Магниторазведка в археологии-5

3.2. Как работаем? Методика работ

Прежде всего оператор магниторазведочного прибора не должен иметь при себе железосодержащих предметов, каковыми могут являться: карманный нож, часы, компас, металлические молнии на одежде, сотовый телефон, и прочее. Проверить, влияет ли предмет на показания просто – надо поднести его к датчику. Очень сильно влияют стальные супинаторы в обуви. Как-то автору этих строк пришлось наблюдать влияние супинаторов – на графике магнитного поля была просто «пила» амплитудой около 10 нТл! Естественно, профили пришлось переделать.

Рис.15. Площадная магниторазведка с градиентометром по предварительно разбитой сети (по Н.Смекаловой).

Магниторазведочные работы могут быть площадные и маршрутные.
Площадные работы, как отмечалось выше, требуют значительных затрат времени и не дают немедленного результата. Т.е. по ходу выполнения этих работ оператор не сходит с маршрута, попав в аномальное, по его мнению, поле и не начинает пытаться выявить его источник. Суть этого метода исследований в покрытии участка равномерной сетью профилей. При этом важнейшим параметром является расстояние между профилями и расстояния между точками измерений на самом профиле.
Расстояние между профилями в зависимости от размеров искомого объекта выбирается таким, чтобы профили пересекали аномалию над ним не менее, чем 2 раза. Обычно в зависимости от глубины и намагниченности предмета размер аномалии превышает его размер в 1,5-3 раза. Профили ориентируются по возможности перпендикулярно длинной оси объекта, если её направление известно. Расстояние между точками измерений на профиле должно быть в 4 и более раз меньше, чем расстояние между профилями (в случае применения феррозондовых градиентометров, дающих непрерывную информацию вдоль линии наблюдения, этот параметр, естественно, не имеет смысла).

Участок делается по возможности прямоугольным. Если участок большой, он разбивается на квадраты примерно 20Х20 метров и отрабатывается по этим квадратам. Предварительно в начале и в конце каждого профиля устанавливаются колышки, каждому профилю присваивается порядковый номер. Начинаются измерения с самого крайнего профиля №1, затем 2 и т.д. Вдоль профиля натягивается мерная лента или шнур, оператор делает для измерений остановку согласно выбранному расстоянию между точками, например, через 0,5 метра. Показания магнитометра на каждой точке записываются на магнитный носитель, а при его отсутствии – в журнал, с отметкой номера профиля и номера точки на профиле. Проход мо профилям для экономии времени выполняется «змейкой».
После выполнения полевых работ приступают к обработке полученных данных с целью построения карт магнитного поля. Если имеется комплекс компьютерных программ, позволяющих строить карты, то процесс работ на этом заканчивается. Если такой возможности нет, обработка производится вручную. Для этого сначала на миллиметровой бумаге вычерчивается масштабированный план участка. Выбирается любой удобный масштаб. Допустим, 1 см карты соответствует 1 метру на поверхности участка (масштаб 1:100). Наносится сетка профилей и точек с нумерацией. На каждой точке подписывается значение поля, которые затем соединяются линиями равных значений магнитного поля. Проводить их лучше мягким карандашом. Допустим, самое большое значение поля на участке 50587 нТл, а самое маленькое 50110 нТл. Естественно, следует подписывать на точках лишь значения выше 50 000. Например, вместо 50148 пишем 148.
Сечение изолиний (число нТл между соседними изолиниями) выбираем исходя из амплитуды аномалий, которые предстоит обнаруживать. Сечение д.б. не менее, чем в 2 раза меньше, и чаще всего кратное 2, 5 или 10. Например, выделяются аномалии от 10 нТл и выше — сечение не менее 5 нТл.
По картам магнитного поля выделяются структуры, которые предположительно могут быть связаны с интересующими объектами.
Маршрутные (поисковые) работы много проще: поисковик просто ходит с магнитометрам по участкам, которые он считает перспективными по произвольным маршрутам и через произвольно же выбираемые интервалы останавливается и выполняет измерения магнитного поля. Очевидны как преимущества метода – оперативность и простота, так и недостатки – неравномерное обследование участка и, как результат, большая вероятность пропуска объектов.
Надо сказать, что работа со специализированными поисковыми приборами (градиентометрами) также возможна как в площадном, так и в маршрутном вариантах, однако поисковые приборы позволяют выполнять археологические поиски в разы легче и быстрее.
Конечно же, оба метода имеют право на существование и применяются в зависимости от поставленных задач и возможностей исследователя.

3.3. Ищем и находим. Объекты поиска и аномалии над ними.

Пешеходные магнитометрические приборы могут быть полезными при решении следующих задач:

• поиски утерянных предметов
• поиски затопленных объектов
• поиски предметов, захороненных под слоем земли, скальных пород, льда. В последнем случае это могут быть транспортные средства, трубы, трубопроводы, лодки, оружие, боеприпасы, авиационные двигатели и самописцы, рельсы, устья скважин, станки, цепи, якоря, лыжники, попавшие под лавину с лыжами, на которых установлены специальные магниты.
• поиски археологических объектов, имеющих остаточную намагниченность, к которым относятся: фундаменты и строения, содержащие обожжённый кирпич и камни, очаги и печи, в некоторых случаях подземные пустоты.

Заметим, что величина аномалии от железосодержащих предметов сильно зависит от марки стали, из которой он изготовлен. В частности, нержавеющая сталь менее магнитна, чем обычная, а нержавеющая сталь марки 300 можно считать немагнитной.
Вообще аномалия магнитного поля затухает обратно пропорционально кубу расстояния между датчиком магнитометра и объектом, что позволяет путём сравнительно несложных вычислений определить расстояние до объекта. Для этого существует развитый математический аппарат и разработаны специальные программы, есть и «ручные» методы. Однако применительно к археологическим объектам они практически не применяются по причине их неглубокого (до первых метров) расположения. При этом любой поисковик может приблизительно прикинуть по размеру и интенсивности аномалии, как глубоко находится объект. Например, небольшая в плане интенсивная, но быстро исчезающая с высотой аномалия связана с небольшим, неглубоко погруженным предметом. А большая по площади аномалия, медленно затухающая с высотой – с крупным глубоко залегающим предметом см. рис 14 . Понятно, что термины «быстро, медленно затухающая», «большая, малая интенсивность», «большая, малая в плане аномалия» относительны, и дают, на первый взгляд, весьма размытое представление. Однако умение по характеру аномалии оценивать параметры найденного объекта быстро приходит с опытом.

Приведём некоторые расстояния (глубины), с которых могут быть обнаружены некоторые объекты (по S. Breiner): .

Автомобиль весом 1 тонна даёт аномалию 40 нТл на расстоянии 10 метров и 1 нТл на расстоянии 30 метров;
Корабль 1000 тонн — от 300 до 700 нТл на 30 метрах;
Лёгкий самолёт — от 20 до 30 нТл на 7 метрах; 0,5-2 нТл на 17 метрах;
Отвёртка длиной 5 дюймов – 5-10 нТл на 1,7 метра; 0,5-1 нТл на 3 метрах;
Пистолет 38 или 45 калибра – 10-20 нТл на 1,7 метра, от 1-2 нТл на 3 метрах;
Стрелковое оружие – 10-50 нТл на на 1,7 метра, 2-10 нТл на 3 метрах.

Типичные археологические объекты — фундаменты, скопления керамики дают аномалии от первых нТл до десятков на расстояниях 0,5-1 метр. Очаги, печи – от нескольких до десятков до сотен нТл (рис. 1- 8).

3. Результаты работ и их истолкование

Результаты поисковых работ очевидны – в ходе движения по произвольному маршруту обнаруживается аномалия, методом «холодно — теплее — горячо» находится её центр. Поисковик, обследовав аномалию и оценив её интенсивность, размеры на поверхности и форму, делает вывод о её связи или отсутствии таковой с нужным объектом, и объект извлекается или не извлекается из земли.
Результаты площадных работ после обработки компьютером с помощью специальных программ представляются в двухмерном или трёхмерном виде. Как правило, масштабные объекты – фундаменты, стены, другие строительные сооружения опознаются по характерным контурам и размерам. Определить же по магнитной аномалии природу небольшого объекта практически нельзя, возможно лишь предположить материал, из которого предмет состоит. Это связано прежде всего с тем, что аномалия не повторяет форму предмета (мы помним, что с расстоянием она быстро вырождается в аномалию над диполем). Размер и форма аномалии также зависят от величины и направления намагниченности предмета, а также от его глубины. Однако тот факт, что в магниторазведке практически не бывает ложных аномалий, а также то, что практически не существует природных экранов постоянного магнитного поля, выдвигает этот метод на первое место по эффективности при археологических исследованиях.

Заключение

Подведём некоторые итоги. Очевидно, что магниторазведка обладает рядом преимуществ перед другими техническими методами в археологии, в частности, перед электроразведочными (съёмки с металлоискателями, георадарами, зондированиями и профилированиями):

• большая глубинность;
• компактность аппаратуры;
• отсутствие ложных аномалий;
• простота истолкования результатов;
• отсутствие природных помех;
• возможность работы в любых условиях – по льду, по болоту, на воде и пр.

Однако не существует метода, дающего исчерпывающую информацию об объекте, за исключением, конечно же, поисков железных объектов — тут ответ очевиден. И потому, как и в «большой» геофизике, самыми эффективными являются комплексные исследования, когда применяются сразу несколько методов, каждый из которых освещает определённые свойства объекта. Конкретный перечень методов, конечно же, зависит от конкретных целей исследований, от предполагаемой глубины, размеров и свойств объекта.

С.Г. Седов. канд. геол.-минер. наук