浅谈金属探测器与公众考古

简介:《金属世界》依托于中国金属学会、中国有色金属学会,以报道中国冶金、有色金属及金属加工工业发…

作者单位:1广西民族大学科学技术与社会发展中心,广西 南宁530006;

内容导读金属探测器作为一种高科技产品,凭借其优越的性能,已广泛使用于考古勘探,并逐步与公众考古结合起来,成为文物发掘和保护的重要武器。本文通过介绍金属探测器的考古勘探原理、优越性及其在英美公众考古领域的应用情况,探讨了金属探测器在我国公众考古中应用的可能性和前景。

伴随着科技考古的兴起和发展,从20世纪50年代开始,浅层地球物理(Nearsurface Geophysics)等探测方法被引入考古勘探中,逐渐形成了地球物理勘探,简称物探。考古物探方法类型繁多,但受探测对象的物理特性限制,最常用的有电阻率法、电磁法、探地雷达法三种方法[1]。金属探测器(Metal Detector)作为电磁法的一个具体应用,是一种专门用来探测金属的仪器。因为在考古发掘中,有相当多的古物都是金属制品。比如,金银器、钱币、青铜器等代表财富和权力的贵金属文物,以及刀剑、箭镞、大炮、炮弹等冷兵器时代的金属兵器,还有锄、铲、斧、锯、凿等生产生活中必不可少的金属工具。所以,金属探测器已逐渐成为考古学家的重要勘探工具之一。近年来,在西方兴起了“寻宝热”,进一步加快了金属探测器,尤其是地下金属探测器在考古领域的研究、生产和推广。

全球第一台金属探测器诞生于1960年,最初主要应用于工矿业,用来检查矿产纯度[2]。经过50多年的发展,金属探测器历经了几代探测技术的变革,从最初的信号模拟技术到连续波技术,再到现在的数字脉冲技术。金属探测器的灵

敏度、分辨率、精确度和工作性能都发生了质的飞跃,应用领域则随着社会发展的需要延伸到了多个行业,例如,安检、食品、日化、探矿、考古等。目前,金属探测器按功能和市场应用领域的不同,大致可分为以下几种:通道式金属探测器(金属探测门或安检门)、手持式金属探测器、便携式金属探测器、台式金属探测器、工业用金属探测器、水下金属探测器和地下金属探测器[3]。

金属探测器一般由高频振荡器、振荡检测器、音频振荡器、功率放大器等部分组成,并配以电源、指示表和声响指示器。在实际操作中,金属探测器利用的是电磁感应原理。首先,它利用有交流电通过线圈产生迅速变化的磁场。然后,使这个磁场的磁力线穿过金属物体并在其表面形成涡电流。接下来,涡电流又会产生二次磁场,反过来影响原来的磁场,产生仪器能够接收和识别的信号。最后,信号经过处理和放大,使指示表的指针偏转并同时驱动声响指示器发出声响信号[4]。

相比于许多传统的考古勘探方法,金属探测器具有定位准确、探测度广、分辨力强、简易高效等优点。而它的优越性能主要表现在:目标定位功能、目标测深功能和目标甄别功能三个方面。

在挖掘目标之前,首先得确定被测目标的准确位置。一般说来,在大范围物探结束后,使用金属探测器在发现目标的区域进行网格式探测[1],按声响信号的大小逐步缩小被测目标的范围,直至发出高频声响信号。再结合测深和甄别功能,就可以准确地挖出有价值的目标。应注意的是,金属探测器产生的电磁场受金属体表面形成的涡电流影响。对同种金属体来说,它所产生的声响信号的强弱只和其表面积的大小成正相关,不与其质量相关。即使是同一金属体,在不同状态下,也可能产生不同的声响信号。因此,金属探测器只能确定金属表面积大小,不能推测其质量和体积大小。

有些金属探测器在指示表上标有指示深度的刻度值,在发现特定目标时,指示表能指示目标大致的深度。它的基本原理是:以一个固定的金属体为标准,参照此金属体在不同深度上所造成的表头指示,划定不同的深度指示值。此类金属探测器比较适合找寻具有相似形状的金属物,如金属硬币、枪弹等。如果被测目标为不规则形状,其测深功能的精确度将大打折扣。金属探测器的灵敏度大多取决于金属粒子的尺寸和导电性能。除了形状外,探测的深度还跟被探金属的体积和重量有很大的关系。例如,考古中使用的地下金属探测器,它的感应信号随着探测范围的增大而减弱,探测深度随着被测目标的面积和体积的增大而加深。

过去的金属探测器甄别度低,探测到土壤中的矿物质也会发出声响信号,误导探测结果。这种土壤矿物质化的现象称为“矿化反应”。由于这个原因,旧式金属探测器对地质结构复杂的地方无能为力。而现在的地下金属探测器不仅早已排除了“矿化反应”带来的影响,还可以根据仪器探测到目标时所发出的具有特殊音频的声响信号来分辨被测目标的价值。金属探测器的这种目标甄别功能所利用的是不同种金属的电导率(或传导性)和电阻率的差别[4],具体见表1。银、铜、金等贵重金属具有较高的电导率,能产生频率较高的声响信号,同时在指示表显示大距离的指针偏转。而钢铁等普通金属的电导率较低,产生的声响信号较弱,造成的指针偏转不大。基于此种差别,可以在指示表划出不同金属的指示区来进行金属的甄别。

“公众考古学(Public Archaeology)”一词是由美国考古学家查尔斯•麦克基姆西(Charles McGimsey)在1972年出版的同名著作《公众考古学》中首次提出[5]。它的兴起实际上是要在处理考古学、公众(专业考古学家以外的社会群体)、国家政府三者之间相互关系的基础上,将考古学纳入到广泛的社会关系当中,使考古学与社会紧密结合,使考古资源和文化遗产得到有效管理和保护。例如,1886年英国皇家哥伦比亚博物馆接受政府资助并对外开放,就是一种政府引导公众参与文化遗产保护的公共行为[6]。就考古学而言,1973年大英博物馆的对外开放或许是最早的建立考古文物公共展示机构的公共行为[7]。基于英国政府和国家的开放行为,英国民众较早地接受了公众考古教育的熏陶,考古学开始真正走向英国民众。

1996年7月,英国通过了《珍品法案》(Treasure Act),这个法案对有历史和研究价值的文物保护做了详尽规定。但是,公众发现的很大一部分历史遗物不属于这类文物范畴。为了加强对这部分“珍品”文物的保护,英国国家遗产部(简称DNH)与博物馆和美术馆委员会(简称MGC)共同宣布,在1997年9月开始运作英国迄今为止最大的公众考古项目——可移动文物计划(Portable Antiquities Scheme,简称PAS)[8]。自从1997年启动以来,每年都有上万件考古遗物被发现。其中较为著名的案例有特里•赫伯特(Terry•Herbert)用金属探测器在英国斯塔福德郡的一片农田,发现了1500件宝物,可谓英国历史上规模最大的盎格鲁-撒克逊时期黄金宝藏(图3)[9];另外,大卫•克里斯普(David•Crisp)用金属探测器在英国萨默塞特弗洛姆斯镇附近发现约52000枚罗马古钱币,这是迄今为止英国古罗马时期第二大发现(图4)[10]。从可移动文物计划2010—2011年报可知,这一年度登记的珍品文物中有92%是通过金属探测器使用者发现的。除此之外,该计划的联络官(主要负责记录和发布考古遗物信。

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注