Комплексные геофизические исследования Болгарского городища в 2016 году Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 902.2:550.8 https://doi.Org/10.24852/pa2018.2.24.319.325

КОМПЛЕКСНЫЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БОЛГАРСКОГО ГОРОДИЩА В 2016 ГОДУ

© 2018 г. В.Г. Бездудный, В.Н. Марчук, А.Г. Ситдиков

На территории Болгарского городища в районе Галанкина озера в 2016 г. были проведены комплексные геофизические исследования (магнитометрия, георадиолокация) в зонах предполагаемого керамического производства. Применялись различные методы геофизических исследований и виды аппаратуры, включая многоантенный радарный комплекс (МАРК 300-8). Выявлены и локализованы горны к западу, югу и востоку от Галанкина озера. Один комплекс горнов геофизическими методами исследован с максимально возможным качеством. Затем этот производственный комплекс был археологически исследован раскопом ССХУ1. Реконструкция на основе геофизических данных дала высокую степень выявления деталей и отдельных элементов производственных сооружений и их общей системы в рамках участка исследования.

Ключевые слова: археология, Болгарское городище, Галанкино озеро, керамическое производство, горны, георадар, магнитометр.

В 2016 году Лабораторией «Археологическая геофизика» продолжено проведение комплексных геофизических (георадарных и магнитометрических) исследований Болгарского городища в районе Галанкина озера.

Основной целью работ было расширить площадь геофизических исследований на изучаемом участке. Задачи включали в себя выявление аномалий, связанных с археологическими объектами (остатками строений, производственных комплексов) при помощи магнитометрии и георадара, а также уточнение их месторасположения.

Возможность использования такого подхода к исследованию археологических памятников поселенческого типа была успешно применена в предыдущие периоды (Бездудный, Стародубцев, 2016, с. 156-160).

Для георадарного исследования применялся многоантенный радарный комплекс МАРК 300-8, исполь-

зующий сверхширокополосные радиоимпульсы с центральной рабочей частотой 300 МГц и 8 каналами сбора данных. Принцип работы георадарного комплекса состоит в излучении и приеме отраженной электромагнитной волны. Импульс георадара излучается передающей антенной, распространяется в грунте, отражается от подповерхностных объектов и не-однородностей грунта, затем отраженные сигналы поступают на приемную антенну, усиливаются и после дискретизации сохраняются для обработки. По амплитуде и времени запаздывания отраженных импульсов можно оценить глубину залегания исследуемых объектов и радиофизические параметры грунта. Перемещение радарного блока осуществлялось при помощи мини-трактора. Производительность МАРК 300-8 - 1 Га площади за 4 часа чистого рабочего времени. Один проход позволяет получать 8 георадарных профилей на расстоянии

Рис. 1. Результаты комплексного геофизического исследования. Наложение результатов на каждый вид геофизического исследования. Объединение всех результатов в единых границах участка.

Fig. 1. Results of a comprehensive geophysical study. Imposition of results on each type of geophysical study. Combination if all the results within the common boundaries of the site.

0,25 м между собой. Скорость сбора данных составляет 10 кадров в секунду, где каждый кадр состоит из 8 выборок по 512 отсчетам. Таким образом, при штатной скорости движения мини трактора 1 м/сек, расстояние между отдельными выборками в георадарном профилене превышает 5 см. Глубина проникновения импульса во многом зависит от радиофизических свойств грунта, на которые влияет его плотность, влажность и соленость. Для сухого песка (идеальный грунт) глубина фиксации различных объектов - от 1,5 до 2 м. Ширина полосы охвата комплекса за один проход - 200 см. Для работы ком-

плекса применяется пакет программ Gerad 3D-Pro, включающий программу сбора, программу объединения массивов данных, программу обработки трехмерных массивов радиолокационных данных.

Для магнитометрического исследования применялся процессорный оверхаузеровский датчик POS-2 в его градиентометрической (двухканаль-ной) модификации. Проводилось измерение вертикального градиента магнитного поля земли на участках исследования. Измеряемая величина -вертикальный градиент магнитного поля Земли, т.е. разница значений магнитного поля Земли, измеренных

одновременно (синхронно) по верхнему и нижнему датчикам и деленная на расстояние между датчиками над предполагаемым объектом. Расстояние между датчиками градиентометра - 2 м, высота нижнего датчика над дневной поверхностью 0,3 м. Среднее магнитное поле данного региона -54000 нТл. Методика исследования -

Рис. 2. Многокамерный горн, раскопки. Общий вид с ЮЗ.

Fig. 2. Multi-chamber hearth, excavations. General view from the South-West.

непрерывная съемка, время каждого физического наблюдения -1/2 сек. Это позволило получать значения градиента магнитного поля с удовлетворяющей точностью +\- 0,1 нТл/2м. Внутри участков профили располагаются на расстоянии 0,5 м, шаг измерений по профилю около - 0,5 м. Полученные данные обработаны при помощи специализированных программ. Результат представлен в виде распределения

Рис. 3. Распределение градиента магнитного поля на участках исследования производственной зоны Болгарского городища, около озера Галанкино. Наложение на фрагмент космо-снимка.

Fig. 3. Distribution of the magnetic field gradient in the study sections of the production area of Bolgar fortified settlement near Galankino Lake. Imposition of a space image of the fragment.

Рис. 4. Примеры послойных планов георадарной съемки, одного из участков исследования, на расчетные глубины, с прорисовкой / без прорисовки выявленных

изменений в грунте.

Fig. 4. Examples of the layered plans of georadar photography for one of the study sites at calculated depths with and without tracing of the identified changes in the ground.

градиента магнитного поля в цвете и черно-белом вариантах.

Магнитометрией в предыдущий период была исследована площадь 1,5 га южнее и восточнее Галанкина озера. Выявлен ряд аномалий, которые интерпретируются как производственные площадки с горнами для обжига керамики. Совместно с гео-

физиками Казанского (Приволжского) федерального университета проведены углубленные исследования одного из выявленных комплексов аномалий магнитного поля (рис. 1). Применялись методы магнитометрии, электропрофилирования, георадиолокации, причем в максимальном качестве производства съемки. Следует отметить,

Рис. 5. Прорисовка изменений в грунте на участках георадарного исследования (район озера Галанкино).

Fig. 5. Tracing of changes in the ground in georadar study areas (area of Galankino Lake).

Рис. 6. Наложение на космо-снимок предполагаемых контуров археологических объектов

(район озера Галанкино). Fig. 6. Imposition of the estimated contours of archaeological sites on the space image (area of Galankino Lake).

что увеличение детализации геофизической съемки приводит к снижению производительности измерений. Выбор между большой площадью исследования и детализацией определяется целью конкретной решаемой задачи. В данном случае выбран метод последовательного приближения: большая площадь со средним качеством изображения и отдельно выявленные объекты с максимальным качеством.

По результатам анализа данных геофизики проведены археологические исследования, которые подтвердили выводы результатов геофизического обследования (Ситдиков и др., 2017, с. 13). Раскопан многокамерный горн (рис. 2). Площадка геофизических исследований 2016 года расположена южнее и западнее Галанкина озера. Исследование данной площадки является продолжением геофизических работ 2015 года. Площадка была выкошена от сухостоя и травы перед геофизическими исследованиями. Площадка включает в себя участки

магнитометрии - №№ 16, 17,19, 20, 22, 23 и георадарной съемки №№ 18, 21. Общая площадь магнитометрических исследований в 2016 г. составляла 1,5 га. Произведено 52463 точек наблюдений магнитного поля. Общая площадь георадарного исследования участков №№ 18, 21 -15000 кв. м. Произведено 60000 м георадарных профилей.

Произведена сборка результатов магнитометрических исследований 2015 и 2016 г. (рис. 3). Результаты магнитометрических исследований различных лет стыкуются и соотносятся друг с другом. Участки № 18 - (150x50 м), № 21 (150x50 м) георадарной съемки перекрывают часть участков магнитометрии.

По итогу георадарных исследований произведена обработка полученных данных. Выстроено распределение электромагнитного импульса на радарограммах по каждому георадарному профилю и произведено объединение их в послойные планы (планиграфические разрезы на различные расчетные глубины исследования в масштабе). Диэлектрическая проницаемость грунтов на момент исследования не определялась, введено табл. значение эпсилон - 9. Привязать относительную глубину полученных послойных планов к истинной глубине затруднительно. Можно предположить, что нижние послойные планы даны в диапазоне истинных глубин до 1 м от поверхности исследования. Послойные планы даны в порядке заглубления их под поверхность ис-

следования последовательно для каждого участка на расчетных глубинах 0,3-1,4 м. Пример послойных планов одного из участков даны с прорисовкой / без прорисовки выявленных объектов для визуализации интерпретации (рис. 4). Анализ полученного результата позволяет говорить о фиксации георадаром археологических объектов на глубину проникновения электромагнитного импульса. Более толстые линии отображают достаточно четко выраженные структуры на послойных планах, относящиеся к археологическим объектам. Тонкими линиями выделены менее читаемые изменения в грунте. Окружностями обозначены места предположительных археологических объектов круглой формы (возможно, горны, хозяйственные ямы) (рис. 5). Произведена генерализация полученного результата георадарного исследования и объединение его с результатом магнитометрического исследования данной территории (рис. 6).

Полученные результаты позволяют сделать некоторые выводы. Вполне определенно прослеживается корреляция результатов магнитометрии и георадара. Сравнение и анализ результатов магнитометрии и георадара дают возможность предположить, что нами зафиксированы элементы строений и конструкций производственного назначения. В рамках исследованной территории выявлена общая структура производственной застройки в районе Галанкина озера. Имеется возможность уточнения границ и функционального назначения отдельных объектов, используя другие геофизические методики и режимы геофизических исследований. К сожалению, на данном этапе геофизических исследований невозможно четко определить границы и контуры всех предполагаемых археологических объектов и их прошлое хозяйственное назначение. Требуются дополнительные исследования, которые помогут в уточнении интерпретаций полученных результатов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бездудный В.Г., Стародубцев Г.Ю., Кайзер Э., Вингер К., Лясковская Л.Е,. Щеглова О.А. Начало комплексных исследований гочевского средневекового поселения (северо-восточная часть посада городищ Крутой Курган и Царский дворец) // Естественно научные методы в изучении и сохранении памятников Костенко-Борщевского археологического района / Отв. ред. В.Н. Ковалевский. Воронеж: Издательский дом ВГУ, 2017. С. 156-161.

2. Ситдиков С.Г., Бочаров С.Г., Иожица Д.В., Куклина А.А., Яворская Л.В. Раскоп ССХУ1 // Археологические исследования 2016 г. Болгар и Свияжск / Авторы-составители: А.Г. Ситдиков, Р.Р. Валиев, А.С. Старков. Казань: Казанская недвижимость, 2017. С. 13-15.

Информация об авторах:

Бездудный Владимир Григорьевич, руководитель, Лаборатория Археологическая Геофизика. (г. Ростов-на-Дону, Россия); lekt88@mail.ru

Марчук Василий Николаевич, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник. ФИРЭ им. В.А.Котельникова РАН (г. Фрязино, Россия); marchuk@ms.ire.rssi.ru

Ситдиков Айрат Габитович, чл.-корр АН РТ, доктор исторических наук, директор, Институт археологии им. А.Х. Халикова АН РТ, зав. кафедрой, Казанский (Приволжский) федеральный университет (г. Казань, Россия); sitdikov_a@mail.ru

COMPREHENSIVE GEOPHYSICAL STUDIES OF BOLGAR FORTIFIED SETTLEMENT IN 2016

V.G. Bezdudny, V.N. Marchuk, A.G. Sitdikov

Comprehensive geophysical studies (magnetometry, georadiolocation) were conducted in the estimated areas of ceramic production at Bolgar fortified settlement near Galankino Lake in 2016. Different geophysical study methods were applied with the use of various equipment were used, including a multi-antenna radar complex (MARK 300-8). Hearths were discovered and localized to the West, South and East of Galankino Lake. A single complex of hearts was studied with maximum possible accuracy using the geophysical methods. Then the production complex was archaeologically investigated at excavation 216. A reconstruction on the basis of geophysical data provided a high degree of identification of details and individual elements of production facilities and their general system within the study area.

Keywords: archaeology, Bolgar fortified settlement, Galankino Lake, ceramic production, hearths, georadar, magnetometer.

REFERENCES

1. Bezdudnyi, V. G., Starodubtsev, G. Yu., Kaizer, E., Vinger, K., Liaskovskaya, L. E,. Shche-glova, O. A. 2017. In Kovalevsky, V.N. (ed.). Estestvenno nauchnye metody v izuchenii i sokhranenii pamiatnikov Kostenko-Borshchevskogo arkheologicheskogo raiona (Multidisciplinary methods in the study and preservation of sites in the Kostenki-Borshchevo archaeological area). Voronezh : VSU Publishing House, 156-161 (in Russian).

2. Sitdikov, A. G., Bocharov, S. G., Iozhitsa, D.V., Kuklina A.A., Yavorskaya, L. V. 2017. In Sitdikov, A. G., Valiev, R. R., Starkov, A. S. (comp.). Arkheologicheskie issledovaniia 2016g.: Bolgar i Sviiazhsk (Archaeological Studies in 2016: Bolgar and Sviyazhsk). Kazan: "Kazanskaia nedvizhimost'" Publ., 13-15 (in Russian).

About the Authors:

Bezdudnyi Vladimir G. Laboratory of Archaeological Geophysics, Rostov-on-Don, Russian Federation; lekt88@mail.ru

Marchuk Vasily. N. Candidate of Physical and Mathematical Sciences. Fryazino branch of the state budgetary institution of science VA. Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics. Russian Academy of Sciences. Vvedensky Sq., 1, Fryazino, Moscow Region, 141190, Russian Federation; marchuk@ms.ire.rssi.ru

Sitdikov Airat G. TAS Corresponding Member. Doctor of Historical Sciences. Institute of Archaeology named after A. Kh. Khalikov, Tatarstan Academy of Sciences. Butlerov Str., 30, Kazan, 420012, the Republic of Tatarstan, Russian Federation; Head of department, Kazan (Volga Region) Federal University. Kremlyovskaya St., 18, Kazan, 420000, the Republic of Tatarstan, Russian Federation; sitdikov_a@mail.ru

Статья поступила в номер 01.05.2018 г