高密度磁測(cè)在晉陽(yáng)古城遺址城墻勘探中的應(yīng)用

晉陽(yáng)古城遺址，位于太原市晉源區(qū)，始建于春秋周敬王二十三年（前497），焚毀于北宋太平興國(guó)四年（979），最早見(jiàn)于《左傳》魯定公十三年“秋，趙鞅入于晉陽(yáng)以叛”。古城遺址位于晉源區(qū)太原東西兩山之間的廣大地區(qū)，面積約合200平方公里，由城池遺址、古墓葬遺址、宗教祭祀遺址組成。城池遺址東西寬4750米，南北長(zhǎng)3750米，面積約20平方公里。城址四至：西界羅城村至南城角村一線，北界羅城村至龐家寨村，東界龐家寨村至南一線，南界南城角村至南、北瓦窯村一線。地面現(xiàn)存遺跡有西墻殘?jiān)?、西南城角、宮城基址及城址腹地的古村落。古城東西寬4750米，南北長(zhǎng)3750米，面積約20平方公里，地面現(xiàn)存遺跡有西墻殘?jiān)?、西南城角、宮城基址。遺址地處中原農(nóng)耕與北方游牧文化交流、融合的關(guān)鍵地帶，歷經(jīng)趙國(guó)初都、漢晉干城、東魏霸府、北齊別都、盛唐北京，是我國(guó)歷史上最著名的古代城市之一，因晉陽(yáng)古城被泥沙深深地掩埋，所以利用地球物理探測(cè)手段對(duì)晉陽(yáng)古城的城市布局進(jìn)行研究，就具有十分重要的意義。

2013年4～5月，為了配合晉陽(yáng)古城遺址公園建設(shè)，做好遺址公園范圍內(nèi)的文物保護(hù)工作，我們應(yīng)用高精度磁測(cè)對(duì)晉陽(yáng)古城西城墻、東南城墻及北城墻三個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)的古城墻遺址存在及分布情況進(jìn)行探測(cè)。高精度磁測(cè)是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新的磁測(cè)技術(shù)，它使觀測(cè)精度從過(guò)去的幾十個(gè)nT提高到現(xiàn)在的幾個(gè)nT或1nT左右，且操作簡(jiǎn)便、工作效率高，并具有信息量多、弱異常特征可靠性高的特點(diǎn)，大大提高了磁法解決地質(zhì)問(wèn)題的能力，拓寬了磁法勘探的應(yīng)用領(lǐng)域。高精度磁測(cè)主要測(cè)量地下實(shí)際地磁場(chǎng)異常強(qiáng)度的值，其磁異常值的大小也反映了地下一定深度地質(zhì)體磁場(chǎng)的變化規(guī)律。此次高精度磁測(cè)布設(shè)測(cè)區(qū)設(shè)計(jì)測(cè)線24條，測(cè)點(diǎn)1357個(gè)，抽檢測(cè)線4條，分別為北城墻10線、20線、東南城墻1線、西城墻沿線。

一、西城墻測(cè)區(qū)

西城墻測(cè)區(qū)布置了一條勘探測(cè)線，即WW01測(cè)線，這條測(cè)線敷設(shè)于康培園林區(qū)內(nèi)，剖面起點(diǎn)坐標(biāo)為：X：10859.59，Y：48344.68，剖面長(zhǎng)度110米，方位角為107°。剖面旨在查證地下古城墻的分布形態(tài)及埋深。

由西城墻測(cè)區(qū)WW01剖面的△T磁異常曲線（見(jiàn)圖1-a）上可以發(fā)現(xiàn)，在0～25米處存在一低值凹陷區(qū)，說(shuō)明在此存在一低值異常。曲線自27米起開(kāi)始向上抬升，并在30米后，變得大致平緩。在化極△T磁異常曲線和化極后上延1.5米△T磁異常曲線（見(jiàn)圖1-b，1-c）上，這一低值異常位置向測(cè)線大號(hào)點(diǎn)方向移動(dòng)2～3米，整體形態(tài)并未發(fā)生變化。

在西城墻測(cè)區(qū)WW01測(cè)線高精磁測(cè)化極后△T磁異常曲線（見(jiàn)圖2）上，可以看到在0～25米處，存在一明顯的低磁異常，推斷為古城墻的反映。此異常位置在△T磁異常曲線（圖2-a）上反映較寬且中心位置偏南東，為斜磁化影響所致。在化極后上延△T磁異常曲線（圖2-c）上反映較為圓滑但整體形態(tài)未變，說(shuō)明其并非是地表磁性不均勻所致。呈現(xiàn)低磁特征主要與其周圍介質(zhì)為高磁性有關(guān)，據(jù)野外記錄顯示，剖面30～110米處為一片人工園林，推斷為后期人工填土育林，人工土里富含豐富的有機(jī)質(zhì)等其他磁性物質(zhì)，從而其表現(xiàn)為高磁性。

二、東南城墻測(cè)區(qū)

在東南城墻測(cè)區(qū)ESW01測(cè)線高精磁測(cè)成果圖化極后△T磁異常曲線（如圖3-b）上可以看出，在水平位置約30米處，磁場(chǎng)值開(kāi)始明顯變高，最高△T值達(dá)5nT，形成一個(gè)低緩的高值異常區(qū)，高值異常至50米又開(kāi)始變得平緩，異常區(qū)的平寬度大約為20米，推斷為古城墻的反映。由于古城墻在此處埋藏較深，故其在磁測(cè)剖面上反映為較為低緩的凸起。

三、北城墻測(cè)區(qū)

由磁法垂直梯度的平面等值線圖（見(jiàn)圖4）可以看出測(cè)區(qū)的磁梯度整體平緩，在測(cè)區(qū)的北部邊界上有一條正負(fù)伴生的條帶狀磁梯度異常，結(jié)合已掌握情況，可知其為河道中分布的鋼筋水泥結(jié)構(gòu)的地下排水渠道所反映，在測(cè)區(qū)的西部存在一處高磁梯度異常，形態(tài)極不規(guī)則，且呈星點(diǎn)狀分布，因測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)測(cè)區(qū)西部高磁梯度異常區(qū)位置見(jiàn)多處河道人為采砂后回填的人工垃圾，且在進(jìn)行洛陽(yáng)鏟勘探時(shí)在此區(qū)域見(jiàn)到少量人工回填建筑垃圾，致使其磁異常變化較為劇烈；測(cè)區(qū)東部及中部存在零星的高磁梯度異常，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)資料與異常分布形態(tài)，推斷其為古河道淺部不均勻分布的磁化體所致。除此處磁梯度呈整體平緩，并未發(fā)現(xiàn)有明顯的有意磁異常，如果存在古城墻，其在平面圖上反映為斷續(xù)狀或連續(xù)狀的高磁梯度異常帶，但在圖上并未發(fā)現(xiàn)。

由此次北城墻高精度磁測(cè)的化極磁異常平面等值線圖（如圖5）的異常特征，我們可以看出，在圖中共發(fā)現(xiàn)四處高磁異常區(qū)，依次編為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號(hào)磁異常，其中Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)磁異常位于測(cè)區(qū)南部，整體沿河道呈層疊狀分布，但我們通過(guò)化極后上延平面等值線圖（如圖5）分析，發(fā)現(xiàn)條帶狀異常通過(guò)上延后，其為三處下部異常的反映，由此推斷為不同時(shí)古河道沉積地層所致；Ⅳ號(hào)磁異常位于測(cè)區(qū)的北端，表現(xiàn)為一條帶狀，異常方向與測(cè)線方向垂直，呈東西向，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況，為鋼筋水泥結(jié)構(gòu)的地下排水渠的反映?？偟膩?lái)說(shuō)，在高精磁測(cè)量成果圖上，并未發(fā)現(xiàn)城墻體的存在。

四、結(jié)論

根據(jù)晉陽(yáng)古城城址高密度磁測(cè)勘探成果，我們得出如下結(jié)論：

（1）西城墻測(cè)區(qū)，布置的地球物理勘探剖面探明了城墻遺址的存在。這一測(cè)區(qū)古城墻埋深較淺，位于地下水位之上，推斷地下埋藏的古城墻，深約2米，寬約20米，厚約2米，推斷結(jié)果得到了洛陽(yáng)鏟驗(yàn)證。

（2）東南城墻測(cè)區(qū)，在已初步探明的古城墻內(nèi)外各布置了一條地球物理測(cè)線。在古城墻內(nèi)測(cè)線剖面，各種地球物理異常較明顯，推斷古城墻位于潛水面之下，頂深距地面大約7.5米，寬度約20米，厚度約為2～3米。在古城墻外測(cè)線剖面，相應(yīng)位置未發(fā)現(xiàn)地球物理異常，推斷地下沒(méi)有古城墻遺存。對(duì)比古城墻內(nèi)外的兩條平行剖面解釋推斷，可以看出東南城角近西東向的地下古城墻遺跡不是連續(xù)的。地球物理資料也進(jìn)一步證實(shí)了對(duì)東南城角城垣的勘查結(jié)果。

（3）北城墻測(cè)區(qū)，布置了20條測(cè)線。各測(cè)線上除了地表不均勻和地下管線引起的干擾異常外，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)古城墻體的地球物理異常，表明測(cè)區(qū)地下無(wú)古城墻體遺存。通過(guò)勘探推斷測(cè)區(qū)未保留地下古城墻墻體，測(cè)區(qū)兩端的兩條洛陽(yáng)鏟剖面鉆探結(jié)果證實(shí)了這一推斷。通過(guò)勘探基本查明了這一區(qū)域地下沖洪積地層的沉積變化情況。

（4）通過(guò)對(duì)古城墻遺址的高密度磁測(cè)法野外勘探和資料解釋，加之洛陽(yáng)鏟的鉆孔勘查，在工作的三個(gè)測(cè)區(qū)高密度磁測(cè)法對(duì)地下有無(wú)夯土墻有相應(yīng)的異常反映，說(shuō)明高密度磁測(cè)法在勘探古城墻遺址方面的有效性。

在此次的古城墻遺址的綜合地球物理勘探中，對(duì)于西城墻、東南城墻及北城墻三個(gè)測(cè)區(qū)，不論是地下有埋深不同古城墻還是地下無(wú)古城墻遺跡，高密度磁測(cè)方法都有相應(yīng)的異常反映。由此看來(lái)，地球物理綜合勘探能和傳統(tǒng)的探鏟鉆探方法相互補(bǔ)充、相互鑒別、相互對(duì)比、相互驗(yàn)證，不僅提高對(duì)地下目標(biāo)體異常的判斷和識(shí)別，而且有利于提高資料解釋精度，因此采用地球物理方法探測(cè)地下古城墻遺址是具有可靠性的。（作者單位：山西省文物勘測(cè)中心）