西安地區(qū)部分古遺址考古地磁研究

《地質科學》 1998年04期 孟昭秦 高建昌（西安工程學院教務處）C．Bat t（英國伯若德大學技術考古系伯若德）

摘要通過對陜西耀州窯遺址內4個古窯，臨潼兵馬俑一號坑，西銅一級公路經過黃堡工地開挖的兩個五代窯，以及耀州窯博物館倉庫工地內開挖的一個金代窯和一個春秋窯遺址的古地磁研究，初步得出了西安地區(qū)古地磁場變化的規(guī)律，為鑒定從春秋到金代西安地區(qū)的古遺址、古文物提供了考古地磁學上的一個粗略的標準。

本研究采樣點集中在耀州窯遺址區(qū)及秦陵遺址區(qū)。耀州窯遺址位于陜西銅川南黃堡附近，該區(qū)地理位置為東經109°01′04″，北緯35°0′13″左右。秦陵兵馬俑遺址在西安東臨潼縣，該區(qū)地理位置為東經109°17′，北緯34°23′。耀州窯博物館周圍還有大量的古窯遺址，沿漆水河兩岸大小遺址延綿分布達數(shù)十公里，所以此地是進行考古地磁工作研究的一個十分理想的地區(qū)。

1樣品的采集及固化加工

本采樣利用Clark和T arling所建議的膠粘法（Clark et al．，198），即用2.5cm直徑的塑膠圓柱形底托粘附樣品的辦法對燒結的原生紅燒土，窯爐襯磚及白色耐火磚進行取樣。取樣前分別對窯床、煙道基底均仔細進行了清理，對紅燒土層也把表層浮土進行了仔細剝離，從而確保樣品采集到的均為原生而未經后期擾動過的材料。這些樣品在現(xiàn)場采集時用水平儀定水平，用數(shù)字式羅盤定方位，無論水平或方位測定精度均可以保證在1°以內。博物館內的4口窯及春秋、五代和金代窯采樣部位均是在窯床或煙道基底處，共采集了93個樣品；兵馬俑標本是在一號坑內兩個存放兵馬俑的條形長坑上部采集的，樣品采集的材料也是紅燒土，一共取了14個樣，兩區(qū)總計采樣107個。

這批古磁樣品的質地都比較松軟，為了保證順利加工及準確測試，樣品在加工前用10％的酒精尼龍固化劑進行了固化處理，所有經固化處理的樣品均加工成直徑為2cm，高2cm的圓柱形以便測試。

2樣品的實驗室測定

所有樣品均是在英國Durham大學考古學古磁實驗室用M olspin旋轉磁力儀及配套的交變退磁儀進行測定的。為了研究標本的剩磁狀態(tài)及樣品的采集過程中定位、定向的準確性，每組標本首先均測定出了它們的天然剩余磁化強度（NRM），如圖1所示，這是五代窯組標本天然剩余磁化強度（NRM）的投影。為了研究每組標本所反映的剩磁組分和選擇合適的突出主要磁性組分的磁清洗強度，各組標本均選擇那些具有代表性的標本和異常標本進行了逐次退磁實驗，如圖2所示，是五代窯17號標本退磁相對強度和矢量空間投影。最后對各組除了退磁實驗的標本外均在合適的退磁場作用下進行了部分交變退磁清洗，從而獲得了目的磁性事件的磁性組分，圖3表示了五代窯組標本部分交變退磁后天然剩磁空間投影。

由圖1可見，除4個異常標本外，其余的結果均集中地分布在一個小范圍內，這種集中說明采集過程中定位定向是十分準確的，也反映了這兩口窯所記錄的磁性事件是同一的。

從圖2-a可見強度直到90mT的交變退磁場作用于樣品，其剩磁強度衰減還不到20％，說明了這種材料所獲得的天然熱剩磁在強度方面是非常穩(wěn)定的，很少受到其它磁性事件的影響。由圖2-b發(fā)現(xiàn)，在逐步退磁過程中剩磁的方向也極為穩(wěn)定，很少變化（T arling et al．，1967）。

由圖3可以看出，在30mT退磁場的作用下，除了兩塊標本外，其余16塊標本的剩磁方向均極為集中，五代窯組標本的結果平均與歸算就以此16個剩磁方向為出發(fā)點。

3測試結果統(tǒng)計及采樣位置歸算

為了最好地統(tǒng)計出部分退磁后標本剩磁的平均方向以及計算出平均結果的精度評估，筆者利用Fisher分布，其前提是：（1）這些矢量的分布與當時古地磁場的方向應該是軸對稱的；（2）矢量分布的密度隨著離開古地磁場方向的立體角的增大而減少；（3）密度減少的原則是可由當時隨機擾動的偶極地磁場模型來確定。

不同采樣點統(tǒng)計平均后的剩磁方向D、I表達了各采樣點當時的古地磁場方向，這些結果不可能互相進行對比。為了使各采樣點的平均剩磁方向歸算到地球上某一標準起始點處，必須對統(tǒng)計平均結果進行采樣點位置的統(tǒng)一歸算。本次研究是以中心偶極地磁場模型為基礎利用球面三角來歸算的。首先由采樣點處各組樣品給出的當時平均剩磁方向算出中心軸向偶極地磁場當時的古地磁極地球坐標牼（經度）和Φ（緯度），然后利用古地磁極地球坐標和起始點處的大地坐標歸算出起始點處的當時地磁偏角D始和磁傾角I始。

最終本次研究的8組考古地磁樣，其剩磁均利用Fisher分布進行了統(tǒng)計平均。將各組統(tǒng)計平均后的古地磁場方向都最后歸算到標準起始點在西安中心處的位置，計算結果列入表1。

4本區(qū)古地磁場的變化及考古地磁學遺址斷代

根據(jù)表1所給出的數(shù)據(jù)做出西安地區(qū)古地磁場隨時間變化圖（孟昭秦，192；M eng etal．，1989）。由圖4可見，從五代到金代西安地區(qū)的古地磁場呈環(huán)狀變化。值得注意的是耀州窯博物館中的中晚唐3號窯測出的結果處于地磁場五代到宋初這一變化段，從考古地磁學的角度認為3號窯不可能是唐窯，而其使用的年代應該是五代到宋初這一時期。經與考古所的同志們反復到現(xiàn)場研究，發(fā)現(xiàn)此唐窯上面還覆有一口宋窯，在發(fā)掘過程中上面這口窯大部分均剝離了，只在其西側上部還有殘存的部分宋代建筑。在唐窯中采到的樣品實質上在宋初又經歷了上覆那口宋窯的高溫烤燒，所以此唐窯標本所測出的古地磁場方向實質上應該是宋初的古地磁場方向。

由圖4還可以看到從春秋到秦末，西安地區(qū)古地磁場方向西偏變化較大，或者從考古地磁的角度也可以認為這口春秋窯或許是晚宋另外由兵馬俑測出的古地磁場方向和五代窯的古地磁場方向比較起來，有很大的差別，傾角要差24°左右，表明兵馬俑在唐末還有一次大火的焚燒，從考古地磁學的觀點來說這是不太容易解釋的，但比較可信的是秦末項羽入關焚燒了秦陵。

這次對西安地區(qū)部分古遺址的考古地磁學研究，基本上給出了西安地區(qū)古地磁場變化的一些實際材料，特別是從五代到金代這300年間古地磁場的變化規(guī)律，有可能使大家利用考古地磁學的方法來鑒定這一時期的古遺址和古文物的年代，這對西安地區(qū)的技術考古工作無疑是一個有力的推動。