О древнем канале в карьере Незаконченного обелиска, Асуан

Уважаемые читатели, желаю вам здравствовать!

Продолжаю знакомить вас с информацией о проверке версии существования древнего канала в Асуанском карьере, благодаря которому из каменоломни вывозились обелиски и другие изделия.

Асуанский гранитный карьер во время археологических раскопок 2003 г.

Версия существования канала во времена фараонов возникла из того, что при разчистке участка каменоломни для туристических надобностей обнаружилось местечко, имеющее форму весьма широкой (2.5 м) и глубокой (не менее 8.25 м) траншеи, откуда притекающие грунтовые воды никак не удавалось удалить (следующее фото отсюда).

По словам доктора Ричарда Р. Паризека, профессора геологии и геоэкологической инженерии в Университете штата Пенсильвания, из-за глубины и длины этой траншеи, выдолбленной в коренной породе,

«...некоторые изследователи предположили, что эта траншея соединяла карьер с Нилом. Транспортировка огромных гранитных монолитов на лодке к Нилу во время ежегодного паводка кажется более лёгкой, чем транспортировка этих блоков из карьера в Нил по суше».

Предположение решили проверить. Среди тех, кто проверял эту версию, был автор переводимой статьи - А. Келани. В начале её сообщалось, что изпользование каналов в Древнем Египте подтверждается изображениями и надписями, повествующими о каналах, прорубленных в граните во времена Среднего и Нового Царства Древнего Египта.

Поскольку на пути предполагаемого канала находятся кладбище и недавно построенные туристические объекты, для проверки канальной версии, а также чтобы очертить без обширного вскрытия вероятное русло, были применены два современных геофизических метода: измерения показаний температуры почвы и сбор данных неглубоких сейсмических отражений. Век назад Энгельбаху и не снилось, что научный "инструментарий" настолько разовьётся за столь короткое время.

Учёные поставили перед собой следующие задачи:

1. Определить глубину аллювиального заполнения (наносов) в пределах участка карьера, который был отрыт на глубину 2,5 м ниже уровня почвенной вскрыши и бывшей стоянки. Этот котлован был довольно узким (10-12 м), имел крутые гранитные борта и мог представлять собой канал, по которому гранитные глыбы транспортировались к Нилу (рис. 7а).

2. Определить, выходит ли этот глубокий, продолговатый, заполненный водой канал за пределы своего места, ранее открытого на территории, принадлежащей Министерству. Если это - начало «канала», то, чтобы можно было транспортировать блоки длиной с обелиск, он должен быть довольно прямым. С учётом топографических ограничения внутри и вблизи карьера обелиска возможными кажутся только два маршрута к Нилу .

3. Определить, можно ли изпользовать методы неглубокой (менее 1 м) температурной съёмки почвы для обнаружения известного и/или предполагаемого местоположения этого "канала" на территории памятников древности. Если да, то этот метод может оказаться полезным для картирования продолжения "канала" в густонаселенных частях Асуана, а также в пределах мусульманского кладбища, находящегося рядом с карьером, где не могут быть изпользованы другие методы геофизической съёмки.

4. Определить оптимальное время года для проведения неглубоких (поверхностных) изследований температуры почвы для этих и других целей разведки подземных вод в гранитных и в других группах пластов в условиях пустынного климата Египта.

Изследование температуры почвы

Приступая к работе, учёные изходили из того, что нагревание и охлаждение недр изучаемого участка произходит лишь за счёт идущей из-под земли геотермальной энергии и наружных надземных температур. Большая часть подстилающего слоя на этом участке карьера состоит из твёрдого гранита, имеющего небольшую циркуляцию грунтовых вод. Зато в слое аллювиальных отложений (наносов) циркуляция их намного выше.

Активная циркуляция подземных вод может нагревать либо охлаждать почву или породу. Это приводит к тому, что изкажается геотермический градиент. Величина отклонения зависит от имеющихся източников и сезонного времени пополнения подземных вод. Поэтому там, где может проходить канал, его ложе, заполненное наносами, будет реагировать на циркуляцию грунтовых вод и, следовательно, показывать разницу температур. Отсутствие возможности контроля притока грунтовых вод имеющимся насосным и сопутствующим оборудованием на данных, полученных альтернативными методами не сказывается.

Учёные разумно предположили, что если на территории карьера и за его пределами существует довольно глубокий канал, заполненный наносами, то, по сравнению с плотными, почти непроницаемыми гранитными и ненасыщенными почвенными отложениями, циркуляция грунтовых вод в заполняющих этот канал отложениях будет более активной. Они также ожидали существование различий в температуре почвы на небольшой глубине (даже при отсутствии активной циркуляции грунтовых вод) там, где насыщенные и ненасыщенные (водой) вскрышные отложения различаются по толщине.

Рис. 6 Схематическая карта. Линии съёмки, где производились только лишь измерения температуры почвы, обозначены на схеме буквами T. Линии, изпользуемые только для сейсмических изследований, обозначены буквой S-.

Вдоль линий съёмки, предположительно перпендикулярных продолжению "канала" (рис. 6 и 7) были пробурены шнековые скважины. Отверстия пробурили в 5 метрах друг от друга, начиная от асфальтированной площади и заканчивая перед тротуаром, ведущим к гранитному обнажению. Доступное рабочее пространство засыпали гравием и крупнозернистым песком. Засыпку выровняли и уплотнили. Проходка в скальном слое весьма затруднительна, поэтому скважины пробурили не на запланированную ранее глубину (1,0 м), а лишь на 0,43 м.

Затем в каждую скважину вставили открытые трубы из поливинилхлорида (ПВХ) малого диаметра (3,17 см). Их пронумеровали, а их верхние части заклеили скотчем. Температурные скважины разместили вдоль четырёх тех же линий (обозначенных ST-1, ST-2, ST-3 и ST-4, рис. 6), которые предназначались для проведения сейсмических изследований отражения и преломления. Это позволило сравнить два независимых геофизических метода. Линия ST-1 содержала 14 станций, линия ST-2 - 11 станций, линия ST-3 - 7 станций, линия ST-4 - 9 станций и линия T-5 - 5 станций. Измерения температуры проводились вдоль каждой линии, начиная со станции 1.

Замеры температуры производились ежеквартально в течение года. Не всё шло так, как планировалось. Первые замеры были сделаны 15-го, а затем - 18 января 2006 г., когда тепло, возникшее при бурении, температура грунта, которым заполнялось пространство вокруг труб и температура воды, добавленной в некоторые скважины для извлечения бурильного оборудования (буровые помехи), ещё не разсеялись. Но и эти данные были уже показательны (указывали наличие канальной структуры).

Перед одним из этих замеров на облагораживаемой территории карьера были выполнены оросительные мероприятия (поливали растительность и смывали пыль). Это повлияло на температуру в разных местах по-разному. Несколько труб пришлось со временем удалить. И всё-же полученные данные говорили в пользу канальной версии.

Что показали температурные съёмки

Линия ST-4 разположена в затопленном русле, которое примерно на 0,52 м ниже по высоте, чем линии обследования 1 и 2. Все поверхности были почти горизонтальными. Во время осмотра участка в январе 2004 г. было замечено, что в районе начала линии ST-2, а также линии ST-3 находилось множество больших гранитных блоков (рис. 7a).

Рис. 7a. Фото A. Kelany, 2003. Головная стена частично затопленного канала глубиной 2,5 м, раскопки Высшего совета древностей

Рис. 7б. Фото K.A. Parizek, май 2006. Сейчас скальная траншея частично засыпана. Дно этой траншеи не уходило в гранит и требовало интенсивной откачки и контроля постоянного притока грунтовых вод. Её большой размер предполагает, что она могла служить гаванью.

Они были погребены при грейдировании существующей площади и при частичной засыпке "канала" гравием. Ожидалось, что их размер и тепловые свойства повлияют на температуру изолированной почвы и, возможно, на сейсмические данные. Точки наблюдения 1, 6 и 7 (линия ST-3) были намеренно размещены возле гранитных стен, ограждающих "канал" для того, чтобы определить, может ли близость массивного гранита повлиять на температуру почвы по сравнению с точками вблизи центра предполагаемого "канала". Также ожидалось, что циркуляция грунтовых вод вблизи бровки канала будет минимальной. В верховьях "канала" массивный гранит практически непроницаем . Однако предполагалось, что различия в толщине вскрышных пород и их насыщенной (водой) толщине, а также их тепловые свойства по сравнению с гранитом повлияют на температуру почвы на небольшой глубине и выявят наличие скального выреза, если он существует.

Показания датчиков продемонстрировали, что близ стенок канала температуры, как и ожидалось, были ниже, чем ближе к середине канального ложа. Масса насыщенной насыпки аккумулировала тепло и очень долго сохраняла его. В отличие от неё, гранитные массивы, охлаждённые в зимнее время, прогревались неохотно и долго. Поэтому температурные замеры, сделанные близ них были ощутимо ниже.

Полученные данные отражают различия в теплоёмкости гранита, насыщенных и ненасыщенных покрывающих пород, а также время, необходимое для того, чтобы годовые тепловые синусоидальные волны проникли в недра. Сравнение данных за январь и май показывает, что для проведения этих съёмок в климатических условиях Египта зимний сезон лучше, чем поздняя весна. Линии ST-1, 3 и 4 свидетельствуют об остаточной термической аномалии вдоль предполагаемого простирания глубокой скальной траншеи, по крайней мере, до линии съёмки ST-4 (рис. 6).

Сейсмическая разведка недр

Знакомство со статьёй Келани, предлагаю дополнить сведениями об основах сейсмосъёмки.

Небольшой экскурс близко к теме:

Из космоса видны следы разведки недр геофизиками

(Полагаю, уважаемые читатели, что вам интересна будет также серия материалов по современным "линиям бога": первая, вторая, третья).  Кстати, эти самые следы вызвали нездоровое брожение умов альтернативщиков:

Сейсмическая съёмка в Асуанском гранитном карьере

14-15 января 2006 года с той же целью (что и замеры температуры) в Асуанском гранитном карьере была выполнена серия из 8 сейсмических профилей.

Эти линии показаны на прилагаемой карте (рис. 6) как ST-1, ST-2, ST-3, ST-4, ST-6, S-7, S-8 и S-9. На линиях "ST" велись как сейсмические, так и температурные наблюдения, в то время как на линиях "S" выполнялись только сейсмические наблюдения. Линии были размещены на аллювии и карьерных отвалах, прилегающих к гранитному обнажению, и были ориентированы на пересечение наклонных выступов возможных каналов от причальной выемки. Каждая сейсмическая линия состояла из 24 сейсмометров с равномерным шагом 2 м между датчиками, с точками източника, разположенными в 1 м от обоих концов, а также, если это необходимо, с дополнительными точками източника внутри линии. Кроме того, для определения уклона дна канала и его поперечного профиля, начиная от основания стены карьера, были проведены линии, параллельные (ST-3) и перпендикулярные "каналу" (ST-6). Качество данных с точки зрения соотношения сигнал/шум (S/N) было очень хорошим или отличным для каждой из сейсмических линий, проведённых на участке, хотя для тех линий (S-7, S-8 и S-9), которые прилегают к улице Мубарак, культурный шум (в основном автомобильного движения) был выше.

Рис. 9 a и b. Участок сейсмической записи для линии ST-1. Горизонтальные линии показывают время в миллисекундах (косекундах); в этом и во всех других представленных разделах записи показано 210 сек кругового движения. Слева (a) източник разположен в 1 м от геофона 24 на южном конце линии (см. карту, рис. 6). Вертикальными стрелками показаны заглубленные места границ каналов (изогнутая пунктирная линия). Вертикальная стрелка на панели (b) (центральное разположение източника) показывает северную границу канала. Горизонтальные стрелки показывают разницу во времени прихода сигналов рефракции (преломления) коренных пород, разпространяющихся вне канала (правая сторона) и сигналов, распространяющихся в канале (левая сторона).

На рис. 9 показаны два из трёх участков сейсмической записи вдоль линии ST-1. Каждый "участок записи" показывает колебания грунта, зарегистрированные на каждом из 24 геофонов (по оси абсцисс), начиная с момента активации източника (обозначен "0" на каждом экране) и подолжая вниз по оси ординат до последних 200 миллисекунд (мсек). Временные интервалы в 100 и 200 мс отображаются в виде сплошных горизонтальных линий, разделённых вдоль ординаты пунктирными линиями каждые 10 мс . Все сейсмические записи представлены в едином формате.

Участок записи (рис. 9 a) показывает приходы преломлённых волн, когда източник размещён в 1 м от южного конца линии ST-1 (см. карту, рис. 6). Первые поступления между геофонами (сейсмоприёмниками) 24 и 20 (пунктирная линия) - это сигналы, разпространяющиеся в низкоскоростном материале над коренной породой. Первые сигналы между геофонами 19-1 (пунктирная линия) - это преломленные сейсмические волны от верхней части коренной породы. Аномально запоздалые приходы между стрелками соответствуют более глубокому местоположению канала, где сигналы, чтобы достичь поверхностных датчиков, проходят более длинный путь. Самая южная граница канала находится примерно в центре профиля (геофон 13), а самая северная граница - между геофонами 3 и 4, что соответствует 4 м от конца линии.

На участке (рис. 9 b) показаны записи, сделанные при размещении източника в средней точке сейсмического профиля (на самой южной границе канала или около неё). Снова появляется задержка между геофонами 3 и 4 (вертикальная стрелка), соответствующая самой северной границе канала. Ещё одним свидетельством наличия канала является разница во времени первых поступлений между сейсмоприемниками 1 и 24, каждый из которых равноудалён от средней точки източника (показано горизонтальными стрелками). Это результат более длинного пути для преломлённых сигналов, проходящих вдоль коренных пород канала и возвращающихся на поверхность, по сравнению с преломлёнными волнами вдоль более мелкой коренной породы за пределами канала на юге.

Рис. 9 c и d. Интерпретированное сечение для линии ST-1. (c) показан результат с изпользованием только участка записи (a). На (d) показан результат с изпользованием обеих секций (a) и (b). В обоих случаях русло хорошо выражено и оценивается примерно в 2,5-3 м глубиной по сравнению с глубиной прилегающей подстилающей породы.

Интерполированные сечения (рис. 9 c и d) вдоль линии ST-1 основаны на времени первых поступлений. Профиль (c) основан только на одном "левом участке записи" (рис. 9 a). На на рис. 9 d показана интерпретация, основанная на обоих "участках записи". В обеих интерпретациях виден канал шириной примерно 15-20 м и глубиной на 2-5 м больше, чем прилегающая коренная порода. Скорость (прихода от) приповерхностного слоя составляет приблизительно 340 мс, а глубина за пределами канала до коренных пород составляет 3-4 м. Однако, если поверхностная скорость смещается высоко за счёт воздушной волны, впервые пришедшей к источнику, эта глубина может быть слишком большой.

Рис. 10 (a и b). Участки сейсмической записи для передних (a) и (b) мест разположения източников вдоль линии ST-2, показанной на карте (рис.6). Стрелками показано разположение южной границы канала. Правая запись станции показывает резкое увеличение глубины до коренной породы (вертикальная стрелка) к северу от геофона (сейсмоприемника) 11.

На рис. 10 (a и b) показаны участки записи для линии ST-2, которая параллельна линии ST-1, но находится ближе к карьеру (см. карту, рис. 6). Участок записи (а) относится к източнику, разположенному на северном конце профиля в 1 м от первого геофона, тогда как участок записи (b) показывает сигналы, когда източник разположен в 1 м от геофона 24 на южном конце профиля. На участке записи (рис. 10 b) видно наличие границы канала. На стрелке между геофонами 10 и 11 наблюдается резкое запаздывание первых поступлений (пунктирная линия): это отмечает южную границу канала (рис. 10 c).

Рис. 10 (c и d). Интерпретированное сечение (c) для участка обратной записи (a), показывающее резкое увеличение глубины к северу, начиная с южной границы канала. В сечении (d) оценочная разница в глубине между верхом коренных пород (верхняя пунктирная линия) и дном русла канала (нижняя пунктирная линия). Она даёт предполагаемую глубину канала приблизительно 2,5 м.

На участке записи (вертикальная стрелка на рис. 10 a) также видна граница, но первые поступления от более медленного верхнего слоя ограничивают количество геофонов, где первым приходом является преломление донных пород канала. Интерпретация, основанная на записи разреза (а), чётко показывает южную границу русла (вертикальная стрелка), но северная граница (канала) находится севернее конца линии ST-2 и не представлена ​​на разрезах записи ST-1. Геофоны 1 и 2 имеют несколько неоднозначное время первого прихода, и на (d) показана изключенная интерпретация. Проекция более мелких глубин коренных пород (пунктирная линия) показывает, что разница в глубине по сравнению с глубиной русла составляет примерно 2,5 м, что согласуется с интерпретацией соседней линии ST-1 (она показана на рис. 9 б).

Я не буду приводить всё содержание статьи, полагаю, ход изледования более-менее вам понятен. Упомяну только, что если южная граница русла канала проявилась наиболее отчётливо, то северная граница, хорошо просматриваясь ближе к оголовку канала и малость "размывалась" ближе к городским постройкам .

По данным сейсмических изследований:

Имеются чёткие доказательства наличия погребённых каналов, простирающихся от карьера в сторону реки. Наилучшие результаты получены на линиях ST-1 и ST-2, где чётко определено положение границы. Анализ этих профилей показывает, что положение канала совпадает с границами канала, открытого в карьере. Глубина канала на линиях ST-1 и ST-2 оценивается в 2,5-3 м относительно глубины подстилающей породы за пределами русла. Его ширина составляет примерно 15-20 м.

Оценки границ канала вдали от карьера вдоль линий ST-4, S-7 и S-8, хотя и менее чёткие, чем вдоль линий ST-1 и ST-2, показывают, что ориентация канала может измениться на более восточно (или) западное направление. Объединенные результаты сейсмических изследований, показывающие разположение канала, представлены на рис. 6. Сейсмическая аномалия уже, чем та, которая была обнаружена по температурным профилям почвы, но тот факт, что обе показывают наличие погребенных каналов, является существенным. Необходимы дополнительные сейсмические линии для определения местоположения, ширины и глубины русла ниже по течению в сторону Нила.

Также в работе было отмечено, что на траверсе линии S-9, примыкающей к улице Мубарак к северо-востоку от центра для посетителей, никаких признаков канала обнаружено не было. Причина нескольких повышенных измерений температуры почвы, наблюдавшихся в январе 2006 года, требует дальнейшего изучения.

(продолжение следует)