Ma trận Harris: cách nhà khảo cổ ghi thứ tự hàng trăm lớp đất

Ma trận Harris là sơ đồ ghi thứ tự trước sau của mọi đơn vị địa tầng trong một hố khai quật: mỗi lớp đất, hố đào, bức tường, nền nhà là một ô, nối với nhau bằng đường thẳng chỉ cái nào trên, cái nào dưới. Nó giúp xếp hàng trăm quan hệ chồng cắt thành một trật tự đọc được.

Ở một gò đất nông thôn, mặt cắt có thể chỉ gồm năm, bảy lớp nằm ngang dễ đọc. Ở lòng một đô thị cổ, nơi người ta liên tục đào móng, lấp giếng, xây tường chồng lên nền cũ suốt nhiều thế kỷ, một hố khai quật vài chục mét vuông có thể chứa hàng trăm đơn vị đất cắt chéo nhau. Không một bản vẽ mặt cắt nào thể hiện hết các quan hệ ấy. Ma trận Harris ra đời để giải bài toán này, và cách nghĩ của nó cũng giúp ích cho bất kỳ ai muốn hiểu khảo cổ hiện đại làm việc thế nào.

Ma trận Harris ra đời từ đâu?

Phương pháp này được nhà khảo cổ Edward Harris đề xuất vào đầu thập niên 1970, trong quá trình khai quật ở đô thị cổ tại Anh. Ý tưởng cốt lõi là coi mỗi sự kiện lắng đọng hoặc đào bới là một đơn vị riêng, và ghi lại quan hệ của nó với các đơn vị chạm trực tiếp, thay vì cố vẽ tất cả lên một mặt cắt.

Từ đó đến nay, ma trận Harris trở thành công cụ phổ biến trong khảo cổ khai quật ở nhiều nước, đặc biệt tại các di chỉ nhiều lớp và đô thị. Người ta dùng giấy, bảng, rồi các phần mềm chuyên dụng để lập. Nó không thay bản vẽ mặt cắt mà đi kèm: bản vẽ cho hình dáng, ma trận cho trật tự.

Đơn vị địa tầng là gì?

Mỗi đơn vị địa tầng được đánh một số riêng và có một phiếu mô tả. Có hai loại chính, và chính việc tách hai loại này là điểm mới quan trọng của phương pháp.

Đơn vị lắng đọng

Là một khối vật chất có thật: một lớp đất lấp, một lớp tro bếp, một nền nhà nện, một bức tường gạch. Nó có thể tích, có hiện vật bên trong, có thể lấy mẫu.

Đơn vị bề mặt cắt

Là bề mặt do hành động đào tạo ra: lòng một hố rác, rãnh móng tường, hố chôn cột, huyệt mộ. Nó không có thể tích, chỉ là đường viền, nhưng được ghi như một đơn vị riêng vì nó là một sự kiện: ai đó đã đào ở đây, vào một thời điểm, cắt qua các lớp có sẵn.

Vì sao tách hố đào khỏi đất lấp hố?

Việc đào hố và việc lấp hố là hai sự kiện có thể cách nhau rất xa. Một cái giếng có thể được đào sớm, dùng hàng trăm năm, rồi mới bị lấp bằng rác của thời kỳ muộn. Nếu gộp chung, hiện vật trong đất lấp sẽ làm ta tưởng giếng được đào muộn.

Ba quan hệ được ghi trong ma trận

Khi hai đơn vị chạm nhau, người khai quật chỉ có ba khả năng để ghi.

Điểm hay của ma trận là chỉ ghi quan hệ trực tiếp. Nếu A nằm trên B và B nằm trên C, ta không cần nối A với C, vì quan hệ ấy đã được suy ra. Nhờ vậy sơ đồ gọn lại, và mâu thuẫn trong ghi chép lộ ra ngay: nếu ai đó ghi C nằm trên A, vòng lặp ấy chứng tỏ có ít nhất một ghi chép sai.

Lập một ma trận nhỏ từ ghi chép hố khai quật

Thử với một tình huống đơn giản: một nền nhà nện, trên nền có lớp tro bếp, một hố rác cắt qua cả hai, hố được lấp đầy đất lẫn gốm, cuối cùng tất cả bị lớp đất mặt phủ lên.

1. Đánh số: lớp đất mặt là 1, đất lấp hố rác là 2, lòng hố rác là 3, lớp tro là 4, nền nhà là 5, sinh thổ là 6.
2. Ghi quan hệ trực tiếp: 1 phủ lên 2; 2 lấp đầy 3; 3 cắt qua 4 và 5; 4 phủ lên 5; 5 nằm trên 6. Lớp 1 cũng phủ lên phần lớp 4 không bị hố cắt.
3. Đặt ô 1 trên cùng, ô 6 dưới cùng.
4. Từ 1 kẻ xuống 2 và xuống 4. Từ 2 kẻ xuống 3. Từ 3 kẻ xuống 4.
5. Bỏ đường từ 1 xuống 4 vì đã suy ra được qua 2 và 3; tiếp tục 4 xuống 5, 5 xuống 6.
6. Đọc từ dưới lên: sinh thổ, dựng nền nhà, dùng bếp để lại tro, đào hố rác, lấp hố, đất mặt phủ lên.

Bây giờ, mảnh gốm trong đơn vị 2 cho biết thời điểm hố bị lấp, không phải thời điểm nền nhà được dựng. Nếu gộp mọi thứ theo độ sâu, những mảnh gốm muộn ở đáy hố rác sẽ bị tính nhầm vào lớp nền nhà, và niên đại ngôi nhà bị kéo muộn đi một cách sai lệch.

Ma trận Harris không làm được gì?

Ma trận chỉ cho thứ tự, không cho khoảng cách thời gian. Hai ô nằm kề nhau có thể cách nhau vài ngày hoặc vài thế kỷ. Ma trận cũng không tự chia giai đoạn; việc gom các ô thành giai đoạn, như “thời kỳ nhà gỗ”, “thời kỳ nhà gạch”, là bước diễn giải sau đó, dựa thêm vào hiện vật và kết quả định tuổi.

Ngoài ra, ma trận chỉ tốt bằng ghi chép ở hố. Nếu ranh giới một hố đào không được nhận ra khi khai quật, đơn vị đó không bao giờ có mặt trong ma trận, và sơ đồ đẹp đẽ vẫn có thể sai. Vì thế người dạy khai quật luôn nhấn mạnh làm sạch bề mặt, quan sát màu đất dưới ánh sáng tốt, và quay lại kiểm tra ranh giới khi có nghi ngờ.

Ma trận giúp gì khi định tuổi bằng phòng thí nghiệm?

Khi có kết quả carbon-14 hay phát quang cho một số đơn vị, ma trận cho biết các con số ấy phải xếp theo thứ tự nào. Nếu mẫu than ở ô dưới cho tuổi trẻ hơn hẳn mẫu ở ô trên, có hai khả năng: mẫu bị lẫn từ nơi khác, hoặc quan hệ địa tầng ghi sai. Cả hai đều đáng kiểm tra lại, và chính ma trận làm cho sự lệch ấy lộ ra.

Các nhà nghiên cứu còn dùng trật tự địa tầng làm thông tin đầu vào cho mô hình thống kê, để thu hẹp khoảng tuổi của từng mẫu. Ý tưởng dễ hiểu: nếu biết chắc mẫu A cổ hơn mẫu B, thì phần khoảng tuổi của A muộn hơn toàn bộ khoảng tuổi của B có thể bị loại bớt. Địa tầng tốt làm con số phòng thí nghiệm chính xác hơn, chứ không chỉ đứng cạnh nó.

Lỗi người mới hay mắc

• Gộp hố đào với đất lấp hố thành một đơn vị.
• Nối thêm các quan hệ suy ra được, làm sơ đồ rối và che mất mâu thuẫn.
• Ghi theo độ sâu thay vì theo quan hệ chạm nhau.
• Tưởng hai ô ngang hàng trên sơ đồ là cùng thời; ngang hàng chỉ có nghĩa là không có quan hệ trực tiếp.
• Coi ma trận là kết quả cuối cùng, quên bước đặt hiện vật và mẫu định tuổi vào từng ô.

Câu hỏi thường gặp