沒挖地面就看到兩千年歷史古國的模樣!看科學家的「透視」術

沒挖地面就看到兩千年曆史古國的模樣!看科學家的“透視”術

郭子祺的團隊正進行探測工作

古城遭洪水破壞殆盡探測難度極大

“2018年4月,我帶著4位隊友,有學生也有職工,在那整整幹了一個月。”郭子祺說,“我們到了新疆庫車縣後,得到了庫車縣文物局的大力幫助。那邊道路很窄,裡頭四通八達、曲裡拐彎,他們對那個地方很熟,穿小巷和維族的村子,都帶著我們走。”

作為古絲綢之路上的中西交通要衝,龜茲曾是中國古代西域大國都城。然而,隨著自然環境的變化,這座盛極一時的西域都城遭到了洪水沖毀或掩埋。古城位於庫車縣新城與老城之間,損壞嚴重,西部的老城區地上多為土木結構的平頂民房,用石板或者水泥磚鋪設的彎曲道路,還有少量林地和幾塊田地、一些當地人的墓地。東部的新城區為現代化的城市,高樓林立,小區密集,城市基本建設過程中使地下遺蹟遭到了不同程度的破壞。總之,遺址多數面積被居民區和現代城市覆蓋,為龜茲古城城址的考證帶來很大困難。

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郭子祺的團隊正進行探測工作

溝渠、麥田和居民區等“斷”掉了探測路線

“幾乎可以說龜茲古城遺址多數面積都被居民區和現代城市所覆蓋,他們在上面蓋了房子、鋪了道路,給探測工作帶來不小困難。最要命的是地下鋪了很多管網,比如說排水管、線纜、通信管道等,增加了探測難度。”郭子祺說,“我們有些地方只能‘見縫插針’,其實也不是每次都能探測成功。”

每天晚上,團隊都會討論和分析白天探測到的數據,“把數據處理一下,發現數據不對頭、不明確,我們第二天還要反覆去探測”。

新疆有很多溝渠,有時候正好“斷”掉探測的路線,這種情況下團隊只能到渠的另一邊再測。遇到高樓,也不好施工,不可能去居民家打孔。還有一部分遺址在當地維族居民種的麥田裡,麥子已經很高了,隊員們也不敢踩,只能想辦法在不干擾居民正常生活的情況下探測。

“碰到這種情況,我們就跨過這一段,接著在另一頭測,推測出跨過的部分。這部分也不是很長,對整個探測結果的影響不大。”在郭子祺看來,整個探測過程就是一個從“已知”到“未知”,不斷去追溯的過程。

觀測地下土壤電阻率和密度推測考古遺存

“我們早上8點就出門,工作到晚上8點,每天回去都是一層土。”郭子祺說,探測過程中最大的問題就是沙塵暴,“春天的新疆庫車,幾乎是十天裡有七八天是浮塵天氣,工作時不得不捂著口罩,稍不注意,有一兩天不戴,嗓子立刻發炎”。

團隊此行帶了兩個“利器”:探地雷達和高密度電阻率儀。“地探雷達天線比較大,我們是以拖拉的方式‘掃’地面。還有一些線纜,要佈線,打電極。探測工作量還是蠻大的,通常2米打一個電極,我們光打電極就打了4800多根,當地有些地很硬,佈滿石子,電極都打斷了不少。”郭子祺說。

探地雷達可以較準確、連續地反映出地下圖像,並且具有較高的釐米級水平分辨能力,可直接探測較小的地下目標,但探測深度有限。而電阻率法能夠探測較深的古河道、墓穴和墓道的分佈,可探測和尋找古城牆、大型夯土建築基址的埋藏深度及夯土厚度等。

他介紹,事實上,新疆文物考古研究所和庫車文物局已在庫車開展了多年考古勘探,“他們主要依據歷史文獻記載,用傳統考古工具洛陽鏟挖,但遇到房屋、硬化道路以及砂卵石遍佈的地帶,洛陽鏟就鏟不下去,又測不到,物探技術就在這些地方大顯身手”。

古城牆隨河道彎曲,並非原先認為的直線

有意思的是,郭子祺團隊探測後發現,龜茲古國的城牆建在河邊,很大一部分沿著河道的走勢,河道彎曲它就彎曲,並不是先前考古學家推測的直線走勢,修正了以前的認識。

“根據以往的經驗,黃河流域的古城城牆通常很直,像一條直線。而龜茲古城的城牆由於建在河邊,河不可能是直的,所以城牆有一定弧度,隨著河道有波浪狀的彎曲。”郭子祺說,這是一個新認識。

他們還探測發現,龜茲古城外城牆在地下的遺存平均寬度為15至18米,最寬處可達30米,城牆遺存在地下埋藏深淺不一,最深處距地表可達2.5米。“我們測量到的龜茲古城城牆共有6800米,這是一個比較精確的數據,驗證了古人過去對城牆的記載”。

此外,城牆在拐彎的地方也順著河道拐,呈弧形,而不是原先所認為的直角。

“整個古城是什麼形狀?城牆是怎麼走的?有多長?通過我們這次工作,把這個問題搞清楚了。我們還對龜茲的內城進行了勘探,把皇宮的大致範圍圈了出來,但這也只是一個初步的工作。”郭子祺說,比如,古城具體有哪些功能區,辦公地點在哪,監獄在哪?考古學家還要依據探測結果去進一步發掘。

“這個事也給我了一個啟發。現在的技術有很多,要大膽嘗試用到多領域,說不定可以發揮意想不到的效果。”郭子祺說,比如,地球物理探測技術,可以幫助解決一些人文社科類問題,提供一定的信息。“當下社會,應用創新來得更快,能產生更多社會效益。這也是我希望提倡的觀點”。

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龜茲古國佛教石窟壁畫 新華社圖

鏈接>>>龜茲古國

作為古絲綢之路上的中西交通要衝,龜茲曾是中國古代西域大國都城,有著約兩千年曆史,曾被譽為“西域佛都”“西域樂都”。它連接東西方之貿易,是古印度、希臘-羅馬、波斯、漢唐幾大文明的交匯之處,居民擅長音樂,龜茲樂舞發源於此,孕育出的龜茲石窟藝術、龜茲樂舞曾廣泛影響了中原和朝鮮、日本及東南亞地區。早在公元三世紀時,佛教就經絲綢之路傳至絲路重鎮龜茲,並在龜茲地區廣為傳佈,僧俗造寺、開窟、塑像、繪畫、供佛等活動已很頻繁。

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龜茲故城遺址 新華社圖

物探技術

這次對龜茲古城城牆遺址的考古過程中,發揮巨大作用的就是地球物理探測技術,簡稱物探技術。

物探技術是指通過研究和觀測各種地球物理場的變化來探測地層巖性、地質構造等地下條件的方法。此次郭子祺研究團隊所使用的物探技術,主要是探地雷達和高密度電阻率法相結合的綜合探測方法。

在過去的十年中, 考古物探技術上最重要的一次革新莫過於探地雷達的使用。探地雷達作為一種新方法,上世紀七十年代中後期最先用於工程地質調查,隨後被引用到考古探測中。該方法適合於低電導率覆蓋的地區,可以較準確、連續地反映出地下圖像,並且具有很高的分辨能力,可直接探測極小的考古特徵,分辨率甚至可以小到分米、釐米級。

高密度電阻率法也是考古物探中最常規的手段之一。電阻率法探測的對象是基於被探測對象與周圍介質的電性差異,具有應用範圍廣、成本低、干擾相對小,詳細程度高等優勢。在考古勘探中,探明古河道、墓穴和墓道的分佈,探測和尋找古城牆、大型夯土建築基址的埋藏深度及夯土厚度等方面都具有較好的顯示效果。這一特點比較適合於考古探測的需要。


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