Nghiên cứu thử nghiệm các phương pháp địa vật lý để phát hiện di tích lịch sử bị chôn vùi ở Việt Nam

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu các phương pháp địa vật lý phát hiện di tích lịch sử bị chôn vùi tại Việt Nam, góp phần bảo tồn văn hóa.

• Tác giả: Mai Thị Lụa
• Người hướng dẫn: PGS. Đinh Văn Toàn
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Địa Vật Lý
• Đề tài: Nghiên cứu thử nghiệm một số phương pháp Địa Vật Lý phát hiện các đối tượng di tích lịch sử bị chôn vùi tại một số điểm ở Việt Nam
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: VÀI NÉT VỀ ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ TRONG KHẢO CỔ VÀ ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG KHẢO CỔ KHU VỰC HOÀNG THÀNH THĂNG LONG
• 1.1. Vài nét về ứng dụng phương pháp Địa Vật lý trong công tác khảo cổ ở nước ngoài
• 1.2. Tình hình ứng dụng phương pháp Địa Vật lý trong nước phục vụ công tác khảo cổ
• 1.3. Một số đặc điểm môi trường khảo cổ khu vực Hoàng Thành Thăng Long
• 1.3.1. Đặc điểm địa hình
• 1.3.2. Đặc điểm địa tầng các lớp đất gần bề mặt
• 2. CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN TỪ
• 2.1. Phương pháp đo cắt lớp điện trở
• 2.2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp
• 2.3. Khối lượng khảo sát và kết quả đo đạc
• 2.4. Phương pháp radar xuyên đất
• 2.5. Cơ sở của phương pháp Radar xuyên đất
• 2.6. Khối lượng đo đạc và kết quả thử nghiệm. Kết quả khảo sát bằng thiết bị điện từ tần số thấp ERA
• 3. CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT THỬ NGHIỆM BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ KHÁC
• 3.1. Kết quả khảo sát thử nghiệm bằng phương pháp đo từ
• 3.2. Phương pháp đo thăm dò địa chấn
• 3.3. Phương pháp địa chấn khúc xạ
• 3.4. Xử lý và phân tích số liệu
• 3.5. Khối lượng công việc và kết quả khảo sát
• 4. CHƯƠNG 4: KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ PHÁT HIỆN CÁC ĐỐI TƯỢNG VĂN HÓA CỔ BỊ VÙI LẤP TRONG KHU THÀNH CỔ HÀ NỘI
• 4.1. Về hiệu quả của các phương pháp Địa vật lý đã áp dụng thử nghiệm
• 4.2. Phương pháp cắt lớp điện trở
• 4.3. Về hiệu quả của phương pháp Radar xuyên đất
• 4.4. Phương pháp điện từ tần số thấp ERA
• 4.5. Hiệu quả của phương pháp thăm dò địa chấn
• 4.6. Về hiệu quả của phương pháp đo dị thường từ
• 4.7. Lựa chọn tổ hợp phương pháp khả năng đạt hiệu quả trong phát hiện các đối tượng bị vùi lấp và kết quả dự đoán phân bố các di tích trong khu Thành Cổ
• 4.8. Về khả năng sử dụng các phương pháp Địa Vật lý và quy trình công nghệ khảo sát phát hiện các đối tượng khảo cổ bị vùi lấp
• 4.9. Về kết quả dự báo một số đối tượng di tích bị vùi lấp trong khu Thành Cổ
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu phương pháp địa vật lý tại Việt Nam

Nghiên cứu phương pháp địa vật lý phát hiện di tích lịch sử bị chôn vùi tại Việt Nam đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong công tác khảo cổ. Các phương pháp này không chỉ giúp xác định vị trí của các di tích mà còn cung cấp thông tin về cấu trúc địa chất của khu vực khảo sát. Việc áp dụng công nghệ địa vật lý trong khảo cổ học đã được nhiều quốc gia trên thế giới thực hiện thành công, và Việt Nam cũng không nằm ngoài xu hướng này. Tuy nhiên, việc ứng dụng còn nhiều hạn chế và cần được phát triển hơn nữa.

1.1. Lịch sử phát triển phương pháp địa vật lý tại Việt Nam

Phương pháp địa vật lý đã được áp dụng tại Việt Nam từ những năm 50 của thế kỷ trước. Tuy nhiên, cho đến nay, việc sử dụng các phương pháp này trong khảo cổ vẫn còn hạn chế. Các nghiên cứu chủ yếu được thực hiện theo kiểu tự phát hoặc hợp tác cá nhân, dẫn đến thiếu tính hệ thống và đồng bộ.

1.2. Tình hình ứng dụng phương pháp địa vật lý trong khảo cổ

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nhưng việc ứng dụng phương pháp địa vật lý trong khảo cổ tại Việt Nam vẫn chưa được phổ biến. Các khảo sát chủ yếu tập trung vào một số khu vực như Hoàng Thành Thăng Long và Mỹ Sơn, nhưng kết quả chưa đạt được như mong đợi do nhiều yếu tố ảnh hưởng.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu di tích lịch sử bị chôn vùi

Việc phát hiện các di tích lịch sử bị chôn vùi gặp nhiều thách thức, đặc biệt là trong môi trường đô thị hiện đại. Các yếu tố như địa chất phức tạp, sự xáo trộn của các lớp đất và sự hiện diện của các công trình xây dựng hiện đại gây khó khăn cho việc áp dụng các phương pháp địa vật lý.

2.1. Đặc điểm địa chất khu vực khảo sát

Khu vực khảo sát thường có nhiều lớp đất khác nhau, từ trầm tích tự nhiên đến các lớp đất nhân tạo. Điều này tạo ra sự phức tạp trong việc phân tích và xác định vị trí của các di tích lịch sử. Các lớp đất gần bề mặt thường dễ bị xáo trộn, làm giảm độ chính xác của các phương pháp khảo sát.

2.2. Ảnh hưởng của môi trường đô thị đến khảo sát

Môi trường đô thị với nhiều công trình xây dựng, hệ thống điện nước và viễn thông gây ra nhiễu cho các thiết bị địa vật lý. Điều này làm giảm hiệu quả của các phương pháp khảo sát, khiến cho việc phát hiện di tích trở nên khó khăn hơn.

III. Phương pháp điện từ trong phát hiện di tích lịch sử

Phương pháp điện từ là một trong những phương pháp địa vật lý được sử dụng phổ biến trong việc phát hiện các di tích lịch sử bị chôn vùi. Phương pháp này dựa trên sự khác biệt về tính chất dẫn điện của các vật liệu trong lòng đất, giúp xác định vị trí của các di tích một cách hiệu quả.

3.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp điện từ

Phương pháp điện từ hoạt động dựa trên nguyên lý phát và thu tín hiệu điện từ. Các tín hiệu này phản ánh sự khác biệt về điện trở giữa các loại đất và các di tích. Điều này cho phép các nhà khảo cổ xác định được vị trí và hình dạng của các di tích bị chôn vùi.

3.2. Kết quả khảo sát bằng phương pháp điện từ

Kết quả khảo sát cho thấy phương pháp điện từ có khả năng phát hiện các di tích với độ chính xác cao. Tuy nhiên, hiệu quả của phương pháp này còn phụ thuộc vào điều kiện địa chất và môi trường khảo sát. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, trong một số trường hợp, phương pháp này có thể không đạt được kết quả như mong đợi.

IV. Phương pháp cắt lớp điện trở trong khảo cổ học

Phương pháp cắt lớp điện trở là một trong những kỹ thuật địa vật lý quan trọng trong việc phát hiện di tích lịch sử. Phương pháp này cho phép nghiên cứu cấu trúc địa chất theo chiều sâu, từ đó xác định được vị trí của các di tích bị chôn vùi.

4.1. Nguyên lý hoạt động của phương pháp cắt lớp điện trở

Phương pháp cắt lớp điện trở sử dụng các điện cực để đo điện trở suất của đất. Các số liệu thu được sẽ được phân tích để tạo ra các mặt cắt địa điện, từ đó xác định được cấu trúc và tính chất của các lớp đất.

4.2. Kết quả khảo sát bằng phương pháp cắt lớp điện trở

Kết quả khảo sát cho thấy phương pháp cắt lớp điện trở có thể phát hiện được nhiều di tích lịch sử bị chôn vùi. Tuy nhiên, phương pháp này cũng gặp phải một số hạn chế do yêu cầu về việc tiếp địa và điều kiện khảo sát.

V. Ứng dụng thực tiễn của phương pháp địa vật lý trong khảo cổ

Việc ứng dụng các phương pháp địa vật lý trong khảo cổ học đã mang lại nhiều kết quả tích cực. Các phương pháp này không chỉ giúp phát hiện di tích mà còn cung cấp thông tin quý giá về lịch sử và văn hóa của khu vực khảo sát.

5.1. Các dự án khảo cổ thành công nhờ phương pháp địa vật lý

Nhiều dự án khảo cổ tại Việt Nam đã thành công nhờ ứng dụng các phương pháp địa vật lý. Các kết quả khảo sát đã giúp xác định được vị trí của nhiều di tích quan trọng, từ đó phục vụ cho công tác bảo tồn và phát huy giá trị văn hóa.

5.2. Tương lai của phương pháp địa vật lý trong khảo cổ

Với sự phát triển của công nghệ, phương pháp địa vật lý hứa hẹn sẽ tiếp tục được cải tiến và ứng dụng rộng rãi hơn trong khảo cổ học. Điều này không chỉ giúp phát hiện di tích mà còn nâng cao hiệu quả trong công tác bảo tồn di sản văn hóa.

VI. Kết luận và triển vọng nghiên cứu phương pháp địa vật lý

Nghiên cứu phương pháp địa vật lý phát hiện di tích lịch sử bị chôn vùi tại Việt Nam đang mở ra nhiều cơ hội mới cho công tác khảo cổ. Mặc dù còn nhiều thách thức, nhưng với sự quan tâm và đầu tư đúng mức, các phương pháp này có thể trở thành công cụ hữu hiệu trong việc bảo tồn và phát huy giá trị văn hóa của các di tích lịch sử.

6.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu địa vật lý trong khảo cổ

Nghiên cứu địa vật lý không chỉ giúp phát hiện di tích mà còn cung cấp thông tin về lịch sử và văn hóa của khu vực. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo tồn và phát huy giá trị văn hóa của các di sản.

6.2. Định hướng phát triển nghiên cứu địa vật lý trong tương lai

Trong tương lai, cần có sự đầu tư mạnh mẽ hơn cho nghiên cứu và ứng dụng các phương pháp địa vật lý trong khảo cổ. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả trong công tác phát hiện và bảo tồn di tích lịch sử bị chôn vùi.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU .1 Chƣơng 1: VÀI NÉT VỀ ỨNG DỤNG CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ TRONG KHẢO CỔ VÀ ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƢỜNG KHẢO CỔ KHU VỰC HOÀNG THÀNH THĂNG LONG. Vài nét về ứng dụng phƣơng pháp Địa Vật lý trong công tác khảo cổ ở nƣớc ngoài. Tình hình ứng dụng phƣơng pháp Địa Vật lý trong nƣớc phục vụ công tác khảo cổ. Một số đặc điểm môi trƣờng khảo cổ khu vực Hoàng Thành Thăng Long.

Đặc điểm địa hình. Đặc điểm địa tầng các lớp đất gần bề mặt. 15 Chƣơng 2: KHẢO SÁT NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM BẰNG CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN TỪ. Phƣơng pháp đo cắt lớp điện trở.

Cơ sở lý thuyết của phương pháp. Khối lượng khảo sát và kết quả đo đạc. Phƣơng pháp radar xuyên đất. Cơ sở của phương pháp Radar xuyên đất.

Khối lượng đo đạc và kết quả thử nghiệm. Kết quả khảo sát bằng thiết bị điện từ tần số thấp ERA. 54 Chƣơng 3: KHẢO SÁT THỬ NGHIỆM BẰNG CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ KHÁC. Kết quả khảo sát thử nghiệm bằng phƣơng pháp đo từ.

Phƣơng pháp đo thăm dò địa chấn. Phương pháp địa chấn khúc xạ. Xử lý và phân tích số liệu. Khối lượng công việc và kết quả khảo sát.

78 Chƣơng 4: KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ PHÁT HIỆN CÁC ĐỐI TƢỢNGVĂN HÓA CỔ BỊ VÙI LẤP TRONG KHU THÀNH CỔ HÀ NỘI. Về hiệu quả của các phƣơng pháp Địa vật lý đã áp dụng thử nghiệm. Phương pháp cắt lớp điện trở. 93 i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Về hiệu quả của phương pháp Radar xuyên đất. Phương pháp điện từ tần số thấp ERA. Hiệu quả của phương pháp thăm dò địa chấn. Về hiệu quả của phương pháp đo dị thường từ.

Lựa chọn tổ hợp phƣơng pháp khả năng đạt hiệu quả trong phát hiện các đối tƣợng bị vùi lấp và kết quả dự đoán phân bố các di tích trong khu Thành Cổ. Về khả năng sử dụng các phương pháp Địa Vật lý và quy trình công nghệ khảo sát phát hiện các đối tượng khảo cổ bị vùi lấp. Về kết quả dự báo một số đối tượng di tích bị vùi lấp trong khu Thành Cổ. 109 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .116 TÀI LIỆU THAM KHẢO .119 ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] BẢN TÓM TẮT: Luận văn Thạc sỹ khoa học chuyên ngành Địa Vật Lý Đề tài: “ Nghiên cứu thử nghiệm một số phương pháp Địa Vật Lý phát hiện các đối tượng di tích lịch sử bị chôn vùi tại một số điểm ở Việt Nam” Công tác bảo tồn và phát huy giá trị văn hóa của các di tích lịch sử được các quốc gia trên thế giới ngày càng quan tâm tới.

Nhiều quốc gia đã áp dụng khá thành công công nghệ và kỹ thuật Địa Vật Lý trong các dự án khảo cổ. Phương pháp Địa Vật lý đã bắt đầu được sử dụng trong xác định các đối tượng khảo cổ bị vùi lấp từ những năm 50 của thế kỷ trước. Do việc sử dụng các phương pháp Địa Vật lý ngày càng hiệu quả nên ở nhiều nước hiện nay việc áp dụng công nghệ và kỹ thuật Địa Vật lý trong các dự án khảo cổ đã trở thành phổ biến. Ưu điểm của phương pháp Địa Vật lý là các khảo sát nghiên cứu có thể cho ta được bức tranh khái quát về phân bố các di tích bị vùi lấp mà không cần đào bới, khai quật nhiều.

Điều này có thể giúp các nhà khảo cổ có được chiến lược hợp lý hơn trong việc quy hoạch bảo tồn và phát huy các giá trị văn hoá của các di tích. Ở nước ta, việc triển khai các phương pháp này phục vụ khảo cổ còn rất hạn chế, cho đến nay chỉ có một khối lượng rất khiêm tốn các ứng dụng phương pháp địa vật lý trong tìm kiếm phát hiện các đối tượng di tích bị vùi lấp. Phần lớn các khảo sát nghiên cứu này được tiến hành theo kiểu tự phát hoặc hợp tác đôi bên trực tiếp trên cơ sở quan hệ cá nhân với các nhà nghiên cứu khảo cổ. Trong thực tế, các nhà địa vật lý ở nước ta tuy nắm bắt được các tiến bộ của công nghệ, kỹ thuật Địa Vật lý nhưng lại chưa thật quan tâm nên cũng không có nhiều kinh nghiệm sử dụng chúng trong công tác khảo cổ.

Mặt khác, ta cũng chưa có nhiều cơ hội để liên kết các nhà nghiên cứu về khảo cổ với các nhà Địa Vật lý. Trong giai đoạn hiện nay, Nhà nước đã chú trọng nhiều hơn đến công tác bảo tồn và phát huy giá trị của các di tích lịch sử, nhiều dự án lớn về khảo cổ đang và sẽ được triển khai ở nhiều nơi trong phạm vi cả nước. Điều này cho thấy việc ứng dụng thành công các phương pháp Địa Vật lý phát hiện các đối tượng di tích bị vùi lấp là rất cần thiết đối với công tác quy hoạch bảo tồn hợp lý các di sản văn hóa lịch sử ở nước ta. Mục tiêu của luận văn: Góp phần làm rõ khả năng sử dụng một số phương pháp Địa Vật lý để phát hiện và nhận dạng có hiệu quả các đối tượng khảo cổ bị chôn vùi chủ yếu trong khu Hoàng Thành Thăng Long, Cổ Loa và Điện Cần Chánh - thành phố Huế.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Nhằm đạt mục tiêu nêu trên, một số phương pháp Địa Vật lý đã được triển khai khảo sát thử nghiệm với các nội dung nghiên cứu như sau: - Nghiên cứu đánh giá mối quan hệ giữa đặc điểm phân bố các thông số của các trường Địa vật lý với các đối tượng di tích lịch sử ( các đối tượng khảo cổ, các hầm ngầm xây dựng trong thời gian chống Mỹ ). - Nghiên cứu xác định bề dày tầng trầm tích hệ tầng Thái Bình (Tầng văn hóa) trong khu Hoàng Thành Thăng Long bằng các phương pháp Địa vật lý. Do khu vực Hoàng Thành Thăng Long có nhiều yếu tố có thể làm giảm hiệu quả, thậm chí là vô hiệu hóa các phương pháp địa vật lý, bởi vậy các phương pháp được sử dụng đều mang tính chất thử nghiệm, chưa thật rõ hiệu quả của chúng ra sao, bao gồm: - Phương pháp đo cắt lớp điện trở, - Phương pháp Radar xuyên đất, - Phương pháp điện từ tần số thấp đo bằng thiết bị ERA-MAX, - Phương pháp thăm dò địa chấn, - Phương pháp đo dị thường từ. Các nội dung nghiên cứu của luận văn cho phép ta đánh giá hiệu quả của từng phương pháp Địa vật lý thử nghiệm trong điều kiện phức tạp như khu vực Hoàng Thành Thăng Long và khả năng sử dụng chúng để phát hiện các đối tượng di tích hoặc liên quan đến di tích là ý nghĩa khoa học của đề tài.

Công tác khảo cổ trong và ngoài nước ứng dụng các phương pháp Địa vật lý Ở nước ngoài đã có nhiều ứng dụng đạt hiệu quả rất tốt trong phát hiện nhận dạng các đối tượng khảo cổ bị vùi lấp bằng sử dụng phương pháp Địa vật lý. Bởi vậy phương pháp Địa vật lý được sử dụng phổ biến trong các dự án khảo cổ. Ở nước ta cho đến nay phương pháp Địa vật lý còn được sử dụng rất hạn chế. Một số kết quả khảo sát ở khu di tích Mỹ Sơn bằng phương pháp từ và điện trở đã đạt hiệu quả tốt.

Tuy nhiên môi trường khảo sát ở Mỹ Sơn đơn giản hơn nhiều so với Hoàng Thành Thăng Long. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Môi trường khảo sát trong khu Hoàng Thành Thăng Long rất phức tạp: Nhiều lớp di tích bị phá hủy vùi lấp chồng lấp đan xen nhau qua nhiều thời kỳ lịch sử. Lớp trầm tích gần mặt đất bở rời dễ phát tán các di tích. Phần lớn các di tích bị vùi lấp phân tán trong tầng văn hóa ( hệ tầng Thái Bình) trong phạm vi nghiên cứu.

Hạ tầng đô thị hiện đại: nhà cửa hệ thống điện nước, viễn thông v. gây nhiễu làm giảm hiệu quả hoặc có thể vô hiệu hóa các phương pháp địa vật lý. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Trầm tích Holocen tại khu Thành Cổ Hà Nội gồm các trầm tích có nguồn gốc sông, hồ - đầm lầy thuộc hệ tầng Hải Hưng (Q21-2hh) và hệ tầng Thái Bình (Q23tb). Các thành tạo thuộc hệ tầng Hải Hưng (Q21-2hh) phân bố ở độ sâu từ 3m đến 6,8 - 8m.

Thành phần trầm tích gồm sét màu xám xanh, xám ghi, xám trắng; bùn sét màu đen lẫn cát, có nguồn gốc hồ, đầm lầy. Các thành tạo thuộc hệ tầng Thái Bình phân bố ở độ sâu từ 0 - 3m. Trầm tích thuộc hệ tầng Thái Bình tại khu Thành Cổ Hà Nội chủ yếu là đất lấp (trầm tích nhân sinh) ít chỗ còn nguyên vẹn các lớp trầm tích tự nhiên được thành tạo trong Holocen muộn thuộc hệ tầng Thái Bình. Các trầm tích tự nhiên thuộc hệ tầng Thái Bình bao gồm cát, bột, sét màu nâu có nguồn gốc sông.

Đặc điểm địa tầng các lớp gần bề mặt như nêu trên được phản ánh rõ nét trong cột địa tầng lỗ khoan HK1 nằm về phía nam Hậu Lâu khoảng 50m Kết quả khảo sát nghiên cứu địa tầng cho thấy các thành tạo địa chất ngay gần bề mặt thuộc loại trầm tích bở rời, khá đồng nhất về thành phần thạch học, có tính phân lớp khá rõ. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Các phương pháp Địa vật lý được thử nghiệm Các phương pháp điện từ được sử dụng khá phổ biến trong xác định phân bố các di tích khảo cổ bị vùi lấp ở nhiều nước trên thế giới. Trong đó, phương pháp điện trở và phương pháp điện từ tần số cao dùng thiết bị Radar được sử dụng nhiều hơn cả. Cho đến nay, các phương pháp điện từ được sử dụng trong khảo cổ chủ yếu dùng điện trường nhân tạo, trong đó phương pháp điện trở dùng nguồn phát dòng một chiều, còn các phương pháp tần số dùng dòng xoay chiều.

Các phương pháp sử dụng dòng một chiều thì việc phát dòng và thu tín hiệu sau khi đã thấm vào lòng đất đều phải sử dụng các điện cực tiếp đất. Trong khi đó, các phương pháp tần số việc phát và thu tín hiệu trường điện từ lại không cần tiếp địa mà chỉ cần dùng các ăngten phát và thu đặt gần mặt đất. Do việc thu và phát tín hiệu điện thông qua điện cực tiếp địa nên phương pháp điện trở cho ta thông tin trực tiếp phản ánh đặc điểm phân bố nguồn của trường điện từ trong môi trường.