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讲座纪要|《甲午沉舰水下考古调查与研究》

来源:策展研究公众号          2022-10-12 9:52:20

编者按:

国家文物局考古研究中心、中国文物报社联合有关媒体平台共同推出“中国考古大讲堂”公开课第二季“水下考古”系列第二讲已上线,本场讲座由国家文物局考古研究中心研究馆员周春水主讲《甲午沉舰水下考古》,讲座纪要如下。

一、甲午战争与北洋沉舰

北洋海军甲午沉舰来自于中日三次海战,分三处地方:1894年7月25日丰岛海战、9月17日黄海海战、1895年1—2月威海卫保卫战。在这三处海战区域都有北洋海军沉舰沉没。中日海军交战之前的军舰情况经过对比,北洋海军除自建的平远舰外,从1887年之后就没有新的战舰加入,而日军在不停购买、自建新的战舰。因此,到开战之时,中国海军主力舰艇实际上已经逊于日本海军。1894年9月17日,中日甲午海战在黄海北部海域爆发,扬威、超勇、致远、经远四艘军舰沉灭于交战区,此战后中国丧失黄海制海权。战斗中“经远”与“致远”编组作战,在“致远”舰沉没后,“经远”被四艘日舰(吉野、高千穗、秋津洲、浪速)围攻,最后沉灭于庄河老人石附近。威海卫之战,日军陆军从后面包抄、海军从海上封锁,待南岸炮台失守后又被日军利用,反而对湾内北洋舰只进行轮番炮击,北洋损伤惨重,最终全军覆灭。

(一)工作部署

回到我们水下考古工作中,在甲午海战100—120多年之后,即考古工作开始时,其实对甲午沉舰的位置并不清楚的,时至2013年底,启动丹东港海洋红港区水下文化遗产调查工作,我们开始着手甲午沉舰调查与研究工作。2017年5月12日海南水下工作会议,确认甲午海战沉舰考古为北方海域水下考古重点工作。2021年5月25日威海近现代沉舰研讨会上又针对其考古与保护工作进行了总结与部署。

(二)沉舰水下考古工作(2014——2021)

2014年在丹东大鹿岛西南物探勘测找到一艘北洋海军沉舰,由于它是埋在海泥下面,所以最初身份还不能确认;到2015年,再一次组织调查后确认其为邓世昌的致远舰;2016年调查整个沉船的现状,抽沙揭露沉舰舭龙骨并界定沉舰的埋藏深度;2017年开启威海湾的北洋沉舰物探调查并找到17处水下疑点;2018年在大连市庄河黑岛海域调查发现经远舰,在威海湾刘公岛岸边锁定疑似定远舰的位置,后于2019年确认威海湾刘公岛水下沉舰为北洋旗舰定远舰;至2020年完成威海定远舰第二期调查工作并提取重达18.7T的铁甲,在青岛胶州湾外围发现一艘“一战”时期的沉舰;2021年实施大鹿岛水下调查,发现超勇舰遗址,初步锁定扬威舰位置。

二、致远舰水下考古

北洋海军沉舰很多,现主要讨论三个具有代表性的沉舰,即致远舰、经远舰与定远舰。

致远舰位于主战场,离岸较远,水位较深,水质比较清澈,有1—2米能见度,沉船埋于粉砂质沉积淤泥下,几乎被完全掩埋,破损比较严重。致远舰考古提供了具备一定能见度的海洋环境下,被泥沙掩埋、舰体残损严重、表面迹象不明显的铁质战舰调查案例。

 考古工作始于2013年启动的丹东港海洋红港区水下遗产调查,后经大量的走访摸底,包括查阅(文史类《明治二十七八年海战史》《极秘征清海战史》《日藏甲午战争秘录》《甲午海战记事》《清末海军史料》《洋务运动》等)、造船类(《舰船志》《靖海澄疆》等)历史资料,翻阅如戚其章、宗泽亚、姜鸣等学者撰写的图书、论著,锁定黄海北部是甲午海战主战场,将工作重点落到该区域,尽量缩小沉舰搜寻范围。根据已确定的考古目标,再确认相应的工作方法。2014年4月开始用多种物探设备,如多波束声纳、浅地层声纳、旁侧声纳、磁力仪等,结合潜水探摸,确认其位置。幸运的是,物探过程中,在第3号区域发现一处位于20米水深的磁力异常点,显示5900NT,推测铁质体量1600吨左右,埋深3米左右,遂排除是1380吨扬威舰、超勇舰的可能,经过潜水探摸又在该处海床表面搜寻到铁板、木板、煤炭等遗物。因而,可推测勘探到的是一艘以煤为燃料的钢铁沉船,根据甲午海战史实推断很可能就是北洋海军的沉舰,遗址按地域暂命名为“丹东一号”沉船。在2014、2015和2016年又做了三次重点调查。2014年8—10月,通过调查工作,沉船已探明长度过50米,宽9—10米,从长宽比分析也符合战舰瘦长的体型。此外,船体铁板的铆接结构与济远舰铁板(威海)一样,可确认“丹东一号”沉船为甲午海战时北洋海军的一艘沉舰。其后的工作更加明确:2015年调查确认致远舰身份,2016年确认了它的保存状况。

考古队围绕调查目标,租用当地一艘挖泥船为水下考古工作平台,抽沙清理重要舱室,用过滤网留下小件文物。因为整个舰体残骸达60多米长,而工作季时间有限,每年时间平均也只有两个多月,实际上抽沙量只够抽出长14米、宽10余米、深2、3米的区域,所以考古队需要三年时间去做这个工作。受工作季所限,为防止挖掘方向出现失误,浪费宝贵时间,确认沉舰走向的工作就格外重要。在刚开始工作之前,考古队把水下的表面迹象全部测绘出来,大概分为5个区域,即1号区、2号区、3号区、4号区和5号区。1号区只有一个铁制立柱,高约60米;2号区为一个倒塌的钢板;3号区主要发现锅炉、钢板和一些烧焦的煤炭;4号区比较复杂,挂满层层渔网,还有一些现代船锚;5号区也露出一点点钢板。通过发掘可知,舰体绝大部分区域均发现有火烧痕迹,过火面积较大,与史料所载中弹燃烧吻合。但沉舰情况不明,无法确定大致走向,后利用磁力仪的最大数据,对船体走向进行大胆推测,最终确认整个沉舰轮廓。2015年开始沉船身体部舱室的抽沙工作,涉及对比较重要的一些舱室进行解剖和清理。水下考古显示,舰体完全埋于泥下,方向为西南—东北,沉舰残长61 m,最宽11.5 m,残高2.5 m。沉舰整体受损较重,最底部舱室仅存不到一半,许多舱内淤满泥沙,时间有限未做过多清理。舰体周边散落着钢板、锅炉配件、炮弹等,还有原位于水线以上的物品,如舷窗、加特林机枪等。此外,还发现了较为重要或独特的结构,如穹甲、锅炉等。

穹甲,是当时快舰设计非常重要与独特的防护方式。加厚的穹甲可以有效防护其内部的动力机舱,穹甲相对于水平甲,不仅能提供更大面积抵御从水线方向飞来的炮弹,而且两侧斜下的甲板与竖直舷板间形成的空舱可改为煤舱使用,海战时满舱燃煤也可用于抵御敌方炮弹。早几年购买的济远舰穹甲设计并不成熟,招致设计师威廉·怀特及国内大臣们的纷纷指责。济远舰的穹甲位于水线之下,相当于失去了穹甲的防护意义。致远舰使用的穹甲防护,在清朝船政大臣裴荫森《请拨款仿制穹甲快船折》中有清楚的阐述。

中法马江海战后,裴荫森派遣魏瀚于1886年赴欧洲采购造船材料(平远舰),魏瀚考察了正在德国、英国建造的4艘军舰,其言“曾大臣之船舱有穹甲,厚处四寸,薄处二寸,半在水上,半在水下,制法尤胜于济远”。文中所言曾大臣(曾纪泽)订购之船即为致远舰,4英寸(1英寸≈2.54 cm)厚的穹甲,与致远舰遗址水下锅炉处发现的3层穹甲板、厚约10 cm完全吻合。该处穹甲倾斜度较大,处于靠近舱室边壁的位置,其外为煤舱,内为锅炉。

在沉舰遗址我们还发现了许多武器装备,分别有210mm克虏伯主炮3门,6英寸阿姆斯特朗侧舷炮2门,6英寸哈乞开斯速射炮8门,3英寸哈乞开斯速射炮2门,1英寸哈乞开斯速射炮8门,加特林10管机枪6门,14英寸鱼雷发射管4具。此外,还发现了加特林机枪的铭牌,铭牌上刻有很多信息:生产商(SIR W.G ARMSTRONG MITCHELL & Co. LIMITED阿姆斯特朗和米切尔联合责任有限公司)、生产地(NEW CASTLE ON TYNE泰恩河畔纽卡斯尔)、生产标号(NO.4781)、口径(CAL.0.45)、武器名称(GATLING GUN加特林机枪)、专利型号(PATENTED MODEL 1886)。同时,发现一枚鱼雷引信,十分难得。鱼雷引信装在鱼雷前端,发射时遭遇撞击会引燃药棉和火药,从而产生爆炸。致远舰发现的鱼雷引信,其保险销还在,因此可判断该装备为军舰自己携带的鱼雷。通过布方发掘,我们还发现了致远舰的餐盘、青花印盒、玻璃盏、银锭、铜钱、港币、带有舰徽的银勺及多枚小口径毛瑟枪、转轮手枪的子弹等。

非常重要发现,2016年我们发现了致远舰大副陈金揆用的单筒望远镜。发现时中部有点破损,呈长筒形,镜筒用铜皮制成。物镜筒上刻有英文的花体字,可辨识为“Chin Kin Kuai”,经查证,为致远舰大副陈金揆的英文名。陈金揆属第四批留美幼童,后因中美关系紧张中途取消留学被送回国。陈金揆是致远舰仅次于邓世昌的第二号人物,该望远镜是舰上唯一明确使用者身份的物品。沉舰上还有鼻烟壶、印泥盒、器盖、碗等生活用具和一些构件,如木滑轮、衣帽钩等。

2014年4月发现沉船时,多波束声纳水下图像可见海床面平坦,未显现船体外形;2015年10月重点调查结束时通过多波束水下图像可见抽沙揭露的清晰舰体轮廓;我们也用水下照片进行三维建模,直观表现沉舰的左舷右舷;2016年调查确认致远舰埋藏深底,在长4米、宽3米,深3米的近长方形右舷抽沙2号区域内发现舭龙骨,舭龙骨上距海床面1.7米高,下距0.8米到船底。经过2013—2016年的水下考古调查,致远舰水下保存情况已经清晰,由于日本长期破拆,残高仅2.5米,残损多半。泥中的舰体外壳钢板保存完好,硬度高。

三、经远舰水下考古

经远舰离岸近,水质浑浊,能见度最好情况也不足50厘米。经远舰考古提供了低能见度海洋环境下,海床出露有局部的遗迹现象,残损的铁质战舰调查案例。

2014年8月29日,对一张日军所拍经远舰沉没时的照片分析比对后(出自《日清战争写真图》博文堂明治二十八年),我们将经远舰位置锁定在庄河老人石附近海域,大致确认好沉舰位置。当时主要任务是调查致远舰,故将开展经远舰的调查计划向后延伸,直至2018年7—9月,经过系列筹备开始水下考古工作后,才最终确证沉舰为经远舰,并对其保存状况进行了调查。

从拍摄的沉没照片及沉船时间可判断经远舰沉没照片透露的位置信息为:沉舰西北方为陆地或较大岛屿,东、北为大面积海洋。再参考目测估距方法,大体可推断:拍摄点至沉舰大概在1公里范围内,至山体5公里至10公里范围,北部海面宽度也是接近10公里。按海面的取影角度,周边符合条件的地貌,只有青堆子湾与大鹿岛。考虑到一方面主战场一定远离大东沟运兵场地,另一方面海战线路由东往西逐渐偏离,据此可排除在大鹿岛的东南面,而在庄河东南面。2014年8月29日,赴庄河东南面海域进行物探调查,当天即找到一处磁力异常点,最大磁异常为9436nT,水深为12.7米,通过磁法反演方法,推算沉船铁质物体吨位为1400吨,潜水下去也顺利找到钢铁的船体。在经过2014年水下摸底后,于2018年正式开展经远舰水下考古工作。困难主要面临三个方面的思考:工作面的选择、浊水环境如何进行考古(精准定位)、大面积沉舰遗址水下展示。

经远舰——KING YUEN,1887年德国伏尔铿(Vulkan)造船厂建造,是德国设计建造的最早装甲巡洋舰之一。舰长82.4米,宽11.99米,吃水5.11米,排水量2900吨。主要武器为克虏伯210毫米口径火炮2门(主炮),150毫米口径火炮2门(副炮),尾部安装3门鱼雷发射管。该舰较独特的设计是中间水线一带加装了环状的装甲,即铁甲堡,目前损坏严重。铁甲堡的装甲,从尺寸上讲,下薄上厚,下部约20厘米厚,却与水下铁甲的尺寸一样。形态上讲,下端倾斜可接弧形肋骨。上部稍平,以接甲板。水下显示却为倾斜。水下铁甲,从尺寸与形态都指向为装甲的下端。所以推测舰体为倒扣,这为以后快速推进工作打下基础,也确认目标为寻找可能保存下来的舰名(位于舰体最上方,倒扣反处于最深位置,如无战损,有可能保存下来。)在确认沉舰是倒扣状态之后,即将重点区域定为沉舰右舷。因为海战时左舷迎敌,受损严重,右舷应该未受战火影响,舰铭牌有可能保留下来。通过一段时间的抽沙揭露,在9月15日,最终发现“經遠”铭牌,安装于舰体外壁,字体木质髹金,位于铁甲堡泥下5.5米深。铭牌为木头制作,每个字以铆钉镶在舰体上。铭牌要保存下来要满足三个条件,第一,船必须是翻扣过来,将铭牌深埋于泥中才能够保存。第二,舷墙是要凹进去的,这样翻扣时泥巴才不会把铭牌刮掉。第三,战争期间,铭牌没有被直接毁坏。因此,受这些因素的限制,经远舰是北洋海军里唯一一艘发现铭牌的军舰。通过艰苦的水下考古调查,经远舰从左向右翻扣在海底,由艏至艉倾斜2.5-3度左右,舰艏朝向北偏东17度,目前确认全长约80米,宽12米,最大埋深下距海床泥下6.4米。舰体在沉埋之后,遭受过严重破拆,尤以艉部为甚。据此推断,底部的动力机舱已无存,但生活舱室及甲板面上的武器装备因舰体翻扣得以保存。整体评估“经远舰”远好于获评过2015年度“全国十大考古发现”的“致远舰”(后者仅存部分底舱)。

为应对水下低能见度、大范围遗址的宏观展示较难等情况,调查工作还加大了物探技术的投入,运用水下三维声呐成像。同时,我们也对“經遠”铭牌水下三维声呐成像(字体放正),获得整体呈像图。

经远舰出水文物(总计500余件)包括铁、木、铜、铅、玻璃、陶瓷、皮革等材质,由舰体构件、武器装备、舰载装具与工具、生活用品等类别构成,如铜灯、皮鞋底、水烟袋、各种型号的弹药、有外文的文物……另外还找到一块也刻有“經遠”的小木牌、因高温殉爆的53毫米炮弹一颗以及一个比较完整的约2米高的铁质小锅炉--专为启锚机提供蒸汽动力。沉舰遗址还发现了火烧过的桅杆斜桁与天幕杆,反映了当时的一些战争细节,可见海战现场之惨烈。在日军常备舰队参谋釜屋忠道的记录中也有写道:“先是,济远西奔已远。广甲亦当经远右舷舰首,奔近陆岸。此边一带为未测之地,经远航迹为泥沙混搅,吉野之航迹亦为泥沙混搅。吉野尽量避免无的放矢,照准开火。以予所见,至少五分之三命中,或于装甲带炸裂,或命中甲板上之物件而炸裂,于二三处引起火灾,烟焰暴腾而起,遂至满舰大火。其身倾斜,可见露骨铁梁,颇为奇观。乘员于舷侧垂绳索至水际以寄其身,或攀于缆绳樯上以寄其身。及舰体渐倾,先下之以避火再登之,只管勉力不失性命。然而尽管机器依然运转,未知舵具有损,抑或操舵手不在其位,航向未有一定之数。虽然舵急转,左舷倾斜,而一时未至沉没。吉野欲放鱼雷立即破坏之,下令准备鱼雷。少顷,水雷长报告鱼雷准备完毕,而第一游击队之二号、三号、四号舰已近,频频炮击。吉野即使中止炮击以鱼雷攻击亦已不及,于是变航向为左舷十六点,旁观二号舰等舰之炮击。少顷,经远已告弥留,暗轮空转,赤色之舰底暴露水面之上。我军鼓掌高叫万岁。”

经远舰二副陈京莹在战争之前曾写过一封家书,写给自己的父亲,信中表述了他战死殉国的决心和保家卫国的意志,感人至深。

此前关于经远舰,因为它偏离了主战场,北洋其它友舰并不了解它最后的情节,也有学者猜想经远舰是否也有惧战的这样一个行为,但从本次水下考古的一些发现以及火烧痕迹来看,可以印证经远舰与致远舰一样,也是英雄之舰。

四、定远舰水下考古

2017年10—12月,国家文物局水下文化遗产保护中心联合山东省水下考古研究中心、中国甲午战争博物院、威海市博物馆,共同开展威海湾北洋沉舰水下考古调查项目,运用多种物探手段,历时59天,物探扫测总面积达8.75平方公里,共发现17处水下文物疑点。2018年6月至7月,考古队开展威海甲午沉舰遗迹调查工作,对上述疑点进行逐一潜水探摸,并对定远舰照片显示的海底位置进行潜水,海床为泥沙掩盖,表面未发现任何痕迹。基于此种情况,安排了抽沙工作,通过一些遗迹现象,确认其中一处为北洋海军旗舰——定远舰。2019年开展更大范围的抽沙工作,确认为主炮位置。2020年调查了艏、艉部,准确评估沉舰在水下的保存情况。

通过分析1895年2月21日定远舰搁浅后的照片,并与战后日军探摸定远舰测绘图可推测当时战舰的情况,除日军攻打造成的船体破坏外,定远舰不愿被俘虏,在船上自爆,也损坏了部分船身。同时,定远舰靠近码头,也方便拆解,在目前所发现的军舰中,定远舰损毁最为严重,在海底泥沙中掩埋的也仅为零星的钢板,没有完整的舰体。

从物探成果来看,磁力仪显示出典型的铁质物体磁力信号源,浅地层显示其埋深在泥下3米以上,与后续的人工钻探位置及钻探的深度吻合,所处位置也与日军战时记录位置一致。因而,可确认该处即是定远舰遗址。2018年开展潜水调查及探方试掘,通过水下抽沙、水下扎探、水下布方、水下测绘记录等找到一些遗存,如150毫米炮引信、毛瑟枪子弹壳、煤块、木甲板等。此类文物在水下考古发现的致远舰、经远舰遗址中也有同样发现。在2018-2020年的考古工作期间,还发现了大量毛瑟枪子弹、手枪子弹、引信、57毫米哈乞开斯炮弹等。后又发现两块带圆孔的船板,对比致远舰同类遗物,可确认为船甲板与堵头,与1860年英国HMS Warrior号的舱室木甲板与堵头一样。这是西方船只当时封堵金属钉子的做法,完全不同于中国船只用艌料封堵的做法。

工作人员还在水下发现一块庞大的钢板,确认其为防护铁甲。定远舰购舰合同上详细记载道:“所用钢面铁甲由伏尔铿厂购买,以精致之工装配于船。堡四旁之铁甲低于水线一千五百四十毫米(即五英尺)而止,凡自水线以上二千三百三十六毫米(即七英尺六六四),下至水线之下五百三十七毫米(即一英寸七六),则统厚十四寸。”由此可以知道水线处的铁甲长为2873mm,厚14寸。此次发现的这块铁甲略有弧度,水下测量最长为2860mm(用于特殊的拐弯地方)。抽沙确认铁甲发现的区域位于沉舰42-48肋骨处,锁定沉舰的位置为主炮、弹药仓附近。铁甲应为拆解时不慎脱落掉下。2020年,大量的准备工作完成后,将铁甲从水中提取出来,安全送到刘公岛上,建造了一个保护池进行保护处理。

2017—2020年,定远舰遗址历经物探、钻探、抽沙揭露,最终确认舰体的主炮区域、以及艉部、艏部的保存状况,总计发掘面积达480平方米,于泥下1.5~3米陆续发现沉舰遗存:铁甲板、通风管、残碎钢板、木板、凝结块等等,遗憾的是未发现舰体(推测被日方拆解殆尽)。工作结束前,还安全提取了原位于主炮台附近的防护铁甲,宽2600、高2832、厚305毫米,重18.7吨,该铁甲对于确认定远铁甲舰身份以及研究一级铁甲舰的防护能力均具有极其重要的意义。定远舰遗址调查与收获不仅大大丰富了当地北洋军舰藏品,对于推进甲午海战史、海军史、舰船史的研究也具有重大的历史与科学价值。 

威海湾其它沉舰现存情况具体如下:来远舰沉没位置(翻扣)——无存;威远舰沉没位置——无存;靖远舰位于威海湾中部——待发掘;超勇舰、扬威舰——2021年8—9月,对大鹿岛南部进行水下调查,顺利找到超勇舰的沉没位置,也初步锁定扬威舰的位置(深埋于泥下)。

五、甲午沉舰考古发现与意义

第一,考古成果推进甲午战争、近代史研究。甲午海战是第一次大规模钢铁战舰之间的决战,也是中日近现代发展史的分水岭,影响深远。第二,出水一批重要水下文物,还原海战细节,为甲午海战研究提供了考古新材料,如舰铭牌、殉爆弹药、武器配备等。尤其是探索技术装备层面的战败原因。第三,近代造舰技术研究。超勇扬威为撞击巡洋舰、定远舰为一级铁甲舰、致远为穹甲巡洋舰、经远为装甲巡洋舰,不同甲午战舰遗址对研究世界海军舰艇史的发展提供了珍贵案例。第四,形成沉舰类水下考古工作方法,包括磁法勘测、抽沙定位、遗址全景展示、现场出水文物保护、沉船原址保护等。第五,甲午海战沉舰水下考古开启了中国水下文化遗产保护的新篇章,即近现代沉舰的水下考古调查、沉舰遗址及出水文物的保护工作。

中国境内存在多处沉舰密集区:黄海北部中日甲午海战沉舰、旅顺口的日俄战争沉舰、威海刘公岛的北洋沉舰、青岛湾的日德一战时期沉舰、福州马尾的中法马江海战沉舰等;相对晚一些的还有抗日战争期间长江江阴、武汉(中山舰)等地的沉舰。致远舰水下考古调查工作,开启了对近代沉舰领域的调查与研究。