期刊-2025-04

智慧勘探寻秘千年文明基因

文/本刊记者 邱惠颖

2025年04月29日

当三星堆被揭去神秘面纱后,古蜀人的奇思妙想、天马行空,便在几千年后的今天跃然呈现;当良渚古城遗址层层显现时,中华五千年文明史得到了无可辩驳的实证;当海昏侯墓重见天日时,史书之外的隐秘历史获得了珍贵的补充……这些跨越时空的文明对话,皆离不开现代科技的鼎力相助,千百年前那一个个鲜活主角的传奇事迹、智慧经验,也正借助科技之力、文物之口,向后人娓娓道来。

在考古学中,勘探作为初始阶段的首要程序,其重要性不言而喻。它如同考古学的眼睛,引领着考古人员穿越时空的迷雾,探寻历史的真相。而随着现代科技的不断进步,考古的勘探技术也发生了质的变化,重塑着我们与历史对话的方式——从传说中的“洛阳铲”到卫星遥感成像,从电磁波探测到质子磁力仪,科技赋能让埋藏千年的文明密码正被逐一精准破译。

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从“土方法”到工具应用


说起考古勘探,不少考古书迷的第一反应便是《盗墓笔记》中将盗墓者对陵墓勘探的分为南北派。书中描写,南派高手擅长只凭鼻子就可断定墓的深浅及朝代,也就是所谓的“望、闻、问、切”四法;而北派则是通过“寻龙点穴”的方式便可对陵墓的位置、结构进行准确的判断,也就是《鬼吹灯》小说里寻龙口诀:“寻龙分金看缠山,一重缠是一重关。”但事实上,现实中的考古勘探,却非如此神秘莫测。主要是通过钻探、物探等手段来了解、确认和研究文化遗存,并为考古发掘和文化遗产保护提供基础材料与可靠依据。

钻探作为考古勘探中最为普遍且便捷的方法,主要依靠“洛阳铲”这一工具。常以地面调查或依据已发现的古代遗迹、遗物为线索,在一定范围内进行钻探,以便科学地判明遗址的范围、文化层堆积的厚度、包含物及古墓葬、古代居住址、古窑址、古城址等地下遗迹的分布情况。然而,随着科技的进步,地球物理勘探技术逐渐被应用于地下遗迹的探测,常与钻探配合使用。该技术具有不破坏地下遗存、信息量丰富、操作简便高效等显著优势,特别适合于大规模的勘探作业以及异常区域的确认,因此被称为物探。


技术演进重塑考古图景

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上图为1986年,考古人员用传统的测量工具在三星堆遗址考古发掘现场工作;右图为3月10日,在三星堆遗址考古发掘现场3号“祭祀坑”,考古人员用全站仪为新发现的文物定位


中国考古勘探的序幕,是在20世纪50年代被拉开的,其标志性事件便是铲探工具——“洛阳铲”的出现。据相关资料显示,洛阳铲,是中国河南洛阳附近村民李鸭子于20世纪初发明,并为后人逐渐改进,同时也是中国考古钻探工具的象征,最早广泛用于盗墓,后成为考古学工具。

著名的考古学家卫聚贤在1928年目睹盗墓者使用洛阳铲的情景后,便运用于考古钻探,在中国著名的安阳殷墟、洛阳偃师商城遗址等古城址的发掘过程中,发挥了重要作用。如今,学会使用洛阳铲来辨别土质,是每一个考古工作者的基本功。中国文化遗产研究院专家张卫星曾指出:“洛阳铲的发明标志着中国考古勘探进入科学化阶段,其取土辨层的原理至今仍是田野考古的黄金标准。”

到了20世纪60~80年代,铲探工具得到了进一步的发展,例如为满足南方地区多雨、水位高的环境,将铲头的刃部改成圆筒形,中间只开2厘米宽的小口,并把肩部改窄,还能够十分清晰地从取出的土样中观察到包含物和底层结构。勘探技术也由黄河流域进而推广应用到长江流域的广大地区,勘探方法也随着多次尝试和创新得到了新的提高与发展,勘探工作的对象也由城址和墓葬扩大到大型聚落遗址、各种遗址现象等。

1980年后,随着科学技术的蓬勃发展,考古勘探技术得到了飞跃式的发展,新科学、新技术被运用在考古勘探技术之中,先进的遥感勘探技术、分析检测技术、计算机技术也越来越多地应用到考古学中。如运用航空遥感、高精度磁测、大地电场岩性探测和地球化学测汞等逐渐扩大探测的范围、提高探测的精度,在地球物理探测技术和传统探测技术的结合中不断验证和改进新技术在田野考古中的应用。

除此之外,还有探地雷达(GPR)、多光谱成像技术、红外线成像技术等。这些技术为我国的考古事业带来了前所未有的便利与准确性,还为我国考古事业的发展注入了新的活力。

其实,在我国考古勘探技术尚未成熟之前,曾有过一次失败的陵墓考古经历。1959年,为深入探究明朝历史,郭沫若等学者提出了明定陵发掘计划。然而,由于当时技术限制及考古方法尚不成熟,考古队在对定陵进行挖掘之前,缺乏对陵墓进行充分勘探的技术手段,以及未考虑到文物的出土需要特定的环境和技术条件,因此导致众多文物遭受了严重的破坏。例如,大量丝织品在暴露于空气后迅速氧化并褪色,木质棺椁及陪葬品也因缺乏适当的保护措施而严重腐朽。致使此次发掘活动未能全面揭示明朝历史的真相,反而在中国考古史上留下了深刻的教训。

此次发掘工作的失败也警示了考古人员,考古工作绝非简单的挖掘行为,而是需要依赖科学方法和先进技术作为支撑。此后,考古过程中的每一步程序都以科学的理论及方法进行,如今我国更是通过多种现代技术将考古勘探紧密结合,以便降低文物出土的受损程度及遗址的破坏程度。


多技术协同共护文物发掘完整


新世纪以来,各种高科技探测技术彻底改变了考古作业模式。2002年,科学技术部启动了“考古遥感与地球国家物理综合探测技术”的研究课题,以秦始皇帝陵为对象,利用遥感和地球物理探测技术进行无损勘查,探测皇陵区文物分布,提供判定皇陵地宫存在与否的科学依据。

在秦始皇陵勘探中,考古学家们构建起一套“非接触式探测体系”对秦始皇陵地宫进行大规模的勘察。据测算数据显示,秦始皇陵地区面积为五十六点二五平方公里,地宫位于封土堆顶台及其周围以下,距离地平面35米深,东西长170米,南北宽145米,主体和墓室均呈矩形状,地宫中有石质墓室的存在,只有东、西各一条墓道。

墓室位于地宫中央,高15米,大小相当于一个标准足球场。在封土堆下墓室周围存在着一圈很厚的细夯土墙,即所谓的宫墙。除了宫墙,秦陵周围地下存在规模巨大的阻排水渠。此外,经技术探测,地宫内的确存在着明显的汞异常,而且汞分布为东南、西南强,东北、西北弱。这种“非接触式考古”的革新,将原本需要200年的传统勘探缩短至数月,不仅极大地加速了考古工作的进程,还极大地保护了古墓葬的原始状态,避免了因传统挖掘方式可能带来的破坏。同时,这种“非接触式考古”方法的应用,也为未来其他古墓葬的勘探和保护提供了新的思路和借鉴。

随着科学技术的不断更新,众多前沿黑科技纷纷融入考古勘探领域,为考古发掘工作注入了新的活力。自高科技在秦始皇陵的勘探发掘中得到成功应用及取得了丰硕的成果后,在后续的考古勘探中也广泛加入了不少前沿先进的创新黑科技。

近些年,许多地方的考古人员开始利用遥感卫星、无人机等,对地表及地下遗迹进行非接触式探测和成像,同时借助高分辨率的卫星图像和无人机航拍影像,可以清晰地看到地表各处的细微变化,如土壤颜色的差异、植被分布的不均、土丘的高低和分布等,这些都有可能是古代遗迹甚至是史前遗址存在的线索。通过技术找到线索后,考古人员会采用磁法勘探、电法勘探、探地雷达等物探技术,“穿透”地表,探测地下遗迹的结构和布局,为后续考古发掘提供重要依据。

在武王墩楚墓勘探中,考古队创新运用“地学CT”技术——布置256根电极的高密度电阻率法,如同给大地做核磁共振,进而发现这座墓葬采用了“亚”字形的木椁室结构,并分成了9个房间,这是国内首次发现的、结构如此清晰明确的九室楚墓。创新技术的使用就连墓道填土的夯筑层次都清晰可辨。与此同时,还应用无人机航拍、三维扫描等新型技术,对墓葬进行全方位的勘探与研究。

2018年,在秦东陵勘探时,物探人员利用现代质子磁力仪发现一处300平方米的强磁异常区。经查证,这是墓室中铁质随葬品产生的磁力信号。据了解,现代质子磁力仪灵敏度达到0.1nT,连陶器烧制时受磁都能检测到。这种“未掘先知”的能力,将文物保护关口前移,有效降低发掘风险。

在扬州隋炀帝墓发掘之前,考古团队利用堪比CT扫描的探地雷达技术(GPR),绘制出地下三维图像,精确揭示了地表下7.6米深处的砖室结构,甚至能够辨识出墓门位置夯土密度的细微变化。

在良渚古城的勘探过程中,搭载多镜头相机的无人机捕捉到了令人惊叹的发现:那些看似无序的土墩,在正射影像上呈现出规整的“井”字形结构。考古团队通过三维建模技术,成功复原了五千年前的水利系统全貌。

除此之外,考古勘探还利用热成像技术等其他技术。热成像技术能揭示肉眼无法察觉的细节。在2020年的新疆小河墓地勘探中,凌晨时分拍摄的热力图清晰地展示了地下木柱结构,这是由于木材与周围沙土在散热速率上存在差异所致。

……

“考古勘探的本质是信息解码。”北京大学考古文博学院教授吴小红曾强调,“当我们在武王墩墓发现战国丝绸的蛋白质残留,在二里头遗址捕捉到3500年前青铜冶炼的锶同位素信号,这些微观勘探技术其实在重构历史的分子地图。”

从洛阳铲的金属反光到卫星遥感的数字像素,勘探技术的进化史恰是人类认知文明的升级史。当科技赋予我们透视大地的能力,那些沉睡的文明记忆终将以更完整、更精确的方式苏醒,重现万世千年前的家国情怀,繁华盛景。考古勘探最动人的当代价值不仅是发现过去的工具,也是照亮未来的明灯,更是链接古今之门的一座桥梁,引领我们进行一场跨越千年的文化交流盛宴。

古物、今人、科技,相望的是文化,触及的是传承,链接的是技术,科技创新所赋能考古事业,不仅让百万年人类繁衍生息的历史图景更加生动,也能让千年文化史内涵愈加丰富。