掌上鄂西北

夺宝“奇兵” 高科技帮助解开张献忠沉银之谜

原标题:夺宝“奇兵”

水上电阻率成像法、高精度磁法、虚拟探方……高科技帮助解开张献忠沉银之谜

考古人员在围堰内进行考古挖掘。围堰式挖掘在国内考古领域还是首创。

考古人员在围堰内进行考古挖掘。围堰式挖掘在国内考古领域还是首创。

从2016年底开始,科学家们用两年多时间,试图解开一道在四川流传了三百七十多年的谜题——张献忠沉银之谜。

张献忠是明末农民起义军领袖,建立大西政权,在长期征战中抢掠了巨额财富,民间传说张献忠曾在成都举行“斗宝大会”,金银财宝装满了24间大宅子。

关于这笔财富的去向,较为流行的说法是,张献忠所率船队在一次水战中大败,财宝悉数沉于江底,亦有说法是张献忠主动藏宝。数百年来,无论官方还是民间,都试图寻获这笔失落的宝藏。

近年来,多种迹象表明,这笔财富就藏在眉山市彭山区江口镇的岷江河道内。嗅觉灵敏的盗宝者闻风而动,或深夜潜入江底,或雇佣挖沙船盗挖,2015年,彭山警方破获了一起盗掘、倒卖文物大案,涉案文物交易金额达3亿元。

“这是一次抢救性的挖掘”,张献忠江口沉银考古挖掘项目领队,四川省文物考古研究院水下考古中心主任刘志岩说,这次考古项目启动最直接的原因就是应对猖獗的盗挖。

两年来,两期考古挖掘出土了4.2万余件文物,今年4月中旬,张献忠江口沉银遗址当选2017年全国十大考古新发现。

张献忠江口沉银考古挖掘项目航拍图。

张献忠江口沉银考古挖掘项目航拍图。

而在考古界,更引人关注的,是高科技手段与考古结合后所产生的化学反应。

为了完成这次考古挖掘任务,科学家们可谓大费周章。

在岷江河道内用砂石围起一圈堰坝,把围堰内的水抽干,将河道变成类似于陆地的环境,这在国内考古界还是第一次。水上电阻率成像法、高精度磁法、虚拟探方、无人机航拍、rtk定位……

堪称一次不折不扣的“科技考古”。

寻找“凸岸”

就像各种“寻宝”、“夺宝”类影视作品所反映的一样,要搜寻宝藏,首先要有一个靠谱的线索。对张献忠沉银考古项目来说,首要问题也是——在哪儿挖?这是三百七十多年来待解的谜题。

巴蜀文化专家、《张献忠传论》作者袁庭栋告诉新京报记者,在四川,至少流传着6处张献忠藏宝地点,包括锦江成都段、彭山江口、峨眉山、青城山等。

抗战期间,曾有人向川军献出“藏宝图”,称是清代总督衙门里面流出来的,张献忠的宝藏就在锦江里。川军为了筹集军费,曾组织人员到江中挖宝,但除了几枚铜钱以外毫无所获。“从此以后,热点就转到了彭山”。

清朝人彭遵泗所著《蜀碧》记载:“(张)献忠闻(杨)展兵势甚盛,大惧,率兵十数万,装金宝数千艘,顺流东下,与展决战。”1646年,张献忠在彭山江口遭到明将杨展伏击,大败,张献忠带少数亲军突围,而千船金银却不知所踪。

2005年开始,在彭山当地修建引水渠、河道清淤等工程建设中,陆续出土了多件与张献忠相关的文物,如藏有银锭的木鞘、“西王赏功”金币等。

张献忠江口沉银考古挖掘项目领队刘志岩说,考古队员参考了上述信息,走访周边村民,并且与警方合作,由盗捞人员指认曾在哪里发现过文物。最终“选择了一个我们认为最为集中的区域”——眉山市彭山区江口镇岷江和府河交汇口。

关于张献忠沉银地,四川有一首流传多年的民谣,“石龙对石虎,金银万万五,谁人识得破,买尽成都府。”巧合的是,在挖掘地江边约一公里处,恰好有个石龙村,在山路尽头的一处崖壁上,有一条石龙浮雕,长约二十米,盘旋曲折,张牙舞爪,呈向下俯冲状。据考证,这条石龙建于宋代。

石龙旁十几米处,有一座石虎雕像,头部已经缺失。资料记载,原本的石虎已在“文革”中被毁,现在这座是1984年当地政府重塑的。

站在石龙石虎中间,透过苍翠的山林,向岷江的方向看过去,恰好是沉银挖掘所在地。

在确定了大致的挖掘范围后,是否有办法进行更精确的定位呢?能否像医学上拍ct扫描“病灶”的位置一样,直接在江底扫描出宝藏的地点?

科技人员用电阻率成像法对目标地进行扫描。

科技人员用电阻率成像法对目标地进行扫描。

2016年底,四川省考古院找到了电子科技大学。

电子科技大学信息地学中心的周军博士和同事们第一反应,都觉得“不太可能”。

以往,他们从事地球物理勘探针对的是大尺度目标体,“比如地层结构是什么样的,或者这个地方是不是有很大的矿脉”,周军说,而这次要探测的是散落在江底的金银锭等小尺寸目标体,分布缺乏明显规律,用传统的探测方法很难有效识别。

而且,传统的地球物理探测通常在陆地上开展,在复杂的水域环境中开展大规模高精度考古探测的例子,即使在国际上也极为少见。

顶着压力,周军等人去挖掘现场考察了一周,了解地层结构,了解第一年出土文物的大致分布,心中渐渐有了思路。

一个关于江口沉银文物富集规律的方法被提出来——“探测基岩的结构特征和起伏形态,找河流的凸岸,找基岩顶面抬升的地段。”

周军解释,河道拐弯处的两侧,一侧叫凸岸,一侧叫凹岸。凹岸水流急,更有利于物质的搬运,凸岸水流较小,且有环流,更有利于物质的堆积。当年的金银入水之后,经过长期的水流作用,很有可能沉积在古河道的凸岸处。同样,基岩顶面抬升的地段江水流速减缓,也有利于物质的堆积。

几百年来,河道里积累了数米厚的鹅卵石,“鹅卵石是后来从上游冲下来的,河底基岩结构才是当年的古河道的真实形状”。那么,如何才能排除鹅卵石的干扰,找到古河道中基岩的凸岸呢?

周军团队使用了电阻率成像法。

岷江河道由水、鹅卵石、基岩构成,三者之间具有明显的导电性差异。通过电阻率成像法,测试地层的导电性特征,就可以得出岷江的水下地层结构,建立三维模型,发现凸岸,进而找到金银可能沉积的区域。

为了提高精度,对整个目标水域进行“无缝”扫描,需要尽量密集地进行探测。周军介绍,“横江方向每隔10到20米一条电缆,顺江方向每隔5到10米一条电缆,一条电缆上要用96个电极。”“每次有一正一负两个电极向江里注入电流,其他电极进行观测。”

岷江水急,往往刚布下的电缆就被水流冲跑带歪了,他们要给电缆拴上固定锚,“不然就s形的拐出去了”。

以电阻率成像结果为基础,结合两栖雷达成果,探测团队成功测定了水下卵石层的厚度变化情况和基岩顶面的结构起伏特征。根据基岩的起伏变化情况,可以判断河流深水区的空间位置变化情况。

周军介绍,这种采用大规模漂缆式电阻率三维探测和成像,是国内复杂水域环境下水下探测的首次大规模使用。

三维“藏宝图”

电阻率成像法给了大家初步的信心,然而,岷江河道中的弯道很多,有利于文物富集的凸岸也很多,能不能进一步缩小范围,从这些凸岸中找出可能性更大的地点呢?

周军说,根据此前的出土情况,铁器和金银器的出土位置大致重合。他们又想到了高精度磁法。

以铁质兵器为例,铁的物理特性是磁性,假如江底有铁器富集,这个区域的磁性异常就会和周边区域有差别。但这些铁器沉在江底,具体的异常变化幅度究竟如何?没有过研究先例。

“最简单的方法就是,模拟一下,埋一些金属下去测测看”,探测团队用10公斤、20公斤、30公斤重的铁器,埋到江底两三米深的地方,再检测能够产生多大的磁性异常。“简单来说,就是看看地底下有这个东西和没这个东西有什么差别。”

测量这些磁性异常需要高精度的设备,目前应用最广泛的磁性观测仪器是质子磁力仪,通常被用于铁矿勘探。然而,江口沉银的文物单体规模小,且位于水下,深埋在厚厚的卵石中,与观测设备在空间上有一定距离,其产生的响应信号比较微弱,用磁秤、质子磁力仪等传统设备很难识别。

经过比较,他们采纳了中国地质调查局成都中心王永华教授的建议,使用铯光泵磁力仪。这种美国生产的高精度设备,测量精度极高,能够满足需求。

通过前期模拟得出,富集的金属会在磁力仪上产生某种异常,之后在实际的探测过程中,一旦产生类似的异常,探测团队就有理由相信,这里可能是金属富集区。

他们模拟出的磁异常大概是十几个纳特(注:磁单位)到几十个纳特,一次测量时,水里突然出现了上千纳特的磁异常,下水一看,原来是盗挖者们遗弃的铁架子,“盗挖者下水挖宝时,会用绳子把自己拴在铁架子上,免得被水冲走”。

寻找凸岸和寻找磁异常,双管齐下。“一方面,基岩结构探测结果告诉我们,哪里更有利于文物堆积;另一方面,磁法等物理场的测量结果告诉我们,哪里有富集的金属产生异常响应。”“我们希望看到的,既是一个有利的地形结构,又有金属的相对富集,不同的方法和视角结合,最后找到的地方是可能性最大的地方。”

最后,探测团队给考古队绘制了三张图,一张三维的,指明哪里是凸岸,一张平面的,指明哪里有磁力异常,最后一张综合的,将两者结合判断,“看出哪里指向性最明确”。

这三张图,堪称张献忠江底沉银的“藏宝图”。

发掘出土的藏有银锭的木鞘,与史书记载的张献忠藏宝方式相符。

发掘出土的藏有银锭的木鞘,与史书记载的张献忠藏宝方式相符。

2018年,第二期考古挖掘基本按照探测团队探出的地点来进行,周军表示,今年新发掘的文物主要出自他们划定的凸岸里面。而“这次考古挖掘的成果,为我们的方法提供了佐证,也对我们的理论进行了验证。我们的理论判断是基本正确的。”

围堰挖宝

确定了在哪里挖,接下来的问题就是,该怎么挖?

文物在水下,水下考古最惯常的方法是潜水深摸,潜水员背着气瓶下去,在水下寻找,但这次,“一看就知道没法用传统的气瓶下去挖掘”,国家文物局水下文化遗产保护中心副研究员周春水说。

周春水有着丰富的水下考古经验,曾参与广东南澳一号沉船发掘、辽宁丹东一号沉船调查和湖北均州古城调查等重大水下考古项目。

周春水说,这次与他以往参与的水下考古项目都不同,岷江水浊,水中夹泥带沙,“下去以后基本上什么都看不到”。

潜水的另一个弊端是单次可发掘面积很小,气瓶的容量,潜水员的体力,都严格限制了工作时间,而文物散落江底,分布的面积数以百万平方米计,靠潜水员去挖,不知要挖到何年何月。

且考古和盗宝不同,除了挖掘文物,还要对地质水文状况,文物出土位置等信息进行记录,需要一个相对稳定的工作环境,岷江水流湍急,还有安全方面的考虑,“万一人被冲走了怎么办?”

多次现场考察后,有人提出了围堰,把预备发掘的区域围起来,围堰内水抽干,露出河道,再进行考古挖掘,经过专家论证,这成了唯一可行的方案。

在此之前,国内尚无先例,国外同行在发掘沉船或搁浅的船只时使用过围堰,但一条船长度有限,规模不会太大,且国外的文献资料对具体操作的技术问题讲述粗略,参考价值有限。

只能自行摸索。

第一个难题是用什么材料来建围堰。最好的当然是钢筋混凝土,堰体牢固,但造价太高,且不易拆除。一旦岷江进入丰水期,一座钢铁围堰伫立在河道里,会阻挡水流,增加发生洪水的风险。

退而求其次,选择砂石。砂石成本相对较低,易于拆除,到了丰水期,可以把砂石运走,不影响行洪。

这带来了新的难题。砂石结构松散,考古挖掘项目领队刘志岩说,“我原来以为,围完以后,抽干水以后,这里面就没水了,但实际不是这个样子的,它还一直往里面渗水,而且还有地下水渗出。”

围堰约1公里长,两端宽度在130米到170米之间,占据约三分之一河道,近十万平方米的面积,不可能处处放置抽水机。本来围堰建成,满心欢喜地以为能开挖了,却又出现了渗水这个“绊脚石”,刘志岩急得上火。

最后是大禹治水的故事启发了他,“光堵不行,还得疏导”。他们顺着地势,挖出两条导流渠,把水引到地势最低的地方,再统一用抽水机排出,渗水的问题迎刃而解。

刘志岩说,围堰式挖掘在国内考古领域还是首创,是一种“开创性的尝试”,对于以后进行河流、滩涂考古都有借鉴作用。

虚拟探方定位

出于安全和成本的考虑,挖掘工作要在枯水期进行,岷江每年的枯水期约为4个月,考古挖掘从头年的12月份开始,到次年4月底必须结束。

正式挖掘开始后,先由挖掘机挖掉大部分鹅卵石层,再由人工用锄头、铁锹、手铲,对剩下的一两米富含文物的鹅卵石层和岩石层进行清理。一发现文物,用手铲拨开表层土,用喷壶冲干净泥沙,再用海绵吸掉表面的水。

每挖到一件文物,都要进行详细的记录。以前对文物的出土位置进行记录,“就是用纸绘图,用尺子去量,哪里有文物,就画一个点。”刘志岩说,岷江河道宽广,文物数以万计,再用人工测量的方法去做这个工作,就不太现实。

现在用的是rtk定位技术,“你就理解成gps,一件文物出土,就有一个实时坐标在总图上显示出来”,可以高效、准确地定位文物位置。

刘志岩说:“我们这个行业常说的一句话,不是看你能挖到什么东西,而是看你能从挖到的东西里得到多少信息。”对大量的文物出土位置进行分析后,“我们今年发现有两个密集的区域,很可能代表有两艘沉船”,这就为划出当年的战场遗址范围提供了很大的帮助。

挖掘过程中发现了大量的船钉,但遗憾的是未能发现沉船。国家文物局水下文化遗产保护中心副研究员周春水说,“如果下面是淤泥,船沉下去还可能被掩埋起来,但都是鹅卵石的话,船就沉不下去,加上长年累月的江水冲击,就散掉了。”

传统考古,一般要在挖掘现场用线隔出一个个探方(注:考古挖掘的基本单位,一般是10米×10米的小格子),而此次由于进行了测绘和定位,探方虚拟化,每件文物出土,就归到某个虚拟探方内,“不用再去拉线那么麻烦了”。

每年考古挖掘结束后,围堰会被拆掉,江水会淹没过来,“你就再也不知道水和鹅卵石层下面是什么样子的,不知道文物是发现在什么样的环境里。”

为此,考古队员们使用了无人机加载扫描仪进行航拍,扫描完以后,会生成一个三维图像,再把此前的文物出土位置坐标加载进去,“你不到现场,也能看到一个直观的、立体的文物沉埋情况。”

蜀王金宝。这是国内首次发现明代藩王金宝实物。

蜀王金宝。这是国内首次发现明代藩王金宝实物。

寻找“凸岸”

就像各种“寻宝”、“夺宝”类影视作品所反映的一样,要搜寻宝藏,首先要有一个靠谱的线索。对张献忠沉银考古项目来说,首要问题也是——在哪儿挖?这是三百七十多年来待解的谜题。

巴蜀文化专家、《张献忠传论》作者袁庭栋告诉新京报记者,在四川,至少流传着6处张献忠藏宝地点,包括锦江成都段、彭山江口、峨眉山、青城山等。

抗战期间,曾有人向川军献出“藏宝图”,称是清代总督衙门里面流出来的,张献忠的宝藏就在锦江里。川军为了筹集军费,曾组织人员到江中挖宝,但除了几枚铜钱以外毫无所获。“从此以后,热点就转到了彭山”。

清朝人彭遵泗所著《蜀碧》记载:“(张)献忠闻(杨)展兵势甚盛,大惧,率兵十数万,装金宝数千艘,顺流东下,与展决战。”1646年,张献忠在彭山江口遭到明将杨展伏击,大败,张献忠带少数亲军突围,而千船金银却不知所踪。

2005年开始,在彭山当地修建引水渠、河道清淤等工程建设中,陆续出土了多件与张献忠相关的文物,如藏有银锭的木鞘、“西王赏功”金币等。

张献忠江口沉银考古挖掘项目领队刘志岩说,考古队员参考了上述信息,走访周边村民,并且与警方合作,由盗捞人员指认曾在哪里发现过文物。最终“选择了一个我们认为最为集中的区域”——眉山市彭山区江口镇岷江和府河交汇口。

关于张献忠沉银地,四川有一首流传多年的民谣,“石龙对石虎,金银万万五,谁人识得破,买尽成都府。”巧合的是,在挖掘地江边约一公里处,恰好有个石龙村,在山路尽头的一处崖壁上,有一条石龙浮雕,长约二十米,盘旋曲折,张牙舞爪,呈向下俯冲状。据考证,这条石龙建于宋代。

石龙旁十几米处,有一座石虎雕像,头部已经缺失。资料记载,原本的石虎已在“文革”中被毁,现在这座是1984年当地政府重塑的。

站在石龙石虎中间,透过苍翠的山林,向岷江的方向看过去,恰好是沉银挖掘所在地。

在确定了大致的挖掘范围后,是否有办法进行更精确的定位呢?能否像医学上拍ct扫描“病灶”的位置一样,直接在江底扫描出宝藏的地点?

科技人员用电阻率成像法对目标地进行扫描。

科技人员用电阻率成像法对目标地进行扫描。

2016年底,四川省考古院找到了电子科技大学。

电子科技大学信息地学中心的周军博士和同事们第一反应,都觉得“不太可能”。

以往,他们从事地球物理勘探针对的是大尺度目标体,“比如地层结构是什么样的,或者这个地方是不是有很大的矿脉”,周军说,而这次要探测的是散落在江底的金银锭等小尺寸目标体,分布缺乏明显规律,用传统的探测方法很难有效识别。

而且,传统的地球物理探测通常在陆地上开展,在复杂的水域环境中开展大规模高精度考古探测的例子,即使在国际上也极为少见。

顶着压力,周军等人去挖掘现场考察了一周,了解地层结构,了解第一年出土文物的大致分布,心中渐渐有了思路。

一个关于江口沉银文物富集规律的方法被提出来——“探测基岩的结构特征和起伏形态,找河流的凸岸,找基岩顶面抬升的地段。”

周军解释,河道拐弯处的两侧,一侧叫凸岸,一侧叫凹岸。凹岸水流急,更有利于物质的搬运,凸岸水流较小,且有环流,更有利于物质的堆积。当年的金银入水之后,经过长期的水流作用,很有可能沉积在古河道的凸岸处。同样,基岩顶面抬升的地段江水流速减缓,也有利于物质的堆积。

几百年来,河道里积累了数米厚的鹅卵石,“鹅卵石是后来从上游冲下来的,河底基岩结构才是当年的古河道的真实形状”。那么,如何才能排除鹅卵石的干扰,找到古河道中基岩的凸岸呢?

周军团队使用了电阻率成像法。

岷江河道由水、鹅卵石、基岩构成,三者之间具有明显的导电性差异。通过电阻率成像法,测试地层的导电性特征,就可以得出岷江的水下地层结构,建立三维模型,发现凸岸,进而找到金银可能沉积的区域。

为了提高精度,对整个目标水域进行“无缝”扫描,需要尽量密集地进行探测。周军介绍,“横江方向每隔10到20米一条电缆,顺江方向每隔5到10米一条电缆,一条电缆上要用96个电极。”“每次有一正一负两个电极向江里注入电流,其他电极进行观测。”

岷江水急,往往刚布下的电缆就被水流冲跑带歪了,他们要给电缆拴上固定锚,“不然就s形的拐出去了”。

以电阻率成像结果为基础,结合两栖雷达成果,探测团队成功测定了水下卵石层的厚度变化情况和基岩顶面的结构起伏特征。根据基岩的起伏变化情况,可以判断河流深水区的空间位置变化情况。

周军介绍,这种采用大规模漂缆式电阻率三维探测和成像,是国内复杂水域环境下水下探测的首次大规模使用。

三维“藏宝图”

电阻率成像法给了大家初步的信心,然而,岷江河道中的弯道很多,有利于文物富集的凸岸也很多,能不能进一步缩小范围,从这些凸岸中找出可能性更大的地点呢?

周军说,根据此前的出土情况,铁器和金银器的出土位置大致重合。他们又想到了高精度磁法。

以铁质兵器为例,铁的物理特性是磁性,假如江底有铁器富集,这个区域的磁性异常就会和周边区域有差别。但这些铁器沉在江底,具体的异常变化幅度究竟如何?没有过研究先例。

“最简单的方法就是,模拟一下,埋一些金属下去测测看”,探测团队用10公斤、20公斤、30公斤重的铁器,埋到江底两三米深的地方,再检测能够产生多大的磁性异常。“简单来说,就是看看地底下有这个东西和没这个东西有什么差别。”

测量这些磁性异常需要高精度的设备,目前应用最广泛的磁性观测仪器是质子磁力仪,通常被用于铁矿勘探。然而,江口沉银的文物单体规模小,且位于水下,深埋在厚厚的卵石中,与观测设备在空间上有一定距离,其产生的响应信号比较微弱,用磁秤、质子磁力仪等传统设备很难识别。

经过比较,他们采纳了中国地质调查局成都中心王永华教授的建议,使用铯光泵磁力仪。这种美国生产的高精度设备,测量精度极高,能够满足需求。

通过前期模拟得出,富集的金属会在磁力仪上产生某种异常,之后在实际的探测过程中,一旦产生类似的异常,探测团队就有理由相信,这里可能是金属富集区。

他们模拟出的磁异常大概是十几个纳特(注:磁单位)到几十个纳特,一次测量时,水里突然出现了上千纳特的磁异常,下水一看,原来是盗挖者们遗弃的铁架子,“盗挖者下水挖宝时,会用绳子把自己拴在铁架子上,免得被水冲走”。

寻找凸岸和寻找磁异常,双管齐下。“一方面,基岩结构探测结果告诉我们,哪里更有利于文物堆积;另一方面,磁法等物理场的测量结果告诉我们,哪里有富集的金属产生异常响应。”“我们希望看到的,既是一个有利的地形结构,又有金属的相对富集,不同的方法和视角结合,最后找到的地方是可能性最大的地方。”

最后,探测团队给考古队绘制了三张图,一张三维的,指明哪里是凸岸,一张平面的,指明哪里有磁力异常,最后一张综合的,将两者结合判断,“看出哪里指向性最明确”。

这三张图,堪称张献忠江底沉银的“藏宝图”。

发掘出土的藏有银锭的木鞘,与史书记载的张献忠藏宝方式相符。

发掘出土的藏有银锭的木鞘,与史书记载的张献忠藏宝方式相符。

2018年,第二期考古挖掘基本按照探测团队探出的地点来进行,周军表示,今年新发掘的文物主要出自他们划定的凸岸里面。而“这次考古挖掘的成果,为我们的方法提供了佐证,也对我们的理论进行了验证。我们的理论判断是基本正确的。”

围堰挖宝

确定了在哪里挖,接下来的问题就是,该怎么挖?

文物在水下,水下考古最惯常的方法是潜水深摸,潜水员背着气瓶下去,在水下寻找,但这次,“一看就知道没法用传统的气瓶下去挖掘”,国家文物局水下文化遗产保护中心副研究员周春水说。

周春水有着丰富的水下考古经验,曾参与广东南澳一号沉船发掘、辽宁丹东一号沉船调查和湖北均州古城调查等重大水下考古项目。

周春水说,这次与他以往参与的水下考古项目都不同,岷江水浊,水中夹泥带沙,“下去以后基本上什么都看不到”。

潜水的另一个弊端是单次可发掘面积很小,气瓶的容量,潜水员的体力,都严格限制了工作时间,而文物散落江底,分布的面积数以百万平方米计,靠潜水员去挖,不知要挖到何年何月。

且考古和盗宝不同,除了挖掘文物,还要对地质水文状况,文物出土位置等信息进行记录,需要一个相对稳定的工作环境,岷江水流湍急,还有安全方面的考虑,“万一人被冲走了怎么办?”

多次现场考察后,有人提出了围堰,把预备发掘的区域围起来,围堰内水抽干,露出河道,再进行考古挖掘,经过专家论证,这成了唯一可行的方案。

在此之前,国内尚无先例,国外同行在发掘沉船或搁浅的船只时使用过围堰,但一条船长度有限,规模不会太大,且国外的文献资料对具体操作的技术问题讲述粗略,参考价值有限。

只能自行摸索。

第一个难题是用什么材料来建围堰。最好的当然是钢筋混凝土,堰体牢固,但造价太高,且不易拆除。一旦岷江进入丰水期,一座钢铁围堰伫立在河道里,会阻挡水流,增加发生洪水的风险。

退而求其次,选择砂石。砂石成本相对较低,易于拆除,到了丰水期,可以把砂石运走,不影响行洪。

这带来了新的难题。砂石结构松散,考古挖掘项目领队刘志岩说,“我原来以为,围完以后,抽干水以后,这里面就没水了,但实际不是这个样子的,它还一直往里面渗水,而且还有地下水渗出。”

围堰约1公里长,两端宽度在130米到170米之间,占据约三分之一河道,近十万平方米的面积,不可能处处放置抽水机。本来围堰建成,满心欢喜地以为能开挖了,却又出现了渗水这个“绊脚石”,刘志岩急得上火。

最后是大禹治水的故事启发了他,“光堵不行,还得疏导”。他们顺着地势,挖出两条导流渠,把水引到地势最低的地方,再统一用抽水机排出,渗水的问题迎刃而解。

刘志岩说,围堰式挖掘在国内考古领域还是首创,是一种“开创性的尝试”,对于以后进行河流、滩涂考古都有借鉴作用。

虚拟探方定位

出于安全和成本的考虑,挖掘工作要在枯水期进行,岷江每年的枯水期约为4个月,考古挖掘从头年的12月份开始,到次年4月底必须结束。

正式挖掘开始后,先由挖掘机挖掉大部分鹅卵石层,再由人工用锄头、铁锹、手铲,对剩下的一两米富含文物的鹅卵石层和岩石层进行清理。一发现文物,用手铲拨开表层土,用喷壶冲干净泥沙,再用海绵吸掉表面的水。

每挖到一件文物,都要进行详细的记录。以前对文物的出土位置进行记录,“就是用纸绘图,用尺子去量,哪里有文物,就画一个点。”刘志岩说,岷江河道宽广,文物数以万计,再用人工测量的方法去做这个工作,就不太现实。

现在用的是rtk定位技术,“你就理解成gps,一件文物出土,就有一个实时坐标在总图上显示出来”,可以高效、准确地定位文物位置。

刘志岩说:“我们这个行业常说的一句话,不是看你能挖到什么东西,而是看你能从挖到的东西里得到多少信息。”对大量的文物出土位置进行分析后,“我们今年发现有两个密集的区域,很可能代表有两艘沉船”,这就为划出当年的战场遗址范围提供了很大的帮助。

挖掘过程中发现了大量的船钉,但遗憾的是未能发现沉船。国家文物局水下文化遗产保护中心副研究员周春水说,“如果下面是淤泥,船沉下去还可能被掩埋起来,但都是鹅卵石的话,船就沉不下去,加上长年累月的江水冲击,就散掉了。”

传统考古,一般要在挖掘现场用线隔出一个个探方(注:考古挖掘的基本单位,一般是10米×10米的小格子),而此次由于进行了测绘和定位,探方虚拟化,每件文物出土,就归到某个虚拟探方内,“不用再去拉线那么麻烦了”。

每年考古挖掘结束后,围堰会被拆掉,江水会淹没过来,“你就再也不知道水和鹅卵石层下面是什么样子的,不知道文物是发现在什么样的环境里。”

为此,考古队员们使用了无人机加载扫描仪进行航拍,扫描完以后,会生成一个三维图像,再把此前的文物出土位置坐标加载进去,“你不到现场,也能看到一个直观的、立体的文物沉埋情况。”

蜀王金宝。这是国内首次发现明代藩王金宝实物。

蜀王金宝。这是国内首次发现明代藩王金宝实物。

两年来,两期考古挖掘出土了大量文物,第一期3万余件,第二期1.2万余件,以金银锭、金银首饰为主。其中,第一期挖掘中发现的最为珍贵的文物是一个金封册,长12厘米、宽10厘米、重730克,经鉴定为国家一级文物。第二期还发现了大量兵器,最重要的发现是一枚蜀王金宝。这是国内首次发现明代藩王金宝实物。

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