Археологи одними из первых поняли преимущества тесного сотрудничества со специалистами-естественниками, поскольку были заинтересованы в применении современных методов неразрушающей разведки. Некоторые стали сами овладевать новыми для них методами и приборами, другие — привлекать к своим работам специалистов-геофизиков. В практику вошли электро-, магнито-, сейсмо-, гравиразведка и эхолокация, дополненные зондированием и бурением, а появившаяся новая научная дисциплина получила название археологической геофизики.
Первым из геофизических методов, примененных в археологии, был метод электроразведки постоянным током. Успех метода был обусловлен его сравнительной простотой и доступностью соответствующей аппаратуры. Почти во всех случаях применялись хорошо известные в разведочной геофизике симметричные четырехэлектродные установки.
Одним из основных методов электроразведки в археологии является симметричное электропрофилирование. На территории, перспективной для поиска, разбивается система параллельных профилей, по которым симметричная четырехэлектродная установка последовательно перемещается с шагом, приблизительно равным размеру искомого объекта. Наилучшие результаты электропрофилирование дает при картировании погребенных архитектурных остатков, трассировании заплывших рвов, и т. п. Метод применим лишь при существенном различии удельных сопротивлений материала объекта и вмещающего грунта.
Методом вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) изучаются погребенный рельеф коренных пород, внутренняя структура земляных оборонительных сооружений, памятники вертикально неоднородных культурных напластований и т. п. Территория Восточной Европы буквально усеяна городищами — укрепленными поселениями разных времен, сохранившими до наших дней мощные оборонительные сооружения — валы и рвы. Изучение этих укреплений чрезвычайно важно для знания фортификационного искусства в различные исторические периоды, реконструкции первоначального вида укреплений, выяснения их сохранности, датировки и т. д. Однако раскопки гигантских зачастую оборонительных сооружений дело крайне трудоемкое, медленное и дорогостоящее.
С появлением в начале семидесятых годов быстродействующих цифровых квантовых и протонных магнитометров, измеряющих модуль вектора геомагнитной индукции, поиск и исследования археологических объектов, обладающих остаточной или индукционной намагниченностью, в том числе подводных, стали возможны при больших глубинах их залегания на очень больших площадях, в кратчайшие сроки и с очень высокой вероятностью обнаружения. Количественная интерпретация аномалий объектов позволяет определить не только их координаты, но и дать сведения о магнитном моменте, массе, геометрии и глубине залегания. Быстродействие магнитометров позволило археологической геофизике перейти от съемок по отдельным профилям к площадным съемкам, которые не только более информативны, но и принципиально изменили значение метода в археологии.
В качестве примера метода планшетов приведем открытие остатков дворца в Алексеевской роще Лосиного острова, обозначенной этим названием еще на картах XVIII века. Историческая традиция связывает топоним с именем царя Алексея Михайловича, построившего здесь, на берегу реки Пехорки, путевой, или охотничий, загородный дворец на площади 3300 квадратных метров. Остатки фундаментов и глубокие подвалы, заполненные при разборке дворца в начале XIX века строительным мусором, дали очень выразительные магнитные аномалии, позволившие выяснить планировку построек до раскопок. В ходе работ проводились измерения физических свойств археологических материалов (кирпича, изразцов и т. п.) и вмещающих грунтов, что позволило сделать более точные прогнозы. Результаты раскопок, проведенных в последующие годы на заранее намеченных местах, полностью подтвердили выводы, основанные на геофизических данных.
Применение метода планшетов затруднено на лесистых участках местности, в кустарнике, при высоком травостое, в болотах, на акваториях (съемки возможны лишь зимой со льда) и т. п. Последних недостатков почти лишен метод свободного поиска. Здесь для первичной локализации объекта оператор с магнитометром обходит выбранный участок по произвольному маршруту без какой-либо размеченной сети. При обходе осуществляются периодические измерения. Маршрут и расстояние между замерами выбираются таким образом, чтобы весь участок в конечном счете оказался перекрытым сетью измерений не реже, чем один на один или два на два метра. При измерениях никакой записи не ведется. Оператор внимательно следит за показаниями прибора и в случае появления на табло значений, резко отличающихся от фоновых, сгущает на аномальном участке сеть наблюдений до 0,1–0,2 метра. В конечном счете выявляются точки, соответствующие магнитным аномалиям.
Преимущество метода свободного поиска — необычайная простота, высокая производительность и надежность обнаружения. Кроме того, независимость от геометрически правильной съемочной сети позволяет работать на залесенной территории, в кустарниках, высокой траве, на болоте, открытом водоеме и т. д. Применение метода затруднено в зонах с высокими градиентами геомагнитного поля, в частности в пределах современной застройки, в помещениях и вблизи выходов кристаллических пород.
Наилучшие результаты метод дает при поисках крупных ферромагнитных объектов. В Кировоградской области Украины, в урочище Зеленая Брама, где в августе 1941 года оказались в окружении 6-я и 12-я армии Юго-западного фронта, проводилось планомерное выявление тайников, содержащих стальные сейфы с документами различных войсковых частей. За время работ методом свободного поиска найдены три таких сейфа, содержащих документацию не вышедшей из окружения 213-й моторизованной дивизии 6-й армии, которая была сформирована перед самым началом войны; архивные сведения о ее личном составе практически отсутствовали. В сейфах оказались почти полные списки различных частей дивизии, личные дела ее офицерского состава и др.
Особая задача — поиск затонувших объектов. Для локализации намагниченных объектов, находящихся на дне водоемов на глубинах до 20–30 метров, используется специально разработанный донный магнитометр, у которого магниточувствительный элемент помещен в немагнитный герметичный бокс, опускаемый под воду. Работа с таким магнитометром осуществляется с немагнитного маломерного плавсредства методом свободного поиска. Возможна и микромагнитная съемка по заранее размеченной сети.
Методы сейсморазведки наиболее эффективны при изучении подстилающих археологические памятники грунтов, внутреннего строения земляных оборонительных сооружений и для локализации подземных пустот и погребенных архитектурных объектов. Наилучшие результаты достигаются в комплексе с другими геофизическими методами, в частности ВЭЗ, а также контрольным бурением.
Она применяется для поиска затонувших объектов, находящихся на дне или в рыхлых донных отложениях водоемов. Наиболее эффективны для подводного поиска сонары, дополняемые при детализации объекта профилографами. К сожалению, эхолокация, несмотря на простоту метода и чрезвычайную быстроту, с которой обследуется акватория, в гидроархеологии применяется пока очень редко из-за необходимости специально оборудованного судна-носителя.
В археологии метод применяется редко, в первую очередь в силу того, что редки объекты, которые этим методом можно обнаружить. Известны, впрочем, примеры успешного картирования с помощью гравиразведки древних горных выработок и подземных ходов. Метод наиболее целесообразно применять в комплексе с электро- или сейсморазведкой для взаимной проверки результатов.
Поверхность тысяч неукрепленных поселений в настоящее время распахивается, в большинстве случаев их культурный слой перемешан до такой степени, что археолог не найдет на глубине, доступной плугу, ни остатков сооружений, ни прослоек, характеризующих тот или иной период жизни на поселении. На его долю остаются лишь отдельные беспорядочно залегающие в пахотном слое вещи. Одного-двух десятков таких вещей, как правило, вполне достаточно, чтобы охарактеризовать памятник с течки зрения его датировки и этнокультурной принадлежности. Поиск таких вещей на пашне именуется в археологии сбором подъемного материала. В этом неоценимую помощь археологу оказывает металлоискатель, позволяющий за час-два работы извлечь из перепаханного слоя металлические вещи, обнаружить скопления шлаков, указывающих на места выплавки металла, а иногда даже найти клад.
