出于对文物保护的需要，野外考古要求无损的调查探测技术，因此不会使地下文物受到损害的地球物理考古是考古调查的一个必然发展方向.地下的考古遗存通常与其周围介质存在一定的物性差异，这就为应用地球物理方法进行考古调查奠定了基础.如夯土的密度、电导率、介电常数、及磁导率等和周围的介质存在差异.根据考古遗存和周围介质在电性、磁性、放射性元素含量、地震波阻抗等方面的差异，可使用高密度电法、磁法、地震勘探、探地雷达、放射性勘探等多种地球物理方法进行探测(钟世航，2004).其中高密度电阻率法是勘探此类遗迹的有效方法之一.

地球物理考古起源于欧洲，第二次世界大战后广泛得到应用，逐渐成为考古的有效手断，并且收到考古学家的关注.目前，地球物理考古已被世界各国使用，特别是德国、英国、法国、意大利等欧洲国家，美国其历史较短，虽然起步较晚，但发展较快，并且具有相对其他国家更加精良的探测设备.由近几年国外文献来看，地球物理考古的主要方向是综合地球物理和三维地球物理考古.

我国在地球物理考古方面岂不相对较晚，从发表的文献来看，大多为缺乏系统的理论研究的简单应用.自20世纪80年代起，地球物理技术才在我国考古领域得到重视.2002年，中国地质调查局主持，利用地球物理和遥感技术对秦始皇陵地下文物的调查，是我国首次纳入国家“863项目”的地球物理考古工作(刘士毅等，2004；段清波，2005).它集中了电法、磁法、地震、重力及探地雷达等地球物理方法，取得了一批有价值的成果.

地球物理考古具有远大的前景和应用价值，但还不能完全达到考古需求，如多解性、环境干扰等.这就需要我们对地球物理考古从事更多的调查实践及理论研究.

高密度电阻率法是通过对地下半空间中传导电流的分布规律进行研究，获取地下介质电阻率，从而进行勘探的，许多的考古目标和周围介质都存在着电阻率差异，如古城墙、古河道、墓室、墓道，根据不同的电阻率值判断不同的考古目标.

高密度电法数据采集时，通过程序的控制，每次选择电极阵中四个电极作为A、B供电电极和M、N测量电极，仪器自动测量AB间的供电电流I和MN间的测量电位ΔV.根据下列公式计算出视电阻率为

图 1

Fig. 1

图 1 三种排列示意图 Fig. 1 There kinds of schematic diagram

高密度电阻率法在野外数据采集时方式有两种，一种是地表剖面数据采集，另一种是井中电阻率成像数据采集，后者又包含有单孔和跨孔两种方式.高密度电阻率法采用的主要电极排列方式有温纳四极排列、联合三极排列、偶极排列和微分排列.高密度电阻率法基本以这四种排列方式为主，但也各有特点，电极排列即可联合使用，也可根据需要单独使用.

野外数据采集是在确定排列方式与采集参数后通过高密度电阻率主机控制多路电极转换器通过电极系完整断面数据自动采集(图 2).数据采集完成后，通过通讯程序将原始数据转入计算机进行数据处理、二维反演后输出二维地电断面(于维刚等，2009).

图 2

Fig. 2

图 2 高密度电阻率测量系统断面扫描测点示意图 Fig. 2 The schematic diagram of high-density resistivity system section scanning survey point

高密度电法资料处理采用RES2DINV高密度电阻率数据二维反演软件反演数据，反演采用最小二乘反演技术，对于地质情况较复杂区域，使用二维图像进行勘探.此软件是用地面上测得的电阻率数据绘制地下的二维模型，它的处理过程是全自动化的，不需要提供初始模型.该软件通过对原始数据进行多次地形改正，最大程度降低了地形的影响.迭代次数3~5次，RMS＜10.其大致处理流程为三步：第一步，原始数据编辑和整理；第二步，选取合理的反演参数进行反演；第三步，提取反演数据进行地形改正，最终得到反演电阻率剖面图(王广仓和董延朋，2008).

该墓葬区位于江西，雨水充沛、光照充足，气温变化较大，降水分布不均.属于低矮丘陵区，通过相关资料的查阅，并结合实际的工作情况，分析得到该工区的主要介质为第四系松散堆积层、封土、建造墓葬建筑材料、陵寝及陵园建筑倒塌所形成的堆积物、近现代墓葬等.

使用高密度电阻率法进行探测工作，高密度电法采用偶极-偶极装置，26个排列，剖面长度3274.5 m，60个电极，电极距2 m，测线距5 m.如图 3所示.

图 3

Fig. 3

图 3 探测工区测线布置图 Fig. 3 The survey line map of the work area

人工建造的墓道、墓葬、封土，和建造过程中对原生土(地层)产生的挠动引起的地下介质物理性质的变化是开展考古地球物理勘探的物理基础.

工作区内有效深度范围内的介质，电阻率均不高.介质的电阻率性质与含水量、孔隙度相关，一般含水量高、孔隙度大的电阻率相对较小.如果墓室与墓道充水，其电阻率应该相对于周围介质较小；坍塌的陵园建筑，经过长期风化与堆积压实，其电阻率性质可能与周围介质相差不大；陵园中夯土施工遗迹及陪葬坑，由于其密实程度较高，将形成较高电阻率(高立兵等，2004；杨宏智和吕小红，2008).

从图 4中，由测线中间地形隆起处向下，呈现中间低阻，两边电阻率较高.如果墓道充水，应具有相对周围介质较小的电阻率.此葬墓可能曾经被挖掘过，因此中间低阻带推断为葬墓的墓室或盗洞.而上半段低阻区宽度较窄，下半段低阻区宽度较宽，因此判断为墓室.墓室左侧测小块圆形低阻区推断为盗墓坑洞.

图 4

Fig. 4

图 4 9号测线高密度电阻率反演结果剖面图 Fig. 4 The high-density resistivity inversion results section of No.9 survey line

图 4、图 5、图 6中，9号测线、11号测线、13号测线，地下浅部均具有4处高阻带，分别大致分布在测线的33 m、53 m、67 m、79 m处.陵园内夯土施工遗迹，包括陪葬坑，墓道中的阶梯围墙倒塌，使其密实程度较高，相对周围区域呈现较高的电阻率.并且由于其延伸较长，形状类似墓道，因此4处高阻带推断为4个宽约5 m的墓道.

图 5

Fig. 5

图 5 11号测线高密度电阻率反演结果剖面图 Fig. 5 The high-density resistivity inversion results section of No.11 survey line

图 6

Fig. 6

图 6 13号测线高密度电阻率反演结果剖面图 Fig. 6 The high-density resistivity inversion results section of No.13 survey line

图 5和图 6中，地下深部15 m以下出现中间高阻，两旁电阻率较低，范围较大，并且分布范围处于地形凸起区域的下面，因此判断为葬墓的主墓室，从图中估算出其墓室宽约12 m.两图中地表附近均存在多个小低阻区域，推测是葬墓的盗墓坑洞.

在图 7中，21号测线40至67 m处有一高阻带，位于该条测线的凸起处，推测为墓葬封土.中间被一个小低阻区断开，此小低阻区推测为盗洞.

图 7

Fig. 7

图 7 21号测线高密度电阻率反演结果剖面图 Fig. 7 The high-density resistivity inversion results section of No.21 survey line

图 7和图 8中，地下深部15 m以下均呈现两边低阻，中间高阻，范围较小，再根据地形也处于一凸起部位，因此分析判断为葬墓的陪葬墓.陪葬墓相对于主墓室的规模较小，宽约8 m.右侧77至95 m均存在一高阻区域，根据一般葬墓结构推测为陪葬坑.

图 8

Fig. 8

图 8 23号测线高密度电阻率反演结果剖面图 Fig. 8 The high-density resistivity inversion results section of No.23 survey line

15号至19号测线整体电阻率较平均，坍塌的陵园建筑经过长期风化与堆积压实，所以其电阻率性质与周围介质相差不大.根据地形发现，15、17、19测线位于地形两隆起处之间，地面较为平坦.图 9中，17号测线55至67 m处存在一低阻区，左侧存在一高阻区，两处形状相似，并且对称分布，又在两墓室之间，因此判断左右两侧为陪葬坑，左侧陪葬坑保存较为完整，产生相对高阻异常；而右侧陪葬坑有水充填，显示相对周围介质较小的电阻率.

图 9

Fig. 9

图 9 17号测线高密度电阻率反演结果剖面图 Fig. 9 The high-density resistivity inversion results section of No.17 survey line

通过对各测线的探测结果综合分析，可以比较准确地确定墓葬的结构位置.

将9、11、13、15、17、19、21、23测线探测结果剖面图处理为三维图像.如图 10所示.

图 10

Fig. 10

图 10 9~23号测线三维空间示意图 Fig. 10 The 3d schematic diagram of No.9~23 survey line

在图 10中，可以很直观的看出主墓室的位置在11~13号测线范围内59~71 m处，同样直观的看出陪葬墓位于21~23号测线61~69 m处，封土位置为21号测线40~67 m，主墓室与陪葬墓之间有两处陪葬坑，并以东西向延伸至封土位置，更证明了推测的可靠性.

经过综合测线解释，并结合地形以及一般葬墓特征，得到测区内葬墓结构平面示意图.如图 11所示.

图 11

Fig. 11

图 11 葬墓结构平面示意图 Fig. 11 The plane sketch of relic

图 11中，蓝色圆形表示两处盗墓坑洞；四块黄色区域表示主要墓道；三块浅蓝色区域表示三处陪葬坑；左边红色区域表示主墓室，右边红色区域表示陪葬墓；紫色区域表示葬墓封土.由于葬墓多以对称结构为主，并结合地形，推测左边绿色区域可能为已经坍塌的主墓室，右边绿色区域可能为已经坍塌的陪葬墓.

本文通过使用高密度电阻率法对该墓葬区进行探测，得出了一批重要的探测成果，成功地查明了墓葬封土的分布区域、墓葬的结构与墓道分布及可能出现的陪葬墓、陪葬坑及其位置，为进一步的考古探测和发掘提供了重要的依据.通过本次考古探测，得出了以下结论：

(1)通过探测和资料处理分析，查明了该墓葬结构以及墓道分布.

(2)高密度电阻率法是勘探这类遗迹的有效方法之一，这个方法的显著优点是它不会对古墓葬造成任何损坏.

(3)墓室和墓道在高密度电法勘测中体现为高阻反映，但是其间也由于地表干扰因素的影响，形成个别的假异常.因此，如何在现场排除干扰和在数据处理中提取有效信息十分关键.

(4)由于各种地球物理考古方法的应用效果不仅受到物性差异的大小及考古目标的规模限制，还同样受到遗址所处环境，如土壤类型、含水量、地质条件和现代人工建筑的影响，使得同一种地球物理方法在某同一目标显示不同的异常，如上面分析的17号测线两处陪葬坑，所以要具体问题要具体分析.