Дрон-магнитометр на службе археологов

Сотрудники Института нефтегазовой геологии и геофизики (ИНГГ) Сибирского отделения (СО) РАН и Института археологии и этнографии (ИАЭТ) СО РАН провели наземную магнитную съемку курганного могильника Новая Курья —1, обработали данные и построили карты магнитного поля и его градиента. Это позволило подробно изучить строение наблюдаемых в рельефе курганов, получить детальные сведения о структуре курганов и обнаружить в пространстве между ними новые курганы и погребения. Площадь наземной магнитной съемки составила более 22 тыс. квадратных метров. Впоследствии на большей территории, в которую входит и участок наземной съемки, была выполнена низковысотная магнитная съемка с помощью беспилотника.

Как рассказал «Стимулу» аспирант лаборатории естественных геофизических полей ИНГГ Николай Евменов, исследуемые археологические объекты курганного могильника — погребения и рвы — обладают повышенными значениями магнитной восприимчивости.

Современный верхний почвенный слой за счет длительной жизнедеятельности организмов и бактерий имеет большее содержание магнитных минералов биохимического происхождения. Места кострищ, сооружения из обожженной глины и скопления керамической посуды тоже имеют повышенные значения магнитной восприимчивости. А породы, залегающие глубже, в которых также находятся эти захоронения, из-за иных условий осадконакопления обладают меньшей магнитной восприимчивостью.

«Когда выкапывают яму и засыпают ее заново, получается смесь верхнего и нижнего слоев. Магнитная восприимчивость погребения получается средней, и из-за изменения магнитных свойств в ограниченном объеме наблюдается контраст в значениях магнитного поля, который мы фиксируем при площадной съемке», — рассказал исследователь.

«Мы исследовали курганы при помощи магнитной разведки, — пояснил Николай Евменов, — и для получения лучших результатов применяли метод вертикального градиента магнитного поля — это измерение возбужденного магнитного поля на двух высотах от погребенных объектов, которые обладают повышенной магнитной восприимчивостью относительно той материнской породы, в которой они залегают.

Для изучения курганов использовался вертикальный градиентометр. Градиентная магнитная съемка показывает, как изменяется магнитное поле среды с высотой непосредственно под точкой измерения. Ученые снимали показания двух датчиков — на высоте полметра и метр — и смотрели, как с высотой изменяется магнитное поле. Данные, полученные подобным методом, более информативны и просты для поиска и интерпретации небольших по размерам археологических объектов (например, захоронений). Кроме того, если есть какие-то инородные тела, например металлическая проволока или гвоздь, будет лучше виден контраст и можно оценить, нужны полученные данные или нет.

«Наш прибор — цезиевый магнитометр-градиентометр — относится к квантовым магнитометрам, — рассказывает Николай Евменов. — Его выпустила американская компания Geometrics, мы его купили давно. На сегодня уже есть хорошие русские аналоги, мы их закупаем и в дальнейшем будем применять».

Исследователи также используют базовую вариационную магнитную станцию, которая находится на небольшом расстоянии от исследуемого участка. Это тоже магнитометр, который определяет, как изменяется магнитное поле со временем. Ведь магнитное поле может меняться в зависимости от солнечной активности в течение суток, и это тоже надо учитывать.

 

Разграбили еще в древности

Ранее были известны только восемь округлых курганов могильника Новая Курья диаметром от 20 до 35 метров и высотой от 0,2 до 0,8 метра. Их можно заметить на местности невооруженным глазом, несмотря на то что они сильно распаханы. Геофизические исследования помогли обнаружить еще пять распаханных курганов, не выделяющихся в рельефе, и пять потенциальных погребений вне курганов. Благодаря картам аномального магнитного поля ученые получили детальные сведения о структуре каждого кургана, размерах рвов, наличии погребений в пределах курганного и межкурганного пространств.

Наиболее интересным оказался курган номер пять — надмогильный комплекс диаметром 25 метров. У него необычная форма рва, имеющего скорее квадратные, а не круглые очертания. Геофизиков заинтересовало общее повышение аномального магнитного поля на площади всего кургана, а не только в области центрального погребения и в области рвов. Кроме того, к югу от центрального погребения исследователи обнаружили другую магнитную аномалию. Во многих случаях такие погребения, в отличие от центральных, остаются нетронутыми грабителями. Нетипичная структура кургана номер пять по сравнению с остальными комплексами могильника, отразившаяся в магнитограмме, а также наличие дополнительного погребения побудили археологов провести раскопки этого сооружения.

Исследования показали, что центральное погребение было разграблено еще в древности — треть его объема занимает шурф, сделанный грабителями. Тем не менее удалось обнаружить останки человека и лошади, а также бронзовую пластину — основу налобного украшения лошади (так называемого султанчика) — и обломок бронзового гвоздика.

Второе погребение, как и предполагали ученые, оказалось ненарушенным: в нем нашли полный скелет человека и треугольную бронзовую подвеску. По мнению исследователей, курган принадлежит к тюркской эпохе Средневековья (VIII–IX вв.), на это указывает тип погребального обряда и обнаруженные предметы.

«В следующем сезоне мы будем работать на том же участке, Курья-1, мы хотим выяснить, остались ли там еще погребенные, не выделяющиеся в рельефе объекты», — поделился планами Николай Евменов.

 

И беспилотник, и магнитометр

Низковысотную аэромагнитную съемку проводили при помощи беспилотника компании — национального чемпиона ГК «Геоскан». Ученые обнаружили, что этот метод очень эффективен для поиска и изучения курганов размером более десяти метров в диаметре. В дальнейшем он поможет в короткие сроки обследовать большие площади, выявлять курганные комплексы и определять их границы, в том числе там, где наземную съемку проводить сложно.

«Съемка выполнялась специально разработанным комплексом “Геоскан 401 Геофизика”, в котором в качестве носителя использован “Геоскан 401” — квадрокоптер промышленного класса, способный выполнять полеты по заданному маршруту с высокой точностью, а также с учетом рельефа местности, — рассказал “Стимулу” руководитель направления геофизики ГК “Геоскан” Дмитрий Гоглев. — В качестве магнитометра использовался квантовый магнитометр Geoshark. В этом году комплекс “Геофизика” был продемонстрирован на крупнейшей геофизической выставке PDAC в Канаде, где вызвал огромный интерес среди профессионалов».

Управление комплексом осуществляется с помощью специального программного обеспечения — Geoscan Planer. Оно позволяет легко построить маршрут с учетом особенностей местности (достаточно задать необходимую область съемки), передает эти данные на беспилотник и позволяет отслеживать ход выполнения работы. Кроме того, там отражаются значимые показатели телеметрии: координаты, скорость, высота, напряжение батареи, крен, тангаж и так далее.

Продолжительность полета комплекса — до 60 минут, это позволяет выполнять съемку до 22 погонных километров за один полет и до 200 погонных километров за съемочный день. При этом точность съемки сопоставима с наземной, но ее производительность выше в десятки раз.

«В целом можно сказать, — отметил Дмитрий Гоглев, — что российских аналогов данному комплексу сейчас нет. В мире также нет компании, которая сосредоточила бы в себе все этапы технологии — и беспилотник, и магнитометр. Съемка с использованием “Геоскан 401 Геофизика” высоко востребована практически по всему миру».