原標(biāo)題：奪寶“奇兵”

水上電阻率成像法、高精度磁法、虛擬探方……高科技幫助解開張獻(xiàn)忠沉銀之謎

考古人員在圍堰內(nèi)進(jìn)行考古挖掘。圍堰式挖掘在國內(nèi)考古領(lǐng)域還是首創(chuàng)。

從2016年底開始，科學(xué)家們用兩年多時(shí)間，試圖解開一道在四川流傳了三百七十多年的謎題——張獻(xiàn)忠沉銀之謎。

張獻(xiàn)忠是明末農(nóng)民起義軍領(lǐng)袖，建立大西政權(quán)，在長期征戰(zhàn)中搶掠了巨額財(cái)富，民間傳說張獻(xiàn)忠曾在成都舉行“斗寶大會(huì)”，金銀財(cái)寶裝滿了24間大宅子。

關(guān)于這筆財(cái)富的去向，較為流行的說法是，張獻(xiàn)忠所率船隊(duì)在一次水戰(zhàn)中大敗，財(cái)寶悉數(shù)沉于江底，亦有說法是張獻(xiàn)忠主動(dòng)藏寶。數(shù)百年來，無論官方還是民間，都試圖尋獲這筆失落的寶藏。

近年來，多種跡象表明，這筆財(cái)富就藏在眉山市彭山區(qū)江口鎮(zhèn)的岷江河道內(nèi)。嗅覺靈敏的盜寶者聞風(fēng)而動(dòng)，或深夜?jié)撊虢?，或雇傭挖沙船盜挖，2015年，彭山警方破獲了一起盜掘、倒賣文物大案，涉案文物交易金額達(dá)3億元。

“這是一次搶救性的挖掘”，張獻(xiàn)忠江口沉銀考古挖掘項(xiàng)目領(lǐng)隊(duì)，四川省文物考古研究院水下考古中心主任劉志巖說，這次考古項(xiàng)目啟動(dòng)最直接的原因就是應(yīng)對(duì)猖獗的盜挖。

兩年來，兩期考古挖掘出土了4.2萬余件文物，今年4月中旬，張獻(xiàn)忠江口沉銀遺址當(dāng)選2017年全國十大考古新發(fā)現(xiàn)。

張獻(xiàn)忠江口沉銀考古挖掘項(xiàng)目航拍圖。

而在考古界，更引人關(guān)注的，是高科技手段與考古結(jié)合后所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)。

為了完成這次考古挖掘任務(wù)，科學(xué)家們可謂大費(fèi)周章。

在岷江河道內(nèi)用砂石圍起一圈堰壩，把圍堰內(nèi)的水抽干，將河道變成類似于陸地的環(huán)境，這在國內(nèi)考古界還是第一次。水上電阻率成像法、高精度磁法、虛擬探方、無人機(jī)航拍、RTK定位……

堪稱一次不折不扣的“科技考古”。

就像各種“尋寶”、“奪寶”類影視作品所反映的一樣，要搜尋寶藏，首先要有一個(gè)靠譜的線索。對(duì)張獻(xiàn)忠沉銀考古項(xiàng)目來說，首要問題也是——在哪兒挖？這是三百七十多年來待解的謎題。

巴蜀文化專家、《張獻(xiàn)忠傳論》作者袁庭棟告訴新京報(bào)記者，在四川，至少流傳著6處張獻(xiàn)忠藏寶地點(diǎn)，包括錦江成都段、彭山江口、峨眉山、青城山等。

抗戰(zhàn)期間，曾有人向川軍獻(xiàn)出“藏寶圖”，稱是清代總督衙門里面流出來的，張獻(xiàn)忠的寶藏就在錦江里。川軍為了籌集軍費(fèi)，曾組織人員到江中挖寶，但除了幾枚銅錢以外毫無所獲?！皬拇艘院螅瑹狳c(diǎn)就轉(zhuǎn)到了彭山”。

清朝人彭遵泗所著《蜀碧》記載：“（張）獻(xiàn)忠聞（楊）展兵勢(shì)甚盛，大懼，率兵十?dāng)?shù)萬，裝金寶數(shù)千艘，順流東下，與展決戰(zhàn)。”1646年，張獻(xiàn)忠在彭山江口遭到明將楊展伏擊，大敗，張獻(xiàn)忠?guī)贁?shù)親軍突圍，而千船金銀卻不知所蹤。

2005年開始，在彭山當(dāng)?shù)匦藿ㄒ?、河道清淤等工程建設(shè)中，陸續(xù)出土了多件與張獻(xiàn)忠相關(guān)的文物，如藏有銀錠的木鞘、“西王賞功”金幣等。

張獻(xiàn)忠江口沉銀考古挖掘項(xiàng)目領(lǐng)隊(duì)劉志巖說，考古隊(duì)員參考了上述信息，走訪周邊村民，并且與警方合作，由盜撈人員指認(rèn)曾在哪里發(fā)現(xiàn)過文物。最終“選擇了一個(gè)我們認(rèn)為最為集中的區(qū)域”——眉山市彭山區(qū)江口鎮(zhèn)岷江和府河交匯口。

關(guān)于張獻(xiàn)忠沉銀地，四川有一首流傳多年的民謠，“石龍對(duì)石虎，金銀萬萬五，誰人識(shí)得破，買盡成都府?！鼻珊系氖?，在挖掘地江邊約一公里處，恰好有個(gè)石龍村，在山路盡頭的一處崖壁上，有一條石龍浮雕，長約二十米，盤旋曲折，張牙舞爪，呈向下俯沖狀。據(jù)考證，這條石龍建于宋代。

石龍旁十幾米處，有一座石虎雕像，頭部已經(jīng)缺失。資料記載，原本的石虎已在“文革”中被毀，現(xiàn)在這座是1984年當(dāng)?shù)卣厮艿摹?/p>

站在石龍石虎中間，透過蒼翠的山林，向岷江的方向看過去，恰好是沉銀挖掘所在地。

在確定了大致的挖掘范圍后，是否有辦法進(jìn)行更精確的定位呢？能否像醫(yī)學(xué)上拍CT掃描“病灶”的位置一樣，直接在江底掃描出寶藏的地點(diǎn)？

科技人員用電阻率成像法對(duì)目標(biāo)地進(jìn)行掃描。

2016年底，四川省考古院找到了電子科技大學(xué)。

電子科技大學(xué)信息地學(xué)中心的周軍博士和同事們第一反應(yīng)，都覺得“不太可能”。

以往，他們從事地球物理勘探針對(duì)的是大尺度目標(biāo)體，“比如地層結(jié)構(gòu)是什么樣的，或者這個(gè)地方是不是有很大的礦脈”，周軍說，而這次要探測(cè)的是散落在江底的金銀錠等小尺寸目標(biāo)體，分布缺乏明顯規(guī)律，用傳統(tǒng)的探測(cè)方法很難有效識(shí)別。

而且，傳統(tǒng)的地球物理探測(cè)通常在陸地上開展，在復(fù)雜的水域環(huán)境中開展大規(guī)模高精度考古探測(cè)的例子，即使在國際上也極為少見。

頂著壓力，周軍等人去挖掘現(xiàn)場(chǎng)考察了一周，了解地層結(jié)構(gòu)，了解第一年出土文物的大致分布，心中漸漸有了思路。

一個(gè)關(guān)于江口沉銀文物富集規(guī)律的方法被提出來——“探測(cè)基巖的結(jié)構(gòu)特征和起伏形態(tài)，找河流的凸岸，找基巖頂面抬升的地段。”

周軍解釋，河道拐彎處的兩側(cè)，一側(cè)叫凸岸，一側(cè)叫凹岸。凹岸水流急，更有利于物質(zhì)的搬運(yùn)，凸岸水流較小，且有環(huán)流，更有利于物質(zhì)的堆積。當(dāng)年的金銀入水之后，經(jīng)過長期的水流作用，很有可能沉積在古河道的凸岸處。同樣，基巖頂面抬升的地段江水流速減緩，也有利于物質(zhì)的堆積。

幾百年來，河道里積累了數(shù)米厚的鵝卵石，“鵝卵石是后來從上游沖下來的，河底基巖結(jié)構(gòu)才是當(dāng)年的古河道的真實(shí)形狀”。那么，如何才能排除鵝卵石的干擾，找到古河道中基巖的凸岸呢？

周軍團(tuán)隊(duì)使用了電阻率成像法。

岷江河道由水、鵝卵石、基巖構(gòu)成，三者之間具有明顯的導(dǎo)電性差異。通過電阻率成像法，測(cè)試地層的導(dǎo)電性特征，就可以得出岷江的水下地層結(jié)構(gòu)，建立三維模型，發(fā)現(xiàn)凸岸，進(jìn)而找到金銀可能沉積的區(qū)域。

為了提高精度，對(duì)整個(gè)目標(biāo)水域進(jìn)行“無縫”掃描，需要盡量密集地進(jìn)行探測(cè)。周軍介紹，“橫江方向每隔10到20米一條電纜，順江方向每隔5到10米一條電纜，一條電纜上要用96個(gè)電極?！薄懊看斡幸徽回?fù)兩個(gè)電極向江里注入電流，其他電極進(jìn)行觀測(cè)。”

岷江水急，往往剛布下的電纜就被水流沖跑帶歪了，他們要給電纜拴上固定錨，“不然就S形的拐出去了”。

以電阻率成像結(jié)果為基礎(chǔ)，結(jié)合兩棲雷達(dá)成果，探測(cè)團(tuán)隊(duì)成功測(cè)定了水下卵石層的厚度變化情況和基巖頂面的結(jié)構(gòu)起伏特征。根據(jù)基巖的起伏變化情況，可以判斷河流深水區(qū)的空間位置變化情況。

周軍介紹，這種采用大規(guī)模漂纜式電阻率三維探測(cè)和成像，是國內(nèi)復(fù)雜水域環(huán)境下水下探測(cè)的首次大規(guī)模使用。

三維“藏寶圖”

電阻率成像法給了大家初步的信心，然而，岷江河道中的彎道很多，有利于文物富集的凸岸也很多，能不能進(jìn)一步縮小范圍，從這些凸岸中找出可能性更大的地點(diǎn)呢？

以鐵質(zhì)兵器為例，鐵的物理特性是磁性，假如江底有鐵器富集，這個(gè)區(qū)域的磁性異常就會(huì)和周邊區(qū)域有差別。但這些鐵器沉在江底，具體的異常變化幅度究竟如何？沒有過研究先例。

“最簡(jiǎn)單的方法就是，模擬一下，埋一些金屬下去測(cè)測(cè)看”，探測(cè)團(tuán)隊(duì)用10公斤、20公斤、30公斤重的鐵器，埋到江底兩三米深的地方，再檢測(cè)能夠產(chǎn)生多大的磁性異常?！昂?jiǎn)單來說，就是看看地底下有這個(gè)東西和沒這個(gè)東西有什么差別?！?/p>

測(cè)量這些磁性異常需要高精度的設(shè)備，目前應(yīng)用最廣泛的磁性觀測(cè)儀器是質(zhì)子磁力儀，通常被用于鐵礦勘探。然而，江口沉銀的文物單體規(guī)模小，且位于水下，深埋在厚厚的卵石中，與觀測(cè)設(shè)備在空間上有一定距離，其產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)比較微弱，用磁秤、質(zhì)子磁力儀等傳統(tǒng)設(shè)備很難識(shí)別。

經(jīng)過比較，他們采納了中國地質(zhì)調(diào)查局成都中心王永華教授的建議，使用銫光泵磁力儀。這種美國生產(chǎn)的高精度設(shè)備，測(cè)量精度極高，能夠滿足需求。

通過前期模擬得出，富集的金屬會(huì)在磁力儀上產(chǎn)生某種異常，之后在實(shí)際的探測(cè)過程中，一旦產(chǎn)生類似的異常，探測(cè)團(tuán)隊(duì)就有理由相信，這里可能是金屬富集區(qū)。

他們模擬出的磁異常大概是十幾個(gè)納特（注：磁單位）到幾十個(gè)納特，一次測(cè)量時(shí)，水里突然出現(xiàn)了上千納特的磁異常，下水一看，原來是盜挖者們遺棄的鐵架子，“盜挖者下水挖寶時(shí)，會(huì)用繩子把自己拴在鐵架子上，免得被水沖走”。

尋找凸岸和尋找磁異常，雙管齊下?！耙环矫?，基巖結(jié)構(gòu)探測(cè)結(jié)果告訴我們，哪里更有利于文物堆積；另一方面，磁法等物理場(chǎng)的測(cè)量結(jié)果告訴我們，哪里有富集的金屬產(chǎn)生異常響應(yīng)?！薄拔覀兿Ｍ吹降模仁且粋€(gè)有利的地形結(jié)構(gòu)，又有金屬的相對(duì)富集，不同的方法和視角結(jié)合，最后找到的地方是可能性最大的地方。”

最后，探測(cè)團(tuán)隊(duì)給考古隊(duì)繪制了三張圖，一張三維的，指明哪里是凸岸，一張平面的，指明哪里有磁力異常，最后一張綜合的，將兩者結(jié)合判斷，“看出哪里指向性最明確”。

這三張圖，堪稱張獻(xiàn)忠江底沉銀的“藏寶圖”。

發(fā)掘出土的藏有銀錠的木鞘，與史書記載的張獻(xiàn)忠藏寶方式相符。

2018年，第二期考古挖掘基本按照探測(cè)團(tuán)隊(duì)探出的地點(diǎn)來進(jìn)行，周軍表示，今年新發(fā)掘的文物主要出自他們劃定的凸岸里面。而“這次考古挖掘的成果，為我們的方法提供了佐證，也對(duì)我們的理論進(jìn)行了驗(yàn)證。我們的理論判斷是基本正確的?！?/p>

圍堰挖寶

確定了在哪里挖，接下來的問題就是，該怎么挖？

文物在水下，水下考古最慣常的方法是潛水深摸，潛水員背著氣瓶下去，在水下尋找，但這次，“一看就知道沒法用傳統(tǒng)的氣瓶下去挖掘”，國家文物局水下文化遺產(chǎn)保護(hù)中心副研究員周春水說。

周春水有著豐富的水下考古經(jīng)驗(yàn)，曾參與廣東南澳一號(hào)沉船發(fā)掘、遼寧丹東一號(hào)沉船調(diào)查和湖北均州古城調(diào)查等重大水下考古項(xiàng)目。

周春水說，這次與他以往參與的水下考古項(xiàng)目都不同，岷江水濁，水中夾泥帶沙，“下去以后基本上什么都看不到”。

潛水的另一個(gè)弊端是單次可發(fā)掘面積很小，氣瓶的容量，潛水員的體力，都嚴(yán)格限制了工作時(shí)間，而文物散落江底，分布的面積數(shù)以百萬平方米計(jì)，靠潛水員去挖，不知要挖到何年何月。

且考古和盜寶不同，除了挖掘文物，還要對(duì)地質(zhì)水文狀況，文物出土位置等信息進(jìn)行記錄，需要一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的工作環(huán)境，岷江水流湍急，還有安全方面的考慮，“萬一人被沖走了怎么辦？”

多次現(xiàn)場(chǎng)考察后，有人提出了圍堰，把預(yù)備發(fā)掘的區(qū)域圍起來，圍堰內(nèi)水抽干，露出河道，再進(jìn)行考古挖掘，經(jīng)過專家論證，這成了唯一可行的方案。

在此之前，國內(nèi)尚無先例，國外同行在發(fā)掘沉船或擱淺的船只時(shí)使用過圍堰，但一條船長度有限，規(guī)模不會(huì)太大，且國外的文獻(xiàn)資料對(duì)具體操作的技術(shù)問題講述粗略，參考價(jià)值有限。

第一個(gè)難題是用什么材料來建圍堰。最好的當(dāng)然是鋼筋混凝土，堰體牢固，但造價(jià)太高，且不易拆除。一旦岷江進(jìn)入豐水期，一座鋼鐵圍堰佇立在河道里，會(huì)阻擋水流，增加發(fā)生洪水的風(fēng)險(xiǎn)。

退而求其次，選擇砂石。砂石成本相對(duì)較低，易于拆除，到了豐水期，可以把砂石運(yùn)走，不影響行洪。

這帶來了新的難題。砂石結(jié)構(gòu)松散，考古挖掘項(xiàng)目領(lǐng)隊(duì)劉志巖說，“我原來以為，圍完以后，抽干水以后，這里面就沒水了，但實(shí)際不是這個(gè)樣子的，它還一直往里面滲水，而且還有地下水滲出?！?/p>

圍堰約1公里長，兩端寬度在130米到170米之間，占據(jù)約三分之一河道，近十萬平方米的面積，不可能處處放置抽水機(jī)。本來圍堰建成，滿心歡喜地以為能開挖了，卻又出現(xiàn)了滲水這個(gè)“絆腳石”，劉志巖急得上火。

最后是大禹治水的故事啟發(fā)了他，“光堵不行，還得疏導(dǎo)”。他們順著地勢(shì)，挖出兩條導(dǎo)流渠，把水引到地勢(shì)最低的地方，再統(tǒng)一用抽水機(jī)排出，滲水的問題迎刃而解。

劉志巖說，圍堰式挖掘在國內(nèi)考古領(lǐng)域還是首創(chuàng)，是一種“開創(chuàng)性的嘗試”，對(duì)于以后進(jìn)行河流、灘涂考古都有借鑒作用。

虛擬探方定位

出于安全和成本的考慮，挖掘工作要在枯水期進(jìn)行，岷江每年的枯水期約為4個(gè)月，考古挖掘從頭年的12月份開始，到次年4月底必須結(jié)束。

正式挖掘開始后，先由挖掘機(jī)挖掉大部分鵝卵石層，再由人工用鋤頭、鐵鍬、手鏟，對(duì)剩下的一兩米富含文物的鵝卵石層和巖石層進(jìn)行清理。一發(fā)現(xiàn)文物，用手鏟撥開表層土，用噴壺沖干凈泥沙，再用海綿吸掉表面的水。

每挖到一件文物，都要進(jìn)行詳細(xì)的記錄。以前對(duì)文物的出土位置進(jìn)行記錄，“就是用紙繪圖，用尺子去量，哪里有文物，就畫一個(gè)點(diǎn)?！眲⒅編r說，岷江河道寬廣，文物數(shù)以萬計(jì)，再用人工測(cè)量的方法去做這個(gè)工作，就不太現(xiàn)實(shí)。

現(xiàn)在用的是RTK定位技術(shù)，“你就理解成GPS，一件文物出土，就有一個(gè)實(shí)時(shí)坐標(biāo)在總圖上顯示出來”，可以高效、準(zhǔn)確地定位文物位置。

劉志巖說：“我們這個(gè)行業(yè)常說的一句話，不是看你能挖到什么東西，而是看你能從挖到的東西里得到多少信息?！睂?duì)大量的文物出土位置進(jìn)行分析后，“我們今年發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)密集的區(qū)域，很可能代表有兩艘沉船”，這就為劃出當(dāng)年的戰(zhàn)場(chǎng)遺址范圍提供了很大的幫助。

挖掘過程中發(fā)現(xiàn)了大量的船釘，但遺憾的是未能發(fā)現(xiàn)沉船。國家文物局水下文化遺產(chǎn)保護(hù)中心副研究員周春水說，“如果下面是淤泥，船沉下去還可能被掩埋起來，但都是鵝卵石的話，船就沉不下去，加上長年累月的江水沖擊，就散掉了?！?/p>

傳統(tǒng)考古，一般要在挖掘現(xiàn)場(chǎng)用線隔出一個(gè)個(gè)探方（注：考古挖掘的基本單位，一般是10米×10米的小格子），而此次由于進(jìn)行了測(cè)繪和定位，探方虛擬化，每件文物出土，就歸到某個(gè)虛擬探方內(nèi)，“不用再去拉線那么麻煩了”。

每年考古挖掘結(jié)束后，圍堰會(huì)被拆掉，江水會(huì)淹沒過來，“你就再也不知道水和鵝卵石層下面是什么樣子的，不知道文物是發(fā)現(xiàn)在什么樣的環(huán)境里?！?/p>

為此，考古隊(duì)員們使用了無人機(jī)加載掃描儀進(jìn)行航拍，掃描完以后，會(huì)生成一個(gè)三維圖像，再把此前的文物出土位置坐標(biāo)加載進(jìn)去，“你不到現(xiàn)場(chǎng)，也能看到一個(gè)直觀的、立體的文物沉埋情況。”

蜀王金寶。這是國內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)明代藩王金寶實(shí)物。

兩年來，兩期考古挖掘出土了大量文物，第一期3萬余件，第二期1.2萬余件，以金銀錠、金銀首飾為主。其中，第一期挖掘中發(fā)現(xiàn)的最為珍貴的文物是一個(gè)金封冊(cè)，長12厘米、寬10厘米、重730克，經(jīng)鑒定為國家一級(jí)文物。第二期還發(fā)現(xiàn)了大量兵器，最重要的發(fā)現(xiàn)是一枚蜀王金寶。這是國內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)明代藩王金寶實(shí)物。

西王賞功金幣，是張獻(xiàn)忠對(duì)有戰(zhàn)功者的獎(jiǎng)賞。

還有大量金銀首飾出土，這也印證了民間傳說中張獻(xiàn)忠到民間大肆洗劫的說法。比如有件銀飾，“長4.7cm，厚0.09cm，重1.79g，氧化成灰黑色，三個(gè)銀環(huán)相連，其中一只鑲嵌魚型配飾?！庇忻躲y簪上刻著“常伴青絲發(fā)，白首不相離”。做資料的女孩子們都圍上去感嘆，“太美了，太浪漫了！”

“從幾萬件文物中找到某一樣?xùn)|西，是很麻煩的事情”，劉志巖介紹，為了對(duì)海量文物進(jìn)行有效管理，他們開發(fā)了一套電子化文物管理系統(tǒng)，為每件文物做了“身份證”，通過掃描標(biāo)簽上的二維碼，就會(huì)看到文物的完整信息。

巴蜀文化專家、《張獻(xiàn)忠傳論》作者袁庭棟對(duì)文物資料的公布充滿期待，“終于把四川的民間傳說通過考古發(fā)現(xiàn)給證實(shí)了?！彼J(rèn)為，這次考古成果對(duì)研究明代的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化、歷史有很大作用。

今年4月中旬，江口沉銀遺址當(dāng)選2017年全國十大考古新發(fā)現(xiàn)，彭山江口沉銀博物館也正在積極籌建中。

4月22日，在江口沉銀考古成果展上，電子科技大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院院長胡光岷教授表示，這次探測(cè)工作的研究思路與技術(shù)創(chuàng)新在江口沉銀考古探測(cè)中取得了較好的成效?！氨敬喂ぷ髦兴捎玫男滤悸泛托录夹g(shù)對(duì)于江河、湖泊、淺海灘涂環(huán)境中的地下探測(cè)具有十分重要的借鑒意義與推廣價(jià)值?！?/p>

新京報(bào)記者王婧祎實(shí)習(xí)生黃嘉秋

圖片均由受訪者提供