гического совещания. Уфа: БГПУ, 2010. С. 145–148. Муравьев Л.А., Носкевич В.В., Федорова Н.В. Результаты магнитометрических


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте файл и откройте на своем компьютере.
Уральский геофизический вестник № 2(22), 2013 г. 46 Введение В настоящее время для исследования археологических памятников все чаще ис- пользуются естественнонаучные методы. Среди них прочное место занимают мето- ды малоглубинной геофизики. Основное преимущество геофизических методов за- ключается не только в том, что они опре- деляют местоположение археологических памятников или позволяют провести де- тальное исследование их внутренней структуры, но и в том, что это происходит без нарушения поверхностного слоя почвы и исторического объекта. Кроме того, су- щественным достоинством геофизических методов является возможность послойного изучения археологического памятника. В конце 70 - х – 90 - е гг. двадцатого века на Южном Урале были открыты об- ширные укрепленные поселения с за- мкнутой системой обороны, сосредото- ченные на достаточно компактной терри- тории в 80000 км 2 . К настоящему времени по результатам дешифрирования аэрофотоснимков откры- то более 20 таких поселений, датируемых периодом финала средней бронзы (Зданович, Батанина, 2007) . Городища практически полностью находятся под землей. В течение многих лет на террито- рии проводилась распашка земли под по- севные культуры. Стены ряда поселений разрушены, жилищные впадины и грунто- вые насыпи курганов распаханы. Поэтому, учитывая, что поселения имеют большие размеры (их поперечники могут достигать сотни метров), изучение поселений с 1995 г. проводится геофизиче- скими методами (Тибелиус, 1995; Пунегов, 2009; Муравьев и др., 2009; Корякова и др., 2010; Носкевич и др., 2012). В рамках проекта Уральского Отделе- ния РАН « Междисциплинарное исследова- УДК 550.8.056 ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ АРХЕОЛОГИЧЕСКИХ ПАМЯТНИКОВ САРЫМ - САКЛЫ И ВОРОВСКАЯ ЯМА (ЮЖНЫЙ УРАЛ) Федорова Н.В., Носкевич В.В., Иванченко В.С., Бебнев А.С., Маликов А.В. – Институт геофизики УрО РАН, Екатеринбург Аннотация . Приведены результаты детальной магнитной съемки укрепленного поселения брон- зового века Сарым - Саклы. Получены цифровые магнитные карты поселения, которые позволяют реконструировать планировку городища без разрушения культурного слоя. По результатам геора- дарной съемки получена модель древнего медного карьера Воровская Яма в период его разработ- ки. На южном раскопе поселения бронзового века Ольгино из культурного слоя были отобраны образцы грунта для петрофизических исследований. В лабораторных условиях проведены измере- ния магнитных свойств: магнитной восприимчивости и остаточной намагниченности. Магнитная съемка, георадарная съемка, магнитные свойства грунтов, археологиче- ские памятники. GEOPHYSICAL METHODS OF RESEARCH OF ARCHAEOLOGICAL MONUMENTS SARYM - SAKLY AND VOROVSKAYA YAMA (SOUTHERN URAL MOUNTAINS) Fedorova N.V., Noskevich V. V, Ivanchenko V. S., Bebnev A.S., Malikov A.V. – Institute of Geo- physics UB of RAS, Yekaterinburg Abstract. Results of detailed magnetic survey of the Bronze Age fortified settlement Sarym - Sakly are resulted. Digital magnetic maps of the settlement which have allowed to reconstruct a lay - out of a site of ancient settlement without excavations are received. By results of ground penetrating radar (GPR) survey the model of an ancient copper mine Vorovskaya Yama in its working out is received. On southern exca- vation of the Bronze Age settlement Olgino from a cultural layer have been selected samples of a ground for petrophysical researches. Measurements of magnetic properties in laboratory investigations: a magnet- ic susceptibility and remanent magnetization carried out. Magnetic survey, GPR survey, magnetic properties soils, archaeological monuments . Уральский геофизический вестник № 2(22), 2013 г. 47 ние памятников эпохи бронзы Южного Урала » в 2009 – 2012 гг. были проведены геофизические работы на двух укреплен- ных поселениях Каменный Амбар (Ольгино) и Коноплянка. Территория па- мятников была покрыта детальной магнит- ной съемкой. В результате исследований по магнит- ным аномалиям удалось выяснить точное положение внешних и внутренних оборо- нительных стен и внутреннюю планировку обоих городищ ( Федорова, Носкевич, 2012). Построенные карты магнитных ано- малий позволяют археологам выбирать для раскопок наиболее обоснованно интерес- ные места памятников, что снижают риск проводить « раскопки вслепую » . Геофизические исследования в поле- вой сезон 2012 г. проводились на трех ар- хеологических памятниках на Южном Урале. На рис. 1 показано расположение этих объектов на географической карте. На укрепленном поселении Сарым - Саклы проведена детальная магнитная съемка с целью реконструкции внутренней плани- ровки памятника, локализации мест меде- плавильного и гончарного производства. На древнем медном руднике бронзового века Воровская Яма выполнена профиль- ная георадарная съемка дна карьера с це- лью определения рельефа карьера при его эксплуатации. На раскопе поселения Оль- гино были взяты образцы грунтов из куль- турного слоя, вызывающего магнитные аномалии, для проведения в лабораторных условиях петромагнитных исследований. В настоящей работе приведены ре- зультаты геофизических исследований, проведенные в 2012 г. в рамках проекта 12 - М - 456 - 2024 « Природа и общество Южного Зауралья в эпоху бронзы: меж- дисциплинарный анализ археологиче- ских памятников » . Краткое описание поселения Сарым - Саклы Укрепленное поселение Сарым - Саклы расположено на правом берегу р. Зингейка, левом притоке реки Урал. Памятник от- крыт в 1987 г. И.М. Батаниной по резуль- татам дешифрирования данных аэрофото- съемки (Зданович, Батанина, 2007). В 1988 и 1995 гг. проведены полевые обследования поселения археологами. Во время археологических экспедиций на тер- ритории поселения были заложены три шурфа в западной и восточной части посе- ления. В результате раскопов найдены « лепешки » медного шлака и фрагменты керамики синташтинского типа, что позво- лило датировать памятник концом III – первой четвертью II тыс. до н.э. По опросам старейших местных жите- лей и по данным архивных картографиче- ских материалов эта местность в конце XIX – начале XX века называлась урочи- Рис. 1. Фрагмент карты Челя- бинской области. Положение исследуемых археологиче- ских памятников отмечено треугольниками Уральский геофизический вестник № 2(22), 2013 г. 48 щем Сарым - Саклы, что и дало название памятнику. Поселение многослойное, круглой формы, включает в себя два кон- центрических круга оборонительных стен и два ряда жилищных впадин, расположен- ных по внутренним периметрам укрепле- ний. Диаметр городища около 125 м. Общая площадь памятника около 13 тыс. кв. м. На аэрофотоснимке 1974 г. (рис. 2а) показана долина р. Зингейка. В петлеобразной излу- чине реки отчетливо видна округлая струк- тура укрепленного поселения Сарым - Саклы. Светлое кольцо – задернованный земляной вал и развалы фортификацион- ных сооружений. Радиальные пятна по внутреннему периметру кольца – жилищ- ные впадины. На рис. 2б показана схема поселения после дешифрирования. Ранее геофизических исследований на террито- рии укрепленного поселения Сарым - Саклы не проводилось. Методика микромагнитной съемки Результаты геофизических исследова- ний на поселениях Ольгино и Коноплянка показали, что при картировании городищ достаточно использовать масштаб съемки 1:50 (Муравьев и др., 2009; Носкевич и др., 2010). При выполнении съемки производи- лись одновременные измерения на двух высотах: 2 и 0,2 – 0,35 м. Для выделения ло- кальных аномалий от древних построек данные измерений на высоте 2 м можно использовать в качестве поля относимости для измерений на высотах 0,2 – 0,35 м. При анализе данных съемки были вы- явлены некоторые погрешности, возника- ю щ и е и з - з а т о г о , ч т о с ъ е м к и н а г о р о д и щ а х Ольгино и Коноплянка проводились в те- чение нескольких полевых сезонов. Поэто- му мы изменили некоторые методические приемы микромагнитной съемки, описан- ные в работе (Муравьев и др., 2009) и на поселении Сарым - Саклы использовали следующую методику. Съемка выполнялась в непрерывном режиме градиентометром SM - 5 Navmag. Масштаб съемки 1:50. Датчики градиенто- метра были расположены вертикально на высотах 0,25 и 2 м от поверхности земли и были смонтированы на немагнитную по- движную платформу. Территория памятника была разбита на квадратные участки размером 40 x 40 м, при этом одна из сторон квадрата была ориентирована по магнитному меридиану с помощью буссоли. На каждом квадрате через 0,5 м были выполнены измерения на 81 профиле с регистрацией модуля геомаг- нитного поля на указанных высотах. Для того чтобы исключить погрешно- сти, которые может вносить оператор и регистрирующая аппаратура, все проходы Рис. 2. Укрепленное поселение Сарым - Саклы: а) аэрофотоснимок долины реки Зингей- ка, сделанный в 1974 г.; б) схема поселения по результатам дешифрирования снимка (Зданович, Батанина, 2007) Уральский геофизический вестник № 2(22), 2013 г. 49 выполнялись в одном направлении – с юга на север. Измерения записывались в блок памяти через 1 с. На участке работ для учета вариаций геомагнитного поля во время съемки уста- навливалась вариационная станция, в каче- стве которой использовался магнитометр POS - 1. Период измерения вариационной станции составлял 3 с. Синхронизация вре- мени как градиентометра, так и вариацион- ной станции осуществлялась по GPS - приемникам, которые входят в состав при- менявшейся аппаратуры. Такая методика микромагнитной съем- ки позволила значительно сократить вре- мя, и съемка территории памятника Са- рым - Саклы была выполнена за две недели. Результаты исследования и рекон- струкция поселения Сарым - Саклы По результатам полевых измерений построена карта магнитных аномалий как разность измеренных значений геомагнит- ного поля на высотах 0,25 и 2 м (рис. 3). К полученным аномальным данным применялись различные способы фильтра- ции, что позволило уверенно выделить гра- ницы фортификационных сооружений – ров и две кольцевые стены, а также внут- ренние радиальные стены, примыкающие к оборонительной стене. Длина этих стен около 20 м и они разделяют территорию, примыкающую к оборонительной стене, на 29 секторов. Внутренняя кольцевая стена, которая, возможно, разделяла второй ряд жилищ, в магнитном поле не проявилась. Средние размеры жилищных секторов примерно 20х10 м. Внутри многих жилищ отчетливо выделяются локальные анома- лии, по - видимому, созданные остатками колодцев и печей. Эти аномалии располо- жены в правильном порядке в центре жи- лищ и примерно на одинаковом расстоя- нии от кольцевой оборонительной стены. По наличию разрывов в оборони- тельном кольце можно предположить, что поселения имело два входа – север- ный и южный. В северо - восточной части магнитной Рис. 3. Поселение Сарым - Саклы: а) карта локальных аномалий магнитного поля; б) схема поселения, реконструированная по данным магнитной съемки. Обозначения: 1 – граница магнитных аномалий над внешним рвом; 2 – оборонительные стены поселения; 3 – внутрен- ние стены, разделяющие помещения; 4 – интенсивные аномалии внутри жилищ от колодцев или печей; 5 – входы в городище Уральский геофизический вестник № 2(22), 2013 г. 50 карты за пределами поселения уверенно выделяется аномалия от могильного курга- на, диаметр которого составляет 20 – 22 м. Краткое описание древнего медного рудника Воровская Яма Древний рудник Воровская Яма был выявлен в 1995 г. В.В. Зайковым, Г.Б. Зда- новичем и А.М. Юминовым на левобере- жье реки Зингейка в 5 км к юго - востоку от поселка Зингейский Кизильского района Челябинской области (Зайков и др., 1995). В настоящее время карьер имеет диаметр 30 – 40 м и глубину 3 – 5 м. Название, данное местными жителями, рудник получил из - за того, что это пони- жение рельефа местности часто использо- валось для укрытия ворованного скота (рис. 4). Карьер окружен прерывистым отвалом шириной от 5 до 15 м и высотой 0,8 – 1,5 м. В карьере и по его бортам ранее геологами было пройдено несколько канав, в резуль- тате детального документирования кото- рых составлены разрезы (Зайков и др., 1995; 2000 ). В настоящее время борта ка- рьера оплыли, а канавы на дне карьера затянуты грунтом. Для расчленения разреза и выделе- ния древнего ложа карьера была прове- дена георадарная съемка. Методика георадарной съемки При георадарных исследованиях ос- новным признаком для расчленения толщи искусственных или естественных слоев пород является их контраст по диэлектри- ческой проницаемости. В таблице пред- ставлены интервалы значений диэлектри- ческой проницаемости (Финкельштейн и др.,1986) в метровом диапазоне волн для комплекса горных пород, встреченных в разрезах карьера в условиях естественной влажности. По значениям диэлектрической прони- цаемости комплекс осадочных пород слабо контрастен. Коренные породы имеют зна- чительный контраст по диэлектрической проницаемости с осадочным комплексом, как минимум в два раза. Это обстоятель- ство создало хорошие предпосылки для проведения георадарной съемки и выделе- ния отражающих границ от коренных по- род, которые и определяют поверхность карьера во время его разработки. Для корректной интерпретации рада- рограмм и учета поправок за рельеф была проведена нивелировка карьера (рис. 5). Топографическая съемка выполнена по профилям, расстояние между профи- лями 2 м и расстояние между точками измерений по профилю 1 м. Георадарная съемка проводилась ге- о р а д а р о м SIR - 3000 (GSSI) с антенной 400 МГц. Обработка осуществлялась с помощью программного обеспечения RADAN 6.6 (GSSI). Съемка проводилась по девяти профилям длиной до 20 м, рас- стоянием между профилями 2 м и шагом между пикетами по профилю 0,1 м. Перед съемкой были выбраны следую- щие параметры для сбора данных по точ- кам: временное окно – 90 нс, число выбо- рок на сканирование – 1024, формат сбора данных – 16 разрядов, число сканирований Рис. 4. Внешний вид рудника Воровская Яма Тип породы Диэлектрическая проницаемость (ед.СИ) Глины 5 – 30 Суглинки 9 – 25 Супесь 6 – 16 Почва твердая 8 – 12 Скальные породы 3 – 6 Таблица. Интервалы значений диэлек- трической проницаемости Уральский геофизический вестник № 2(22), 2013 г. 51 на метр – 10, диэлектрическая постоянная – 12, число сканирований в секунду на каждой точке – 64. Обработка и результаты георадар- ных исследований Все профили обрабатывались по одина- ковой схеме. Редактирование записанных профилей заключалось в присвоении соот- ветствующим маркерам в базе данных отно- сительных превышений рельефа. Далее про- водилась коррекция позиции нуля глубины и времени, фильтрация данных вертикальным фильтром в диапазоне 100 – 800 МГц, гори- зонтальная фильтрация для удаления фона с максимальной длиной фильтра, равной числу сканирований. Затем вводились по- правки за рельеф . На рис. 6 в качестве примера показаны результаты исследований по профилю 2 после обработки данных георадарной съемки. Интерпретация заключалась в вы- делении на профиле отражающих границ (рис. 6а). Разрез по этим данным (рис. 6б) хорошо согласуются с разрезом (рис. 6в), построенным геологами по пройденной ранее канаве ВК - 4 (Зайков и др., 2000). В результате выделено два комплекса: нижний, отбивающий кровлю коренных пород, и верхний, связанный с техноген- ными или переработанными грунтами. На профилях в зоне верхнего комплекса отме- чаются слабые отражающие границы, вы- званные следами отвалов, погребенных канав и шурфов. После интерполяции границ между верхними и нижними георадарными ком- плексами и нормализации глубин этих гра- ниц была построена объемная модель ре- льефа рудника в период его разработки, а также по профилям АБ и ВГ построены разрезы (рис. 7). Из разреза по линии АБ видно, что бо- лее глубокая часть карьера была располо- жена в западной зоне древнего рудника. По - видимому, в этом месте и проводилась разработка медных руд. В результате проведенных исследова- ний удалось оценить мощность наносов, Рис. 5. Результаты топографической съемки рудника Воровская Яма: а – карта относительных отметок рельефа в виде изолиний; б – трехмерное изображение современного рельефа рудника. Условные обозначения: 1 – георадарные профили и их номера; 2 – канава ВК – 4; 3 – точка, отно- сительно которой рассчитывались отметки рельефа; 4 – профили АБ и ВГ, для которых постро- е н ы р а з р е з ы Уральский геофизический вестник № 2(22), 2013 г. 52 Заключение В результате геофизических исследо- ваний археологических памятников на Южном Урале в полевой сезон 2012 г. по- лучены следующие результаты. По данным микромагнитной съемки укрепленного поселения бронзового века Сарым - Саклы построены цифровые маг- нитные карты поселения. На их основе со- ставлена схема планировки городища. Рис. 6. Результаты георадарных исследова- ний по профилю 2: а – радарограмма; б – разрез, построенный по границам интенсив- ных отражении радиоволн; в – геологиче- ский разрез по канаве ВК - 4 (Зайков и др., 2000); условные обозначения: 1 – современ- ный почвенно - растительный слой; 2 – про- слои погребенных почв; 3 – дресва и ще- бень; 4 – суглинки; 5 – родингиты с примаз- ками медных руд; 6 – базальты Рис. 7. Рельеф древнего рудника в период его эксплуатации на плане в виде изолиний и на раз- резах для профилей АБ и ВГ. Глубины даны относительно современной поверхности образовавшихся к настоящему времени, которая варьирует в пределах карьера от 0,5 – 1 м на кромке выработки и до 4 – 5 м в забое . Максимальная глубина карьера в древности до- стигала 6 – 7 м. Уральский геофизический вестник № 2(22), 2013 г. 53 По результатам георадарной съемки построена объемная модель древнего карь- е р а В о р о в с к а я Я м а , л о к а л и з о в а н о м е с т о добычи руды. Эти данные позволяют оце- нить глубину и объем выработок в период разработки месторождения меди в бронзо- вом веке. Работа выполнена при поддержке Уральского отделения РАН (проект 12 - М - 456 - 2024 « Природа и общество Южного Зауралья в эпоху бронзы: междисципли- нарный анализ археологических памят- ников » ). Литература Зайков В.В., Зданович Г.Б., Юминов А.М. Медный рудник бронзового века « Воровская яма » (Южный Урал) // Культу- ры древних народов степной Евразии и фе- номен протогородской цивилизации Юж- ного Урала. Кн. 2. Челябинск: ЧелГУ, 1995. С. 157 – 162. Зайков В.В., Зданович Г.Б., Юминов А.М. Воровская яма – новый рудник бронзового века на Южном Урале // Археологический источник и моделирование древних техно- логий. Челябинск: Археологический центр Аркаим, 2000. С. 112 – 130. Зданович Г.Б., Батанина И.М. Аркаим – « Страна городов » Пространство и образы. Челябинск: Крокус, 2007. 260 с. Корякова Л.Н., Краузе Р.Е., Епимахов А.В., Шарапова С.В., Форнасье И., Пантелеева С.Е., Берсенева Н.А., Носкевич В.В., Зайков В.В., Молчанов И.В., Косинцев П.А., Росадчи- ков А.Ю. Новейшие исследования посе- лений эпохи бронзы в долине р. Каргалы - Аят // Мат - лы XVIII Уральского археоло- гического совещания. Уфа: БГПУ, 2010. С. 145 – 148. Муравьев Л.А., Носкевич В.В., Федорова Н.В. Результаты магнитометрических исследова- ний археологических памятников эпохи бронзы на Южном Урале // Уральский гео- физический вестник. 2009. № 1. С. 44 – 49. Носкевич В.В., Федорова Н.В., Муравьев Л. А. Использование магнитометрии при изуче- нии археологических памятников эпохи бронзы на Южном Урале // Геофизика. 2010. № 4. С. 69 – 75. Носкевич В.В., Федорова Н.В., Корякова Л.Н., Шарапова С.В . Геофизика и археология посе- лений бассейна реки Карагайлы - Аят // Уральский исторический вестник. 2012. № 4. С. 60 – 6 9. Пунегов Б. Н. Микромагнитная съемка при археологических исследованиях (на приме- ре Аркаима) // Уральский геофизический вестник. 2009. № 1. С. 50 – 58. Тибелиус В. Я. Результаты геофизических исследований на Аркаиме // Россия и Во- сток: проблемы взаимодействия. Кн. 2. Че- лябинск. 1995. С. 76 – 79. Федорова Н.В., Носкевич В.В. Реконструк- ция планировки укрепленных поселений эпохи бронзы на Южном Урале (Ольгино и Коноплянка) по результатам детальной магнитной съемки // Уральский геофизиче- ский вестник. 2012. № 1. С. 52 – 59. Финкельштейн М.И., Кутев В.А., Золота- рев В.П. Применение радиолокационного подповерхностного зондирования в инже- нерной геологии. М.: Недра, 1986. 128 с.

Приложенные файлы

  • pdf 37803917
    Размер файла: 3 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий