Древности Боспора № 5. , М., ; 2002

В последнее время в нашей стране и за рубежом успешно развиваются георадарные технологии, относящиеся к неразрушающим методам контроля подземной среды, в отличие от бурения, шурфования и раскопок. Георадар позволяет обнаруживать методами импульсной радиолокации объекты, которые отличаются от фоновой среды по диэлектрической проницаемости и проводимости. Такими свойствами обладают почти все объекты, с которыми работает археология:

— границы геологических слоев, границы между культурным (нарушенным) и
материковым (ненарушенным) слоями;

— погребенные подземные сооружения (фундаменты, подвалы, ходы, захороне­ния);

— отдельные предметы, размеры которых превышают 5-10 см.

Глубина зондирования в зависимости от вида грунта может колебаться от единиц до десятков метров. Глубина зондирования во влажных глинистых грунтах — 5-8 м, в сухих песчаных грунтах глубина зондирования может достигать — 20-30 м. 

Технические характеристики аппаратуры.

Приведем основные технические характеристики георадара «Грот-7».

1.  Диапазон рабочих частот 30-500 МГц.2. Импульсное напряжение на выходе передатчика 5 кВ.3. Чувствительность приемника 75 мкВ.4. Частота дискретизации данных 1 не.5. Потребление от аккумулятора 12 В в режиме регистрации 2 А, в режиме просмот­
ра 0.5 А.6.   Вес 10 кг.

Радар оснащен жидкокристаллическим индикатором 128 X 256 элементов и имеет встроенную память объемом 4 МБ. Он может работать автономно, т.е. в режиме реги­страции с выводом информации на индикатор с последующей (в случае необходимо­сти) перекачкой информации в компьютер по стыку RS-232, а так же в составе с компь­ютером типа «Notebook».

Методы обработки данных

На получаемых с помощью георадаров «ГРОТ» радарограммах практически отсут­ствуют паразитные колебания — «звон» аппаратуры, характерный для георадаров других конструкций. По этой причине мы не пользуемся стандартными программами обработки георадарных сигналов, основная задача которых уменьшить величину «зво­на» и выделить на его фоне сигнал с помощью разного рода фильтраций.

 В целом ряде задач, где не требуется точное знание глубин залегания объектов или слоев, например при поиске местоположения погребенного фундамента, радарограмма «Грота-7» не требует никакой обработки и является конечным продуктом.

Такого типа задачи решаются прямо на месте по изображению на экране радара. Глубина может быть оценена по задержке сигнала и средней скорости распространения радиоволны для зондируемой среды, которая, как правило, в три раза меньше скорости света (т.е. 5 см/сек). Например, глубина объекта, отражение от которого пришло с временной задержкой 30 сек, составляет 1,5 м.

Однако чаще всего потребителя интересует геологическое сечение трассы с точным указанием глубин залегания объектов и слоев. Принятая нами в настоящее время мето­дика восстановления геологического профиля по радарограмме основывается на использовании методики, которая известна под названием «общий пункт возбуждения» (ОПВ).   Первоначально снимается радиолокационный профиль, путем перемещения по трассе с прибором, в котором расстояние между приемной и передающей антенной фиксированы. По радарограмме определяются точки, в которых необходимо произве­сти зондирование, т.е. в соответствии с методом ОПВ получить годографы от слоев и объектов. Годограф — это функция задержки сигнала от слоя (объекта) в зависимости от расстояния между приемной и передающей антеннами при симметричном разносе их в разные стороны.     Он позволяет определить как истинную глубину слоя, так и его диэлектрическую проницаемость. Для того чтобы преобразовать родарограмму в геологическое сечение, необходимо исключить кратные отражения от слоев и трансформировать временную ось в пространственную, задавая диэлектрическую проницаемость слоя. Вея необходи­мая для этого информация может быть получена из годографа.    Процесс вычисления характеристик среды по годографу, а так же получение гео­логического сечения автоматизировано, однако основную роль в этом процессе играет оператор. 

Возможности георадарной археологии

Геологический разрез, полученный при георадарном профилировании, несет в себе информацию о слоях грунта подстилающей поверхности. Контрастность границ слоев грунта может зависеть от типа грунта (глина, песок, суглинок ...), его структуры — не­нарушенный грунт (материк) и нарушенный (культурный) слой, и его состояния (су­хой, влажный или влагонасыщенный грунт). Такой разрез почв и культурных слоев, полученный в результате раскопок, называется стратиграфией и является основным методом исследования. Стратиграфия позволяет проследить хронологическую связь культурных слоев. В отличие от классической археологической стратиграфии, геора­дарная выполняется значительно быстрее (разрез 10 м может быть выполнен за 10— 15 минут с выводом результата на экран георадара). Основное преимущество георадар­ной стратиграфии от классической заключается в не нарушающем характере проводи­мых работ. Археологические раскопки разрушают и уничтожают объект исследования, оставляя для будущих поколений только фотографии, зарисовки и отчеты. Георадар открывает возможность исследовать археологический объект, оставляя его в неприкос­новенности.

    Георадарная группа ИЗМИРАН провела цикл опытно-методических работ сезона 2000-2001 гг. в составе экспедиции Института Археологии РАН на раскопках древне­греческого города, который принято называть Патрей, а так же в акватории Таманского залива. За два экспедиционных сезона были проведены работы, которые позволяют нам сделать предварительные оценки возможности применения георадара в археологи­ческих исследованиях. Опыт Патрея 2000-2001 дает возможность выделить четыре на­правления использования георадара. Каждое из них имеет самостоятельное значение и способствует решению разных задач археологии, основным инструментом которой продолжают оставаться раскопки.

1.             Обзорная геологическая съемка места предполагаемых раскопок. С помощью георадара выполняются большие (1-2 км) профили, охватывающие площадь, в центре которой находится место предполагаемых раскопок. Такие работы позволят исследо­вать общую геологическую картину местности, проследить возможную эволюцию рельефа, определить границы культурного слоя. При таких обследованиях могут быть выявлены погребенные долины, русла рек и т.п. Анализ обзорной геологической съем­ки может служить основанием для планирования археологических работ, уточнения границ древних городов и поселений.

2.             Подробная георадарная съемка (георадарная стратиграфия) культурного слоя с целью уточнения места заложения раскопов. Георадарное обследование позволит су­щественно снизить объем непроизводительных поисковых земляных работ.

 3.                            Поиск, нахождение и в отдельных случаях идентификация рхеологических
объектов без вскрытия грунта. Опыт георадарных работ показывает, что большинство археологических объектов имеют характерные радиообразы. Это позволит находить и распознавать объекты, не нарушая окружающий его грунт. На городище Патрей были обнаружены и идентифицированы погребенные фундаменты из сырцового и саманного кирпича, остатки стен, колодцы, засыпанные подвалы, пифосы, захоронения, склепы и другие, более мелкие предметы.

4.             Георадарная съемка придонного слоя грунта и поиск археологических бъектов
в нем. На Патрейском городище были проведены опыты по георадарному зондирова­нию морского дна с поверхности на малой глубине (60-70 см). На глубине 1-10 м. при­менялся специальный батискаф для георадара, который позволял передвигать прибор по дну.

Применение данного подводного георадарного комплекса позволило обнаружить с восточной стороны оконечности косы Чушка объект, лежащий под грунтом, который на дисплее георадара, и позже при компьютерной обработке, интерпретировался как «стена».

    На основании данных геородарного исследования в 40 м к югу от острова Камень (местное название) в точке с координатами: № 45 град. 18 мин. 59.3 сек. и ЕО 36 град. 39 мин. 13.4 сек. был заложен шурф в направлении юг — север. Раскопки осуществлялись аквалангистами с использованием грунтоуборочного эжектора. Со­став грунта (ракушка, ил) сильно «текучий», что определило профиль шурфа в виде опрокинутого конуса. Шурф обнажил южную границу «стены», сложенной из необра­ботанных валунов «плоской» формы, в виде плит, что определяется породой камня — глинистый сланец. Камни сложены на глинистом растворе, верхний ряд камней частич­но выступал над уровнем дна на 5-10 см. Дно ровное, илистое, с повышением в сторону острова Камень, покрыто ровным слоем водорослей в виде травы и спутанных нитей высотой от 10 до 50 см. Часть камней, не сохранившиеся «in situ», были, вероятно, раз­бросаны ледоходом в разных направлениях от «стены». Было зафиксировано, по край­ней мере, 24 крупных камня, видимых в урезе воды по близлежащим островам (по-ви­димому, остров Камень и получил соответствующее название по этим камням). Юж­ный фас  «стены» имел наклон порядка 75 градусов от горизонтали. Камни неправильной формы, разные по размеру — от 0,2 х 0,2 х 0,1 м до 1,0 х 0,6 х 0,3 м. Основание стены поставлено на «подушку» толщиной не менее 0,5 м. из мелкозернистого песка. Сохра­нившаяся часть кладки с южной стороны имеет высоту 1,9 м. На глубине 1,5 м, в толще грунта по всей плоскости шурфа прослеживается дерновый слой толщиной 5-6 см, имеющей в своем составе глинистую структуру с остатками травы с корневыми пере­плетениями. Ниже дернового слоя, вплоть до материковой глины, структура грунта представляет из себя ракушку с илом. Наличие дернового слоя подтверждает период кратковременной регрессии в обшей Черноморской трансгрессии.

Шурф был продолжен в северном направлении через верхнюю границу «стены» до обнаружения её северного фаса. С севера глубина залегания «стены» оказалось мень­шей — 1,1м; дерновый слой отсутствует. Песчаная подушка под стеной хорошо про­сматривается. Нижний камень в основании стены толщиной 0,7 м, имеет следы ручной обработки в виде параллельных желобков от инструмента. Камни, непосредственно над нижним, отсутствуют, в следствии чего стена имеет ступеньку глубиной 0,65 м.

   По всей верхней грани стены шурфом шириной 1 м, были обнажены камни верхне­го ряда кладки шириной 12,7 м. По центру был заложен шурф, в котором по мере за­глубления было обнаружение четыре ряда кладки до глубины 1,1м, ниже находится слой забутовки состоящий из глины с морской галькой.

  От шурфа с помощью металлических щупов было определена протяженность и на­правление залегания «стены». На запад стена плавно, незначительно изгибается на азимут 288,8 град., в восточном направлении, на азимут 097,0 град. Общая протяжен­ность обследованной части составила 317 м. Участок АБ 132 м участок АВ 185 м в точке «В» стена заканчивается почти вертикально, далее в этом же направлении фрагмент стены определен на удалении 33 м в точке Г. На основе промера щупами этот фрагмент представляет из себя в верхней плоскости прямоугольник 4x5 м.

 Датировку стены определить затруднительно. Согласно данным различных авто­ров, на основании пришлифовки образцов ила на разных уровнях илистого горизонта обнаруживается тонкая, довольно постоянная годовая микрослоистость равная при­близительно 1,5 мм. Следовательно, можно говорить о подходе воды к основанию «сте­ны» не менее 1260 лет назад, но это не дает возраста самой постройки и не учитывает промежутка времени, на который вода отошла от «стены» и образовался дерновый слой. Возможны некоторые уточнения на основе предстоящей палеоботанической экс­пертизы растительных остатков из дернового слоя.

        Но, во всяком случае, данный объект позволяет внести некоторые дополнения в па­леогеографическую и археологическую карты Таманского полуострова. Наличие крупных строительных объектов с восточной стороны оконечности косы Чушка воз­вращают нас к карте К.К. Герца с определенными надеждами. 

Литература:1.      Герц К. Археологическая топография Таманского полуострова, М,; 1870 

GPR in the underwater archaeological investigation A.G.  Vasii'ev,  V.V. Kopeykin, P.A. MorozovIn the course of (-he underwater archaeological works in 2001 an unique object was found out to the east of the extremity of the Chushka spit. It is a bank covering stone. Its length was tracked for a distance of 370 m, which was fixed with the wash-out and the GPR «Grot 7». The bank has a direction from the west to the east and the thickness of the ma­sonry forms no less 1,2 m. The determination of its chronology and its final interpretation will he the main purpose of the investigations in the future.