导语：面对古代遗迹，考古学家是如何确定挖掘地点的呢？
关键词：古代石碑；地球物理；巨石阵；考古学
石器时代令人着迷的精巧杰作。垃圾栅栏。（图片来源：Ludwig Boltzmann Institute）
考古学家给人们的印象通常是长时间跪着费力地挖掘遗址。虽然挖掘仍然是考古学家的主要研究方法之一，但它也有问题：它进展缓慢、代价高昂并且只能涵盖遗址的一小片区域。其中最大的问题是，它破坏了研究所依赖的大部分痕迹。事实上，考古学家使用许多其它技术来研究局部及整个遗迹。例如，由于埋藏有墙和沟渠的地面上庄稼成熟的快慢不同，因此对农田进行空中摄影就可以揭示隐藏的细节。同时，对耕作农田中的器物进行系统的搜索可以提供有价值的证据。
考古学家怎么知道地下有什么？
地球物理勘探（纪录片考古小队“Time Team”的粉丝称之为“geofizz”）是考古学家使用的其中一套技术。在众多地球物理技术中,考古学家们一般使用四种技术：磁梯度测量（magnetic gradiometry）、大地电阻率（earth resistance）、探地雷达（ground penetrating radar (GPR)）以及磁化率（magnetic susceptibility）。每种技术测量地表以下的某方面的信息。通过在规则网格上标出读数并将结果绘图，不用挖掘就能获得考古遗址的信息。
基本的技术在20世纪五十到六十年代就已经出现，但计算机（可以快速地采集和处理海量数据）技术和现代勘探技术使它们有了革命性进步。
高精度差分GPS提供的坐标可以精确到10毫米。这样，我们能够快速准确地布设阵列，进行大面积勘探。这使得考古学家们在巨石阵（Stonehenge）附近的杜灵顿垣墙（Durrington Walls）发现了排成一条线的石头，它们是在英国发现的现存最大的石碑的一部分。
但许多勘探仍然采用人工操作仪器的方式，它们也提供了令人振奋的结果。比如这个夏天考古地球物理小组在位于赫特福德郡（Hertfordshire）的维鲁拉米乌姆聚居地（Verulamium）就发现了豪华的城镇房子和简单的住所、道路、庙宇甚至提供城镇用水的高架渠。
巨石阵附近的地下和地面信息（图片来源：Ludwig Boltzmann Institute）
他们用了什么技术？
磁梯度测量（magnetic gradiometry）测量的是地球磁场中的局部变化。考古学家们感兴趣的有两种磁：热顽磁（thermoremanence）和磁化率（magnetic susceptibility）。第一种磁是由于弱磁性材料受热后冷却过程中由于地球磁场的影响而永久地磁化了。这样它们更容易被探测到。陶器窑就是个很好的例子。
对于第二种磁，考古学家们测量的是样品对地球磁场的磁响应。土壤和沉积物的磁性可以通过低温加热、有机发酵和其它过程增强。通常矿井和沟渠这样地势低洼的地区含有这种磁性增强的土壤，它们可以用磁力仪（magnetometer）探测到。
带四个探头的磁力仪正在维鲁拉米乌姆聚居地（Verulamium）工作。（图片来源：Kris Lockyear）
大地电阻率勘探是将电流接入地面测量电阻率。为了传导电流，土壤必须含有水分和无机盐。在实际勘探时，考古学家们能够测量大地中水的变化。夯实的墙和地表的公路等地面特征的湿度低，因而有较高的电阻率。像沟渠和矿井等积聚湿度的地下特征通常电阻率较低，尽管它们不太容易探测到。
在维鲁拉米乌姆聚居地（Verulamium）正在进行的大地电阻率勘探。（图片来源：Kris Lockyear）
探地雷达的工作原理是向地面发射非常高频率的无线电脉冲；一些脉冲会被大地中不同材料的地层的表面（比如墙顶或墙底）反射回来。通过测量脉冲返回需要的时间就有可能估计物性改变所处的深度。
一台探地雷达正在维鲁拉米乌姆聚居地（Verulamium）工作。（图片来源：Kris Lockyear）
一些脉冲会继续向大地深处传播然后被其它变化反射回来。在地面上沿直线移动天线，就能建立雷达图像，其本质是沿着直线剖面的反射图。通过测量多个紧密间隔的剖面并且在软件中将它们叠在一起成为立体图形，我们就能创建不同深度反射模式的水平“时间切片”（time slices）图。
在内布拉斯加州奥加拉拉（Ogallala）正在进行的磁化率勘探。（图片来源：Kris Lockyear）
磁化率勘探是将一小块土壤放在磁场中，然后测量其引起的磁场响应。有别于梯度测量中我们依靠地球磁场激发响应，这种勘探主动激发响应并且为土壤样品提供绝对值。它在判断由于剧烈燃烧引起的土壤磁性增强的区域时很有用，并且在解释大片土地的利用时可以提供有用的额外数据。
如果时间和资金允许，同时使用多种技术可以使对于考古沉积物的评估更加细致。例如，探地雷达勘探能清晰地探测出石质建筑物，却可能完全无法显示矿井和沟渠的存在。但矿井和沟渠在磁力勘探中会很清晰地显现。
这些技术的缺点是其结果的解释经常要依赖于与其它已知遗址的类比，去、而且这些技术不能可靠地鉴定年份。然而，利用这些结果，考古学家们能够精确地将壕沟挖在对于解答某个问题有关键意义的位置，同时最大程度减小对考古遗迹的破坏。
作者简介： Kris Lockyear是伦敦大学学院考古学高级讲师
（翻译：张文泰；审校：傅斓）
原文链接：
https://theconversation.com/explainer-how-do-archaeologists-discover-forgotten-ancient-monuments-47317
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