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水下考古:高科技武装的“国宝保卫战”

时间:2009-12-30  来源:中国文化报  编辑:左一峰  浏览:1668次
年月日,国务院公布了《中华人民共和国水下文物保护条例》,由此,我国的水下考古事业掀开了崭新的篇章…依靠实物资料所获得的科学结论,再次向世人昭示居于古代“海上丝绸之路”要冲的南海诸岛,蕴藏有极为丰富的我国古代文化遗产…国家文物局随即委派中国历史博物馆水下考古学研究室的专业人员于月赴绥中,考察文物出水地点的海洋环境和水下作业条件…年来,在日益提升的科学技术的支撑下,我
水下考古:高科技武装的“国宝保卫战”   1985年,英国人米歇尔·恰恰等偷偷摸摸地从位于南中国海的一艘沉船中打捞出一大批中国文物,包括康熙年间的青花瓷器和金铃等等,并于次年在荷兰阿姆斯特丹的苏富比拍卖行,将这批瓷器以高价卖出。这件事,引起了国际博物馆界的义愤,更激发了中国政府与我国考古界发展自己的水下考古事业的决心。

1992年绥中三道岗海域遥感探测工作

1987年3月,由国家文物局牵头,原国家科委、中国人民解放军总参谋部作战部、海军作战部、国家海洋局、交通部、外交部、中国历史博物馆、中国社会科学院考古研究所、北京大学考古系等单位组成了“国家水下考古协调小组”,负责审定和协调开展水下考古的重大规划和重要实施项目。1987年,中国历史博物馆又在所属考古部门设立“水下考古学研究室”,负责开展全国范围内的水下考古工作。1989年10月20日,国务院公布了《中华人民共和国水下文物保护条例》,由此,我国的水下考古事业掀开了崭新的篇章。

作为考古学的一个特殊分支,水下考古是一项需要高科技支撑的事业,广泛应用到包括潜水物理、潜水生理、潜水医学、海洋物理、海洋化学、海洋生物、遥感物探、水下工程等相关领域的技术。20年来,在日益提升的科学技术的支撑下,我国水下考古工作者在渤海、黄海、东海、南海先后进行了多项水下沉船遗址的调查、发掘。如1989年11月,中日合作广东南海一号宋元沉船调查,1990年6月,海南省文昌县宝陵港清代初期沉船调查,1990年春和1995年春两次中澳合作福建连江定海宋元、明清沉船遗址群的调查和发掘,1991年至1997年辽宁绥中三道岗元代沉船调查与发掘,1996年春西沙群岛文物普查,1998年春浙江宁波象山西泽宋元沉船遗址调查,1998年至1999年西沙群岛水下文物抢救发掘,当然,还有2002年开始试掘、2007年底成功打捞出水“南海一号”等等。

渤海:三道岗遗址拉开自主打捞的序幕

磁感应系统的探头

三道岗沉船遗址的发掘,是我国水下考古队伍第一次进行较大规模的调查发掘工作,标志着中国水下考古进入了独立开展工作的新阶段。

1991年7月,辽宁省绥中县大南铺村的渔民在三道岗海域拖网捕鱼作业中,偶然打捞出一批古代瓷器和一些破碎的船板。绥中县文物管理所闻讯后征集了其中的584件瓷器,有白釉、黑釉碗、罐、瓶、盆、碟等器物,初步推定为元代磁州窑的产品。

这一重要线索很快上报到国家文物局。国家文物局随即委派中国历史博物馆水下考古学研究室的专业人员于9月赴绥中,考察文物出水地点的海洋环境和水下作业条件。经过前期调查,初步推断这是一处元代的沉船遗址。

在当时,水下考古对于中国的考古工作者们来说还是崭新的课题,要发掘三道岗沉船遗址,仍然面临着诸多的考验。

1992年6月起,由中国历史博物馆水下考古研究室牵头,来自沿海各主要省市的水下考古专业人员组成的“国家绥中水下考古队”开始对三道岗遗址进行全面调查和发掘。

为了获得沉船遗址的准确位置,水下考古队采用了高科技的遥感探测手段与潜水人员水下探摸相结合的办法,成功实施了三道岗海域1公里×2公里范围内的遥感探测和定位。

由于特殊的海洋物理、海洋生物化学等因素制约,三道岗沉船的水下考古工作,先后运用、借助的技术领域涵盖航海、物探、定位、潜水、勘测、发掘和水下摄影摄像等方面。

在沉船遗址定位技术上,由于三道岗沉船是一处远岸遗址,不能通过近岸物体的参照进行定位,在遗址的历次勘测工作中相继使用了雷达和卫星等远程定位技术。

雷达定位是一种利用雷达波的发射与接收,确定发射点与接收点间距离的定位系统。通过在遗址点上的船台接收波束并计算出与岸台间的位置关系,从而换算出遗址点在北京坐标系中的坐标位置。

探测过程中,水下考古队先后使用的旁侧声纳扫描系统、高精度测深、磁感应法、浅地层剖面技术等遥感物探搜寻技术,发挥了十分重要的作用。

三道岗沉船的勘测、发掘与记录,基本上建立在常规水下考古技术的基础上,但由于海底堆积物异常和能见度极差,水下考古队也尝试了一些新的技术手段。勘测中的技术环节包括二维、三维勘测,软质堆积和沉积物的发掘。

三道岗沉船遗址的发掘,是我国水下考古队伍第一次进行较大规模的调查发掘工作,标志着中国水下考古进入了独立开展工作的新阶段。对绥中三道岗沉船的调查发掘,为宋元时期磁州窑生产和销售情况、北方海上交通史、造船史等方面的研究提供了重要的科学资料。

此后,国家博物馆水下考古中心根据这一成功的经验,陆续对山东省蓬莱虚里、长岛等周边多个水下考古项目进行了发掘。

南海:探秘西沙

三道岗沉船考古使用的自携式水下呼吸器

第一次见到水下情况,队员们心中的兴奋一下子变成了一种说不出来的滋味,痛心、惋惜,还带着几分无可奈何。

1998年,国家文物局副局长张柏将一面蓝白相间的队旗交到了中国历史博物馆水下考古学研究中心负责人张威手中。12名训练有素的水下考古队员,乘着备有两套潜水装备和水下考古器材的工作船,由海南省琼滩市潭门港起锚出航,驶向西沙群岛。桅杆上挂着一面旗帜——“西沙·中国水下考古”。这支队伍此次出海,是要对西沙群岛水下遗存进行一次大面积普查。这是国家文物局规划的“南海诸岛考古项目”之一,也是中国历史博物馆水下考古学研究中心继辽宁三道岗元代沉船的发掘取得重要收获之后,又一个重大的水下考古项目。

西沙群岛的岛屿分为东西两群,东面一群是宣德群岛。西面一群是永乐群岛,几个大小不同的环礁呈南北向一字排开。水下考古队这次调查的重点是永乐群岛北面的北礁、中部的永乐环礁和南面的华光礁。

在华光礁内外分布着数十个大小不等的暗礁带,随着每天的潮涨潮落,这些礁石时而露出,时而隐没,有的礁石距水面只有十几厘米,它们就像—个个潜伏的鱼雷,时时威胁着过往的船只。所以在这一带海底凡有暗礁的地方,很多都可见散落的沉船遗物。

对于水下考古调查,附近的渔民是最好的向导。这些“船老大”祖祖辈辈生活在这片大海上,他们熟悉这里的每一块礁石,每一寸海浪。华光礁有沉船的消息,就是渔民提供的。

由于西沙群岛海域的海底表面是一层厚厚的礁板结层,这使旁侧声纳仪的穿透性受到影响。加上沉船遗址一般都分布在暗礁密布的地方,大多都很浅,无法行船,所以,调查只能采用人工拖拽目视搜寻和自由潜水搜寻相结合的方法。

“首先使用拖拽目视搜寻法,进行大范围的普遍搜索,找出沉船的可疑地点,然后,对已经确定的可疑地点,进行自由潜水搜寻,弄清每一处遗存的分布范围、堆积形态和包含物。例如沉船的遗骸、散落的货物等。水里被拖拽的队员,握着船尾的牵引绳,头埋在海水里,透过潜水镜,仔细巡视着海底每一处可疑的迹象。”张威说。

我国南海水域海水清澈,许多岛礁周围,在船上就可以看到成片散落着瓷器。渔民出海打鱼时,也常常会碰到渔网被沉船绊破的事情,有时一网撒下去,能打到很多瓷碗、瓷罐等。有的遗址甚至距离海面只有几十厘米,给这些水下遗存保护工作带来很大的困难。而且,令人痛心的是,水下文物被盗事件,在许多地区不断发生。

第一次见到水下情况,队员们心中的兴奋一下子变成了一种说不出来的滋味,痛心、惋惜,还带着几分无可奈何。遗址现场令人触目惊心,数千平方米的范围内,散落着大堆大堆的瓷器残片,到处可见残破的瓶、碗底、碟片、熏黑的船板,水下爆破形成的3个大坑宛如巨大的伤疤。从瓷器崭新的茬口推断,显然是近期破坏所致。

华光礁发现的这处遗址,面积比球场还大,表面到处是破碎的盘子、碗,上层已经结满灰白色的钙质硬壳;东西最多的地方高度约有两三米。粗粗一看,就能分辨出青瓷、白瓷、青花瓷,都是最常见的碗盘、粉盒等日用品。遗址中很多地方已经被掩埋在厚厚的珊瑚沙下。这给了考古队员们很大希望,他们认为,珊瑚沙下一定还有落水的瓷器。经过连夜讨论,考古队决定对遗址进行抢救性发掘。他们把这处遗址命名为 “华光礁一号”。

“撬开板结层,清理掉珊瑚沙,是第一步要完成的工作。”他们首先沿着遗址的纵轴布置了一条长38米的基线,基线缆绳红白相间十分醒目。然后,在基线的西南侧堆积最密集的中心位置,布置一个l米×l米的采集探方。采集探方是一个可拆卸的不锈钢框架。探方框架内,用绳子布满了20厘米×20厘米的方格。标本的采集,只选择釉色、器型、花纹具有时代特征的代表性瓷器。清理工作由8人同时进行,他们分作两组,一组用抽泥机抽遗址表层的珊瑚板结层,大约有二三十厘米,揭开板结层,便是结构松散的珊瑚沙,里面掺杂着一些瓷器的碎片。

考古队员们最初使用的是高压水枪冲刷法,这是水下考古常用的方法。具体做法是:用高压水枪喷出的高压水流,冲刷掉遗址表面的覆盖物,露出遗迹和遗物。这种方法的优点是,水压可根据需要调节,有利于遗址内包含物的保护。但是,经过试用,这种方法不适合西沙一带的发掘。因为,清理过程中,需要水下有一定流速,以便把冲起来的沉积物带走。但西沙海域的潮较小,水流速度很低,被冲刷起来的沉积物总是又回落到了遗址上。为了解决这个问题,他们把用于潜水供气的空气压缩机的气管接到了水枪上,由于加大了压力,珊瑚沙的搬运问题终于解决了。

据研究认定,华光礁一号是南宋时期的一艘海上贸易沉船,它是从福建的泉州港出发的。采购的商品有来自闽江上游支流松溪窑的民用青花瓷器、晋江磁灶窑的粗瓷器,还有泉州德化窑的青白瓷器。

历时39天的西沙水下考古调查,在西沙群岛的永乐环礁、华光礁、北礁等海域共发现文物遗存13处,其中有3处为沉船遗址,华光礁1处、北礁2处。依靠实物资料所获得的科学结论,再次向世人昭示:居于古代“海上丝绸之路”要冲的南海诸岛,蕴藏有极为丰富的我国古代文化遗产。

东海:抢救“碗礁一号”

几件瓷器很可能就是违法分子在海上风大浪急、考古队不得不回港避风的时候,趁黑潜入作业区盗捞的。简直就是在和水下考古队明抢。

2005年6月中旬的一天,福建省平潭县屿头乡一位姓林的渔民,像往常一样驾驶着自己的小木船,出海捕鱼。渔网撒下后,网里捕到的鱼不多,却捞上来好几件瓷碗。

很显然,这是一处海上遗址。不过,多次的哄抢,已经把遗址破坏得很严重了,“收拾残局”成了考古队所要做的第一件事。“一片狼藉”,考古队领队张威道出了第一次看到沉船时的复杂心情:“又兴奋,又想哭。”

水下考古工作者仍然按照田野考古规程,在遗址上布置了探方,按部就班,小心清理。

随后,水下考古队继续对“碗礁一号” 进行发掘与修复。考古队首先取下了渔民用铁耙自制的浮标,用喷了漆的大红浮标拖着铅坠,指示在沉船的准确位置上,GPS提示的经纬度,被标在了水下遗址的分布图上。为标定沉船位置,首先是固定好入水绳,入水绳设置在沉船的东、西两端,遗址基线布置在船只的纵轴上,两端分别与入水绳相连接。

抽掉沉船周围的泥沙,让船身整体暴露出来,是发掘工作的第一步。淤泥的抽取,采用气升法进行。用空气压缩机将高压空气直接压入水下抽泥管,利用气压差原理,将淤泥提升到水面工作船上。为防止小件文物遗失,抽泥管的出口处,设有过滤装置。

抽掉周围的泥沙,沉船的样子基本显现出来:船头朝向,东偏北,甲板以上已荡然无存,船尾靠西的位置可清楚地看到炸药炸过之后留下的大洞。船身的中部,被挖了—个更大的洞,长度达6.9米,横跨了6个舱位,部分隔舱板丢失或移位,船体右舷板破坏严重,未发现连续的船舷板。依据盗掘的面积和船舱的位置分析,被盗的文物不少于两万件,损失惊人!

清理掉表层淤泥之后,沉船的整体身形渐渐显露出来。该船“上平如衡,下侧如刃”,两弦船板呈弧形,船口部外撇,形成了一条刚劲的弧线。12条横隔板,把船身分为13个水密隔舱,一根纵向主干和若干条横肋组成的“龙骨”将整条船紧紧地联结为一个坚固的整体。船壳由三重木板构成。

正式发掘一开始,海底环境便开始恶化。因为盗掘者的破坏,原来海底长期沉积形成的一层硬壳被打破,水下作业人员稍一活动,下层稀软的淤泥就会不停地泛起,再加上每天的潮起潮落,海底流速加快,能见度一下子就降到了50厘米左右。几十厘米的能见度,给水下摄影师李滨又出了一道难题。在水下流速很高的情况下,他调整好姿态并保持不动,凝神屏气,按下快门。同—位置连续拍下几张照片,并保证这些照片经拼接后,丝毫不露痕迹,这不是容易做到的事。

台风袭来,考古队的工作被迫停止,然而当台风过后,考古队员再次潜入海底,他们惊呆了:几件瓷器很可能就是违法分子在海上风大浪急、考古队不得不回港避风的时候,趁黑潜入作业区盗捞的。简直就是在和水下考古队明抢。“我们不得不加快进度。”副领队林果说。考古队感到最急迫的,是要把瓷器尽快打捞出水,以断绝盗捞者的觊觎之心。他们是在和盗捞分子抢时间。

情况严峻,为确保水下文物的安全,张威和林果商量后,决定改变原定计划。新一轮发掘,采用分区分段发掘的方式,将沉船遗址分为几个区域,一个舱位一个舱位逐舱清理,并第一时间将文物提取出水。为了加快速度,他们请来了职业潜水员协助工作。职业潜水员在考古队员的指导下,利用大型抽泥机,清理遗址周围1米以外的大面积淤泥。水下考古队员利用小型抽泥机,完成遗址内淤泥的抽取和清理。新计划实施以后,很快在沉船的东、西两个区域又发现了几个未被破坏的舱位。

从福建地区的考古发现来看,除泉州宋代海船、定海白礁l号遗址和定海湾的其他水下遗址之外,已知的还有长乐大祉沉船、泉州晋江清代木船、晋江深沪湾“沉船窟”遗址等。这些发现为海上丝绸之路的研究提供了更为丰富的资料。

绥中三道岗沉船遗址出水的部分文物

中国近海海域已发现的重要水下遗存(及发现时间)可归纳如下:

1.唐代遗存:

Δ 江苏扬州施桥唐宋码头沉船(1960)

Δ 上海浦东川河县杨河沉船(1979)

Δ 广东珠海担杆镇外伶仃洋南水镇荷包岛海域沉船(1985)

2.宋元遗存:

Δ广东台山县南下川岛海域宋代沉船(“南海一号”)(1989)

Δ浙江宁波东门口宋元码头遗址沉船(1978)

Δ 福建泉州后渚宋元故港湾沉船(1973)

Δ 福建泉州法石宋元沉船(1982)

Δ 福建闽江定海湾白礁一号沉船(1990)

Δ 广东新会银州湖宋元崖门海域海战沉船(1991)

Δ 山东蓬莱登州港元代沉船(1984)

Δ 辽宁绥中三道岗海域元代沉船(1992)

3.明清遗存:

Δ 山东梁山宋金河故道明代兵船(1956)

Δ 福建东山冬古湾明末清初沉船(2000)

Δ 福建晋江深沪湾明末清初沉船(2000)

Δ 澎湖大塭海域“将军一号沉船”(1995)

Δ 广东汕头达濠区广澳港明末清初沉船(1995)

Δ 海南文昌东宝陵港海域明清沉船(1987)

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