科技考古-水下考古.ppt

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1、水水 下下 考考 古古西北大学文化遗产学院西北大学文化遗产学院温睿温睿水下考古的发展简史水下考古的发展简史萌芽期(文艺复兴-1832)：水下的探宝活动发展期(1832-20世纪前叶)：水下考古方法、理论的初步形成蓬勃期(20世纪中叶至今)：水下探测技术的发展使得水下考古得以迅速发展,各种有关水下考古的国际活动交流十分频繁。水下考古学国际会议。水下考古在国内外的发展状况水下考古在国内外的发展状况国国 外外 水下考古是美国最先创立的，在美国、意大利、瑞典、英国等欧美国家和前苏联、日本等国家都已积累了许多经验 。瑞典 哥德堡号哥德堡号上打捞出的茶叶国国 内内l1986年9月水下考古学研究中心成立l1

2、987年3月成立了“国家水下考古协调小组” l1990年我国第一支“水下考古队”诞生l19901992年与各国的水下考古队合作进行水下考古勘探l1992年独立完成了辽宁绥中县三道岗海域对一艘元代沉船的勘查 l2001年云南澄江抚仙湖进行了调查、打捞 的电视直播l2007年广东南海一号宋代沉船水下考古及沉船整体打捞l2009年海上丝绸之路博物馆建成开放水下考古兴起的原因水下考古兴起的原因1、海洋家、探险家强烈的挑战、冒险、寻宝意识 2、军事上的需要 ，使得水下探察技术得以迅速发展3、航空侦察的发现推进了空中调查与水下勘查的结合水下考古是指对水下古代遗存的勘探、发掘和研究工作。水下考古包括各种遗址

3、，诸如泉水、井、污水坑、淹没的湖滨居址、淹没的码头、以及沉入海洋的古代城市等。水下考古的定义水下考古的定义水下考古学的特点水下考古学的特点1.困难性2.优越性困难性困难性1.水下条件较差 ，这严重影响了考古工作者的辨别力 2.空气的供给受潜水装备的限制 3.水压的干扰4.在海上连续生活的不便利性5.资金的缺乏考古潜水中的水深与压强氧中毒、氮麻醉氧中毒、氮麻醉 常规潜水深度加深,致使氧、氮分压超过一定限度，对人的大脑和神经系统产生严重的生化作用，2ATA的氧气对大脑有强烈的烧伤烧伤作用，4ATA的氮气对神经系统有麻醉醉作用。水下声波变化及潜水适应水下声波变化及潜水适应西沙水下考古优越性优越性1.

4、由于水的浮力，可实现遗物的自动分类拣选，其原理与浮选法雷同 2.水下的保存环境好 3.水下遗物具有精确的时间凝固性 4.水下遗存的早晚堆积关系比陆上要简单、清晰得多水下考古的原则水下考古的原则 水下考古遵循陆地考古学的一般原则，所有调查、勘探、测量、摄影、发掘、年代测量、保存、修复等，都同陆地考古学的研究方法一致。水下考古的三种工作方案水下考古的三种工作方案第一种：只将水下遗迹与水隔离开进行工作。第一种：只将水下遗迹与水隔离开进行工作。如丹麦国立博物馆的奥尔森（如丹麦国立博物馆的奥尔森（OOlsen）在罗斯基勒）在罗斯基勒峡谷（峡谷（Roskilde Jorden）的苏科尔代莱瓦拜海域发）的苏

5、科尔代莱瓦拜海域发现现5条维京（条维京（Viking）船，采用围堰法，即将遗址里）船，采用围堰法，即将遗址里的水完全排除，使遗址陆化后再进行发掘。的水完全排除，使遗址陆化后再进行发掘。因为水浅，首先向地下打入钢板桩建造堤坝，形成围因为水浅，首先向地下打入钢板桩建造堤坝，形成围堰，然后将其中堰，然后将其中1600平方码（平方码（1码码91.44厘米）的水厘米）的水抽掉，待遗址完全干燥后再以陆地考古方法进行发掘。抽掉，待遗址完全干燥后再以陆地考古方法进行发掘。用围堰法对苏科尔代莱瓦拜海域维用围堰法对苏科尔代莱瓦拜海域维京（京（Viking）船的试掘）船的试掘第二种方案：将遗迹水域内的水完全排第二种

6、方案：将遗迹水域内的水完全排除。如意大利内米湖沉船遗址的发掘。除。如意大利内米湖沉船遗址的发掘。以上两种方案的优缺点以上两种方案的优缺点优点：排水干燥后的水下遗址与陆地一样，优点：排水干燥后的水下遗址与陆地一样，为发掘者创造了与陆地一样的工作条件。为发掘者创造了与陆地一样的工作条件。缺点：以上两种方案仅适用于较小规模的缺点：以上两种方案仅适用于较小规模的工作，即水位较浅、水体较小的遗址。工作，即水位较浅、水体较小的遗址。第第三三种种方方案案：水水下下工工作作水下考古的基本程序水下考古的基本程序1.资料调查和收集2.水下勘探3.水下发掘4.文物信息的提取5.水下考古现场的资料记录6.资料整理和文

7、物复原团队组成团队组成考古专家航空遥感专家文物鉴定专家地质学家生物学家人员培训人员培训下水前要接受两三个月的潜水技术和水下考古技术的专业培训外。水下勘探的步骤水下勘探的步骤1.资料收集2.探测前的准备工作 3.制订勘探计划4.团队组成5.人员培训资料收集资料收集有关文献资料的查阅从已经打捞获取的文物中获取的信息资料民间传说 向渔民和水员了解海底的地形结构 搜集当地的时间、天气状况勘探前的准备勘探前的准备声纳设备和计算机的调试所需设备的准备：各种高灵敏度测量仪、各种声学测距仪器、立体摄影机和照明装置，测绘仪器有铅锤、精密的水平尺和支脚坚固的平板仪 水下勘探的基本方法水下勘探的基本方法1.地球化学

8、方法勘探法2.地球物理勘探法 3.航空遥感勘探法地球化学勘探法：地球化学勘探法：分析目标区域内海底水样的成分，通过原子吸收技术观测文物在海水中原子扩散量的变化，间接地寻找古代各类遗址、遗物群。地球物理勘探技术地球物理勘探技术1.磁法、放射性、重力法 ：利用仪器测取水下物体本身所具的磁性、放射性、密度等物属性所产生的信息 2.电法、声纳、地震法 ：是利用仪器测取水下物体所反馈的信息 声纳法水中雷达声纳法水中雷达 声纳法是在水下应用超声波探测，它和空中使用无线电波的雷达工作原理相似，就是人为向水下发射超声波，当声波碰到障碍物时便反弹回波，接收装置收到回波波形再传给船上的记录分析仪器如计算机，通过对

9、传播时间、回波方向等数据处理可推断出水下考古遗存的形状、大小、方位、距离等。水下遥感考古的传感器系统由声纳、侧向扫描声纳、海底剖面仪、磁强计和全球定位系统（GPS）等组成，主要是用于探测水下的异常现象。传感器接收的全部数据，必须与准确的位置数据相对应，所以必须同时使用高精度的GPS系统随时对传感器系统进行定位。携带各种传感器的轮船在研究区域内作往返探测，轮船航迹渐次覆盖一个搜寻区域，最后对全部数据进行综合处理与分析，对异常区域进行判断与定位。 1. 声纳（ SonarSound Navigation and Ranging ） 被动声纳是监听潜艇或轮船一类的目标产生的声波；主动声纳则主动产生声

10、波脉冲，监听脉冲遇到目标反射的回声。2. 侧向扫描声纳（Side Scan Sonar） 把声纳安装在轮船的侧面，这样，轮船迹的两边就有较大的扫描覆盖面积，声波能量通过仪器定向发出，每侧各有一束。声纳显示出脉冲从发射器发射到目标物并反射回来的时间，通过一个笔或绘图仪，一定比例的回声强度就流过电敏纸。3. 海底剖面仪（Sub Bottom Profiler） 向海底垂直发射一束高能量的定向声波，就能获得海底基层有关深度、沙的密度、基层岩石、管线、失事船只残骸等信息。在浅水中操作时，仪器可安置在小船的船体上。所用声波的频率，对测距、清晰度和穿透深度都有很大的影响。4. 磁强计（Magnetomet

11、er） 质子磁强计是一种测量地球磁场局部差异的设备。磁强测定法经常被珍宝探寻者所使用，但更适用于探查铁制船只、大炮和炮弹，以及其他如油罐等的磁强异常现象。航空遥感考古航空遥感考古希腊中部阿波罗神庙水下空中摄影照片水下发掘水下发掘水下发掘与地面发掘的方法一致，均使用探方法，不同的是水下考古的设备，采用的技术更为复杂。一般将钢筋固定在岩石上，按照网格状分布（如5m或2m见方的探方网）。水下的探方网必须能移动。全套水肺潜水装备包括面镜、呼吸管、脚蹼、呼吸器、潜水仪表、气瓶、浮力调整背心和潜水服等，潜水员在开放水域潜水时，还会携带潜水刀、水下手电乃至鱼枪等必要的辅助装备。考古潜水及其常规装备考古潜水及

12、其常规装备l自携式轻潜自携式轻潜面镜、呼吸管、脚蹼考古潜水及其常规装备考古潜水及其常规装备考古潜水及其常规装备考古潜水及其常规装备呼吸器、潜水仪表、气瓶考古潜水及其常规装备考古潜水及其常规装备潜水仪表考古潜水及其常规装备考古潜水及其常规装备潜水服和调整背心考古潜水及其常规装备考古潜水及其常规装备开放水域潜水时，还会携带潜水刀、水下手电乃至鱼枪等必要的辅助装备。水下考古作业示意图水下考古作业示意图工作船或工作平台工作船或工作平台“碗礁一号碗礁一号”水下考古工作平台水下考古工作平台抚仙湖水下考古工作船抚仙湖水下考古工作船清清除除淤淤泥泥层层布布置置探探方方探方网探方网一米网格水下记录和绘图水下记录

13、和绘图水下照相水下照相清理遗物清理遗物水下发掘注意事项水下发掘注意事项水底的发掘程序与陆地相同，即逐层揭露，随时记录。注意水下遗迹的剖面图一般不象陆上的垂直光滑，这是因为水下沉积疏松，不易形成垂直剖面，不存在非常明确的地层结构。在淤泥层清除、探方布置完毕并进行科学在淤泥层清除、探方布置完毕并进行科学的绘图、照相后可用手清理遗物。的绘图、照相后可用手清理遗物。打捞的方法打捞的方法（1）用空气打捞装置的吸引力和喷射力）用空气打捞装置的吸引力和喷射力将遗物吸取将遗物吸取（2）用气体提升装置）用气体提升装置（3）徒手打捞）徒手打捞文文物物提提取取注意事项注意事项（1）打捞时应尽量保持遗物上附着的氧化）

14、打捞时应尽量保持遗物上附着的氧化层，留待以后陆地工作时再清除复原。层，留待以后陆地工作时再清除复原。（2）打捞时，切忌每次作业过深，以免损）打捞时，切忌每次作业过深，以免损坏遗物。坏遗物。（3）遗物浮出水面要经波浪、水流的冲刷，）遗物浮出水面要经波浪、水流的冲刷，还要经运输的颠簸，理想的做法是在水下还要经运输的颠簸，理想的做法是在水下装箱，并在箱内填充泥沙，盖好，运至研装箱，并在箱内填充泥沙，盖好，运至研究室再开箱取物。究室再开箱取物。清洗出水文物清洗出水文物文物的室内整理文物的室内整理基本方法与地面考古的方法相似水下考古实例水下考古实例抚仙湖水下城市考古抚仙湖水下城市考古抚仙湖位于云南澄江、

15、江川、华宁三县间，抚仙湖位于云南澄江、江川、华宁三县间，距昆明距昆明60公里，湖面积公里，湖面积212平方公里，最深平方公里，最深可达可达155米，是平均水深米，是平均水深87米，透明度米，透明度7.8米。米。2001年年5月，国家文物局批准这一水下遗址月，国家文物局批准这一水下遗址的正式考古调查和发掘。这是我国首次进的正式考古调查和发掘。这是我国首次进行的湖泊水下考古，也是我国考古史上首行的湖泊水下考古，也是我国考古史上首次实施水下考古建筑遗迹考古调查和首次次实施水下考古建筑遗迹考古调查和首次用机器人进行考古工作。用机器人进行考古工作。抚仙湖抚仙湖抚仙湖水下古城抚仙湖水下古城前期的考古调查2

16、001年3月，北京大学城市与环境学系历史地理学家于希贤教授等人乘坐潜水器下潜到抚仙湖底，经过实地考察 。2001年5月，国家文物局批准这一水下遗址的正式考古调查和发掘，为此集合了中国考古、历史、古建筑、地质地震等相关领域的权威专家2001年5月份，中国科学院和哈尔滨工程大学的声纳专家们对湖底进行了声纳测量，绘制出了地貌和高度图、遗迹平面草图 测绘结果表明，抚仙湖底的这片古遗址南长约2000米，东西向宽约1200米，总面积达2.2平方公里水下考古的现场直播 抚仙湖底古遗址复原图专家对抚仙湖水下古城的评价抚仙湖水下确实存在一个古建筑遗迹，可能系一古代城市。经采用放射性手段初步测定，这座古建筑遗迹的年代可能距今1750年左右。至于古城沉没之迷，另一种可能是因地震而然沉降，一种可能就是因地质沉陷而导致的渐次下沉，最终完全被水吞没。抚仙湖水下古城模拟复原抚仙湖水下古城模拟复原