Электроразведочное картирование «замерзших» пазырыкских курганов Алтая

Задача распознавания присутствия льда под каменными насыпями курганов чрезвычайно важна. Хорошая сохранность мумий и уникального погребального инвентаря из органических материалов обусловлена именно наличием льда и мерзлого грунта в погребальных камерах отдельных курганов.

Работы в этом направлении были начаты геофизическими исследованиями на плато Укок [Эпов, Манштейн и др., 2003, с. 528 – 534] и продолжены в северо-западном районе Монгольского Алтая (Эпов, Молодин и др., 2005, с.503 – 506). Поставленная задача осложнена тем, что каменная кладка кургана не позволяет применить контактные методы исследования подкурганного пространства непосредственно над объектом. Геофизическая разведка 2006 г. производилась с комплексным применением методов сопротивлений и частотного электромагнитного зондирования. Технология исследования замерзших курганов разработана в Институте нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН [Эпов, Манштейн и др., 2003, с. 528 – 534; Эпов, Молодин и др., 2005, с.503 – 506; Эпов, Молодин, Чемякина, 2006, с. 86 – 88].

Исследование одного кургана включает измерение модифицированным методом сопротивлений на двух площадках с типовым размером 20 х 20 м2 с шагом через 1м по Y и 0.5 м по Х. Одна площадка включает курган, другая, равная по площади первой, – площадка сравнения, структура которой близка к однородной. Итого на каждом кургане необходимо выполнить более 400 физических точек наблюдений методом сопротивлений.

Дополнительная информация о геоэлектрических параметрах вмещающей среды получалась с помощью вертикальных электрических зондирований (ВЭЗ) с разносами АВ/2 до 6 м.

Данные, полученные над курганом, мы называем полным полем. Данные, полученные над референтной средой, названы нормальным полем. Для обнаружения аномалий поля, измеренного на кургане, по сравнению с полем на референтной среде, были применены разности: модуль разности полного поля и нормального назван абсолютной аномалией поля, а просто разность названа аномальным полем.

Электромагнитные частотные зондирования аппаратурой ЭМС выполнялись с шагом наблюдений 1 м. При этом сеть наблюдений по возможности включала в себя видимую часть кургана целиком. Профили наблюдений захватывали окружающую часть пространства и пересекали видимую часть насыпи. Построения выполнены в единицах кажущейся удельной электропроводности, полученной в низкочастотном приближении. Проводящая часть разреза по данным ЭМС совпадает с мощностью оттаявшего пласта грунта. На рис. 2 представлен геоэлектрический разрез через курган № 4 памятника Олон-Курин-Гол 9, отражающий подповерхностную структуру кургана.

Работы по описанной выше методике были дополнены вертикальными электрическими зондированиями (ВЭЗ) и электропрофилированием (ЭП). Частотные электромагнитные зондирования проводились как по профилям через центральную линию курганов, так и по площадной схеме. Весь объем выполненных в 2006 году исследований курганных могильников в долинах Олон-Курин-Гол и Улан-Даба 1 приведен в таблице 1.

Результаты электроразведочных работ. Олон-Курин-Гол-9, курган № 3. По данным ВЭЗ для северного и южного участков вмещающей среды вблизи кургана толщина рыхлой части разреза равна 0,9 м. На большей глубине залегает монолитный слой-изолятор. Учитывая, что курган находится на надпойменной террасе видимой мощностью более 4 м, можно полагать, что на глубине около 1 м залегает аллювий в замерзшем состоянии. Над курганом № 3 этой системы выполнены площадные

Таблица 1. Комплекс примененных геофизических методов

Олон-Курин-Гол-9, курган № 4. Результаты работ представлены на рис. 1. Каменная насыпь кургана в значительной мере была разобрана местным населением, что дало возможность выполнить электропрофилирование установкой Венера с разносом 0,7 м. Разрез по данным ЧЭЗ и график электрического профилирования по центральной оси кургана представлены в нижней части рис. 2. Полученные данные хорошо согласуются и позволяют сделать вывод о наличии высокоомной аномалии (пикеты 7-9 графика ЭП) с низкоомным обрамлением (пикеты 6 и 10 ЭП) внутри данного кургана.

Олон-Курин-Гол-3, курган № 1. В результате работ получены карты площадных наблюдений методом сопротивлений и ВЭЗ. Мощность рыхлых отложений по данным ВЭЗ около 1 м. Под курганом наблюдается большее сопротивление грунта по сравнению с окружающей средой. Возможно, это связано с массивным обледенением грунта на глубинах более 1 м.

Рис. 1 Олон-Курин-Гол-9. Курган № 4; 28/06/2006. Площадное исследование методом сопротивления. Пунктиром показано направление профиля ЧЗ.

Рис. 2 Олон-Курин-Гол-9. Курган № 4; 28/06/2006. Геоэлектрический разрез по данным частотного зондирования по профилю 7 (см. рис.1) В нижней части рисунка – результат электропрофилирования (ЭП) по той же линии.

Олон-Курин-Гол-12, курган № 4. Методом вертикальных электрических зондирований (ВЭЗ) определено, что с северной стороны кургана рыхлая верхняя толща имеет мощность около 0,4 м и залегает на непроводящем основании. С южной стороны кургана рыхлая часть грунта имеет мощность до 2,4 м, состоит из двух слоев и залегает на непроводящем основании.

На картах аномалий площадного исследования методом сопротивлений наблюдаются проводящие зоны, приуроченные к центру кургана.

Олон-Курин-Гол 12, курган № 1 . По результатам электропрофилирования можно утверждать, что в кургане имеется объем с высоким сопротивлением (около 1 КОм·м), который находящейся под насыпью. В центре есть небольшое проводящее включение, но оно не является глубоким (менее 1 м).

Олон-Курин-Гол устье 2, курган №1 . Площадное исследование методом сопротивлений показывает наличие двух небольших изолирующих тел в центре кургана. Однако аномалии небольшие и соотносить им мерзлотные линзы не стоит. Это тем более интересно, что данный объект был выбран с методическими целями, т.к. по внешним конструктивным признакам отличался от курганов пазырыкской культуры.

Улан-Даба 1, курган №1. Этот курган подвергся повторному геофизическому изучению с целью получения дополнительной информации после снятия насыпи. Дополнительные исследования частотными зондированиями выявили вертикальные границы, которые, однако, соответствовали уже выкопанной яме.

Таким образом, по результатам предварительной обработки данных комплексных электроразведочных исследований два кургана имеют значительные аномалии повышенного сопротивления. Это Олон-Курин-Гол-9, курган № 4 и Олон-Курин-Гол-3, курган № 1. Однако характер аномалий требует их дальнейшего изучения на предмет приуроченности к ним замерзших объектов.

Археологическая проверка геофизических данных. Необходимо отметить, что российско-германско-монгольские археологические исследования на пазырыкских курганах Северо-Западной Монголии в 2006 г. строились с учетом результатов геофизических работ, проведенных в 2005 г. Одним из важных аспектов проводимых раскопок являлась как раз проверка правильности прогнозов на наличие мерзлоты, полученных при помощи методов геофизики [подробнее см. статью Молодина В.И., Парцингера Г. и др. в настоящем сборнике].

Раскопки подтвердили присутствие мерзлотных образований во всех трех объектах, выделенных по результатам геофизической диагностики: Улан-Даба-1, курган 2 могильника Олон-Курин-Гол-6, курган 1 могильника Олон-Курин-Гол-10. Однако природа и масштабы этих образований были различны. Так, на кургане №1 Улан-Даба-1 специально для выявления причин аномалии был прокопан шурф размером 4 х 3,5 м. Линза мерзлоты действительно обнаружена на глубине 2-2,5 м, в ненарушенных слоях, подстилающих курган, но причины образования ее имели природную основу: на каменном цоколе, при подвижках моренных или селевых потоков образовался своеобразный каменный «карман» из валунов и обломочного камня, в котором и аккумулировалась вода, впоследствии замерзшая и превратившаяся в лед.

В кургане № 2 на могильнике Олон-Курин-Гол-6, который был ограблен, мерзлый грунт также фиксировался в могильной яме и в заполнении сруба, но, кроме того, внутри сруба вдоль северной его стенки находилась узкая линза чистого льда. Ее положение соотносится с отмеченным геофизическими методами смещением непроводящей аномалии в северную часть ямы.

Наконец, в кургане № 1 могильника Олон-Курин-Гол-10, где обнаружено не потревоженное захоронение воина, мерзлота присутствовала в наибольшем масштабе и в различных видах. Промерзшим было заполнение могильной ямы вокруг сруба, а внутри сруба лед присутствовал в чистом виде в северной части сруба. Кроме того, на грунтовой подсыпке под погребальным ложем образовался льдистый бугор почти по всей площади сруба, выдавивший доски вверх. Именно благодаря присутствию мерзлоты в таком масштабе данное погребение со всем его содержимым отличала уникальная степень сохранности.

Из всего вышесказанного следует, что применявшиеся для обнаружения льда в погребальных комплексах геофизические методики полностью себя оправдали, показав, по сути, стопроцентный результат по проверке геофизического прогноза. Вместе с тем, проведение достаточно масштабного геофизического мониторинга показало малоперспективность района на предмет присутствия пазырыкских комплексов с мерзлотой. Скорее всего, это связано с более мягким климатом по сравнению с соседним плато Укок в виду южной экспозиции Сайлюгемского хребта.