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考古石燕岩“水下谜洞” 他推动水下考古技术研发

考古石燕岩“水下谜洞” 他推动水下考古技术研发

2021年09月22日 05:53 来源:广州日报参与互动参与互动

  考古石燕岩“水下谜洞”
  他推动水下考古技术研发 盼西樵山石燕岩遗址申报世界遗产

  崔勇是广东省文物考古研究所副所长,国内知名的水下考古专家。过去15年来,他一直在关注佛山市西樵山石燕岩遗址的水下考古工作。这是一个最早开采于宋代、大规模开采于明清时期,因意外被地下湖水淹没而完整留存下来的采石场。在崔勇和团队的持续科考下,这个遗址在2019年入选全国重点文物保护单位。

  明年崔勇就要退休了,但他还是难以割舍自己付出了多年光阴的水下考古项目。在他看来,这个面积达上百万平方米的水下遗址是目前国内最大的古人类工业遗址,将来完全有条件申报世界遗产。

  文、图/广州日报全媒体记者 肖欢欢 实习生 李苑梦 (除署名外)

  意外发现“水底龙宫”

  2006年的一天,已经从事水下考古将近20年的崔勇将西樵山石燕岩的信息告诉了技术合作伙伴张松、董国亮等人,他们和几个伙伴带着潜水设备前往西樵山,成为国内最早一批对西樵山石燕岩进行水下探测的专业人员。

  “其实,当时发现这个‘水底龙宫’完全是个意外,因为下水之前我们也不知道水下有什么。”当崔勇潜入水下时,发现有一排整齐的石梯,他沿着石梯往下潜,逐渐接近洞底。在探照灯照射下,一个古代采石遗址出现在他眼前。“这个采石场规模巨大,光是一个洞就有几个足球场那么大,大洞连着小洞,错综复杂。”而洞穴周围的岩壁上还有被凿子等铁器凿过的痕迹。

  越往深处,崔勇越被眼前的景象震撼:水下采石场的一个隔间,比几个足球场还要大,一面垂直的采石墙向水下延伸;生产区、生活区和多个小洞穴错落有致。

  大概花了半个小时,崔勇随身带的潜水手表显示深度已经有30多米。潜到洞底往上看,整个洞穴足足有10多层楼高,在洞穴的不同高度的石壁上还插着一些手臂粗的木棍,崔勇推测,这应该是古代工匠搭架子登高所用的“脚手架”。

  崔勇告诉记者,因为洞穴结构复杂多变,对潜水员的呼吸方式、水下动作、潜水设备都有着更高的要求。第一次下潜,他大约在水下待了一个小时。背着约100斤重的两瓶压缩空气,朝着未知的深水区一点点迈进,崔勇心里既紧张又兴奋。

  而这第一次下水探险就让崔勇喜出望外。他没想到,石燕岩幽暗的岩洞下竟然暗藏着一个洞穴,从水面往下垂直深度达到30多米,可以容纳几百人同时作业,这显然不是天然洞穴。 “一开始,我试图通过手绘的方式画一张岩洞的地图,后来我发现主洞连着支洞,实在太难,于是就放弃手绘了。”

  每年有几个月时间“穴居”

  自从崔勇探得石燕岩下有一个规模庞大的采石场后,石燕岩洞穴便名声大噪,很多来自世界各地的潜水爱好者纷纷来到这里进行洞潜。石燕岩已然成为西樵山著名的景点,裸露在地面上的石祠堂、石屏风、石天窗、一线天等地质景观都颇具观赏价值。

  从2006年至今,崔勇对西樵山石燕岩的水下考古断断续续经历了15年。每年,他都会有几个月在岩洞内“穴居”。“我们早餐和晚餐在山上的住处吃,午饭就在山洞里解决,有时就在洞口支张床,睡在里面。”根据下潜深度,他在水下的停留时间从1小时到3小时不等,每次下到18米以下的深度上水后,至少要相隔6个小时才能重新下水。“这样才能把血液中的氮气排完,否则就会得潜水病,甚至有生命危险。”

  崔勇对石燕岩洞穴的水下探测一般在冬季进行,因为冬季气温较低,可以在潜水服中穿上毛衣,不至于失温。岩洞内因为常年不见天日,水温很低,只有12摄氏度左右,即便是夏天,入水也感觉刺骨。

  这个洞穴是人工开凿还是天然洞穴?这个洞穴会不会是矿工们对一个天然洞穴进行开凿而形成的?这个庞大的采石场如何会被水淹没?对于这些谜团,崔勇通过多年的水下考古终于有了答案。“采石工人们辛辛苦苦采集的石材为何没有带走?唯一的解释就是出现了意外,他们采石时把地下泉眼打穿了,短时间内水喷上来,很快把洞淹了。”

  崔勇说,西樵山作为古火山,上有天湖,下有地下河,矿工们在开采石头时打通了地下河,形成现在的水窟并不奇怪。“你可以想象,矿洞瞬间被喷涌而出的大水淹没,矿工纷纷踩着脚手架或石阶逃生,采石场从此被废弃,成为一段尘封的记忆,静待后人解开谜底。”

  揭开800年前作业场景

  为了摸清这个“水底龙宫”的来龙去脉,崔勇不仅潜入水下,也会走访相关学者和专家。“整个珠三角地区只有西樵山这么一座古火山,这种石材只有西樵山有,像光孝寺的月台、石狮子,肇庆的古城墙,用的就是这种粗面岩。粗面岩和红砂岩是有很大区别的。”崔勇通过考证发现,这个地下采石场最早的开采年份是在宋代,距今已有800多年,大规模开采则是在明清时期。

  从2015年开始,崔勇再度密集潜入石燕岩水下进行考古。从那时开始,他的水下考古针对性更强了。他说,石燕岩遗址是我国现存仅有的水下工业遗址项目,也是岭南特色考古项目的杰出代表。一方面,他要弄清楚800多年前珠三角采石工人们的生活、作业场景是怎样的,另一方面,他要在这种大型水下考古项目中验证一些前所未有的水下考古新技术。

  那一回,他潜入了水下最深的40多米处。“洞穴四壁留有很多道古代工人落下的凿痕,在水下可以看到开采痕迹、通道,已采集和切割好的石板半成品还整齐堆放着。两个铜质灯台、瓷碗、竹梯、水桶等生活用品都散落在水底,水底还有约10厘米厚的一层浮泥。”崔勇边说边向记者展示在石燕岩遗址水下考察时的图片,他的思绪似乎又回到了那段在水下缤纷世界畅游的时光。

  在水下最深处的40多米处,尽管有先进的照明设备,但依旧是黑黢黢的一片,这让崔勇在兴奋的同时也多了一丝对未知的恐惧。洞穴石壁上开凿的痕迹清晰可见,甚至能分辨出不同的采石手法,数百块已经采集、切割好的石材整齐地码放在一个类似于仓库的洞穴内,还没来得及运走。他还发现一个石头加工成的小炉子,周围熏得漆黑,崔勇推测,这是工人们在里面炼制挖石头所用的铁器时淬火用的。

  如此一来,一幅从宋代到明清时期的矿工采石景象仿佛就呈现在崔勇眼前。遗址内人工采石痕迹明显,并有开采石料留下的支撑柱,这些都表明,这里初期多为露天开采,随着开采规模越来越大,逐步发展为洞穴开采,以斜井掘进采石。在西樵山山脚下,西江、北江并流,石材通过水路运送到广东全境乃至全国。

  “国内规模最大水下工业遗址”

  过去十多年,崔勇在石燕岩内已经洞潜了数十次,他发现,整个岩洞内的水量和水深几乎没有变化。不论冬夏,洞内水位的误差始终保持在几厘米之内,在水洞的深处几乎感觉不出水的流动。

  此外,崔勇一直在观察这个岩洞内是否有水草和植物,但答案是否定的。他说,有些山洞里面是地下暗河,养料可以带进来,所以里面有鱼。但石燕岩地下湖的水是不流动的,没有养分补给进来。形成这种独特景观需要几个条件:第一,它是内洞,没有阳光直接照射;第二,石燕岩因为独特的地形,洞内水体和雨水不交换,雨水不会进入洞内;第三,水源是经过石头缝渗透进来,经过充分过滤,所以能见度高;第四,水温很低,不适合浮游生物生长。

  以上这些条件都具备了,才让石燕岩地下洞穴具备了进行水下考古的条件。“可以说,这个洞穴是上天对我们水下考古人员的馈赠。”崔勇介绍,这个水下采石场遗址是迄今发现的国内规模最大、最完整的水下古人类工业遗迹,全洞面积可能达到上百万平方米。其年代从宋代一直延续到清代,保存了古代完整的采石痕迹。尤其是被水体淹没的部分没有任何风化迹象,是一个极为难得的古代矿冶遗址,具有重要的历史、人文和文物价值,也是一个罕见的水下考古遗址,对水下考古学科建设和新技术运用均有重要的参考和示范作用。

  在以崔勇为代表的考古专家的推动下,2019年,该遗址被公布为全国重点文物保护单位。崔勇悬着的心总算放下了。“成了国保单位,保护力度就会大很多,起码不用担心被破坏。”

  期待打造成世界遗产

  明年,崔勇就要退休了,但他依然没有停下来的意思。“水下考古,本就是慢工出细活,急不来。”崔勇说,虽然自己快退休了,但对石燕岩的水下考古才刚刚开始,他的目标是先对每一个洞穴摸清“家底”,然后再深入探查每一个洞穴里的文化遗存。

  崔勇一直有一个愿望,想把在石燕岩遗址水下探测中形成的水下考古技术推广到其他水下考古项目中。

  崔勇介绍,广东在全国水下考古方面一直处于领先地位。西樵山石燕岩测量包括水上和水下两个部分,与通常测绘对象不一样的是,他将石燕岩采石场遗址当做一组建筑对待,因为从矿坑遗留的水池、门洞、踏步、通道及隔墙等结构分析,具有建筑属性,只不过是减材建筑;与外部边际线清晰的增材建筑不同,对减材建筑的内部测绘传统方法仅仅能够表现一个具体的二维平面,很难表述三维立体,因此对测绘提出了一个难题。

  随着测绘技术领域的不断拓宽以及考古发掘对测量精度的要求,空间数据采集手段从传统的坐标测量仪器如全站仪、断面仪逐渐往整体空间数据获取设备上转移,例如架站式激光扫描仪、航空雷达、结构光扫描仪等。相比传统的测量技术,空间数据采集技术具有极大的优势,特别是在数据采集方面,具有高效、快捷、精确、简便等特点,目前已被广泛应用于文物考古领域。

  水下考古与田野考古的测绘发展规律相同,从传统的测量、绘图向高清的数字测量转化,然而由于空气和水体在介质上的差异较大,因此在技术和设备上的区别也非常明显。如在陆地的激光静态扫描生成的点云数据为光波数据,而水下的三维成像声呐点云数据为声波数据,由于西樵山石燕岩遗址具备了陆地和水下双重属性,所以采用了不同的测绘方法,两种方法获取的点云数据坐标系统不统一,必须将二者转换到能使用同一软件打开的格式,再通过软件进行手动拼接。这种数据融合技术最终使得水上、水下点云数据坐标统一,在同一个坐标系下完成石燕岩水上水下的激光点云和声呐点云数据的完整拼接。

  石燕岩水下考古数据融合技术的研发和实践,为下一步大规模测绘奠定了基础,提供了一条科学完整的技术路线,也为水下考古学科建设和发展积累了经验。为此,崔勇还为这套水下考古技术申请了两项国家专利。

  “这套水下考古测绘数据融合技术也算是我这15年对中国水下考古学科建设的一点贡献吧。这种技术在以后水下考古项目中都能用。”崔勇笑着说。

  对于国际上的其他水下考古项目,崔勇早就滚瓜烂熟。他表示,西樵山石燕岩水下遗址项目条件成熟时可以将其开发成水下博物馆,让游客进行沉浸式体验。“比如,游客在水下体验几百年前矿工们是怎么在洞里挖矿、生活,并将石材运出山洞的。我相信这个工业遗址主题的水下博物馆会很受欢迎。”也因为石燕岩地下洞穴具有很高的工业遗产价值,将来可申报世界遗产。崔勇也期待着那一天早日到来。

【编辑:陈文韬】
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