Результаты детальных магниторазведочных исследований на территории Болгарского городища в 2012-2015 гг

УДК 902.65 https://doi.Org/10.24852/pa2017.4.22.36.45

РЕЗУЛЬТАТЫ ДЕТАЛЬНЫХ МАГНИТОРАЗВЕДОЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ БОЛГАРСКОГО ГОРОДИЩА В 2012-2015 ГГ.

© 2017 г. Б.М. Насыртдинов, Д.И. Хасанов, В.В. Георгиев

В статье рассмотрены результаты магниторазведочных исследований, проведенных на территории Болгарского государственного историко-архитектурного музея-заповедника в период 2012-2015 гг. Территория Болгарского историко-архитектурного музея заповедника входит в состав охраняемых объектов «ЮНЕСКО». Магниторазведка в археологической практике используется очень широко, в связи с высокой информативностью и производительностью данного метода. Вся территория исследования была разбита на квадраты 50*50 м, в каждом квадрате магниторазведочные работы проводились по прямоугольной сетке 2*1 м, обеспечивающее уверенное выделение аномальных объектов. В ходе проведенных исследований было выявлено и классифицировано 63 объекта. В настоящий момент работы по выявлению и классификации информативных магнитных аномалий продолжаются.

Ключевые слова: археология, геофизика, археомагниторазведка, вариации магнитного поля, интерпретация магниторазведочных данных.

Введение

Цель данного проекта - выявление относительно крупных объектов (1*1 м и более), контрастных в магнитном отношении, на территории Болгарского городища. Такими объектами могут быть остатки горнов, печей, скопления обожженной керамики и т.д.

Территория Болгарского городища находится в пределах Западно-Закам-ской природно-географической части восточной половины Восточно-Европейской платформы, там, где сливаются крупные реки Европы Волга и Кама.

В административном отношении площадь исследования находится в Спасском районе Республики Татарстан, который был образован в 1930 году с центром г. Болгар.

На данной территории расположено более ста археологических па-

мятников различных исторических эпох начиная от верхнего палеолита, Болгарского государства и Казанского ханства.

На территории Болгарского городища магниторазведочные работы проводились с 2011 по 2015 год.

Методика проведения магниторазведочных работ

При проведении магнитометрических работ использовалось два вида приборов: MMPOS-1 (Лаборатория квантовой магнитометрии, г. Екатеринбург) и Geometries G-859SX (Geometries, Canada). Оба прибора характеризуются высокой чувствительностью магнитоактивного датчика (±0.01 нТл).

Выбор параметров сети наблюдения, а соответственно и детальность получаемой информации, определяются исходя из линейных размеров

Рис. 1. Графики изменения магнитного поля в зависимости от частоты снятия отсчетов МВС

Fig. 1. Graphs of magnetic field behaviour depending on the sampling rate of the stationary recording

magnetometer.

магнитовозмущающих тел, а также уровня техногенных помех, резко снижающих качество магнитной съемки и увеличивающих трудозатраты. Поэтому, исходя из результатов опытно-методических работ, проведенных летом 2011 г., магнитная съемка на территории Болгарского историко-архитектурного музея-заповедника (БГИАМЗ) проводилась по прямоугольной сетке 2^1 м, обеспечивающей уверенное выделение аномальных объектов.

Вся территория Болгарского городища была разбита на квадраты 50^50 м, с 1 общим профилем с каж-

дой стороны. Увязка результатов магнитных съемок по отдельным квадратам проводилась с запада на восток по смежным профилям измерительных квадратов, а также с юга на север, где квадраты также перекрывались по нескольким точкам.

Выбор местоположения контрольного пункта (КП) является одним из важнейших этапов проведения маг-ниторазведочных работ. Как правило, большая часть района работ представляет собой высокоурбанизированные области с большим количеством техногенных помех (автомобильные дороги, линии электропередач, под-

Рис.2. Результирующая карта наблюденного магнитного поля на территории БГИАМЗ. Красным пунктиром выделена современная дорога

Fig. 2. Resulting map of the magnetic field observed in the territory of Bolgar State Historical and Architectural Museum-Reserve. The contemporary road is highlighted with a red dotted line..

земные коммуникации). В связи с этим при выборе местоположения КП, где располагалась магнитовари-ационная станция, учитывалось удаление от автомобильных дорог, трубопроводов и линии электропередач. В обязательном порядке проводился визуальный контроль участка, объекты, создающие аномалии-помехи

(металлические предметы, арматура) отсутствовали. На следующем этапе проводилась магнитная съемка в радиусе 10-25 метров от предполагаемого расположения вариационной станции. Если внутри исследуемого радиуса величина напряженности магнитного поля при повторных измерениях различалась не более чем

Рис. 3. Результат представления наблюденного магнитного поля после применения общего «Тренд» - фильтра Geosoft.

Fig. 3. Results of the representation of the observed magnetic field after the application of the general Geosoft 'trend' filter.

на 1-2 нТл, то КП выставлялся на данной площадке, и его положение не изменялось в течение всего периода проведения магнитометрических работ.

С целью исключения азимутальной зависимости показаний магнитометра, возникающей при смене направления съемки, было принято решение проводить наблюдения магнитного поля по профилю строго в одном направлении. При этом ориентация магнито-измерительного датчика магнитометра ММР08-1 выдерживалась в направлении запад - восток,

а магнитометра ОеошеШх 0859 в направлении север - юг.

Для учета аномалий, связанных с влиянием роста человека, полевые работы у каждого оператора начинались и заканчивались серией из 5-10 измерений на КП до и после проведения полевой магнитной съемки, что позволило также оперативно контролировать работоспособность измерительной аппаратуры.

Как выяснилось из результатов опытно-методических работ, одним из факторов, влияющих на качество получаемых материалов, является ча-

Рис. 4. Карта аномального магнитного поля в пределах «квадрата» №1231. Магнитная съемка проведена с направлением МЧД С - Ю. Аномальный объект выделен на рисунке пунктиром, профиль количественной интерпретации - жирной пунктирной линией.

Fig. 4. Map of an abnormal magnetic field within the 'square' No. 1231. The magnetic survey was conducted with the use of carried out using the N-S direction of the instrument. The anomalous abnormal site is highlighted in the figure with a dotted line, and the quantitative interpretation profile - with a bold dashed line.

стота снятия отсчетов магнитовариа-ционной станции (МВС), что определяется в основном конструктивными особенностями измерительной аппаратуры, интенсивностью наблюдаемых геомагнитных полей и, что особенно важно, характером и интенсивностью техногенных помех. Однако с учетом горно-геологических условий наблюдения магнитного поля, уровня техногенной зашумленности и влияния случайных факторов оценка частоты дискретизации отсчетов МВС также подбирались опытным путем (рис. 1).

Анализ графиков вариаций магнитного поля, приведенных на рисунке 1, и скорости выполнения работ привел к выводу о том, что при проведении магниторазведочных работ одному измерению на профиле исследования должно соответствовать минимум три значения МВС. Исходя из этого, измерения вариаций геомагнитного поля выполнялись с дискретностью 3 секунды. Среднеквадратическая ошибка магнитометрических измерений составила 2.34 нТл.

По результатам проведенных работ была построена карта наблюден-

Таблица 1

Классификация магнитных аномалий.

№ объекта Расположение объекта Количество аномальных объектов, шт. Размеры аномалии, м Та, нТл Вероятный тип объекта

1 Северо-западная часть территории Болгарского городища (озеро Голанское) 23 =2х2 100-200 Остатки горнов, печей и т.д.

2 Западной части территории Болгарского городища 1 =2х2 157 Остатки горнов, печей и т.д.

4, 5 Центральная часть территории Болгарского городища 6 =15х15 10-30 Скопление обожженной керамики

3, 7 Центральная и южная часть территории Болгарского городища 7 =10х10 50-150 Скопление обожженной керамики

8 Восточная часть территории Болгарского городища 6 =15х15 50-150 Скопление обожженной керамики

9 Центральная и юго центральная часть территории Болгарского городища 7 =15х15 50-150 Современная туристическая инфраструктура

10 Восточная часть территории Болгарского городища 1 15х12 78 Скопление обожженной керамики

11 Восточная часть территории Болгарского городища 1 7х7 15 Скопление обожженной керамики

12 Восточная часть территории Болгарского городища 4 =10х10 25-50 Скопление обожженной керамики

13 Восточная часть территории Болгарского городища 1 15х14 308 Скопление отходов от металлургического производства

14 Юго-восточная часть территории Болгарского городища 6 =5х10 25-50 Скопление обожженной керамики

Рис. 5. Результат моделирования разреза магнитной восприимчивости (отн. ед. СГС) Fig. 5. Results of modelling the sectional drawing of magnetic susceptibility (GHS relative unit).

ного магнитного поля в пределах Болгарского заповедника, приведенная на рис. 2.

На карте видно, что наблюденное магнитное поле характеризуется неоднородным строением. Максимальная интенсивность аномального магнитного поля участка наблюдается в юго-западном углу площади исследования, где его интенсивность составляет 25-60 нТл. Наблюдается уменьшение интенсивности Та в северо-западном и северо-восточном направлениях, достигая значений порядка -10 —40 нТл. При этом необходимо отметить, что из результатов магнитометрических наблюдений исключены «квадраты» с максимальным влиянием техногенных помех (объекты туристической инфраструктуры, хозяйственные постройки и т.д.). Основными морфоэлементами, осложняющими картину магнитного поля

являются линейные протяженные аномалии Та север-северо-восточного простирания, природа которых связывается с существующими автодорогами (выделены красным пунктиром), линейными аномалиями северо-западного простирания (западная часть участка работ), отождествляемыми с неоднородностями подошвы культурного слоя, а также высокоинтенсивными (10-20 нТл) изометричными знакопеременными, предположительно связанными с результатами «технологической» деятельности болгарского ремесленничества - эпицентрами гончарного и кузнечного производства (горны и т.д.).

На данном этапе целесообразно отметить возможности пакета программ Oasismontaj 7.0.1 (Geosoft, Canada), предоставляющего широкий выбор приемов обработки и визуализации результатов магнитных

Рис. 6. Результирующая карта наблюденного магнитного поля на территории Болгарского городища, с выделенными полигонами в которых располагаются магнитные аномалии.

Fig. 6. Resulting map of the magnetic field observed in the territory of Bolgar State Historical and Architectural Museum-Reserve with highlighted areas of magnetic anomalies.

съемок. В процессе работы авторами использованы различные процедуры фильтрации: «Быстрое Фурье-преобразование», построение «Теневого рельефа» магнитного поля, вычисление первой вертикальной производной Т фильтров высоких и низких частот (выделения высокочастотных и низ-

кочастотных трансформант Та), конво-люционного фильтра Гаусса, а также вычисления регионального «Тренда» на базе исходных данных (рис. 3).

Отметим, что применение различных математических приемов фильтрации приводит к более контрастному отображению результатов

магнитных съемок, с одной стороны, а с другой - увеличивает широту дискуссионных разногласий с коллегами.

В процессе выполнения полевых работ в пределах одного из «квадратов», в пределах которого находился объект археологических поисков, авторами были проведены работы с непрерывной регистрацией магнитного поля. При этом частота дискретизации по профилям исследования составляла 3 секунды (рис. 4); результаты количественной интерпретации по одному из профилей приведены на рис. 5.

Моделирование геологиче-

ского разреза проводилось в пакете программ «20ЫОМЛ020» (автор А.Е. Каминский) с применением алгоритма инверсии «Оккама». Качество подбора модели среды оценивалось по величине среднеквадра-тической невязки, которая составила 5,2%.

На настоящее время выявлено и классифицировано 63 объекта (рис. 6), которые могут быть интерпретированы как археологические объекты. Данные объекты можно

классифицировать по форме, интенсивности и размерам (таблица 1).

Заключение

В результате проведенных исследований были получены следующие основные результаты:

1. Разработана методика проведения полевых магниторазведочных работ.

2. Разработана методика качественной и количественной интерпретации данных магнитометрических исследований.

3. Выявлено 63 объекта, которые могут представлять интерес, с точки зрения археологии.

На данный момент продолжается работа по выявлению и классификации информативных магнитных аномалии. Создается каталог магнитных аномалий, включающий в себя точные ко -ординаты, описание морфологии аномалий, предварительное определение типа аномалиеобразующих объектов. Ведется работа по разработке алгоритма, позволяющего выявлять и изучать линейные объекты большой протяженности (дорог, канавы, рвы и т.д.).

Информация об авторах:

Насыртдинов Булат Мансурович, старший преподаватель, Казанский (Приволжский) федеральный университет (г. Казань, Россия); Bulat.Nasyrtdinov@kpfu.ru

Хасанов Дамир Ирекович, кандидат геолого-минералогических наук, доцент, Казанский (Приволжский) федеральный университет (г. Казань, Россия); damir.khassanov@mail.ru

Георгиев Владимир Вячеславович, ведущий инженер Казанский (Приволжский) федеральный университет (г. Казань, Россия); georg.vlad@mail.ru

RESULTS OF DETAILED MAGNETIC SURVEYING IN THE TERRITORY OF BOLGAR FORTIFIED SETTLEMENT IN 2012-2015.

B.M. Nasyrtdinov, D.I. Khasanov, V.V. Georgiev

The article considers the results of magnetic surveys conducted in the territory of Bolgar State Historical and Architectural Museum-Reserve in 2012-2015. The territory of Bolgar Historical and Architectural Museum-Reserve is included in the list of UNESCO

protected sites. Magnetic surveying is widely used in archaeological practice due to the high informativeness and efficiency of the method. The entire study area was subdivided into squares of 50x50 m, and magnetic surveying was conducted in each square according to a rectangular grid of 2x1 m, ensuring reliable identification of abnormal sites. A total of 63 sites were identified and classified in the course of the studies. The work on identification and classification of informative magnetic anomalies is currently underway.

Keywords: archaeology, geophysics, archaeological magnetic surveying, magnetic field variations, interpretation of magnetinc surveying data.

About the Authors:

Nasyrtdinov Bulat M. Kazan (Volga Region) Federal University. Kremly-ovskaya St., 18, Kazan, 420000, the Republic of Tatarstan, Russian Federation; Bulat.Nasyrtdinov@kpfu.ru

Khasanov Damir I. Candidate of Geological-Mineralogical Sciences, Assistant Professor, Kazan (Volga Region) Federal University. Kremlyovskaya St., 18, Kazan, 420000, the Republic of Tatarstan, Russian Federation; damir.khassanov@mail.ru

Georgiev Vladimir V. Kazan (Volga Region) Federal University. Kremlyovskaya St., 18, Kazan, 420000, the Republic of Tatarstan, Russian Federation; georg.vlad@mail.ru

Статья поступила в номер 11.09.2017 г.