揭祕：奪寶“奇兵”是如何解開張獻忠沉銀之謎的？
奪寶“奇兵”
水上電阻率成像法、高精度磁法、虛擬探方……高科技幫助解開張獻忠沉銀之謎
從2016年底開始，科學家們用兩年多時間，試圖解開一道在四川流傳了三百七十多年的謎題——張獻忠沉銀之謎。
張獻忠是明末農民起義軍領袖，建立大西政權，在長期徵戰中搶掠了鉅額財富，民間傳說張獻忠曾在成都舉行“鬥寶大會”，金銀財寶裝滿了24間大宅子。
關於這筆財富的去向，較爲流行的說法是，張獻忠所率船隊在一次水戰中大敗，財寶悉數沉於江底，亦有說法是張獻忠主動藏寶。數百年來，無論官方還是民間，都試圖尋獲這筆失落的寶藏。
近年來，多種跡象表明，這筆財富就藏在眉山市彭山區江口鎮的岷江河道內。嗅覺靈敏的盜寶者聞風而動，或深夜潛入江底，或僱傭挖沙船盜挖，2015年，彭山警方破獲了一起盜掘、倒賣文物大案，涉案文物交易金額達3億元。
“這是一次搶救性的挖掘”，張獻忠江口沉銀考古挖掘項目領隊，四川省文物考古研究院水下考古中心主任劉志巖說，這次考古項目啓動最直接的原因就是應對猖獗的盜挖。
兩年來，兩期考古挖掘出土了4.2萬餘件文物，今年4月中旬，張獻忠江口沉銀遺址當選2017年全國十大考古新發現。
而在考古界，更引人關注的，是高科技手段與考古結合後所產生的化學反應。
爲了完成這次考古挖掘任務，科學家們可謂大費周章。
在岷江河道內用砂石圍起一圈堰壩，把圍堰內的水抽乾，將河道變成類似於陸地的環境，這在國內考古界還是第一次。水上電阻率成像法、高精度磁法、虛擬探方、無人機航拍、RTK定位……
堪稱一次不折不扣的“科技考古”。
圖爲出水的金飾品。 劉忠俊 攝
尋找“凸岸”
就像各種“尋寶”、“奪寶”類影視作品所反映的一樣，要搜尋寶藏，首先要有一個靠譜的線索。對張獻忠沉銀考古項目來說，首要問題也是——在哪兒挖？這是三百七十多年來待解的謎題。
巴蜀文化專家、《張獻忠傳論》作者袁庭棟告訴新京報記者，在四川，至少流傳着6處張獻忠藏寶地點，包括錦江成都段、彭山江口、峨眉山、青城山等。
抗戰期間，曾有人向川軍獻出“藏寶圖”，稱是清代總督衙門裏面流出來的，張獻忠的寶藏就在錦江裏。川軍爲了籌集軍費，曾組織人員到江中挖寶，但除了幾枚銅錢以外毫無所獲。“從此以後，熱點就轉到了彭山”。
清朝人彭遵泗所著《蜀碧》記載：“(張)獻忠聞(楊)展兵勢甚盛，大懼，率兵十數萬，裝金寶數千艘，順流東下，與展決戰。”1646年，張獻忠在彭山江口遭到明將楊展伏擊，大敗，張獻忠帶少數親軍突圍，而千船金銀卻不知所蹤。
2005年開始，在彭山當地修建引水渠、河道清淤等工程建設中，陸續出土了多件與張獻忠相關的文物，如藏有銀錠的木鞘、“西王賞功”金幣等。
張獻忠江口沉銀考古挖掘項目領隊劉志巖說，考古隊員參考了上述信息，走訪周邊村民，並且與警方合作，由盜撈人員指認曾在哪裏發現過文物。最終“選擇了一個我們認爲最爲集中的區域”——眉山市彭山區江口鎮岷江和府河交匯口。
關於張獻忠沉銀地，四川有一首流傳多年的民謠，“石龍對石虎，金銀萬萬五，誰人識得破，買盡成都府。”巧合的是，在挖掘地江邊約一公里處，恰好有個石龍村，在山路盡頭的一處崖壁上，有一條石龍浮雕，長約二十米，盤旋曲折，張牙舞爪，呈向下俯衝狀。據考證，這條石龍建於宋代。
石龍旁十幾米處，有一座石虎雕像，頭部已經缺失。資料記載，原本的石虎已在“文革”中被毀，現在這座是1984年當地政府重塑的。
站在石龍石虎中間，透過蒼翠的山林，向岷江的方向看過去，恰好是沉銀挖掘所在地。
在確定了大致的挖掘範圍後，是否有辦法進行更精確的定位呢？能否像醫學上拍CT掃描“病竈”的位置一樣，直接在江底掃描出寶藏的地點？
2016年底，四川省考古院找到了電子科技大學。
電子科技大學信息地學中心的周軍博士和同事們第一反應，都覺得“不太可能”。
以往，他們從事地球物理勘探針對的是大尺度目標體，“比如地層結構是什麼樣的，或者這個地方是不是有很大的礦脈”，周軍說，而這次要探測的是散落在江底的金銀錠等小尺寸目標體，分佈缺乏明顯規律，用傳統的探測方法很難有效識別。
而且，傳統的地球物理探測通常在陸地上開展，在複雜的水域環境中開展大規模高精度考古探測的例子，即使在國際上也極爲少見。
頂着壓力，周軍等人去挖掘現場考察了一週，瞭解地層結構，瞭解第一年出土文物的大致分佈，心中漸漸有了思路。
一個關於江口沉銀文物富集規律的方法被提出來——“探測基岩的結構特徵和起伏形態，找河流的凸岸，找基岩頂面擡升的地段。”
周軍解釋，河道拐彎處的兩側，一側叫凸岸，一側叫凹岸。凹岸水流急，更有利於物質的搬運，凸岸水流較小，且有環流，更有利於物質的堆積。當年的金銀入水之後，經過長期的水流作用，很有可能沉積在古河道的凸岸處。同樣，基岩頂面擡升的地段江水流速減緩，也有利於物質的堆積。
幾百年來，河道里積累了數米厚的鵝卵石，“鵝卵石是後來從上游衝下來的，河底基岩結構纔是當年的古河道的真實形狀”。那麼，如何才能排除鵝卵石的幹擾，找到古河道中基岩的凸岸呢？
周軍團隊使用了電阻率成像法。
岷江河道由水、鵝卵石、基岩構成，三者之間具有明顯的導電性差異。通過電阻率成像法，測試地層的導電性特徵，就可以得出岷江的水下地層結構，建立三維模型，發現凸岸，進而找到金銀可能沉積的區域。
爲了提高精度，對整個目標水域進行“無縫”掃描，需要儘量密集地進行探測。周軍介紹，“橫江方向每隔10到20米一條電纜，順江方向每隔5到10米一條電纜，一條電纜上要用96個電極。”“每次有一正一負兩個電極向江裏注入電流，其他電極進行觀測。”
岷江水急，往往剛佈下的電纜就被水流衝跑帶歪了，他們要給電纜拴上固定錨，“不然就S形的拐出去了”。
以電阻率成像結果爲基礎，結合兩棲雷達成果，探測團隊成功測定了水下卵石層的厚度變化情況和基岩頂面的結構起伏特徵。根據基岩的起伏變化情況，可以判斷河流深水區的空間位置變化情況。
周軍介紹，這種採用大規模漂纜式電阻率三維探測和成像，是國內複雜水域環境下水下探測的首次大規模使用。
2017年1月5日，四川彭山，江口沉銀遺址內工作人員正在勘測。中新社記者 劉忠俊 攝
三維“藏寶圖”
電阻率成像法給了大家初步的信心，然而，岷江河道中的彎道很多，有利於文物富集的凸岸也很多，能不能進一步縮小範圍，從這些凸岸中找出可能性更大的地點呢？
周軍說，根據此前的出土情況，鐵器和金銀器的出土位置大致重合。他們又想到了高精度磁法。
以鐵質兵器爲例，鐵的物理特性是磁性，假如江底有鐵器富集，這個區域的磁性異常就會和周邊區域有差別。但這些鐵器沉在江底，具體的異常變化幅度究竟如何？沒有過研究先例。
“最簡單的方法就是，模擬一下，埋一些金屬下去測測看”，探測團隊用10公斤、20公斤、30公斤重的鐵器，埋到江底兩三米深的地方，再檢測能夠產生多大的磁性異常。“簡單來說，就是看看地底下有這個東西和沒這個東西有什麼差別。”
測量這些磁性異常需要高精度的設備，目前應用最廣泛的磁性觀測儀器是質子磁力儀，通常被用於鐵礦勘探。然而，江口沉銀的文物單體規模小，且位於水下，深埋在厚厚的卵石中，與觀測設備在空間上有一定距離，其產生的響應信號比較微弱，用磁秤、質子磁力儀等傳統設備很難識別。
經過比較，他們採納了中國地質調查局成都中心王永華教授的建議，使用銫光泵磁力儀。這種美國生產的高精度設備，測量精度極高，能夠滿足需求。
通過前期模擬得出，富集的金屬會在磁力儀上產生某種異常，之後在實際的探測過程中，一旦產生類似的異常，探測團隊就有理由相信，這裏可能是金屬富集區。
他們模擬出的磁異常大概是十幾個納特(注：磁單位)到幾十個納特，一次測量時，水裏突然出現了上千納特的磁異常，下水一看，原來是盜挖者們遺棄的鐵架子，“盜挖者下水挖寶時，會用繩子把自己拴在鐵架子上，免得被水沖走”。
尋找凸岸和尋找磁異常，雙管齊下。“一方面，基岩結構探測結果告訴我們，哪裏更有利於文物堆積；另一方面，磁法等物理場的測量結果告訴我們，哪裏有富集的金屬產生異常響應。”“我們希望看到的，既是一個有利的地形結構，又有金屬的相對富集，不同的方法和視角結合，最後找到的地方是可能性最大的地方。”
最後，探測團隊給考古隊繪製了三張圖，一張三維的，指明哪裏是凸岸，一張平面的，指明哪裏有磁力異常，最後一張綜合的，將兩者結合判斷，“看出哪裏指向性最明確”。
這三張圖，堪稱張獻忠江底沉銀的“藏寶圖”。
2018年，第二期考古挖掘基本按照探測團隊探出的地點來進行，周軍表示，今年新發掘的文物主要出自他們劃定的凸岸裏面。而“這次考古挖掘的成果，爲我們的方法提供了佐證，也對我們的理論進行了驗證。我們的理論判斷是基本正確的。”
圍堰挖寶
確定了在哪裏挖，接下來的問題就是，該怎麼挖？
文物在水下，水下考古最慣常的方法是潛水深摸，潛水員揹着氣瓶下去，在水下尋找，但這次，“一看就知道沒法用傳統的氣瓶下去挖掘”，國家文物局水下文化遺產保護中心副研究員周春水說。
周春水有着豐富的水下考古經驗，曾參與廣東南澳一號沉船發掘、遼寧丹東一號沉船調查和湖北均州古城調查等重大水下考古項目。
周春水說，這次與他以往參與的水下考古項目都不同，岷江水濁，水中夾泥帶沙，“下去以後基本上什麼都看不到”。
潛水的另一個弊端是單次可發掘面積很小，氣瓶的容量，潛水員的體力，都嚴格限制了工作時間，而文物散落江底，分佈的面積數以百萬平方米計，靠潛水員去挖，不知要挖到何年何月。
且考古和盜寶不同，除了挖掘文物，還要對地質水文狀況，文物出土位置等信息進行記錄，需要一個相對穩定的工作環境，岷江水流湍急，還有安全方面的考慮，“萬一人被沖走了怎麼辦？”
多次現場考察後，有人提出了圍堰，把預備發掘的區域圍起來，圍堰內水抽乾，露出河道，再進行考古挖掘，經過專家論證，這成了唯一可行的方案。
在此之前，國內尚無先例，國外同行在發掘沉船或擱淺的船隻時使用過圍堰，但一條船長度有限，規模不會太大，且國外的文獻資料對具體操作的技術問題講述粗略，參考價值有限。
只能自行摸索。
第一個難題是用什麼材料來建圍堰。最好的當然是鋼筋混凝土，堰體牢固，但造價太高，且不易拆除。一旦岷江進入豐水期，一座鋼鐵圍堰佇立在河道里，會阻擋水流，增加發生洪水的風險。
退而求其次，選擇砂石。砂石成本相對較低，易於拆除，到了豐水期，可以把砂石運走，不影響行洪。
這帶來了新的難題。砂石結構鬆散，考古挖掘項目領隊劉志巖說，“我原來以爲，圍完以後，抽乾水以後，這裏面就沒水了，但實際不是這個樣子的，它還一直往裏面滲水，而且還有地下水滲出。”
圍堰約1公里長，兩端寬度在130米到170米之間，佔據約三分之一河道，近十萬平方米的面積，不可能處處放置抽水機。本來圍堰建成，滿心歡喜地以爲能開挖了，卻又出現了滲水這個“絆腳石”，劉志巖急得上火。
最後是大禹治水的故事啓發了他，“光堵不行，還得疏導”。他們順着地勢，挖出兩條導流渠，把水引到地勢最低的地方，再統一用抽水機排出，滲水的問題迎刃而解。
劉志巖說，圍堰式挖掘在國內考古領域還是首創，是一種“開創性的嘗試”，對於以後進行河流、灘塗考古都有借鑑作用。
虛擬探方定位
出於安全和成本的考慮，挖掘工作要在枯水期進行，岷江每年的枯水期約爲4個月，考古挖掘從頭年的12月份開始，到次年4月底必須結束。
正式挖掘開始後，先由挖掘機挖掉大部分鵝卵石層，再由人工用鋤頭、鐵鍬、手鏟，對剩下的一兩米富含文物的鵝卵石層和岩石層進行清理。一發現文物，用手鏟撥開表層土，用噴壺衝乾淨泥沙，再用海綿吸掉表面的水。
每挖到一件文物，都要進行詳細的記錄。以前對文物的出土位置進行記錄，“就是用紙繪圖，用尺子去量，哪裏有文物，就畫一個點。”劉志巖說，岷江河道寬廣，文物數以萬計，再用人工測量的方法去做這個工作，就不太現實。
現在用的是RTK定位技術，“你就理解成GPS，一件文物出土，就有一個實時座標在總圖上顯示出來”，可以高效、準確地定位文物位置。
劉志巖說：“我們這個行業常說的一句話，不是看你能挖到什麼東西，而是看你能從挖到的東西里得到多少信息。”對大量的文物出土位置進行分析後，“我們今年發現有兩個密集的區域，很可能代表有兩艘沉船”，這就爲劃出當年的戰場遺址範圍提供了很大的幫助。
挖掘過程中發現了大量的船釘，但遺憾的是未能發現沉船。國家文物局水下文化遺產保護中心副研究員周春水說，“如果下面是淤泥，船沉下去還可能被掩埋起來，但都是鵝卵石的話，船就沉不下去，加上長年累月的江水衝擊，就散掉了。”
傳統考古，一般要在挖掘現場用線隔出一個個探方(注：考古挖掘的基本單位，一般是10米×10米的小格子)，而此次由於進行了測繪和定位，探方虛擬化，每件文物出土，就歸到某個虛擬探方內，“不用再去拉線那麼麻煩了”。
每年考古挖掘結束後，圍堰會被拆掉，江水會淹沒過來，“你就再也不知道水和鵝卵石層下面是什麼樣子的，不知道文物是發現在什麼樣的環境裏。”
爲此，考古隊員們使用了無人機加載掃描儀進行航拍，掃描完以後，會生成一個三維圖像，再把此前的文物出土位置座標加載進去，“你不到現場，也能看到一個直觀的、立體的文物沉埋情況。”
兩年來，兩期考古挖掘出土了大量文物，第一期3萬餘件，第二期1.2萬餘件，以金銀錠、金銀首飾爲主。其中，第一期挖掘中發現的最爲珍貴的文物是一個金封冊，長12釐米、寬10釐米、重730克，經鑑定爲國家一級文物。第二期還發現了大量兵器，最重要的發現是一枚蜀王金寶。這是國內首次發現明代藩王金寶實物。
還有大量金銀首飾出土，這也印證了民間傳說中張獻忠到民間大肆洗劫的說法。比如有件銀飾，“長4.7cm，厚0.09cm，重1.79g，氧化成灰黑色，三個銀環相連，其中一隻鑲嵌魚型配飾。”有枚銀簪上刻着“常伴青絲髮，白首不相離”。做資料的女孩子們都圍上去感嘆，“太美了，太浪漫了！”
“從幾萬件文物中找到某一樣東西，是很麻煩的事情”，劉志巖介紹，爲了對海量文物進行有效管理，他們開發了一套電子化文物管理系統，爲每件文物做了“身份證”，通過掃描標籤上的二維碼，就會看到文物的完整信息。
巴蜀文化專家、《張獻忠傳論》作者袁庭棟對文物資料的公佈充滿期待，“終於把四川的民間傳說通過考古發現給證實了。”他認爲，這次考古成果對研究明代的社會、經濟、文化、歷史有很大作用。
今年4月中旬，江口沉銀遺址當選2017年全國十大考古新發現，彭山江口沉銀博物館也正在積極籌建中。
4月22日，在江口沉銀考古成果展上，電子科技大學資源與環境學院院長鬍光岷教授表示，這次探測工作的研究思路與技術創新在江口沉銀考古探測中取得了較好的成效。“本次工作中所採用的新思路和新技術對於江河、湖泊、淺海灘塗環境中的地下探測具有十分重要的借鑑意義與推廣價值。”
