Кіріспе

Археологиялық суреттеу немесе картаға түсіру үшін қолданылатын инвазивті емес физикалық сезіну әдістері. Археологияда геофизикалық зерттеу – жер бетіндегі физикалық сезіну әдістері, археологиялық суреттеу немесе картаға түсіру үшін пайдаланылады. Қашықтықтан зондтау және теңіз зерттеулері де археологияда қолданылады, бірақ олар көбінесе жеке ғылым салалары деп есептеледі. "Геофизикалық іздеу" және "археологиялық геофизика" сияқты басқа терминдер де бір-бірімен мағынасы жақын сөздер болып табылады.

Шолу

Геофизикалық зерттеулер жер астындағы археологиялық ескерткіштердің карталарын жасау үшін қолданылады. Ескерткіштер – археологиялық мәліметтердің жылжымайтын бөлігі, олар тұрған құрылымдар немесе топырақта қалған адам қызметінің іздері болуы мүмкін. Геофизикалық құралдар жер астындағы ескерткіштердің физикалық қасиеттері қоршаған ортадан айқын түрде ерекшеленген кезде оларды анықтай алады. Кейбір жағдайларда, әсіресе металл заттар сияқты жеке артефакттар да табылған. Жүйелі түрде алынған мәліметтер бейне карталар түрінде көрсетілетін мәліметтер жиынтығын құрайды. Зерттеу нәтижелері қазба жұмыстарын жоспарлауға және археологтарға қазба жүргізілмеген учаскелердегі мәдени қабаттарды түсінуге көмектеседі. Басқа археологиялық әдістерден айырмашылығы, геофизикалық зерттеулер бұзушылық тудырмайды және зиян келтірмейді. Осы себепті, ол көбінесе сақтау мақсатында (қазба емес) және зираттар сияқты мәдени тұрғыдан маңызды орындарды бұзудан сақтау үшін қолданылады. Геофизикалық зерттеулер бұрын ара-тұра сәттілікпен қолданылған болса да, дұрыс қолданғанда жақсы нәтижелерге қол жеткізуге болады. Бұл әдіс интерпретацияны тексеруге және жетілдіруге мүмкіндік беретін, жақсы жоспарланған зерттеу жобасында қолданылғанда ең тиімді. Зерттеуді жоспарлау және түсіндіру үшін археологиялық мәліметтер және олардың геофизикалық тұрғыдан қалай көрінетіні туралы білім қажет. Сәттілікке жету үшін тиісті құралдар, зерттеу жоспары және мәліметтерді өңдеу қажет, олар әрбір учаскенің геологиялық және археологиялық ерекшеліктеріне бейімделуі керек. Өрісте мәліметтердің сапасын және кеңістіктік дәлдігін бақылау өте маңызды.

Әдістер

Археологияда қолданылатын геофизикалық әдістер көбінесе минералдық барлау, инженерлік және геологияда қолданылатын әдістерден бейімделген. Дегенмен, археологиялық картаға түсіру өзіндік қиындықтар туғызады, бұл әдістер мен жабдықтарды жеке дамытуға себеп болды. Жалпы алғанда, геологиялық қолданыстар салыстырмалы түрде үлкен құрылымдарды анықтаумен айналысады, мүмкіндігінше тереңде. Ал археологиялық ескерткіштердің көпшілігі жер бетіне жақын орналасқан, көбінесе жердің бір метрлік қабатында. Аспаптар көбінесе қызығушылық тудыратын жер бетіне жақын құбылыстарды жақсырақ анықтау үшін жауап беру тереңдігін шектеу үшін конфигурацияланады. Тағы бір қиындық – шіріген ағаш тіреулерден қалған органикалық іздер сияқты нәзік және өте кішкентай ерекшеліктерді анықтау және оларды тастардан, тамырлардан және басқа табиғи "қалдықтардан" ажырату. Мұны істеу үшін сезімталдық қана емес, сонымен қатар жоғары дерек тығыздығы қажет, әдетте бір шаршы метрге кем дегенде бір, кейде ондаған өлшемдер. Археологияда ең көп қолданылатындары – магнитометрлер, электрлік кедергі өлшегіштер, жерді тесіп өтетін радар (GPR) және электромагниттік (ЭМ) өткізгіштік өлшегіштер. Бұл әдістер көптеген археологиялық ерекшеліктерді анықтауға мүмкіндік береді, өте үлкен аумақтарды тез зерттеуге және түрлі жағдайларда жұмыс істеуге қабілетті. Металл іздегіштер геофизикалық сенсорлар болғанымен, олар жоғары ажыратымдылықтағы суреттерді жасауға қабілетсіз. Археологиялық қолданыста қолданылып жүрген басқа да қалыптасқан және жаңа технологиялар да бар. Электрлік кедергі өлшегіштерді электр тізбектерін сынау үшін қолданылатын омметрлерге ұқсас деп қарастыруға болады. Көптеген жүйелерде жергілікті электрлік кедергіні анықтау үшін жерге металл зондтар енгізіледі. Зондтар әртүрлі конфигурацияларда қолданылады, көбінесе төрт зондтан тұрады, олар көбінесе қатты рамаға орнатылады. Топырақпен тікелей физикалық байланысқа түспейтін сыйымдылықпен байланысқан жүйелер де әзірленген. Археологиялық ескерткіштер олардың айналасындағы ортадан жоғары немесе төмен кедергіге ие болғанда картаға түсіріледі. Тас негіз электр тогының ағынына кедергі келтіре алады, ал ортадағы органикалық шөгінділер айналасындағы топыраққа қарағанда электр тогын оңай өткізеді. Көбінесе археологияда жоспарлық карталау үшін қолданылса да, кедергі әдістері тереңдікті ажырату және тік профильдерді құру мүмкіндігі шектеулі (электрлік кедергі томографиясын қараңыз). Электромагниттік (ЭМ) өткізгіштік аспаптарының жауабы кедергі өлшегіштердікімен салыстырады (өткізгіштік кедергіге кері шама). Жер асты археологиялық ескерткіштер жер астына белгілі жиілік пен шамада электр тогын жіберу арқылы магнит өрісін құру арқылы анықталады. Ток жер асты өткізгіштерінде екінші токты тудырады, ол қабылдағыш катушкамен ұсталады. Жер асты өткізгіштігінің өзгеруі жер астындағы ескерткіштерді көрсетеді. ЭМ өткізгіштік аспаптары, әдетте, бірдей құбылыстарға кедергі өлшегіштерге қарағанда аз сезімтал болса да, олардың бірнеше ерекше қасиеттері бар. Бір артықшылығы – олар жермен тікелей байланысқа түспейді және кедергі өлшегіштерге қолайсыз жағдайларда қолданылуы мүмкін. Тағы бір артықшылығы – кедергі аспаптарына қарағанда салыстырмалы түрде жоғары жылдамдық. Кедергі аспаптарынан айырмашылығы, өткізгіштік өлшегіштер металға күшті жауап береді. Бұл металл археологиялық деректерге жат болғанда кемшілік болуы мүмкін, бірақ металл археологиялық қызығушылық тудырғанда пайдалы болуы мүмкін. Кейбір ЭМ өткізгіштік аспаптары магниттік сезімталдықты өлшеуге қабілетті, бұл қасиет археологиялық зерттеулерде маңызды болып келеді. Геофизикалық зерттеулерде қолданылатын магнитометрлер жалпы магнит өрісінің күшін өлшеу үшін бір ғана сенсорды немесе магнит өрісінің градиентін (сенсорлар арасындағы айырмашылықты) өлшеу үшін екі (кейде одан да көп) кеңістіктегі бөлек сенсорларды пайдалана алады. Көптеген археологиялық қолданыстарда соңғы (градиометрлік) конфигурация артықшылыққа ие, өйткені ол шағын, жер бетіндегі құбылыстарды жақсырақ анықтайды. Магнитометрлер әртүрлі сенсор түрлерін де пайдалана алады. Протон прецессиялық магнитометрлер көбінесе жылдам және сезімтал флюсгейт және цезий аспаптарымен алмастырылды. Материалдың әр түрі өзіндік магниттік қасиеттерге ие, тіпті біз "магниттік" деп ойламайтын материалдар да. Жер астындағы әртүрлі материалдар жердің магнит өрісінде жергілікті бұзылыстарды тудыруы мүмкін, оларды сезімтал магнитометрлермен анықтауға болады. Магнитометрлер темір мен болатқа, кірпішке, күйген топыраққа және көптеген тас түрлеріне өте күшті реакция жасайды, және осы материалдардан тұратын археологиялық ескерткіштерді анықтау оңай. Бұл жоғары магниттік материалдар болмаған жағдайларда, бұзылған топырақ немесе шіріген органикалық материалдар тудырған өте нәзік аномалияларды анықтау мүмкін. Магнитометрлік зерттеудің басты шектеуі – қызығушылық тудыратын нәзік ерекшеліктер жоғары магниттік геологиялық немесе қазіргі материалдармен жасырылуы мүмкін. Жерді тесіп өтетін радар (GPR) бұл әдістердің ең танымал болып табылады (бірақ археологияда ең көп қолданылмайды). Радар ұғымы көптеген адамдарға таныс. Бұл жағдайда радар сигналы – электромагниттік импульс – жерге жіберіледі. Жер астындағы нысандар мен қабаттар (стратиграфия) қабылдағышпен ұсталатын шағылысуларды тудырады. Шағылысқан сигналдың уақыты тереңдікті көрсетеді. Деректер профильдер түрінде немесе нақты тереңдіктегі аудандарды бөліп көрсететін жоспарлық карталар түрінде көрсетілуі мүмкін. GPR қолайлы жағдайларда (біртекті құмды топырақтар идеалды) қуатты құрал болуы мүмкін. Ол кейбір шағын нысандарды салыстырмалы түрде үлкен тереңдікте анықтау және аномалия көздерінің тереңдігін анықтау қабілетімен ерекшеленеді. GPR-дың басты кемшілігі – ол ең қолайсыз жағдайларда шектеулі. Жұқа зердалы шөгінділердің (саз және күл) жоғары электр өткізгіштігі сигнал күшінің жоғалуына себеп болады, ал тасты немесе әртүрлі шөгінділер GPR сигналын шашыратады. Металл іздегіштер металды анықтау үшін электромагниттік индукцияны пайдаланады. Басқа типтегі аспаптар (әсіресе магнитометрлер және электромагниттік өткізгіштік өлшегіштер) металға сезімтал болғанымен, арнайы металл іздегіштер әлдеқайда тиімді. Металл іздегіштер әртүрлі конфигурацияларда қол жетімді, олардың күрделілігі мен сезімталдығы әртүрлі. Көптегендер әртүрлі металл нысаналарын ажыратуға қабілетті. Археологтар кеңінен қолданатын қолдағы металл іздегіштер бар. Бұл аспаптардың көпшілігі тіркелген деректер жиынтығын жасамайды, сондықтан оларды тікелей карталар жасау үшін пайдалануға болмайды, бірақ жүйелі түрде қолданғанда олар археологиялық зерттеулерде пайдалы құрал болуы мүмкін. Кейде мұндай детекторларға анықталған материалдар туралы ақпаратты және сәйкес GPS координаталарын жинап, одан әрі өңдеуге болатын сыртқы дерек тіркегіштер қосылады. Археологиялық ескерткіштердегі қазына іздеушілер мен артефакттарды жинаушылардың осы аспаптарды дұрыс пайдаланбауы археологиялық мұраны сақтауда үлкен мәселе тудырды, бірақ білікті әуесқой операторлар мен академиялық командалар арасындағы ынтымақтастық пайда болуда. Археологияда одан аз қолданылатын болса да, қолдағы модельдерге қарағанда әлдеқайда жоғары сезімталдыққа ие күрделі металл іздегіштер бар. Бұл аспаптар деректерді тіркеуге және күрделі нысаналарды ажыратуға қабілетті. Оларды зерттеу деректерін жинау үшін дөңгелекті арбаларға орнатуға болады. Лидар (LIght raDAR) – нысананы жарықпен, көбінесе лазерден шыққан импульстармен жарықтандыру арқылы нысанаға дейінгі қашықтықты өлшей алатын оптикалық қашықтан сезіктеу технологиясы. Лидар археология саласында көптеген қолданыстарға ие, оның ішінде далалық кампанияларды жоспарлауға көмектесу, орман қапталындағы ерекшеліктерді картаға түсіру және жерде ажырату қиын болатын кең, үздіріссіз ерекшеліктердің жалпы көрінісін ұсыну. Лидар ал...

Даму

Геофизикалық іздеулердің қолданылуы Еуропа археологиясында, әсіресе Ұлыбританияда жақсы қалыптасқан, онда ол 1940-1950 жылдар аралығында пионерлік жасады. Бұл әдіс әлемнің басқа аймақтарында да жиі қолданылады, және техникалар нақты аймақтық жағдайларға бейімделген сайын, нәтижелері артып келеді. Алғашқы іздеулерде өлшемдер жеке-жеке тіркеліп, қолмен сызылған. Кейде пайдалы нәтижелер алынса да, практикалық қолданылуы қажетті еңбек көлемімен шектелген. Деректерді өңдеуге мінімалды көңіл бөлінді және сынамалардың тығыздығы қажеттілікке орай төмен болды. Сенсорлардың сезімталдығы жақсарғанмен және жаңа әдістер әзірленгенмен, ең маңызды жетістіктер – деректерді автоматты түрде тіркеу және үлкен көлемдегі деректерді өңдеуге арналған компьютерлерді пайдалану болды. Іздеу жабдықтарының өнімділігі мен автоматтандыруды үздіксіз жақсарту үлкен аумақтарды жылдам зерттеуге мүмкіндік берді. Деректерді жылдам жинау шағын немесе айқын емес ерекшеліктерді анықтау үшін қажетті жоғары сынама тығыздығына қол жеткізуді жеңілдетті. Өңдеу және бейнелеу бағдарламалық қамтамасының жетістіктері геофизикалық деректердегі айқын археологиялық үлгілерді анықтау, көрсету және түсіндіруге мүмкіндік берді.