Кошелев И.Н. Магнитная разведка археологических памятников
Подождите немного. Документ загружается.
70
0123456789
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0123456789
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Вертикальный разрез и объемное изображение
модели грушевидной ямы
1м
2м
2.5 м
Ва, нТ
0
12
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Карта графиков
по системе широтных профилей через 0.5 м
Ва
Карта графиков
по системе меридианальных профилей через 0.5 м
Ва
Карта изолиний
аномалии магнитного поля модели
Пространственное изображение
магнитного поля модели
0
10
20
30
-4
-2
-1
0
2
5
10
15
20
25
30
В а, нТ
Рис. 1.9. Модель грушевидной хозяйственной ямы круглого сечения.
Верхний диаметр ямы – 1 м, нижний – 2 м; глубина – 2.5 м; верхняя кромка – на
глубине 0.5 м; эффективная магнитная восприимчивость заполнения ямы –
40
⋅
4
π
10
-6
СИ; шаг расчета магнитного поля модели 0.1 м по квадратной сети на
высоте 0.1 м над поверхностью земли.
71
0 5 10 15 20 25 30
4
8
12
16
20
24
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
8
12
16
20
0 5 10 15 20 25 30
Ba, нТ
План древнего рва
и система расчетных профилей
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
8
12
16
20
Карта графиков
магнитного поля модели
Ва
Карта графиков
наблюденного магнитного поля
Ва
Карта изолиний
аномалии магнитного поля модели
Профиль 4
Профиль 3
Профиль 2
Профиль 1
0
20
10
Профиль 4
Профиль 3
Профиль 2
Профиль 1
-10
-5
0
5
15
24
Ba, нТ
Вертикальный
разрез рва
1 м
1.4 м
Рис. 1.10. Модель древнего рва прямоугольного сечения.
Глубина залегания верхней кромки – 0.4 м, нижней – 1.4 м; расчетные профили
– через 4 м, шаг по профилю – 0.5 м; эффективная магнитная восприимчивость
материала заполнения рва – 100
⋅
4
π
10
-6
СИ; геомагнитное поле – современное.
Культурный слой
Но своим магнитным свойствам культурный слой заметно отличается от
коренных пород и почвы, но трудно поддается моделированию, так как отли-
чается неупорядоченным (хаотическим) расположением множества магнитных
неоднородностей самых разнообразных форм и размеров, сосредоточенных в
тонком слое разреза мощностью до нескольких дециметров. Одна из много-
численных моделей выбрана
как набор небольших произвольно ориентиро-
ванных тел с разнообразной (в некотором диапазоне значений) магнитной
восприимчивостью. Подобная модель представлена на рис. 1.11. При этом
принято: глубина залегания верхней кромки слоя – 1 м; мощность слоя –
0.1 м; уровень наблюдений над земной поверхностью – 0.1 м; эффективная
магнитная восприимчивость различных участков слоя – в пределах
(40
÷80)⋅4π10
-6
СИ; геомагнитное поле – современное.
По результатам расчетов отдельные локальные аномалии, создаваемые
магнитными неоднородностями такого слоя составляют 2–8 нТ. Выявление
таких слабоинтенсивных аномалий представляет трудности даже для высоко-
точной съемки. Но обычно культурный слой не является непосредственным
объектом магнитометрических исследований. Полученные данные дают пред-
ставление об уровне фона магнитных помех, создаваемых этим слоем
.
72
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Схема расположения
модельных тел
Пространственная изображение
магнитного поля модели
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ва, нТ
0
8
Карта изолиний
аномалии магнитного поля модели
Карта графиков
по системе широтных профилей
Ва
Карта графиков
по системе меридианальных профилей
Ва
16
Рис. 1.11. Вариант модели культурного слоя.
Трипольские площадки
Так называемые «трипольские площадки» являются главными объек-
тами археологических исследований памятников трипольской культуры. Они
представлены одним или несколькими слоями обожженной глиняной обмазки
трипольских жилищ. Ниже рассмотрено несколько моделей объектов данного
типа.
В качестве базовой модели принят тонкий горизонтальный слой ограни-
ченных размеров или горизонтальная прямоугольная призма. В
приведенных
примерах использована призма объемом 4
×9×0.2 м
3
, залегающая горизон-
тально на глубине 0.5 м. Заполняющий материал – куски обожженной
глиняной обмазки. Геометрические параметры объекта исследований опреде-
ляют главным образом форму и размеры связанной с ним магнитной ано-
малии. Кроме этого форма аномалий зависит также от ориентации площадки
по странам света, поскольку с этим связано направление намагниченности
аномальных масс (не
по вертикали, а наклонно в направлении, близком
плоскости магнитного меридиана).
73
Пределы значений магнитных характеристик материала трипольских
площадок определены по данным статистической обработки результатов
непосредственных измерений на образцах, отобранных в процессе раскопок.
На рис. 1.12, 1.13 приведены результаты расчетов, соответственно, по
системе широтных и меридиональных профилей через 1 м. Расчет проведен
для площадки указанных размеров с шагом 0.5 м на высоте 0.1 м над
поверхностью земли
при эффективной магнитной восприимчивости заполня-
ющего материала 4000
⋅4π10
-6
СИ. Представленные на рисунках модели
отличаются ориентацией длинной оси площадки по азимутам: а – 90
о
, б – 0
о
, в
– 45
о
, г – 315
о
.
Амплитудная характеристика аномалий определяется, главным образом,
величиной намагниченности объекта исследований. Изменение формы и
амплитуд аномалий от широтно-ориентированной трипольской площадки при
различных значениях эффективной магнитной восприимчивости заполняю-
щего материала иллюстрирует рис. 1.14. Геометрические параметры пло-
щадки те же, что и в предыдущем случае. Как видно из рисунка, сильно разру-
шенные площадки
с «эффективной» магнитной восприимчивостью заполняю-
щего материала менее 400
⋅4π10
-6
СИ (κ
изм
≈ 160⋅4π10
-6
СИ) отмечаются весьма
слабыми аномалиями искаженной формы.
Площадка с магнитной восприимчивостью материала 100
⋅4π10
-6
СИ
(
κ
изм
≈ 70⋅4π10
-6
СИ) фиксируется изолинией 6 нТ, что можно считать пределом
для магнитных съемок высокой точности со среднеквадратической погреш-
ностью наблюдений порядка
±2 нТ. При еще более низких магнитных харак-
теристиках применение магнитной съемки для картирования трипольских
площадок бесперспективно.
Физико-археологические модели трипольских площадок с разными маг-
нитными характеристиками материала заполнения могут быть полезны при
составлении проектов магнитных съемок, но главное их предназначение – для
использования в процессе археологической интерпретации магниторазведоч-
ных данных. Аномалии
, создаваемые объектами данного типа (а рассмот-
ренная модель – далеко не самая крупная), фиксируются не менее чем на 7–8
профилях четырьмя точками на каждом при съемке по сети 1
×1 м
2
или двумя
точками на 4 профилях при густоте сети 2
×2 м
2
. Если выявленные магнитные
аномалии имеют высокую интенсивность и соизмеримы по размерам с
трипольскими площадками, они уверенно идентифицируются с остатками
сгоревших глинобитных домов.
Более слабые аномалии значительных размеров, в зависимости от
местонахождения и взаимного расположения, также могут интерпретиро-
ваться как трипольские площадки, хотя и разрушенные временем (процессами
физического и химического выветривания,
приводящими к разубоживанию
археологических остатков магнитоактивными компонентами и снижению их
магнитных характеристик). В большинстве случаев распознавание таких ано-
малий осуществляется уверенно, их трудно перепутать со столь же слабыми
аномалиями небольших размеров, имеющих другое происхождение, напри-
мер, связанных с хозяйственными ямами или остатками землянок и углублен-
ных в землю жилищ. В целом
по уровню интенсивности аномалий, пред-
положительно связанных с трипольскими площадками, можно составить пред-
ставление о степени сохранности памятника.
74
0123456789101112131415
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0123456789101112131415
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0123456789101112
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0123456789101112131415
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
0123456789101112131415
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
0123456789101112
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0123456789101112131415
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0123456789101112131415
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Карты изолиний магнитных аномалий
при различной ориентации площадок
Карты графиков магнитных аномалий
по системе широтных профилей через 1 м
Ва, нТ
0
20
40
60
80
Ва, нТ
0
20
40
60
80
Ва, нТ
0
20
40
60
80
Ва, нТ
0
20
40
60
80
б
в
г
а
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
В а, нТ
C
C
C
C
Рис. 1.12. Магнитное поле трипольских площадок различной ориентации
по азимутам: а – 90
о
, б – 0
o
, в – 45
о
, г – 315
о
(система профилей – широтная).
75
0123456789101112131415
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0123456789101112131415
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0123456789101112
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0123456789101112131415
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Ва, нТ
0123456789101112131415
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
0123456789101112
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0123456789101112131415
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0123456789101112131415
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0
20
40
60
80
Ва, нТ
0
20
40
60
80
Ва, нТ
0
20
40
60
80
Ва, нТ
0
20
40
60
80
Пр
Пк
а
б
в
г
Карты изолиний магнитных аномалий
при различной ориентации площадок
Карты графиков магнитных аномалий
по системе меридианальных профилей
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
В а, нТ
C
C
C
C
Рис. 1.13. Магнитное поле трипольских площадок различной ориентации по
азимутам: а – 90
о
, б – 0
o
, в – 45
о
, г – 315
о
(система профилей – меридиональная).
76
0123456789101112131415
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0123456789101112131415
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1000 мк.ед. СГСМ
2000 мк. ед. СГСМ
4000 мк.ед. СГСМ
0123456789101112131415
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
400 мк.ед. СГСМ
0123456789101112131415
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0123456789101112131415
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
50 мк.ед. СГСМ
100 мк.ед. СГСМ
а
б
в
г
д
е
Рис. 1.14. Магнитное поле широтно
ориентированной трипольской
площадки при различной эффективной
магнитной восприимчивости
материала: а – 4000, б – 2000,
в – 1000, г – 400, д – 100,
е – 50⋅10
6
4π СИ.
4
м
9 м
Север
0.5 м
0.2 м
Схематическое изображение модели
77
0123456789101112131415
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
012345678910111213141
5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0123456789101112131415
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0123456789101112131415
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0123456789101112131415
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
h = 0 м
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
h = 0.25 м
h = 0.5 м
h = 2 м
h = 1.5 м
h = 1 м
В а, нТ
Карты изолиний
магнитных полей моделей
Минимальное сечение изолиний 10 нТ
Минимальное сечение изолиний 5 нТ
C
Рис. 1.15. Магнитное поле трипольской площадки
при различной глубине (h) залегания верхней кромки.
78
051015
0
5
10
15
03691215
0
3
6
9
12
15
0123456789101112131415
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0123456789101112131415
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
02468101214
0
2
4
6
8
10
12
14
04812
0
4
8
12
Расчетная сеть 0.5 Х 0.5 м
Расчетная сеть 1 Х 1 м
Расчетная сеть 2 Х 2 м
Расчетная сеть 3 Х 3 м
Расчетная сеть 4 Х 4 м
Расчетная сеть 5 Х 5 м
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
Ва, нТ
C
Рис. 1.16. Аномалии магнитной индукции над трипольской площадкой северо-
восточной ориентации, рассчитанные для различных сетей наблюдений.
79
Амплитуда и в некоторой мере форма аномалий зависит также от
глубины залегания объекта. Такая зависимость иллюстрируется рис. 1.15. С
увеличением глубины залегания источника магнитных масс амплитуда
магнитной аномалии значительно уменьшается, а контур приобретает упро-
щенную, сглаженную форму, близкую овалу. Это четко видно на примере
трипольской площадки северо-восточной ориентации с
указанными выше
геометрическими параметрами и эффективной магнитной восприимчивостью
заполняющего материала 4000
⋅4π10
-6
СИ.
Как на стадии проектирования работ, так и при интерпретации полу-
ченных магнитометрических данных интерес представляет зависимость
формы и амплитуды аномалий от густоты сети наблюдений. На рис. 1.16
представлены магнитные аномалии, создаваемые той же, что и в преды-
дущем случае, площадкой, рассчитанные при различной густоте сети
наблюдений. По мере разрежения сети
амплитуда аномалии в общем случае
уменьшается. Очертания аномалии приобретают все более обобщенную,
сглаженную форму и как бы «расплываются», увеличиваются в размерах и
заметно выходят за рамки контура аномального объекта.