3.2. Использование детальной магнитной съемки
для картирования археологических памятников
Важным источником информации об археологических объектах являются данные геофизического исследования территории. С этой целью могут быть использованы самые разнообразные методы: магнитная разведка, электроразведка, сейсморазведка, электромагнитные методы, радарная съемка, гравиметрические и ядерно-физические методы. Включение слоев результатов геофизического картирования в состав ГИС представляется необходимым как для непосредственной визуализации предполагаемых подземных структур и их привязки к наземным объектам, так и для выявления нечитаемых однозначно объектов путем сопоставления различных слоев ГИС (например, отображений протяженных структур на аэрофотоснимках, магнитных картах и результатов их трассировки на местности при помощи GPS).
Не пытаясь охватить в данной работе все известные геофизические методы, рассмотрим лишь возможности магниторазведки для локализации и картирования археологических объектов. Хотя данный метод и имеет свои ограничения в применении, в настоящее время его, по-видимому, следует считать наиболее скоростным по сравнению с другими геофизическими методами и в то же время достаточно универсальным, позволяющим выявлять многие классы археологических объектов.
Модуль вектора магнитного поля Земли увеличивается от экватора к каждому из полюсов примерно от 40000 до 70000 нТл (нанотесла). Объекты, расположенные вблизи поверхности Земли, обладают различными магнитными свойствами и влияют на формирование локального магнитного поля в каждой точке поверхности. Величина локального поля может отличаться от среднего значения поля в данной местности на величины от долей нТл до тысяч нТл. Современные приборы для измерения магнитного поля (магнитометры) позволяют определять его величину с точностью до сотых долей нТл за доли секунды. Карты изолиний локального магнитного поля на поверхности Земли позволяют делать выводы о наличии тех или иных подземных объектов или структур.
Первоначально магниторазведка применялась в геологии как один из методов поиска полезных ископаемых, однако ее применение для микромасштабной съемки позволяет не только выявлять геологические структуры, но и обнаруживать артефакты.
По магнитным картам можно определить прохождение линий водоснабжения, канализации и коммуникаций, наличие подземных сооружений, особенно содержащих металлические либо керамические части, и их остатков (фундаменты, стены, коллекторы), наличие полостей, которые после удаления грунта заполнялись сторонними материалами, следы очагов, кирпичной вымостки и многие другие объекты, отличающиеся по своим магнитным свойствам от окружающего грунта.
Магниторазведка является высокоскоростным методом построения карт подземных объектов. В зависимости от типов применяемой аппаратуры и рельефа местности при помощи одного магнитометра группа из 2-3 операторов может выполнить детальную съемку территории до 5000 кв. м в день с шагом съемки 0,5 м х
х 0,5 м. Детальная съемка обеспечивает высокую точность локализации объектов в плоскости (до десятков сантиметров).
В табл. 3.1 отображен ряд объектов, для поиска и идентификации которых целесообразно использовать магнитную съемку. Следует отметить, что на условия проведения работ и вероятность распознавания объектов существенно влияют такие дополнительные факторы, как наличие случайных мелких ферромагнитных объектов на современной поверхности Земли, близость крупных железосодержащих строительных конструкций, а также источников электромагнитных полей: линий электропередач, железнодорожных и трамвайных путей и т.п.
Т а б л и ц а 3.1
Возможности магниторазведки для поиска подповерхностных
объектов
Вид
объекта
|
Глубина обнаружения, м
|
Классификационные
признаки
|
Вероятность распознавания
|
Линии водопровода стальные.
Теплотрассы стальные.
Трубопроводы канализации железобетонные
|
5
|
Величины аномалий от 100 до нескольких тысяч нТл. Аномалии знакопеременные вдоль линии трубопровода. Пространственный период аномалий вдоль трубопровода соответствует длине отдельных сегментов трубопровода. Линейная форма аномалий
|
Высокая вероятность распознавания принадлежности объектов к данной группе
|
Трубопроводы канализации пластиковые
|
2
|
Величины аномалий до 30 нТл. Аномалии знакопостоянные вдоль линии трубопровода Линейная форма аномалий. Аномалию дает не сам объект, а траншея, в которой он находится
|
Средняя
|
Скрытые выходы шахт и колодцев на поверхность без металлических крышек
|
1
|
Величины аномалий до 100 нТл. Аномалии не имеют отрицательной части. Округлая форма аномалий
|
Высокая
|
Подземные железобетонные сооружения размером 5-10м
|
5
|
Величины аномалий от 100 до нескольких тысяч нТл, аномалии имеют положительные и отрицательные части, форма связана с формой и размерами объекта
|
Высокая
|
Сети кабельные под током
|
3
|
Величины аномалий от 100 до нескольких тысяч нТл. Аномалии знакопеременные вдоль линии кабеля, имеют характерый вид "биениий". Линейная форма аномалий
|
Высокая
|
Сети кабельные обесточенные
|
2
|
Величины аномалий до 30 нТл. Аномалии знакопос-тоянные вдоль линии объекта Линейная форма аномалий. Аномалию дает не сам объект, а траншея, в которой он находится
|
Средняя
|
Подземные фундаменты бетонные армированные
|
5
|
Величины аномалий от 100 до нескольких тысяч нТл. Аномалии имеют положительные и отрицательные части, форма связана с формой объекта
|
Высокая
|
Фундаменты бетонные неармированные
|
1
|
Величины аномалий
10-50 нТл. Аномалии знакопостоянные вдоль линий фундаментов, форма связана с формой объекта
|
Средняя
|
Фундаменты кирпичные
|
5
|
Величины аномалий
50-500 нТл. Аномалии имеют положительные и отрицательные части, при малой глубине имеют мозаичный вид, форма связана с формой объекта
|
Высокая
|
Фундаменты бутовые из вулканических пород
|
3
|
Величины аномалий
10 – 100 нТл. Аномалии знакопеременные, форма связана с формой объекта
|
Средняя
|
Фундаменты и остатки стен из осадочных пород
|
|
Величины аномалий
5-30 нТл. Аномалии отрицательные вдоль контура объекта, форма связана с формой объекта
|
Высокая
|
Одиночные стальные объекты и их скопления массой:
|
|
Аномалии имеют величину от 100 до нескольких тысяч нТл. Аномалия от одиночного объекта имеет дипольный характер. Ориентация аномалии зависит от соотношения остаточной и индуцированной намагниченности. Пространственные размеры связаны с массой объекта и глубиной залегания. Для набора ферромагнитных тел, сосредоточенных в одном месте, форма аномалии может быть очень сложной
|
Высокая
|
до 1 кг
|
1
|
до 10 кг
|
3
|
до 100 кг
|
5
|
более 100 кг
|
10
|
Одиночные объекты из цветных металлов
|
Обнаружение маловероятно
|
|
|
Засыпанные рвы, канавы, траншеи
|
|
Величины аномалий до 30 нТл. Аномалии знакопостоянные вдоль линии структур. Линейная форма аномалий
|
Средняя
|
Засыпанные одиночные ямы, могилы
|
2
|
Величины аномалий до 30 нТл, Аномалии не имеют отрицательной части. Форма аномалий соответствуют форме объекта.
|
Средняя
|
Естественные и искусственные пус-тоты размером 3-5 м без стальных креплений
|
2
|
Величины аномалий до 20 нТл. Аномалии отрицательные. Форма аномалий соответствуют форме объекта
|
Средняя
|
Приповерх-ностные границы геологических структур, выходы скальных пород
|
10
|
Величины аномалий до 100 нТл. Изолинии оконтуривают границы структур
|
Средняя
|
Остатки печей, очагов, кострищ
|
5
|
Величины аномалий до 300 нТл. Наличие у аномалии положительной части над объектом и отрицательной части к северу от объекта
|
Высокая
|
Отдельные крупные камни
|
3
|
Величины аномалий до 100 нТл. Дипольный характер аномалий с произвольной ориентацией
|
Средняя
|
|
