辨认出具有沉船磁场特征的磁异常,因此我们给出了在张海屯村、西彭庙村测区内不存在沉船的结论。

2 小结

笔者通过对木船的调查和验证的实例证实了磁法探测木质沉船的可行性与可靠性,为地球物理勘察的应用开辟了一个新的领域。

磁法探测沉船,特别是木船,就像在大海捞针,事先必须进行详尽的调查工作以圈定靶区,就像找矿一样,要在远景区进行。本次探测工作后期在张海屯村和西彭庙村进行的社会调查,对当地附近是否存在古代沉船,所有老乡的说法都是大相径庭,南辕北撤。

因此,要获得理想的效果,先进行广泛深入的社会调查,获知较可靠依据后再投入物探在远景区内进行探测,效果较好。

致谢:

参加本次古沉船考古物探勘察工作的还有菏泽市鄄城县文物管理所的马爱梅书记,参与毕业实习的学生沈煜(现在中国地质大学(武汉)读研),解学民(现在青海省电力设计院工作)、王韶鹏(现在甘肃省地震局工作)等,在此表示感谢。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。

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<p>中国辽阔的海疆和丰富的内陆水域为历史悠久并辉煌的航海史留下了丰厚的水下文化遗产,古代木质沉船承载着复原中华海洋文明的梦想。因此,水下考古学迫切期望相关学科的技术支持,来对水下被掩埋的古代木质沉船进行探测。笔者通过对木船的实物模型磁场进行测试及分析,证实了木船可以引起周边磁场的变化,同时查明了木船引起磁场变化的场源物质,从而证实了磁法探测木质沉船的可行性、可靠性和有效性,并讨论了磁法探测木质沉船的应用条件。</p>

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Abstract The Yangtze River is not only the largest river in China, but also the most important water transportation artery. Some parts of the river, however, still have barricades formed from sunken ships emplaced during the Anti-Japanese War on the Chinese mainland (World War H) to interfere with shipping. The Madang section, with its shallow water depth and the blockage in the channel, has raised safety concerns for transportation on the Yangtze River. This paper discusses the detection of sunken ships on the Madang section using a geophysical technique and describes general procedures for conducting high precision magnetic surveys on water. It also introduces an approach for recognizing the interference caused by nearby moving boats. Finally, it discusses the techniques used to accurately determine the position and quantity of ships buried at the bottom of the river from the magnetic data. The seven sunken ships that were identified from the magnetic data in this survey area were raised in a subsequent salvage operation. The positions and dimensions of the sunken ships deduced from magnetic data coincide with the locations and sizes reported by divers. For example, the estimated length of the ship associated with anomaly M4 is 84 in in length, and the actual length measured by divers in water is 85 in. No other sunken ships have been found by the transportation company in charge of the salvage operation subsequent to the removal of the seven sunken ships mentioned above. This indicates that a magnetic survey is the most effective technique to detect submerged ships.

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