西安地区部分古遗址考古地磁研究

西安地区部分古遗址考古地磁研究

《地质科学》 1998年04期 孟昭秦 高建昌（西安工程学院教务处）C．Bat t（英国伯若德大学技术考古系伯若德）

摘要通过对陕西耀州窑遗址内4个古窑，临潼兵马俑一号坑，西铜一级公路经过黄堡工地开挖的两个五代窑，以及耀州窑博物馆仓库工地内开挖的一个金代窑和一个春秋窑遗址的古地磁研究，初步得出了西安地区古地磁场变化的规律，为鉴定从春秋到金代西安地区的古遗址、古文物提供了考古地磁学上的一个粗略的标准。

本研究采样点集中在耀州窑遗址区及秦陵遗址区。耀州窑遗址位于陕西铜川南黄堡附近，该区地理位置为东经109°01′04″，北纬35°0′13″左右。秦陵兵马俑遗址在西安东临潼县，该区地理位置为东经109°17′，北纬34°23′。耀州窑博物馆周围还有大量的古窑遗址，沿漆水河两岸大小遗址延绵分布达数十公里，所以此地是进行考古地磁工作研究的一个十分理想的地区。

1样品的采集及固化加工

本采样利用Clark和T arling所建议的胶粘法（Clark et al．，198），即用2.5cm直径的塑胶圆柱形底托粘附样品的办法对烧结的原生红烧土，窑炉衬砖及白色耐火砖进行取样。取样前分别对窑床、烟道基底均仔细进行了清理，对红烧土层也把表层浮土进行了仔细剥离，从而确保样品采集到的均为原生而未经后期扰动过的材料。这些样品在现场采集时用水平仪定水平，用数字式罗盘定方位，无论水平或方位测定精度均可以保证在1°以内。博物馆内的4口窑及春秋、五代和金代窑采样部位均是在窑床或烟道基底处，共采集了93个样品；兵马俑标本是在一号坑内两个存放兵马俑的条形长坑上部采集的，样品采集的材料也是红烧土，一共取了14个样，两区总计采样107个。

这批古磁样品的质地都比较松软，为了保证顺利加工及准确测试，样品在加工前用10％的酒精尼龙固化剂进行了固化处理，所有经固化处理的样品均加工成直径为2cm，高2cm的圆柱形以便测试。

2样品的实验室测定

所有样品均是在英国Durham大学考古学古磁实验室用M olspin旋转磁力仪及配套的交变退磁仪进行测定的。为了研究标本的剩磁状态及样品的采集过程中定位、定向的准确性，每组标本首先均测定出了它们的天然剩余磁化强度（NRM），如图1所示，这是五代窑组标本天然剩余磁化强度（NRM）的投影。为了研究每组标本所反映的剩磁组分和选择合适的突出主要磁性组分的磁清洗强度，各组标本均选择那些具有代表性的标本和异常标本进行了逐次退磁实验，如图2所示，是五代窑17号标本退磁相对强度和矢量空间投影。最后对各组除了退磁实验的标本外均在合适的退磁场作用下进行了部分交变退磁清洗，从而获得了目的磁性事件的磁性组分，图3表示了五代窑组标本部分交变退磁后天然剩磁空间投影。

由图1可见，除4个异常标本外，其余的结果均集中地分布在一个小范围内，这种集中说明采集过程中定位定向是十分准确的，也反映了这两口窑所记录的磁性事件是同一的。

从图2-a可见强度直到90mT的交变退磁场作用于样品，其剩磁强度衰减还不到20％，说明了这种材料所获得的天然热剩磁在强度方面是非常稳定的，很少受到其它磁性事件的影响。由图2-b发现，在逐步退磁过程中剩磁的方向也极为稳定，很少变化（T arling et al．，1967）。

由图3可以看出，在30mT退磁场的作用下，除了两块标本外，其余16块标本的剩磁方向均极为集中，五代窑组标本的结果平均与归算就以此16个剩磁方向为出发点。

3测试结果统计及采样位置归算

为了最好地统计出部分退磁后标本剩磁的平均方向以及计算出平均结果的精度评估，笔者利用Fisher分布，其前提是：（1）这些矢量的分布与当时古地磁场的方向应该是轴对称的；（2）矢量分布的密度随着离开古地磁场方向的立体角的增大而减少；（3）密度减少的原则是可由当时随机扰动的偶极地磁场模型来确定。

不同采样点统计平均后的剩磁方向D、I表达了各采样点当时的古地磁场方向，这些结果不可能互相进行对比。为了使各采样点的平均剩磁方向归算到地球上某一标准起始点处，必须对统计平均结果进行采样点位置的统一归算。本次研究是以中心偶极地磁场模型为基础利用球面三角来归算的。首先由采样点处各组样品给出的当时平均剩磁方向算出中心轴向偶极地磁场当时的古地磁极地球坐标牼（经度）和Φ（纬度），然后利用古地磁极地球坐标和起始点处的大地坐标归算出起始点处的当时地磁偏角D始和磁倾角I始。

最终本次研究的8组考古地磁样，其剩磁均利用Fisher分布进行了统计平均。将各组统计平均后的古地磁场方向都最后归算到标准起始点在西安中心处的位置，计算结果列入表1。

4本区古地磁场的变化及考古地磁学遗址断代

根据表1所给出的数据做出西安地区古地磁场随时间变化图（孟昭秦，192；M eng etal．，1989）。由图4可见，从五代到金代西安地区的古地磁场呈环状变化。值得注意的是耀州窑博物馆中的中晚唐3号窑测出的结果处于地磁场五代到宋初这一变化段，从考古地磁学的角度认为3号窑不可能是唐窑，而其使用的年代应该是五代到宋初这一时期。经与考古所的同志们反复到现场研究，发现此唐窑上面还覆有一口宋窑，在发掘过程中上面这口窑大部分均剥离了，只在其西侧上部还有残存的部分宋代建筑。在唐窑中采到的样品实质上在宋初又经历了上覆那口宋窑的高温烤烧，所以此唐窑标本所测出的古地磁场方向实质上应该是宋初的古地磁场方向。

由图4还可以看到从春秋到秦末，西安地区古地磁场方向西偏变化较大，或者从考古地磁的角度也可以认为这口春秋窑或许是晚宋另外由兵马俑测出的古地磁场方向和五代窑的古地磁场方向比较起来，有很大的差别，倾角要差24°左右，表明兵马俑在唐末还有一次大火的焚烧，从考古地磁学的观点来说这是不太容易解释的，但比较可信的是秦末项羽入关焚烧了秦陵。

这次对西安地区部分古遗址的考古地磁学研究，基本上给出了西安地区古地磁场变化的一些实际材料，特别是从五代到金代这300年间古地磁场的变化规律，有可能使大家利用考古地磁学的方法来鉴定这一时期的古遗址和古文物的年代，这对西安地区的技术考古工作无疑是一个有力的推动。