Пример обработки экспериментальных данных

В.П.Дудкин, И.Н.Кошелев

Применение описанного выше комплекса трансформаций магнитных аномалий рассмотрим на примере обработки магнитометрических данных по участку Глыбочок, в частности, по 38 планшету съемки (см. рис. 2). Результаты представлены на рис. 9.

На площади планшета корреляционным методом вычислены локальные аномалии в предположении нелинейного регионального поля и градиенты магнитной индукции. Археологические объекты трипольской культуры, как правило, содержат остатки сильно обожженной глины и отличаются от вмещающей среды повышенной намагниченностью. В связи с этим поисковый интерес представляют, прежде всего, положительные магнитные аномалии. Расчеты показывают, что в частности на данном планшете съемки аномалии-помехи изменяются в пределах от -10 до +12 нТ с практически нулевым средним (+ 0.3 нТ) и стандартом ε = ±3.8 нТ. Поэтому минимальная амплитуда искомых аномалий может быть принята на уровне 10 нТ. Аномалии меньшей амплитуды отфильтрованы амплитудным фильтром. Результат представлен на рис. 9, А. Как видно из рисунка, на площади планшета уверенно фиксируются несколько линейно вытянутых локальных аномалий амплитудой до 165 нТ, радиально ориентированных относительно кольцевой структуры трипольского поселения (см. также рис. 1). Это позволяет предположить соответствие локальных аномалий отдельным трипольским площадкам.

Аномалии модуля горизонтального градиента поля представлены на рис. 9, Б, начиная от уровня 10 нТ/м, что обосновано особенностями технологии полевых магнитометрических работ. В качестве нормального (допустимого для помех) был принят градиент 10 нТ/м. Если изменение значений поля между соседними точками превышало эту величину, проводились контрольные замеры и детализация.

Рис. 9. Участок Глыбочок (планшет 38). Локальные магнитные аномалии (А) и их градиенты : Б – горизонтальный, В – вертикальный, Г – вторая производная магнитной индукции	Рис. 10. Качественная интерпретация магнитометрических данных по участку Глыбочок (планшет 38). А – аномалии по методу обратных вероятностей; Б – аномалии магнитной восприимчивости; В – классификация локальных аномалий по амплитудному признаку; Г – предполагаемые археологические объекты (1 – трипольские площадки, 2 – хозяйственные ямы)

Как видно из рисунка, аномалии модуля горизонтального градиента имеют несколько большие размеры по сравнению с локальными аномалиями. Это объясняется более высокой изрезанностью аномального магнитного поля не только над археологическим объектом, но и в непосредственной близости от него, что отражает, по-видимому, влияние культурного слоя, отдельных обломков изделий из обожженной глины и других причин магнитных неоднородностей верхнего слоя почвы в районе археологического памятника. В связи с этим в данных условиях, когда четко фиксируются локальные аномалии, непосредственно использовать модуль горизонтального градиента при археологическом истолковании магнитометрических данных нецелесообразно. Эту характеристику рекомендуется применять в случаях фрагментарного поля локальных аномалий, когда возникают трудности в решении вопроса, как объединить отдельные фрагменты в один или несколько объектов. В отличие от модуля горизонтального градиента аномалии второй горизонтальной производной (рис. 9, Г) отмечают искомые археологические объекты более контрастными и локальными контурами. То же можно сказать и об аномалиях вертикального градиента магнитной индукции (рис. 9, В), которые подтверждают наличие неглубоко залегающих изолированных локальных объектов.

Качественная интерпретация материалов магнитометрической съемки на участке Глыбочок иллюстрируется рисунком 10. Надежность выделения локальных аномалий оценивается методом обратных вероятностей. В качестве искомой принята симметричная аномалия с одним максимумом и шириной 5 точек наблюдений по профилю, соответствующая размерам трипольской площадки.

По данным расчетов методом обратных вероятностей (рис. 10, А) интерпретируемые локальные аномалии, отмеченные на рис. 9, А, установлены вполне надежно – с вероятностью 70-100% и, по-видимому, отвечают трипольским площадкам. Наряду с ними вероятностями 55-70% отмечается ряд небольших изометричных малоамплитудных аномалий, которые, судя по их форме и размерам, не могут быть площадками.

Для оценки природы археологических объектов, отвечающих локальным аномалиям, произведено вычисление магнитной восприимчивости по магнитометрическим данным. Расчет выполнен по эмпирической формуле :

(22)

где (i) – магнитная восприимчивость в i-той точке профиля; n = 2m +1 – ширина расчетного интервала; p = sin² I + cos² I ·cos2 A – коэффициент, учитывающий направление намагничения пород (I) и азимут профиля (A); B(i) – значения магнитной индукции в точках расчетного интервала; К – эмпирический коэффициент, который для объектов, включающих обожженные глины, нами принят равным 4.

Полученные результаты расчета магнитной восприимчивости (рис. 10, Б) вполне удовлетворительно отвечают представлениям о магнитных характеристиках трипольских площадок, которые, по нашим данным [Дудкін, Кошелев 1997], характеризуются магнитной восприимчивостью в пределах (4-180)·10^-6 ед.СИ.

Классификация локальных магнитных аномалий по амплитудному признаку (рис. 10, В), хотя и подтверждает полученные ранее выводы, имеет несколько схематический характер. Поэтому выделение контуров археологических объектов произведено на основе аномалий второй производной магнитной индукции с учетом данных о магнитной восприимчивости и оценки степени достоверности выделения локальных аномалий. Выбор именно этой характеристики магнитного поля обоснован высокой чувствительностью вторых производных к неглубоко залегающим объектам. Аномалии второй производной магнитной индукции Вxx по форме и размерам наиболее близки к истинным контурам аномальных тел (см. рис. 7, 9). Как видно из рис. 10, Г, на площади 38 планшета выделяются объекты двух различных типов :

1 – характеризуются большими размерами, вытянутой, как правило, формой и высокими значениями магнитной восприимчивости; по комплексу признаков они отождествляются с трипольскими площадками, которые на рисунке условно изображены прямоугольниками (заштрихованная часть отвечает местам наиболее вероятного расположения хорошо сохранившихся слоев обожженной глиняной обмазки);

2 – имеют изометрическую форму, небольшие размеры и характеризуются низкими значениями магнитной восприимчивости; это могут быть хозяйственные ямы, кострища или локальные археологические объекты иной природы.

Подобные построения можно было бы выполнить и на основе аномалий вертикального градиента магнитной индукции Вz, однако при этом на результативной карте информация об объектах второго типа не нашла бы отражения – ее пришлось бы исключить вместе с фоном помех.