2021年第7-8期 进入科技化时代的田野考古

   冯恩学教授对田野考古学的定义为：“田野考古学是实地考察、获取实物资料以研究历史的学科。”简而言之，田野考古是一种野外的考古工作，目的是获取考古实物遗存。田野考古工作的过程一般分为四个阶段：准备、野外工作、室内整理和编写发表报告。其中，野外工作方式主要有调查、发掘与清理。

   传统的调查依赖于人工踏查，主要工具是洛阳铲；传统的发掘模式主要以露天发掘为主——即“裸挖”；传统的考古清理主要以手工清理为主，考古工作不够精细。

   随着现代科技的不断进步，田野考古的科技化也是必然的趋势。这是因为利用现代科技手段进行考古调查与勘探、发掘与清理，具有传统田野考古野外工作所不可比拟的优越性。

秦始皇陵考古勘探与汞测试

   现代科技的运用，极大地拓展了田野考古调查与勘探的时空视野，无论是地上探测，还是地下勘探，甚至空中俯瞰，现代科技都可以发挥很好的作用。

   现代考古调查与勘探可以分为四个方面：遥感与航空摄影、地面物探考古、地球化学勘探以及GPS与GIS的利用。其中，遥感与航空摄影主要依靠遥感技术与航天航空科技；地面物探考古以电阻率法、电磁法、探地雷达、地震法最为常见；地球化学勘探以汞测试与磷酸盐勘探法为主要途径；GPS与 GIS主要是对考古遗存进行定位和地理空间信息的处理。

   地球化学勘探是根据勘探目标的主要元素及其伴生矿物的主要元素，在某个地区有限范围内的岩石、土壤、水、空气等介质中丰度，比周围地区高低的异常来寻找勘查目标的。简而言之，就是将勘查目标的元素与地区的某些标准介质作比较，根据这个差异来判定勘查目标的属性。

   汞测试是通过测试汞元素的化学异常来寻找地下遗迹。汞或汞的化合物埋在土壤之中，会向地表散发汞蒸气，这种蒸气在上升过程中会发生各种物理与化学反应。汞的穿透能力极强，可以从地下深处向上穿透岩石、土壤等介质到达地表，在穿透过程中介质会与汞发生物理吸附，或者化学反应形成汞化合物。根据汞的这些特质，我们可以在考古遗址地表进行土壤汞含量测试，如果汞含量异常（明显高于周边地区的汞含量），那我们就有理由认为该遗址曾使用过大量汞（水银）或者汞的化合物。

   2002年的秦始皇帝陵的物探考古调查，是我国最大一次地下物探考古工作，也是国家首次将考古项目纳入“863计划”之中。此次物探考古共动用8大类22种方法，如地震法、电法、磁法、测汞法等，首次以科学数据的方式描述了秦始皇帝陵地宫的立体形式，取得了一系列新成果。以汞测试为例，根据文献《史记•秦始皇本纪》记 载，皇陵地宫（安放死者尸体处）“以水银为百川江河大海，机相灌输，上局天文，下具地理”。在此次的考古工作中，也证实皇陵存在明显的汞含量异常，这可能是地宫所在处，是地宫内大量汞长期挥发渗透所造成的结果。

考古发掘与“考古方舱”

   现代田野考古的发掘已然突破原先露天的传统模式，发展出以“考古方舱”为代表的智慧实验室。那么，何为“考古方舱”？它又有什么作用呢？“考古方舱”其实就是一个发掘平台，这个平台直接建立在考古遗址之上，内部不仅配备有各种考古设施，而且环境也是恒温恒湿的，为的是在发掘过程中减少外在因素对考古文物的损害，及时、完整地保护文物，为后续的考古研究作保障。“考古方舱”是集发掘、保护、研究于一体的现代田野考古新模式，2021年三星堆遗址考古发掘正是对这一技术的完美诠释。

   2021年三星堆遗址考古发掘与1986年的“裸挖”相比，到处都彰显着高科技元素。专门为6个新发现的祭祀坑搭建了全透明的考古发掘方舱。其中，有3个大面积的祭祀坑各独立设有单独发掘舱，另外3个面积较小的祭祀坑“共享”一个大型发掘舱。4个舱体内部恒温恒湿，给予出土文物最佳的保护环境。

   每个方舱里配备了集成发掘平台，并设置有多功能考古操作系统，采用了平行桁架、自动化载人系统等装置，实现出土文物调运的功能。发掘舱为避免考古工作者直接接触文物 ，为考古工作者提供悬空作业方式，并能自由变化角度与位置。内部的起重机是文物提取的重要保障。

   发掘舱环境调控系统可调节温度和湿度，而文物保护人员通过手机软件或者电脑上的监测终端可随时查看舱内温度和湿度。甚至，通过监看系统，还可以密切跟踪舱内的二氧化碳和二氧化氮的含量，保证考古发掘与文物保护的最佳环境。

精细化考古清理与3D打印技术

   现代技术手段的运用为精细化考古提供了必要前提。传统的考古清理更多的是人工清理，有时会给文物造成破坏。为了使文物的损害程度达到最小，最大程度地提取文物信息，3D打印技术提供了重要的技术支撑。3D打印技术是20世纪80年代出现的，由快速成形技术发展而来。与传统常见的二维（2D）平面上的打印不同，该技术增加了一个维度，即三维（3D）打印。它是采用逐层打印、层层堆积的方式打印三维实物的技术。

   三维数字模型是3D打印的基础。 3D打印主要包括4个环节。一是建立三维模型。可以用三维绘图软件建立模型。二是模型分层。即将三维模型分切为二维图形信息再进行3D 打印。分层的厚度由打印材料自身属性与打印机的种类和特性所决定。三是逐层打印。将分层后的二维图形信息，依次打印出来，并层层累加形成三维实物。四是后期加工处理。主要包括精度修改、打磨、修正与上色等步骤。

   在2021年三星堆遗址考古发掘中，3D打印技术大显身手。考古工作者使用3D扫描仪对文物及其周边的信息数据进行搜集，然后通过3D打印机打印出一模一样的石膏模型，根据模型制作好硅胶保护套，将保护套贴合在文物上后，再使用套箱的方式提取文物。例如，3号坑的大口尊连同内部填土重达几百千克，不易发掘。

   为了确保万无一失，现场发掘专家们为它量身打印出了“硅胶壳”：首先三维扫描该铜器，获取数字模型，再据此打印一个薄的硅胶体覆盖在铜尊表面，形成保护。随后，大尊被装入用于固定的木质套箱，再利用“文物起重机”取出。

在科技化与信息化的现代社会中，科技＋田野考古已然是不可逆之时代潮流。在今后的考古工作中，科技必然会大放异彩，为考古工作者带来一次次的惊喜。

   作者：邓陈 浙江大学艺术与考古学院考古与文博系

《科学24小时》2021年第7-8期现已上市

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