Tổng quát
Khi nghĩ đến khảo cổ học, chúng ta thường nghĩ đến việc tìm kiếm các đồ tạo tác từ các nền văn minh cổ đại ở những vùng đất xa xôi nhưng thực tế là nhiều dự án khảo cổ liên quan đến việc tìm kiếm các đồ vật từ quá khứ không xa. Nghiên cứu ứng dụng Noggin 500 sau đây của Tiến sĩ Jarrod Burks từ Ohio Valley Archaeology, Inc. là một ví dụ tuyệt vời về việc khám phá lại lịch sử địa phương, gần đây. Sinh viên từ một trường cao đẳng địa phương đã thực hiện một cuộc khảo sát GPR để xác định vị trí các nền móng bị chôn vùi từ một công ty gạch bỏ hoang.
Những thách thức
Nelsonville, Ohio là một cộng đồng nhỏ ở đông nam Ohio trên sông Hocking. Khu vực này được biết đến với những ngọn đồi và cây cối rậm rạp tuyệt đẹp và những lớp đất sét dày tích tụ và bị chôn vùi vào cuối kỷ băng hà cuối cùng. Vào cuối những năm 1800, đây là một trong những trung tâm sản xuất gạch nổi tiếng nhất của khu vực và Công ty gạch Nelsonville đã sản xuất ra hàng triệu viên gạch mỗi năm bằng cách sử dụng hàng chục lò nung lớn, hình tròn.
Vào năm 1937, Công ty gạch Nelsonville đã đóng cửa và địa điểm này cuối cùng bị bỏ hoang. Ngày nay, một số lò gạch tròn và ống khói vuông vẫn còn sừng sững trong công viên ven đường (Hình 1), nhưng hầu hết các lò đã bị phá bỏ và vị trí chính xác của chúng không còn hiện rõ trên bề mặt.
Nelsonville là quê hương của trường Cao đẳng Hocking, nơi có chương trình đào tạo kỹ thuật viên khảo cổ — đây là một trong số ít ở Hoa Kỳ.
Tiến sĩ Jarrod Burks đã hai lần dạy một khóa học ngắn hạn về việc sử dụng thiết bị địa vật lý trong khảo cổ học cho các sinh viên tại Hocking. Trong trong những khóa học ngắn hạn này, cả lớp đã đến thăm khuôn viên tại Công ty Gạch Nelsonville và các sinh viên đã thực hiện một cuộc khảo sát GPR ở ba khu vực gần các lò nung còn sót lại. Trước khi khảo sát, vị trí của các lò phụ không được biết.
Giải pháp
Các sinh viên đặt lưới khảo sát GPR ở những khu vực thoáng và dễ tiếp cận nhất.
Vào một ngày cuối đông với tuyết tan nhanh chóng trên mặt đất, các sinh viên đã thu thập ba lưới GPR bằng cách sử dụng hệ thống Noggin 500 SmartCart của Sensors & Software. Lưới 1 là lớn nhất, 37 x 20 m, trong khi Lưới 2 và 3 có kích thước khoảng 20 x 20 m mỗi loại. Tất cả các lưới được thu thập với các đường theo hướng Y, cách nhau 0,5 mét. Các mẫu GPR, được gọi là “dấu vết – trace“, được thu thập cứ 2,5 cm dọc theo mỗi tuyến khảo sát (41 mẫu trên mét), với tổng chiều dài tuyến khoảng 3000 mét cho 3 lưới, hơn 110.000 mẫu riêng lẻ đã được thu thập trong khu vực.
Cuộc khảo sát không mất nhiều thời gian và sinh viên gặp ít khó khăn khi sử dụng GPR (ngoại trừ việc bỏ sót một vài tuyến trong Lưới 3 ). Trong quá trình khảo sát, kết quả từ các hình ảnh hiển thị trên Digital Video Logger (DVL) cho thấy độ sâu xuyên qua hơn 2 mét và có một số đặc điểm và lớp phản xạ rất mạnh bên dưới bề mặt tại địa điểm Công ty gạch Nelsonville (Hình 2).
Các kết quả
Sau khi khảo sát, trở lại phòng máy, cả lớp đã sử dụng module SliceView của phần mềm EKKO_ Project để xử lý nhanh số liệu và tạo chuỗi lát cắt biên độ ở nhiều độ sâu khác nhau. Tất cả mọi người đều ngạc nhiên, dữ
liệu GPR chứa thông tin của các lò nung!
Nhìn vào các lát cắt theo độ sâu từ ba lưới, xác định được một số cụm lò tròn khác
nhau. Trong Lưới 1 (Hình 3), một ống khói dường như được kết nối với nhiều lò bằng một đường hầm dưới lòng đất. Trong Lưới 2, nhóm định vị các phần của ba lò và trong Lưới 3, được xác định để cải thiện hệ thống thoát nước ven đường, nhóm vẫn có thể phát hiện các đặc điểm hình tròn lớn ở độ sâu (Hình 4).
Bằng cách thu thập vị trí GPS ở một góc của mỗi lưới, vị trí toàn cầu của các lưới đã được thêm vào trong quá trình xử lý dữ liệu; điều này cho phép các lát cắt độ sâu từ cả ba lưới được hiển thị ở vị trí chính xác của chúng trên Google EarthTM (Hình 4).
Vì các cuộc khảo sát GPR là tập dữ liệu ba chiều, thật khó để đánh giá tất cả đặc điểm mà chúng tôi gặp phải trong dữ liệu bằng cách chỉ xem xét một lát cắt chiều sâu, như trong Hình 3. Nhìn vào một chuỗi các lát cắt cho thấy rõ hơn rằng có sự khác biệt các loại đặc điểm hiện diện ở các độ sâu khác nhau (Hình 5). Ví dụ, nền móng của lò nung không trở nên rõ ràng cho đến khi khoảng 50-80 cm dưới bề mặt.
Một số đặc điểm nông hơn có thể là đường lái xe và lối đi được làm từ gạch (ví dụ: xem lát cắt 31-32 cm trong Lưới 1 (Hình 5)).
Địa điểm của Công ty Gạch Nelsonville là một cơ sở lý tưởng để chứng minh cho sinh viên thấy tiện ích của các công cụ khảo sát địa vật lý trong việc xác định các cấu trúc còn sót lại dưới bề mặt. Nếu không có bản đồ chính xác gắn với các điểm đã biết trên bề mặt thì không thể biết được những gì hiện diện bên dưới bề mặt tại địa điểm này nếu không tiến hành các cuộc khai quật phá hoại và tốn kém. Các địa điểm công nghiệp cũ là một số nơi tốt nhất để sử dụng GPR vì có rất nhiều mục tiêu khó phát hiện. Hơn nữa, bởi vì GPR tạo ra các tập dữ liệu 3D có thể được kiểm tra ở các độ sâu khác nhau, nên ở một mức độ nào đó, nó cho phép tách rời các trình tự xây dựng và phá dỡ thường phức tạp trước khi thậm chí một mũi đất bị lật.
