CN106049902A - 潜气式地下有机类文物发掘技术方案 - Google Patents

Abstract

最新背景技术：《考古发掘现场移动实验室》发明技术方案，国际领先。该枝术总特点是：能“争分夺秒”地、相对最能减轻有机类文物因出土接受新活化能而带来的侵害。但是，该技术仍未摆脱地上新环境的干扰。本发明技术总特点：寻找到了置换脆弱性文物原地下空间无负作用、良好的“代血浆”，研制出了与原地下环境“零对接”的、发掘地下文物作业的“金钟罩”，专业人员呼吸着新鲜空气潜入“金钟罩”作业，完全封隔地上新环境带来的各种“活化能”，始终达到文物发掘、维护、保存全过程都处于“代血浆”空间，摆脱了地上新环境的干扰，最大限度地防止了有机类文物被发掘时“突变”，使田野考古发掘升华为“全天候”、“拟原地下”模式的新时代。

Description

潜气式地下有机类文物发掘技术方案

(替换页)

技术领域：文物考古领域。

背景技术：由中国敦煌考古研究所、清华大学等六个单位协研的《出土文物现场保护移动实验室》技术方案，目前国际领先。该技术方案的总特点是：先进行科学地预探地下空间状况，以制定科学发掘方案，“争分夺秒”地使地下文物，特别是有机类文物，尽快脱离已接触的地上新环境，以达到尽量减轻有机类文物因出土、接受地上新环境中“活化能”激发而带来的侵害。

但是，该技术方案仍未摆脱地上新环境中各种活化能的侵扰。也就是脆弱性文物在发掘过程中仍“漏了气”。如何解决考古发掘过程中“漏气”，是之前解决世界田野考古发掘领域“人们一直渴望解决但始终未获得成功的技术难题”。比如我国十三陵谨慎地不发掘，就是佐证。

“发明内容：本发明人在研究本发明标的过程中，“发现”了未见他人论及的“脆弱性文物‘多米诺效应’另一成因”(本发明人“科学猜想”论文。此文略之。)，进而梳理，找出所有能引起有机类文物“突变”的因子，又进而理出一个论点：

不管学术界有多少种或同或异的学说或论点，但有一点，也是最关键的一点是共同的——引起地下文物出坑后突变必须要有新的活化能的参与。

本发明就是以此为攻坚标的，并且攻坚成功。本发明技术手段的集合找到了田野考古发掘“漏气”而致使出土有机类文物“突变”之顽症的钥匙——潜气式地下有机类文物发掘技术方案。如我国十三陵考古发掘，本发明方案就能防止其大量有机类文物“突变”。

甲、技术方案：

理论阐述：

一、要预防或延缓新出土脆弱性文物“突变”，有两条途径：外，杜绝新的活化能因子界入；内：低温抑制或杀灭尚存的、仍有活性的各种古酶、菌。

二、梳理引起出坑文物突变的所有因子：①短、中波长的光能(能量小的较长波长光为考古工作必用)。②地上新环境的含有活化能的气体。③地上新环境的微生物。④地上带活化能的微粒。⑤高于古墓地下环境的热能。⑥触及、移动、机械振动等对出土文物带来的动能。⑦(出土文物)动、植物纤维素内长久被抑制的、仍有活性的古酶、菌类等。

三、寻求古墓地下环境平衡体系的空间的“代血浆”(不引起文物“不良反应”)，以置换尽量多的地下空间成份；寻求“金钟罩”，创造一种环境，以隔绝外界各种活化能，包围、保护地下有机类文物，真正做到无活化能界入的作业环境与原地下环境“零对接”，继续抑制或灭杀古酶类，以便最大限度地不触发文物突变，给文物保护工艺留足时空——这是人们梦寐欲求的。

四、本发明创新技术方案找到的该“代血浆”、“金钟罩”就是“非活泼气体(以氩气为主)”。因物理、化学性质缘故，不得已不用二氧化碳、氮、氦、氖(它们密度比氧气小，不能“挤走”氧气等原因)。

五、氩气的物理、化学特性：

1、物理特性：无色、无味、无臭；由单质原子组成的分子；在低温时可液化，用分级蒸馏法提取，成本低；地球大气层中占0.9％，易获得；无碍于人类建康；密度相对大(1.7809g/L)，同温条件下它 “沉”，当注入地下环境时，它能缓漫地由下而上地挤走古墓原空间气体成份，密封、置换古墓空间气态物质，制造成文物发掘作业“金钟罩”，利于现场操作；…

2、化学特性：原子结构最稳定，电子亲合势接近于零，不会附带任何活化能；都有很高的电离势；非高难度人造环境，不能得到或失去电子而形成化合键。也就是说，常态下不会附带任何活化能，它的常态温度介入，不会或很难引起出坑有机类文物突变；……

3、“1”、“2”证明了“以氩气为主的稀有气体”可作为理想的地下文物发掘时地下空间气态物质的“代血浆”、以“活动屋”限制空间作为“金钟罩”，实现“金钟罩”与地下环境“零对接”，考古人员在保障呼吸的是自然界新鲜空气条件下，以智能调控技术为支撑，尽量在类地下环境、在文物原地下位置，作完保护工艺。这是把“地上保护模式”升华为“类地下保护模式”、“受制天候模式”升华为“全天候模式”的革命性方案。

“金钟罩”即本发明的“氩气活动作业屋”。(图1-A)

“潜气”是本发明的核心技术。“潜”者，如穿供气潜水衣在水中作业一样，穿供气(负压提供自然界新鲜气体)衣(头盔)在氩气为主的非活泼气体环境中作业。

实施方案：

一、古墓“漏气”前的作业。

(一)、对于主动发掘作业，在科学勘探的基础上，作常规地表作业、探方作业。确保文物“漏气”、“曝光”前停工。万一“漏气”、“曝光”，立即封存或封堵(墓室尚未塌实者)。

对于抢救性发掘，第一要务，是先封堵古墓防“漏气”、“曝光”；已漏气曝光的，在专业人员未到达前，电告当地在场人员，先堵口封漏，或原土封存。

(二)、专业人员到达后，对墓室尚存、尚存地下环境空间者，①先探取古墓内气体小样备档后再预防“漏气”、防“曝光”，对小样检测菌属及其它成份并备案。②因地上土的逐层掘除，可能古墓内的温度有所升高或降低。要尽快地采取措施保温(夏季防升温，冬季防急降温)，尽量接近地下古墓原来温度。

(三)、对文物已完全被土压实、首次文物现露时，即刻原土(泥)加密封材料封存，为采用本技术做准备。

(四)、利用能向四维空间进退的光缆探头、现有遥控技术，钻孔进入古墓观察，确定是否有有机类文物或综合类文物存在的可能，以决定是否使用本发明技术方案。

(五)、若有有机类文物或综合类文物的可能，则利用“氩气”作为“代血浆”，并利用“氩气”密度较大(“氪”、“氙”等密度更大，虽无妨考古，但因成本高，故不考虑之)的物理特征，置换古墓原空间气态物质，同时利用本发明技术作为“金钟罩”，隔绝地上新环境袭来的活化能，考古人员通过“潜气服”，呼吸着自然界新鲜空气，有条不紊地、从容不迫地进行发掘保护工作。((图1-A)。

(六)、可根据地上不同对接地形、或地下空间大小和文物位置，采用不同型号的、组装成的“氩气活动作业屋”来分隔、缩小地下考古场地有效空间，进而与地下环境“零对接”，将原地下气态物质置换为氩气，考古人员或在内或在外(“氩气活动作业屋”)地开展作业。(图1-A、图1-D、图2-B)

二、在本发明技术“氩气活动作业屋”内、尽量在原位置做完做好有机类文物发掘、保护作业。铁的田野考古教训，有些脆弱性文物未经原地保护而事先挪动(施加了动能)，很快化为乌有。但在本技术方案之前，也是不得不如此。

(一)、按要求组装好“氩气活动作业屋”。(图1-A)

(二)、完成“代血浆”、“金钟罩”作业。即一、以氩气置换古环境空间；二、安装氩气活动屋，并与古地下空间“零对接”；三、将氩气活动屋内的空间气态物质用氩气置换完满；四、安装并检验智能调控设施。

(三)、“氩气”技术支持与后勤供应人员正常就位。

(四)、进入作业屋工作人员穿好“潜气衣”，凭借梯子或机械吊斗从“竖式结构”作业屋顶部的水平设置的作业屋竖井口式门进入，在科学的光条件、温度下，进行全面的、专业性作业。“竖井口门”，就是本方案的氩气活动屋是竖式结构，人和物都是从活动屋的顶部进出——这是由氩气密度相对大的 物理性质和有利于田野考古会使用起吊机械等工序决定的。(图1-A之1)

(五)、在利用增加强度技术之前，尽量少动对象文物，以减轻作用于文物的外来能量。不管文物临危程度如何，都要尽量在地下原位置做好做完保护工艺。也就是田野考古发掘今后可以由容易使有机类文物“突变”的“地上环境保护模式”，升华为能相对拯救更多有机类文物的“类地下环境保护模式”、由“受制天候模式”升华为“全天候模式”、由“受制天候环境”型提升到“人工调控环境”型。这种提升显然能拯救更多的地下文物。

(六)、由于本“技术手段的集合”方案是“类地下环境保护模式”，如遇难题，可从容不迫地同远程专家会诊，寻求最佳方案。

(七)、如必要，或文物条件许可，可将文物放在“氩气”箱内，以地下环境状态移到墓外，运回作后期处理。

乙、潜气式地下有机类文物发掘活动屋。

为实施《潜气式地下有机类文物发掘技术方案》，特研创了《潜气式地下有机类文物发掘活动屋》实用新型技术，二者为一总的发明构思。

本技术所谓的“气”，是指以氩气为主的、不活泼的、密度大于氧的气体；所谓的“潜”，是指如穿潜水衣在潜水状态下工作一样，穿潜气衣在氩气环境中作业，工作人员呼吸的是纯天然气体。((图1-A之7等)

具体实施方式：

一、“潜气式”地下有机类文物发掘现活动屋，设“人在内”、“人在外(接菌箱式)”两型，简称“活动屋”。

“人在内型”：依据发掘现场地形，组装潜气式地下有机类文物发掘活动屋。(适于古墓室尚存、场地不很大、文物较集中的古墓，考古人员从活动屋顶的门口进入屋内工作。(图1-A之1：图1-B之4)

1、“潜气式”有机类文物考古发掘现场作业活动屋设置避光、防紫外线，设置红外光光照设施，可因文物种类而“滤去紫外光的漫射自然光/红外光”切换。(图1-A之6)

2、工作人员预备“暗光探视镜”(镜内增强文物物像光的强度)。

3、依据氩气的“自然规律”，“竖式结构”的潜气式地下有机类文物发掘活动屋的作业人员、出坑物件进出口，做竖井式，井口高于屋顶，“梯”式或吊斗进出；井口盖式开合，以便吊装重型物件及休工时封盖。(图1-A之1)

、活动屋的出气口即作业人员进出口(图1-A之1)；进气口设在屋壁低处。(氩气密度大，从屋内底处向上向外溢，能确保屋内文物安全，)(图1-A之4)

5、活动屋进气的温度受调控，要略低于地下原环境。这是为平衡因采光、人体、操作而带来的活化能量。(增光即新增进活化能；降温即降低新增活化能。)

6、潜气式地下有机类文物发掘活动屋作业人员进出口高于屋顶处，在进出口安装气体测试仪器自动增补开关，氩气体量若减少，则自动启动和发出警报，氩气体供给设备即时补充。万一停电，听到报警后可人工补充氩气。(图1-A之1等)

7、潜气式地下有机类文物发掘活动屋内跟据现场条件，可置空调或冰袋，尽量保持略低于原地下温度的设想温度，这比之现有野外模式考古受制于天候的方案，杜绝了部分文物因“热活化能”变化而发生突变的可能。

8、潜气式地下有机类文物发掘活动屋为三角或弧顶屋，为预制组装件。(图1——A、图1——B、图1——C、图1——D)

9、潜气式地下有机类文物发掘活动屋应控光、防雨、防风、防晒、防震、防异物进入。该活动屋是“全天候”、“室内工作”模式。

10、潜气式地下有机类文物发掘活动屋底部与古墓发掘现场适当位置封接。(图1-A之3、图2-B之6)

11、出气口内近处设气体敏感探头，随时调控启动氩气进气装置，保证本技术处于正常状态。气体敏感探头，就是对氩气以外的、自然界其它任一种气体敏感的装置(如对氧或氢、氮等)，当作业屋内氩气低于气体敏感装置而使其暴露在自然界空气中时，遇到其敏感的气体，于是报警并启动补氩装置……(图1-A之1等)

12、考古人员作业空间(发掘现场)搭建普通帐篷，以便控制自然光等活化能的介入量。

13、与接菌箱式微型活动屋配套的有本技术文物防震、保温存放暗箱，文物保护完成后须出坑，即刻放入箱内，保持地下环境状态，移回作后期处理。

“人在外型”：小巧型的“接菌箱式充氩”活动屋，作业人员在外部做好“接菌式”作业；微型“活动屋”的四个立侧面设置若干个人使用的“接菌式袖口”，其技术特征同上。由于氩气密度大，“沉”，即使“接菌式袖口”偶尔漏气，也是内部的氩气向外溢，外部的自然界气体根本进不去。(见图2——A、图2-B)

二、临时、永久性“活动屋”存放空间：由于氮气比氧气密度小，氧气易“沉入”，故在以后的文物保护期间，放弃之前技术中常用的氮气；二氧化碳在含水气体中易变酸性；所以改用密度大的氩气。贵重文物还可以用密度更大的氪、氙气。

1、非展示性的文物用量身打造的不透明、充满氩气的密封限制空腔，该容器开口在上方。

2、展示性的文物用量身打造的透明密封容器，该容器开口在上方。

三、为作业人员配备本技术“潜气衣”及其相关设备。

1、“潜气衣”仅为与工作服肩、胸部密接的轻质“头盔式”，该头盔内通进、出气两条管。二气管通向外部自然界、并有换气动力设备。即使潜气头盔与人体接触处有空隙，一因该出气管为带负压的动力装备，其空隙处只能将屋内氩气带出，决不能将自然界空气漏向屋内；二因，即使进、排气管向屋内漏出自然界气体，也会很快“浮”出活动屋；三、人类一生呼吸的空气中就有氩气，既使从潜气衣头盔与工作衣的接合部进入少量氩气，也绝对人建康无损。(间接参见图1-D)

2、“活动屋”内有若干“磁式接气座”，用以连接“头盔式”潜气衣的进、出气管，以方便呼吸到新鲜天然空气、灵活切换作业位置，从容、精心地开展考古作业。(图1-D)

该活动作业屋的技术特征：

一、安置本技术设施。本技术方案即科学又简约、实用，十分快捷方便、抢救时效突出、智能调控氩气用量、控温控光、组装重复使用，简约实用，成本低。

二、可从容地在古墓现场进行三维视觉信息录制。

三、由于对地下文物创造了“类地下原环境、位置”，所以可以对文物取样，从容地分析、必要时可从容地和异地专家“远程会诊”，以采用当时最恰当最先进技术在现场作业。

四、可从容地在类原地下环境、原地下位置对脆弱性文物作现场做透明、隐定性保护作业，并能够取得和文物地下环境平衡体系时很接近的、比此技术前更良好的物理强度。

五、对之前技术出土后慢慢粉化的同类文物，用本技术，采用无极性、可逆性材料作永久性密封、固化保护。

六、杜绝脆弱性文物粉化现象产生。除非发掘前已经粉化。这是背景技术难以做到的。

七、对需长时间作精细稳定保护、非常珍贵、暂时无法处理的文物，可用本技术设备迁移之，在尽量防止各种活化能、动能界入的条件下，极限保持文物地下环境平衡体系状态。

丙、说明书附图文字说明。

图1——A、组装成的氩气活动屋。

1、工作人员/物料进出口/进出口略低处设置气体敏感器自动氩气补偿、报警装置。

2、相配套的密封、可控透光度的帐篷。

3、接地长余部分用土压封。

4、可智能控制的注入氩气管道。

5、拉锁式或其它便于密接/分开的篷布，以备若干个预制作业屋并、串联时用。

6、篷内照明等配套设施。

7、供呼吸的新鲜空气供应/废气排出双管道。

图1——B、组装成的氩气活作业动屋骨架。

1、加厚的直角三通金属管件(用于防变形、利于组装和运输)。

2、插入式金属管件。

3、弧顶状固定预制件(利于排除作业期间可能进入的地上新环境气体)。

4、工作人员/物料进出口/进出口略低处设置气体敏感器自动氩气补偿、报警装置。

图1——C、作业人员进入活动梯。

注：1、进出方便，与机械吊车相配合。

2、可移动，便于其它物品进出。

图1——D、悬挂多接口式的新鲜空气供应/废气排出的与潜气服气管对接件。

1、磁式“连接通气/拨掉关闭的”接头(双管形式与潜气头盔相连。)

2、动力抽气(抽废气)管。

3、新鲜空气供气管(负压自动供气)。

图2——A、“接菌箱式”充氩气作业箱组装骨架。(人在箱外作业)

1、加厚直角三通金属管件。(防变形、易组装、易运输)

2、金属管组装件。

图2——B、组装成的“接菌箱式”充氩气作业箱。(人在箱外作业)

1、顶部透明的密封篷帐。

2、“接菌式”松紧密封袖口。四个立侧面可设置若干个人使用的“接菌式”袖口。

3、智能调控注入氩气管道。

4、溢气管。

5、篷帐内只照向目标文物的照明设施。

6、篷帐的多余部分用土压封。

Claims (7)

1.一种利用以氩气为主的“稀有气体限制空间”即“氩气活动屋”同地下古环境“零对接”，考古人员穿载提供自然界新鲜空气的“潜气”头盔，在与地上环境隔绝、几乎不改变原地下环境和位置，从容不迫地开展“全地下保护模式”、“全天候保护模式”的有机类文物发掘和保护的整套技术，其特征是：能最大限度地防止田野发掘有机类文物“突变”；这种“活动屋”可组装、重复利用、机动性强、适应性强、智能调控；它利用氩气密度大于携带活化能的天然混合气体密度的物理特性和电子亲合势常温下等于零等化学特性，创立了田野考古“全地下保护模式”、“金天候模式”，解决了有机类文物考古发掘的瓶颈性技术，因而有很强的工业实用性；更重要的是考古人员呼吸的是自然界新鲜空气，长时间工作对人体健康无损，是很人性化的技术方案；“地上保护模式”升华为“类地下环境保护模式；”“受制天候模式”升华为“全天候模式”。

2.根据权利要求“1”，请求保护该“活动屋”工作人员穿着的“潜气服”吸进新鲜空气、呼出废气的纯自然状态潜气呼吸技术，其持征是：被密封了的头盔上，设置两根气管，一根是凭负压供新鲜空气管，一根是主动力排气管，而该二管利用磁力，很方便、很安全地可同活动屋内若干个供气接头换位对接，以方便工作。

3.根据权利要求“1”，请求保护“活动屋”内氩气智能补充技术，其特征是：在该“活动屋”出口处(活动屋顶部)设置一气体敏感器控制的智能装置(专对“氧”、“氢”或“氮”等任何一种气体)，当“活动屋”内氩气位降低到一定位置时，该装置曝露于氩气之外，接触到其在自然界空气中所存在的它所敏感的气体，智能启动补充氩气开关。

4.根据权利要求“1”，请求保护考古人员在充满氩气的“活动屋”外边工作的微型“活动屋”技术，其特征是：该活动屋如“接菌箱”式，两手从松紧袖口伸入微型“活动屋”内工作，双手抽出时自动封闭该袖口；微型“活动屋”的四个立侧面可设置若干个人使用的“接菌式袖口”；内有智能供氩设置，屋的封布为透明柔性材料，屋内适配光源只能照向文物对象；该屋的高度可任意调节，该袖口始终高于屋内标的文物。

5.根据权利要求“1”，请求保护各种“活动屋”的预制标准组装技术。其特征是：一、人在内型，其屋骨架是标准件组装，可单屋组成，也可多屋并联或串联，活动屋帐布与四根柱连接处设拉锁连接或其它方式连接，该帐布是组装式另件；人和物的进、出口在活动屋顶部；屋内上方水平设置有提供新鲜空气的、多个磁性接气座；二、人在外型(微型)，屋之骨架为预制标准组装件，其竖立件可任意调整长度；屋的帐布为透明柔性材料；屋内有智能补充氩气、排气、光照等配套设施；该活动屋组装/拆散机动灵活，可重复使用，可因地制宜使用，成本低廉。

6.根据权利要求“1”，请求保护该“活动屋”内控光、控温技术，其特征是：根据考古不同季节，依据具体物质条件，智能/人工调控“活动屋”内的温度，调控到与地下环境温度尽量接近；光强度尽量弱，尽量用较长波长的光源的自动或人工调控技术；特殊情况下，光源用弱红外光，工作人员载红外夜视镜。

7.根据权利要求“1”，请求保护以稀有气体——氩气、氪气、氙气为填充物的文物保护腔体，其特征是：A)、保持常态气压，不干预文物内部物理结构；B)、由于氮气、二氧化碳的化学特性以及它们和氦气、氖气的密度都比氧气密度小，所以弃之不用，而改用氩气、氪气、氙气作为重要文物保护腔体空间的、常压填充气体的技术。