- Một trong những khó khăn của công tác khảo cổ là muốn phát hiện ra các di tích cổ thì thường phải dựa vào các dấu hiệu trên mặt đất và các tài liệu khác. - Khi đó, họ thường phải khai quật ngẫu nhiên bằng các phương pháp đào bới thủ công, đôi khi không có kết quả hoặc có kết quả nhưng có thể lại phá vỡ phần nào nguyên trạng của di tích.. - Từ trước đến nay, ở nước ta đã phát hiện ra nhiều công trình di tích cổ cũng như các di vật cổ bị chôn vùi trong lòng đất. - Mặt khác, việc bảo quản công trình di tích cổ sau khi đã phát hiện do đào bới là hết sức khó khăn, tốn kém mà hiệu quả thấp. - Vấn đề đặt ra là làm thế nào để phát hiện ra các công trình di tích cổ mà không phải đào bới như hiện nay?. - Cho đến nay, trên thế giới đã sử dụng các phương pháp địa vật lý rất thành công nhằm mục đích phát hiện, định vị và lập bản đồ các đối tượng khảo cổ bị chôn vùi dưới mặt đất, ví dụ như: áp dụng trong công tác khảo cổ ở Kim Tự Tháp (Ai Cập), khu hầm mộ trong nhà thờ Valencian, nhà thờ Maria Rossa (Italia. - Trong các phương pháp địa vật lý khảo cổ hiện nay thì phương pháp rađa xuyên đất (Ground-penetrating Radar - GPR) [1,2] và thăm dò điện đa cực (Multi-electrode Resistivity Imaging - MRI) [3,4,5] là các phương pháp địa vật lý gần mặt đất dùng để nghiên cứu cấu trúc địa chất, địa kỹ thuật, môi trường hoặc tìm kiếm các vật thể chôn vùi (tự nhiên hoặc nhân tạo) dưới mặt đất đang được coi là hai phương pháp chủ đạo.. - Nhờ các đặc tính không phá huỷ, tốc độ khảo sát nhanh, giá thành thấp, giúp các nhà khảo cổ thấy được khung cảnh tổng thể của khu vực cần nghiên cứu một cách nhanh chóng, mà các phương pháp địa vật lý này được giới khảo cổ thế giới chấp nhận như là một bộ phận trong hệ thống các phương pháp của khảo cổ học - đó là địa vật lý khảo cổ.. - Ở nước ta, các nhà khoa học địa vật lý đã bắt đầu quan tâm đến vấn đề này, đặc biệt các nhà lãnh đạo, quản lý đã cho phép áp dụng các phương pháp địa vật lý trong công tác phát hiện các di tích cổ.. - Trong bài báo này, chúng tôi muốn giới thiệu một số kết quả ban đầu về việc áp dụng tổ hợp phương pháp rađa xuyên đất và thăm dò điện hệ đa cực để nghiên cứu phát hiện, tìm kiếm các công trình di tích cổ bị chôn vùi trong lòng đất tại khu vực trung tâm Hoàng thành Thăng Long.. - Đặc điểm vùng nghiên cứu, phương pháp tiến hành thực địa 2.1. - Với mục đích thử nghiệm, chúng tôi đã chọn di tích Hậu Lâu để nghiên cứu. - Đây là khu vực đã được người ta tiến hành đào bới tìm kiếm và đã phát hiện thấy các kiến trúc và di vật cổ bị chôn vùi trong lòng đất (Hình 1). - Công trình di tích cổ Hậu Lâu sau khi khai quật. - Công trình di tích cổ Hậu Lâu sau khi khai quật đã được lấp lại. - Năm 1999, Viện Khảo cổ học và Sở Văn hoá Thông tin Hà Nội đã tiến hành khai quật khảo cổ học tại mé bên trong di tích Đoan Môn. - Kết quả đã phát lộ nhiều di vật quý.. - Đặc biệt, dưới độ sâu 1 - 1,2m phát hiện được sân nền lát gạch, kè đá thời Lê (thế kỷ XV - XVIII). - Tiếp theo ở độ sâu 1,9 - 2m phát hiện con đường lát gạch hoa chanh rộng 1,3m thời Trần (thế kỷ XIII - XIV), phía dưới là nền đường thời L ý (thế kỷ XI - XII). - Với thông tin như vậy, chúng tôi tiến hành khảo sát nhằm mục đích phát hiện thông tin để xác định về các nền đường cổ này quanh khu di tích Đoan Môn theo hướng các nền đường cổ đã được tìm thấy mé bên trong di tích Đoan Môn.. - Khu vực điện Kính Thiên và vùng lân cận hiện nay đang có nhiều nhà đã xây dựng và làm việc. - Ngoài các nhà đó ra, hệ thống đường giao thông nội bộ đều được đổ bê tông hoặc trải nhựa đường kín, không có một dấu hiệu gì trên mặt đất của các di tích cổ. - Chúng tôi tiến hành khảo sát khu vực này nhằm mục đích phát hiện di tích cổ tại khu vực điện Kính Thiên, ngoài ra còn muốn xác định xem các nền đường cổ đã được phát hiện ở Đoan Môn có còn tồn tại và chạy theo hướng từ trong di tích Đoan Môn đến điện Kính Thiên hay không?. - Phương pháp tiến hành thực địa 2.2.1. - Các phương pháp và thiết bị. - Trên khu vực nghiên cứu, chúng tôi đã tiến hành hai phương pháp là:. - Phương pháp thăm dò điện hệ đa cực (MRI) bằng thiết bị SuperSting R1 (Hình 3) của hãng Advanced Geosciences Inc. - Phương pháp rađa xuyên đất (GPR) bằng thiết bị SIR 10B (Hình 4) của hãng Geophysical Survey System Inc. - Sơ đồ các tuyến đo Khu vực Hậu Lâu (Hình 5). - Sơ đồ các tuyến đo trên khu vực Hậu Lâu. - Khu vực phía ngoài Đoan Môn:. - Chúng tôi bố trí các tuyến đo theo hướng trùng hoặc vuông góc với hướng các nền đường cổ đã được tìm thấy mé bên trong di tích Đoan Môn - từ cổng Đoan Môn đến thềm rồng điện Kính Thiên (Hình 6).. - Sơ đồ các tuyến đo trên khu vực Đoan Môn. - Khu vực điện Kính Thiên:. - Sơ đồ các tuyến đo khu vực điện Kính Thiên. - Các tuyến đo được bố trí theo hướng trùng hoặc vuông góc với hướng các nền đường cổ đã được tìm thấy mé bên trong di tích Đoan Môn - từ cổng Đoan Môn đến thềm rồng điện Kính Thiên (Hình 7).. - Kết quả. - Với mỗi tuyến, chúng tôi đã tiến hành đo đạc, thu thập, xử lý số liệu và minh giải, biểu diễn kết quả. - Tuy nhiên, trong khuôn khổ bài viết này chúng tôi chỉ giới thiệu một số kết quả minh hoạ.. - Khu vực Hậu Lâu:. - So sánh kết quả mặt cắt tuyến MIR D1 và kết quả dị thường của tuyến GPR A2 biểu diễn trên sơ đồ tuyến đo (Vị trí hình học của hai tuyến GPR A2 và IR D1 trùng nhau). - So sánh kết quả mặt cắt tuyến MIR D2 và kết quả dị thường của tuyến GPR A6 biểu diễn trên sơ đồ tuyến đo (Vị trí hình học của hai tuyến GPR A6 và IR D2 trùng nhau). - So sánh kết quả mặt cắt tuyến IR D3. - và kết quả dị thường của các tuyến khác biểu diễn trên sơ đồ tuyến đo. - Chúng tôi xây dựng các kết quả phân tích của các tuyến đo trên hình ảnh 3D. - Trên hình 11 là hình ảnh 3D của các tuyến ngang, dọc với ăngten 80MHz, chúng ta thấy nếu nhìn từ phía Đoan Môn, biểu hiện của các lớp nền cổ ở độ sâu 1m và 2m và cấu tạo địa chất có thể thấy khá rõ.. - Hình ảnh 3D qua các tuyến ngang và dọc ăngten 80MHz trong khu vực phía ngoài Đoan Môn. - Trên hình 12 là giản đồ sóng hai tuyến trùng nhau nhưng độ dài và độ sâu khảo sát khác nhau cho thấy kết quả của chúng gần như trùng khít. - Có biểu hiện của 2 lớp nền cổ ở độ sâu khoảng 1m và 2m. - Ngoài ra, chúng ta còn thấy rõ cấu tạo địa chất (các lớp trầm tích) của khu vực, đặc biệt ở khoảng mét thứ 10, cấu tạo địa chất nhô cao hơn và hai bên là phản xạ nằm ngang - dấu hiệu là mực nước ngầm ở độ sâu khoảng 2,5m.. - So sánh hai tuyến 8D1 và 80D2 dọc trùng nhau nhưng độ dài và độ sâu khác nhau. - Hình 13 là giản đồ sóng tuyến 2D2 ăngten 200MHz, lớp nền ở độ sâu 2m có biểu hiện nhưng do phần trên có khá nhiều dị vật nên phần nào làm tín hiệu bị phân tán, ngoài ra còn biểu hiện nền đường ở độ sâu 1,2m với hai bên là hai bờ kè, từ khoảng mét thứ 6 - 9.. - Kết quả minh giải tuyến 2D2 ăngten 200MHz. - Khu vực sau nhà Cục tác chiến. - Hình 14 là kết quả các tuyến ngang thể hiện có khá nhiều dị vật và một số ranh giới phản xạ mạnh. - Lớp nền ở độ sâu 1m có biểu hiện nhưng không được rõ ràng, lớp nền ở độ sâu 2m thấy khá rõ trên tuyến 2TEST1. - Kết quả minh giải các tuyến 2TEST1 (trên), 4EST2 (giữa) và 4TEST1 (dưới). - Khu vực trước thềm rồng điện Kính Thiên. - Kết quả minh giải các tuyến 2D5 (trên), 2D4 (dưới) và trên hình ảnh 3D (giữa). - Trên hình 15 chúng ta thấy có hai lớp nền ở độ sâu khoảng 1m và 2m liên quan đến hai lớp văn hoá thời Lê và thời Trần. - Trên tuyến 2D4 có một số phản xạ mạnh từ mét thứ 11 - 24 (phần trước thềm rồng) từ mặt đất đến độ sâu 1,7m, có thể là do phản xạ nhiều lần từ phần bậc thềm nằm bên dưới mặt đất gây ra. - Trên tuyến 2D5, có hai vùng từ mét thứ 4 - 10 và từ mét thứ 15 - 20, độ sâu từ 0,5 - 1,2m có biểu hiện môi trường bất đồng nhất. - Đặc biệt, giữa hai vùng này (mét thứ 10 - 15) có dải phản xạ rất mạnh ở độ sâu từ 1,2 m trở xuống. - Có thể thấy dị thường này cũng biểu hiện trên giản đồ sóng tuyến 80D12 (Hình 17) và mặt cắt giả điện trở suất (Hình 18).. - Kết quả minh giải các tuyến 80D12 (trên) và 80D11 (dưới). - Trên giản đồ sóng của các tuyến 80MHz (Hình 17) biểu hiện các ranh giới địa chất và bậc thềm gần thềm rồng là khá rõ. - Với biểu hiện như vậy, có thể đây là một bể chứa (hoặc một đường hầm) bằng bê tông. - Bàn luận kết quả. - Các kết quả thu được trên đây hoàn toàn khách quan vì từ khi tiến hành đo đạc cho đến khi có kết quả phân tích này chúng tôi không được cung cấp bất cứ tài liệu khai quật khảo cổ nào đã có trước đây. - Sau khi đã có kết quả phân tích, chúng tôi đề nghị cơ quan nghiên cứu và quản lý di tích cung cấp cho các tài liệu kết quả khai quật trước đây để đối chiếu, đánh giá sai số. - Rất tiếc các tài liệu nêu trên chỉ là các bức ảnh (ví dụ như hình 1), còn các báo cáo mô tả khu vực và vị trí cũng như các di vật cổ thu được khi tiến hành khai quật các nhà khảo cổ đã không định vị toạ độ một cách thật chính xác nên chúng tôi không thể đánh giá sai số được. - Tuy nhiên, sau khi các nhà khảo cổ xem xét kết quả của chúng tôi thì cho ý kiến là chúng hoàn toàn phù hợp với các kết quả đã có của khu vực nghiên cứu khi khai quật, việc áp dụng hai phương pháp nêu trên trong công tác khảo cổ là có tính khả thi.. - Có thể hình dung rằng, toàn bộ khu vực khảo sát nằm trên vùng đồi gò thoải, biểu hiện các lớp văn hoá ở các độ sâu khoảng 1m và 2m có ở nhiều tuyến. - Lớp nền ở độ sâu 1m và con đường cổ được phản ánh khá rõ qua các bờ kè hai bên và có hướng tiếp tục kéo dài từ cổng Đoan Môn về điện Kính Thiên. - Lớp nền ở độ sâu 2 - 2,5m được biểu hiện. - Tuy nhiên cũng ở độ sâu này còn có biểu hiện của mực nước ngầm.. - Tại khu vực sau nhà cục tác chiến, kết quả phân tích qua hình ảnh 3D và các giản đồ sóng các tuyến khi thực hiện với ăngten 80MHz cho chúng ta thấy khá rõ cấu tạo địa chất khu vực này trước đây - có thể là một cái gò khá thoải. - Còn khi đo bằng các ăngten 200 và 400MHz, kết quả đều thể hiện có khá nhiều dị vật và một số ranh giới phản xạ mạnh, đặc biệt có biểu hiện của con đường thời Lê, hai bên là hai bờ kè (con trạch), ở giữa có biểu hiện phản xạ nhiều lần do sóng rađa đập vào nền phản xạ mạnh (gạch, đá,. - Lớp nền ở độ sâu 2m cũng đã thấy khá rõ. - Tại khu vực trước thềm rồng điện Kính Thiên, kết quả phân tích cũng cho chúng ta thấy trên các giản đồ sóng có các ranh giới địa chất, các lớp nền và bậc thềm biểu hiện khá rõ. - Các ranh giới địa chất bắt đầu xuất hiện ở khá nông (khoảng 3m) là biểu hiện của các cấu tạo địa chất khá mấp mô. - Trên giản đồ sóng của các tuyến dùng ăngten 200MHz có hai lớp nền ở độ sâu khoảng 1m và 2m - có thể hai lớp nền này liên quan đến hai lớp văn hoá thời Lê và thời Trần. - Trên tuyến 2D4 (phần trước thềm rồng) có một số phản xạ mạnh từ khoảng mét thứ 11 - 24, từ mặt đất đến độ sâu 1,7m, có thể là do phản xạ nhiều lần từ phần bậc thềm nằm bên dưới mặt đất gây ra. - Trên tuyến 2D5 (trước nhà N15) ở độ sâu từ 0,5 - 1,2m có biểu hiện môi trường bất đồng nhất. - đặc biệt, từ khoảng mét thứ 10 - 15 có dải phản xạ rất mạnh ở độ sâu từ 1,2m trở xuống - có thể là phản xạ từ một phiến đá hay một lớp bê tông khá dày, có thể dự đoán dị thường nằm giữa là bê tông, bên dưới dị thường này là vùng điện trở suất thấp và có hình dạng khá cân đối (bể chứa hoặc đường hầm).. - Có thể hình dung rằng, toàn bộ khu vực trung tâm Hoàng thành Thăng Long nằm trên vùng đồi gò thoải, có biểu hiện của các lớp văn hoá thời Lê và thời Trần ở các độ sâu khoảng 1m và 2m. - Tại khu vực điện Kính Thiên, phía dưới mặt đất giữa 2 con rồng đá có biểu hiện các bậc thềm ở độ sâu 1,7m.. - Trước nhà N15 ở độ sâu từ 0,5 - 1,2m có biểu hiện môi trường bất đồng nhất. - đặc biệt, từ khoảng thứ 10 - 15 ở độ sâu 1,2m có thể dự đoán là bê tông, bên dưới là vùng điện trở suất thấp và có hình dạng khá cân đối (bể chứa hoặc đường hầm).. - Việc áp dụng hai phương pháp GPR và MRI để phát hiện các di tích cổ trong lòng đất ở Việt Nam là hoàn toàn khả thi và có hiệu quả cao. - Có thể nói thêm một ví dụ minh hoạ về kết quả áp dụng các phương pháp này.. - Ngày 1/4/2007, Cục Di sản Văn hoá - Bộ Văn hoá Thông tin đã quyết định đầu tư để tu bổ, tôn tạo kiến trúc toà đại đình Chu Quyến, tứ trụ, sân vườn và các hạng mục khác thuộc khu vực này. - Trong quá trình hợp tác, theo yêu cầu của Viện Bảo tồn di tích với mục đích đặt ra là áp dụng các phương pháp của chúng tôi để khảo sát sơ bộ toàn bộ mặt bằng xung quanh đại đình Chu Quyến nhằm phát hiện các đối tượng cổ bị chôn vùi. - khảo sát và kết quả minh giải, chúng tôi đã chỉ ra vị trí và kích thước của 4 hố, đồng thời đề nghị đào thám sát để kiểm tra. - Sau khi xác định từng vị trí cần tiến hành đào thám sát trên bản vẽ tổng thể, Viện Bảo tồn di tích đã mở hai hố thám sát tại góc tây nam của đại đình (hố 1 và hố 2). - Kết quả ví dụ thu được tại hố thứ 1 như sau:. - Kết quả đào thám sát: Tới độ sâu 0,5m bắt đầu xuất lộ nhiều hiện vật, trong đó có 1 kìm nóc bằng đất nung phong cách nghệ thuật thế kỷ 17 nằm tại góc đông bắc hố. - Các kết quả này đã được Cục Di sản Văn hoá - Bộ Văn hoá Thông tin, Sở Văn hoá - Thông tin tỉnh Hà Tây, Viện Bảo tồn di tích và một đoàn các nhà khoa học khảo cổ xác nhận.. - Chúng tôi đã và đang tiếp tục nghiên cứu cải tiến nhằm nâng cao hiệu quả của các phương pháp địa vật lý nói chung và việc áp dụng tổ hợp hai phương pháp rađa xuyên đất và thăm dò điện hệ đa cực cải tiến nói riêng để phát hiện, tìm kiếm các công trình di tích cổ. - Hy vọng sẽ có các kết quả tốt hơn được công bố trong các bài báo tiếp theo.