Способ идентификации культурного слоя археологических объектов Советский патент 1993 года по МПК G01N24/10 

При отсутствии визуальных признаков культурного слоя (цветовых, текстурных, структурных) на предполагаемых археологических памятниках применяются естественнонаучные методы идентификации культурного слоя. Из традиционных методов для этих целей применяются и химический (в основном фосфатный) анализ, и измерение магнитной восприимчивости рыхлых отложений.

Целью изобретения является повышение точности и надежности идентификации культурного слоя. Для этого проводят возбуждение и регистрацию спектра ЭПР исследуемых и фоновых образцов, выделяют в спектрах линии в районе д-фактора 2 шириной 600-1000 Г, измеряют амплитуду, ширину линий и их g-факторы. Для фоновых и исследуемых образцов определяют среднее значение амплитуды и среднеквадратичное отклонение а .при увеличении интенсивности сигнала от исследуемых образцов более чем на За и одновременном смещении линии до д-фактора 1,93 и сужении ее до ДН

650-750 Г по сравнению с линиями от фоновых образцов культурного слоя.

Сущность предлагаемого способа заключается в регистрации появления линии ферромагнитного резонанса (ФМР) в районе значений поля ЗОООГ, которое выражается в аномальном увеличении интегральной интенсивности линии в этой ; области спектра, сужении интегральной.интенсивности линии в этой области спектра, сужении ее и некотором смещении в область низких полей.

В фоновых образцах грунта небольшая интенсивность линии ЭПР в районе д-фактора 2,1 вызвана парамагнитными ионами , Fe , в то время как в образцах грунта куль- . турного слоя интенсивная и суженная (по сравнению с линией от фоновых образцов) спектральная линия в несколько смещенной области в сторону низких полей определяется ионами Fe , входящими в ферри- и ферромагнитные соединения.

Предложенный способ реализуется по следующей методике.

00

ю о со о VI

Сбор образцов. Образцы весом до 0,1- 0,5 г собираются из точек по профилям, проложенным с интервалом 0,5-1 м по площади предполагаемого памятника или вглубь по разрезам в раскопках, обрывах и других обнажениях культурного слоя с требуемым интервалом (5-10 см). Хранятся образцы в воздухопроницаемых контейнерах при комнатной температуре во избежание изменения химического состава проб. Необходимо обеспечить достаточное количество фоновых образцов, собираемых из близлежащих районов, находящихся в тех же почвенно-ге- ологических условиях, что и исследуемые пробы, но при заведомом отсутствии археологических объектов.

Подготовка образцов к измерениям. Образец просеивается через сита 0,5 мм, чтобы удалить крупные обломки пород и растительные остатки.

Съемка спектра Э П Р. Дл я подобных измерений подходит малогабаритный спектрометр СЭПР-2, разработанный на кафедре физики полупроводников Белорусского госуниверситета и выпущенный Минским заводом Политехник. Подготовленный образец насыпается в пластиковую кювету (не дающую сигнала ЭПР). Для используемого спектрометра размеры кюветы 3 мм в диаметре и 10 мм длиной/Кювета на штативе помещается в резонатор спектрометра СЭПР-2. Регистрация спектра производится при комнатной температуре, полной развертке поля (5000 Э) и времени регистрации в пределах 100-300 с. Для определения положения спектральной линии используется боковой эталон - порошок окиси марганца. Сопутствующие измерения. После регистрации спектра образец взвешивается на торсионных весах (например, ВТ-1000) или любых других, обеспечивающих точность не хуже 0,1 мг. Процедура регистрации спектра с последующим взвешиванием производится в троекратном повторении со сменой образца, взятого из той же пробы. Это делается для того, чтобы избежать влияния возможных неоднородностёй состава грунта. . .. . Обработка спектров ЭПР. Со спектрограммы снимаются следующие измерения: I - размах характеристической линии (расстояние от максимального до минимального значения амплитуды), ДН - ширина линии (расстояние между абсциссами максимума и минимума). Оценка интегральной интенсивности производится по формуле S 1( ДН)2/т, где т - масса пробы. Для каждого образца производится осреднение по трем измерениям. Полученное значение S

представляется в виде графиков или карт изолиний. Вычисляется также среднеквадратичное отклонение от среднего ( о) по результатам повторных измерений.

Индикация культурного слоя. При превышении значений для фоновых образцов более чем на 3 а, сужении линии до 650 -750 Г, а также смещении спектральной линии в область низких полей до д-фактора 1,93 производится индикация наличия ферри- и фер- ромагнитных соединений в пробе, что является признаком культурного слоя.

В таблице приведены сравнительные результаты анализа археологических памятникое.

Метод ЭПР является более чувствительным по сравнению с методом измерения магнитной восприимчивости; следовательно, можно рекомендовать именно ЭПРспектроскопию для решения задачи

картирования культурного слоя святилища,

тем более, что незначительный объем проб

не влечет заметных разрушений памятника.

Из рассмотренных естественнонаучных

методов идентификации культурного слоя при отсутствии его визуальных признаков наиболее эффективным скоростным является способ, основанный на измерении интегральной интенсивности спектров ЭПР проб

грунта. Его преимущества по сравнению с фосфатным и каппаметрическим анализом заключаются в существенном увеличении надежности идентификации культурного слоя, .точности определения верхней и нижней границ залегания слоя в разрезе простирания по площади, а также в значительном уменьшении требуемого объема проб. Малый объем образца позволяет использовать миниатюрный пробоотборник, не разрушающий пэмятник, а также увеличивает, разрешающую способность метода при микростатигрэфи- ческих исследованиях. Компактность ЭПР- спектрометраСЭПР 2 позволяет проводить измерения в экспедиционных условиях.

Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я

Способ идентификации культурного слоя археологических объектов, включающий отбор проб грунта, определение магнитных ха- рактеристик проб и идентификацию

культурного слоя по результатам сравнения характеристик для фоновых и исследуемых проб, от л ича ющийся тем, что, с целью повышения чувствительности и уменьшения объема проб, после отбора проб возбуждают

и регистрируют их спектр ЭПР, определяют g-факторы, ширину линий и интенсивность в фоновых и исследуемых пробах, а о принадлежности исследуемых проб к культурному слою судят по одновременному изменению

g-фактора до значения 1,93, изменению ширины линии до 650-750 Г и увеличению интенсивности более чем на За в исследуемых

пробах по сравнению с фоновыми, где а- среднеквадратичное отклонение от среднего значения.

Использование: археология и геофизика. Сущность: при исследовании из слоя грунта отбирают пробы, образцы измельчают и просеивают, воздействуют на них магнитным полем и регистрируют спектр электронного парамагнитного резрнанса. В полученном спектре выделяют линию, имеющую д-фактор в районе 2 и ширину 600-1000 Г, которая при аномальных возрастании интегральной интенсивности, смещении в область низких полей и сужении (относительно параметров линии ЭПР фоновых образцов) указывает на присутствие культурного слоя в пробе. 1 табл.