Платонова Н.И.

МУЛЬТИДИСЦИПЛИНАРНЫЙ ПОДХОД В АРХЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
1
2
2
Н.И. Платонова , В.И. Кашкевич , Н.Н. Блохин
Институт истории материальной культуры РАН, Санкт-Петербург 2 ФГУНПП "Геологоразведка", СанктПетербург
1
СЕЙСМОТОМОГРАФИЯ: РАЗРАБОТКА НОВОГО МЕТОДА
НЕРАЗРУШАЮЩЕГО ИССЛЕДОВАНИЯ КУРГАНОВ
(на материалах передольских сопок IX-X в.)*
Центральная группа сопок у Передольского погоста (Новгородская обл., Батецкий р-н) включает один
памятник, к которому обычные методы современного археологического изучения неприменимы. Это Шумгора (сопка № 5), представляющая собой уникальный "большой" курган с уступом (террасой) на середине
высоты. Высота ее от основания составляет 12 м, а с учетом естественной возвышенности - 13.5 м. Диаметр
варьирует в пределах 70-75 м. Можно считать эту насыпь самой высокой из всех известных сохранившихся
"больших курганов" I-II тыс. н. э. в Европе, включая "королевские курганы" Скандинавии и Дании.
Раскопки "на снос" означали бы уничтожение уникального памятника. В связи с этим было начато
исследование Шум-горы с использованием геофизических методов [PlatonovaN.I. et al., 2003].
Началу этих исследований предшествовал долгий период определения возможных методик [см.: Носов,
Платонова, Кашкевич и др., 2006]. Большая часть известных геофизических методов оказалась непригодной
для исследования многометровой толщи курганной насыпи, слабо контрастной по своим физическим
свойствам. Однако наши работы 2003-2006 гг. показали высокую перспективность использования для этой
цели методов инженерной сейсморазведки.
Сейсмические методы разведки с последующей томографической обработкой результатов все чаще применяются в последние годы для решения инженерно-геологических, гидрологических, экологических и других
задач, требующих применения неразрушающих технологий и обеспечивающих высокую детальность
исследований. В археологии применение сейсмической томографии является совершенно новым,
пионерским направлением. Указанный подход практически не имеет аналогий ни в отечественной, ни в
мировой практике геофизического изучения археологических памятников. Метод сейсморазведки даже не
упомянут в авторитетном новейшем руководстве по геоархеологии, изданном в США [Goldberg, Holliday,
Ferring (eds.), 2001]. Конечно, в методическом плане он еще требует специальной разработки,
применительно к различным видам объектов, актуальных в археологии. Но только он позволяет разработать
адекватную археофизическую модель памятников, сложенных средами, слабо контрастными по магнитным
и электрическим свойствам (именно к такой категории памятников относятся сопки Передольского погоста,
представленные почво-грунтовыми насыпями с включениями валунного материала). Предпосылками для
использования сейсморазведки являются здесь ощутимая контрастность изучаемых объектов по
скоростям (песок, пустоты, валуны и пр.) и высокая разрешающая способность используемой аппаратуры.
В настоящий момент сейсмическими исследованиями затронуты две передольские сопки - № 5 (Шум-Гора)
и № 6. Однако наибольший интерес представляют собой результаты работ на Шум-Горе. Профильные
наблюдения 2003-2004 гг. выявили целый ряд особенностей этого памятника [Блохин, Кашкевич, Анисимов
и др., 2006; Носов, Платонова, Кашкевич и др., 2006]. Так оказалось, что с точки зрения скоростного
строения наиболее интересна нижняя часть кургана (от основания до высоты ~ 8м). Именно здесь были
выявлены как высокоскоростные (~1.8км/с) образования, так и низкоскоростные (до 0.5 км/с). Однако
выполненных сейсмических наблюдений в профильном варианте оказалось явно недостаточно, чтобы
делать заключительные выводы о внутреннем строении кургана.
Поэтому в 2005 г. были проведены площадные сейсмические наблюдения с целью получения
дополнительной информации о распределении скоростей в теле кургана (основное внимание было уделено
нижней части Шум-Горы). Для этого квадрат размером 100x100м, в центре которого расположена ШумГора, был разбит сетью 10x10м, а непосредственно в пределах Шум-Горы сеть сгущалась до 5х5м. Пункты
приема упругих колебаний располага-377
лись по сети 5х5м и равномерно покрывали курган от основания до высоты примерно 10 м. (рис.1). Пункты
возбуждения в пределах тела Шум-Горы перемещались с шагом 5 м, а за ее пределами шаг ПВ увеличивался
до Юм. Положение пунктов приема оставалось неизменным на протяжении всего периода выполнения
работ. Отсутствие пунктов возбуждения в юго-восточной и юго-западной частях объясняется наличием в
этих местах густого лесного массива, где проведение топографических и сейсмических работ без
предварительной вырубки оказалось невозможным. Такая система наблюдений обеспечивала максимальную
плотность лучевых траекторий в нижней части кургана (от основания до высоты 8-9 м).
По всей сети наблюдений были выполнены топографические работы для определения относительных высот
пунктов приема и возбуждения. В результате чего в цифровом виде был построен рельеф Шум-Горы.
В качестве чувствительных элементов применялись сейсмоприемники GS-20DX производства СП «OYO-Геоимпульс». Регистрация упругих колебаний велась с использованием инженерной 24-х разрядной
сейсмостанции «Диоген-24/24СЛ». Длина записи составляла 1024 отсчета, шаг дискретизации по времени 0.25 мс. Возбуждение упругих колебаний выполнялось посредством источника типа «падающий груз».
Для улучшения отношения сигнал-помеха использовалось группирование сейсмоприемников и накопление
сейсмических сигналов на каждой точке.
Томографическая обработка полученных данных была проведена с использованием программы Dogstomo
(Дитмар П.Г., Рослов Ю.С.). В качестве начальной модели была выбрана однородная скоростная модель со
средней скоростью 0.5 км/с, состоящая из ячеек с линейными размерами граней 2.9x2.9х2.4м. Размер
элементарной ячейки, в пределах которой скорость считается постоянной, определялся плотностью лучевой
информации в изучаемой модели (более 9200 лучей) и превышал минимально допустимые линейные
размеры неоднородностеи, выявление которых возможно при данной длине волны.
Полученная в результате томографической обработки объемная скоростная модель позволила получить горизонтальные разрезы Шум-Горы и послойно изучить внутреннее строение объекта от основания до высоты
8-9м. Горизонтальный разрез трехмерной скоростной модели на уровне -1м (1м ниже основания Шум-Горы)
представлен на рис. 2, где видно, что основание кургана характеризуется крайне неоднородным скоростным
строением. Четко выделяется периферийная часть основания кургана шириной порядка 3 м, где скорости
распространения упругих колебаний составляют в среднем 0.4-0.6км/с. На фоне низких скоростей в этой
зоне встречаются и локальные высокоскоростные (до 1.2км/с) аномалии размером 1-2 м.
Положение пунктов возбуждения (ПВ) Положение пунктов приёма (ПП)
Рис.1. Система наблюдений при сейсмическом просвечивании Шум-Горы (вид сверху).
От периферии к центру наблюдается довольно быстрое увеличение скорости. На общем скоростном фоне
~\2 км/с выделяются области аномально высоких скоростей - до 2.5 км/с. Горизонтальные размеры
высокоскоростных образований достигают 6-7 м! Схожая картина наблюдается и на скоростном разрезе на
уровне 1м выше основания кургана. Четкой закономерности в расположении высокоскоростных
неоднородностей, расположенных в центральной части Шум-Горы, не наблюдается (если не считать некой
«лучеобразности» от центра к периферии).
Значительно меньшими скоростями характеризуются породы, залегающие на уровне 3 м выше основания
кургана. Максимальные значения скоростей (0.8 км/с) наблюдаются в центральной части разреза, к
периферии скорости понижаются до 0.2 км/с. На разрезе 5 м выше основания Шум-Горы значения скорости
в центральной части еще меньше и составляют в среднем 0.4км/с. Обращает на себя тот факт, что
наблюдается постепенное понижение скорости в самом центре разреза. Эта закономерность еще четче видна
на разрезе 9 м выше основания кургана
Основные выводы:
Низкоскоростное обрамление основания Шум-Горы объясняется, вероятно, наличием рва глубиной -1
м и шириной -3 м, который впоследствии был заполнен сыпучим материалом, скорости распространения
упругих колебаний в котором порядка 0.4 км/с.
Отдельные локальные повышения скоростей в периферийной части Шум-Горы, выявленные на
разрезах. -1м и 1м, связаны, возможно, с наличием в этой зоне отдельных валунов.
Четко выделяются высокоскоростные объекты со скоростями до 2.5 км/с в центральной части ШумГоры на разрезах -1 м и 1 м. Горизонтальные размеры высокоскоростных образований достигают в
некоторых случаях 6-7 м, а их вертикальные размеры - до 2-3 м. Выявленные объекты могут быть связаны с
большим скоплением валунного материала в центральной части основания кургана, которое привело к
резкому увеличению скорости. Принимая во внимание линейные размеры высокоскоростных аномалий, не
исключена их связь с остатками какого-то древнего сооружения.
ЛИТЕРАТУРА:
Блохин Н.Н, Кашкевич В.И., Анисимов А.А., Кашкевич М.П., Платонова Н.И., Шитов М.В. Опыт применения
мапогаубинной сейсморазведки для решения археологических задач // Вопросы геофизики. Вып. 38. - С.-Пб.
- 2006. В печати.
Носов Е.Н., Платонова Н.И., Кашкевич В.И., Блохин Н.Н., Шитов М.В., Кашкевич М.П., Короткевич Б.С. Шум-
гора: проблемы междисциплинарного исследования памятника // Северная Русь и народы Балтики. - С.-Пб.:
ИИМК РАН-Дмитрий Буланин. - 2006. В печати.
Goldberg P., Holliday V.T., Ferring C.R. (eds.) 2001: Earth Sciences and Archaeology. - Kluwer
Academic/Plenum Publishers. -New York, Boston, Dordrecht, London, Moscow. - 514 p.
Platonova N.I., Kashkevich V.I., Anisimov A.A., Blokhin N.N, 2003: The new investigations of "Shum-Gora" //
European Association of archaeologists. 9-th Annual Meeting. 10-14 September 2003. Final Programme and
Abstracts. - St.- Petersburg. -P. 42-43.