Поиски кладов и других объектов по косвенным признакам
Сразу заметим, что собственно клады не ищутся никакой аппаратурой. Нельзя задать параметры предполагаемой груды золотых червонцев или драгоценных камней. Поэтому все поиски выполняются по косвенным признакам, например, по сопротивлению объекта, по его электромагнитным либо магнитным свойствам. От этой «печки» и приходится плясать как геофизикам, так и кладоискателям (замечено, что современные кладоискатели становятся в определённой степени геофизиками, а геофизики – нередко кладоискателями).
Возьмём обычный грунтовый металлоискатель. Строго говоря, это не металлоискатель, а искатель аномалий сопротивления среды. Будет сопротивление достаточно низким – будет сигнал, что «есть аномалия проводимости!». Именно поэтому частенько встречаются «фантомные» сигналы – металла нет, а металлоискатель реагирует. Значит, почва по каким-то причинам имеет очень низкое сопротивление. То же относится и к любой другой аппаратуре – магнитометрами ищется не железо, а аномалии намагничения. И георадары ищут аномалии проводимости, а не золото-серебро-подземные ходы. Иными словами, все поиски ведутся не по прямым, а по косвенным признакам.
По этой причине рассмотрим, какие дополнительные косвенные признаки могут помочь поискам нужного объекта.
Электрическое cопротивление. Благодаря распространённости ручных грунтовых металлоискателей этот параметр известен всем археологам – как профессиональным, так и любителям. По аномалиям сопротивления находятся монеты и клады в самом верхнем слое грунта. Но вот что делать, если клад на глубине 50, 80 сантиметров, или глубже – метр, два, три? Мы уже знаем, что разрешающая способность любой аппаратуры падает с увеличением расстояния от датчика до объекта (см. статью «Точность аппаратуры и разрешающая способность»). И даже полный золотых монет горшок на глубине 1,5-2 метра не будет обнаружен ни обычным металлоискателем, ни «глубинным». И вот тут присмотримся к объекту внимательнее. Да, горшок (кубарь, чугунок и т.д.) мал. Но для того, чтобы его закопать, человек рыл яму. И при этом была нарушена структура почвы – а она всегда горизонтально-слоистая, такова геологическая особенность осадочного чехла рыхлых пород, в которые можно что-то закопать. И поперечный размер этой ямы тем больше, чем она глубже. После того, как клад был в яму опущен, человек его, естественно, закопал, землю утоптал, возможно, даже как-то замаскировал. Но восстановить структуру почвы в этой яме уже невозможно – прослои пород безнадёжно перемешаны, и сопротивление этого участка изменилось! В результате мы имеем замечательный косвенный признак – малоамплитудную отрицательную аномалию сопротивления над ямой.
Рис.1 Модель геоэлектрического разреза: пониженное сопротивление над ямой и повышенное – над погребённым фундаментом.
И если пройдут сотни, даже тысячи лет, аномалия проводимости останется. Такую аномалию не обнаружит никакой металлоискатель – металлоискатели «заточены» под другой уровень перепада сопротивлений, гораздо более резкий, соответствующий разнице сопротивлений между металлом и грунтом. Но аппаратура, способная выявлять незначительные аномалии проводимости, давно существует в разведочной геофизике. Некоторые виды этой аппаратуры были успешно модифицированы под решение археологических задач. В первую очередь это археологические измерители сопротивлений (английский прибор RM15 и отечественный «Электрозонд») и георадары (см. раздел «Электрозонды» и «Георадары»).
Измеритель сопротивлений представляет собой рамку с электродами (рис. 2 ), между которыми и происходит измерение сопротивления грунта.
Рис.2. Измеритель сопротивления RM15. Видны натянутые шнуры, обозначающие профили равномерной сети.
Измерения производятся поточечно, вдоль заранее выбранных маршрутов. Этим методом можно выполнять простые поисковые работы на конкретном участке, когда задача ставится примерно так: «Говорят, мой прадед зарыл у себя на участке чугунок с золотом, предположительно вот в этом саду или вон на том огороде». Или: «Усадьба была сожжена хозяевами, которые скрылись с небольшой ручной кладью, заранее зарыв более крупные ценности (столовое серебро, посуда, проч.)».
Пройдясь с электрозондом по указанным площадкам с расстоянием между точками измерения примерно 0,5 метра, можно будет с высокой степенью вероятности сказать, где здесь когда-либо была вырыта яма, на какую глубину и какой ширины. В принципе метод сопротивлений в зависимости от расстояния между электродами позволяет легко проникнуть на глубины в десятки, и даже в сотни метров, но археологическая аппаратура ориентирована лишь на глубины до 2-3 метров. Глубже её разрешающая способность резко падает, да и археологических объектов на этих глубинах практически нет.
Другая задача, решаемая методом сопротивлений, из классической археологии: даётся конкретная площадка, и следует выяснить, есть ли под землёй погребённые фундаменты, остатки стен, пустоты, подземные ходы. И если есть, как они расположены.
С помощью всё того же «Электрозонда» или RM15, мы обследуем участок по предварительно разбитой сети профилей (см. раздел «Электроразведка в археологии»). Затем строится карта электрических сопротивлений участка (рис.4), по которой археологи и планируют дальнейшие раскопки.
Полевые работы с георадарами мало чем отличаются от применения метода сопротивлений (см. рис. 3) – то же движение по профилям при площадной съёмке или по произвольным маршрутам при поисках.
Рис.3. Работа с георадаром
Результаты также представляются в виде карт электрических сопротивлений участка либо в виде трёхмерных разрезов (рис.4,5).
Рис.4. Карта по результатам площадных работ с электрозондом.
Однако у георадаров есть определённые преимущества – во-первых, георадар даёт более точное определение глубины, чем метод сопротивлений. Во-вторых, георадар при некоторых благоприятных условиях способен различать отдельные мелкие (размером от 10-15 см) предметы на глубинах до 50-80 см. Недостатками георадара являются его высокая стоимость и необходимость высокой квалификации пользователя (см. статью «Георадары»). Также как и метод сопротивлений, георадарная съёмка выявляет погребённые ямы, фундаменты, другие сооружения. Глубина, на которой георадар показывает приемлемую разрешающую способность, не превышает 1,5 метра (обычно 50-80 см). На больших глубинах, естественно, разрешающая способность резко падает, и структуры, связанные с человеческой деятельностью, затушёвываются геологическими образованиями. Обратим внимание, как на рис.5 резко меняется детальность разреза с глубиной – уже на глубине 2 метра видны лишь объекты размером не менее 1 метра.
Рис.5. Трёхмерное изображение результатов площадных работ с георадаром. Очевидно резкое падение детальности разреза с глубиной.
И снова вернёмся к поискам кладов. Конечно же, чем больше мы знаем об объекте, тем больше шансов его обнаружить. Вот если известно, например, что нечто спрятано в подземном ходе или в погребе дома, который был разрушен и вообще исчез с лица земли, то это уже плюс! Дело в том, что стены построек, фундаменты и пустоты (и любое их сочетание) также дают аномалии проводимости, но уже не в положительную сторону, как это бывает с ямами или металлами, а в отрицательную: это объекты с высоким сопротивлением (рис. 1). И такие объекты уверенно выделяются методом сопротивлений или георадарами. Таким образом, имеем ещё один устойчивый косвенный признак – аномально высокое сопротивление объекта.
Другая группа косвеных призаков связана с магнитными свойствами среды:
Намагниченность.
Намагниченностью обладают в различной степени все геологические породы – и скальные, и рыхлые, осадочные. Но есть предметы, намагниченность которых в сотни и тысячи раз превышает намагниченность пород – это, в 99,9% случаев продукты человеческой деятельности. Исключение составляют метеориты (сами по себе представляющие поисковый интерес) и месторождения железных руд, понятно, встречающиеся весьма редко.
Магнитное поле имеет замечательное свойство: оно затухает пропорционально 3-й степени расстояния между измерительным прибором и источником аномалии, а электромагнитное поле – пропорционально 6-й степени.
Иными словами, магнитные аномалии, вызываемые любыми объектами, затухают в 1000 раз медленнее, чем используемый в металлоискателях и георадарах сигнал электромагнитного поля, отражённый от проводящего объекта. Это свойство выдвигает магнитные исследования в разряд самого глубинного метода, применяемого в археологии. При поисках железных объектов ни один другой метод не сравнится с магниторазведкой по эффективности. Также магнитометрами неплохо обнаруживаются скопления керамики и обгоревшее дерево. Но метод имеет и существенное ограничение – никакие металлы, кроме железа, не имеют сколько-нибудь заметной намагниченности, и потому не являются объектами для магниторазведки.
Вернёмся к косвенным поисковым признакам. Итак, если мы имеем чётко выраженную магнитную аномалию соответствующего размера и интенсивности и видим, что объект расположен на ожидаемой глубине (способы определения глубины объекта изложены в разделе «Магниторазведка в археологии»), то с большой вероятностью сможем сказать, что нашли то, что искали! Тут всё ясно и просто: магниторазведка не даёт «фантомных» аномалий – источник всегда очевиден. Замечен ещё один интересный эффект в магнитных полях. Если в геологических породах, имеющих определённую намагниченность, часть этой породы убрать, то на этом месте появляется слабоинтенсивная отрицательная магнитная аномалия, образуется т.н. «дефицит магнитных масс». Благодаря этому эффекту в некоторых случаях могут быть обнаружены подземные ходы и пустоты, которые будут фиксироваться на поверхности, как слабоинтенсивные отрицательные аномалии. Примеры обнаружения такого рода объектов известны, и часть даже представлена в Интернете. Таким образом, слабоинтенсивные отрицательные аномалии также могут быть косвенным признаком искомого объекта.
Подводя итоги, можно сказать следующее: наиболее эффективным для поисков будет применение не какого-то одного метода, как это обычно происходит, а некоего рационального комплекса методов, каждый из которых позволит внести в общее дело свою лепту. В разведочной геофизике существует целый раздел, занимающийся комплексированием методов для решения самых разных задач. Зарубежные археологи всегда применяют именно комплекс методов — такой подход позволяет быстро и с минимальными затратами решать поставленные задачи. По этой причине мы посчитали полезным предложить комплексы методов, решающие наиболее типичные поисковые и археологические задачи в статье «Электроразведка в археологии».