Badania magnetyczne (archeologia) - Magnetic survey (archaeology)
Geodezja magnetyczna jest jedną z wielu metod stosowanych w geofizyce archeologicznej . Badania magnetyczne rejestrują zmienność przestrzenną pola magnetycznego Ziemi. W archeologii badania magnetyczne są wykorzystywane do wykrywania i mapowania artefaktów i obiektów archeologicznych . Pomiary magnetyczne są wykorzystywane zarówno w archeologii lądowej, jak i morskiej .
Przegląd
Magnetometry stosowane w badaniach geofizycznych mogą wykorzystywać jeden czujnik do pomiaru całkowitego natężenia pola magnetycznego lub dwa (czasem więcej) odseparowane przestrzennie czujniki do pomiaru gradientu pola magnetycznego (różnicy między czujnikami). W większości zastosowań archeologicznych preferowana jest ta druga konfiguracja (gradiometr), ponieważ zapewnia lepszą rozdzielczość małych zjawisk przypowierzchniowych. Magnetometry mogą również wykorzystywać różne typy czujników. Magnetometry precesji protonów zostały w dużej mierze wyparte przez szybsze i bardziej czułe instrumenty z bramką strumieniową i cezami.
Każdy rodzaj materiału ma unikalne właściwości magnetyczne, nawet te, o których nie myślimy, że są „magnetyczne”. Różne materiały znajdujące się pod ziemią mogą powodować lokalne zaburzenia pola magnetycznego Ziemi, które są wykrywalne za pomocą czułych magnetometrów. Głównym ograniczeniem badań magnetometrycznych jest to, że subtelne cechy interesujące mogą być przesłonięte przez wysoce magnetyczne materiały geologiczne lub nowoczesne materiały.
Naziemne badania magnetyczne
W archeologii lądowej badania magnetyczne są zwykle wykorzystywane do szczegółowego mapowania obiektów archeologicznych na znanych stanowiskach archeologicznych. Co więcej, magnetometry są wykorzystywane do badań eksploracyjnych o niskiej rozdzielczości.
W archeologii lądowej wykorzystuje się kilka typów magnetometrów. Wczesne badania, począwszy od lat pięćdziesiątych, przeprowadzono za pomocą magnetometrów precesji protonów . Zbieranie danych za pomocą instrumentów precesji protonów było powolne, przez co badania o dużej gęstości próbek były niewykonalne. Dane były ręcznie rejestrowane i wykreślane. Późniejsze wprowadzenie magnetometrów Fluxgate i cezu poprawiło czułość i znacznie zwiększyło prędkość próbkowania, czyniąc pomiary w wysokiej rozdzielczości dużych obszarów praktycznymi. Równie ważny był rozwój komputerów do obsługi, przetwarzania i wyświetlania dużych zbiorów danych.
Magnetometry bardzo silnie reagują na żelazo i stal, cegłę, wypaloną glebę i wiele rodzajów skał, a cechy archeologiczne składające się z tych materiałów są bardzo wykrywalne. Tam, gdzie te wysoce magnetyczne materiały nie występują, często można wykryć bardzo subtelne anomalie spowodowane przez naruszone gleby lub zepsute materiały organiczne. Wiele rodzajów miejsc i obiektów zostało z powodzeniem zmapowanych za pomocą magnetometrów, od bardzo efemerycznych prehistorycznych obozowisk po duże ośrodki miejskie.
Badania magnetyczne pomagają udowodnić, że badany obszar ma potencjał do bardziej szczegółowych badań i wykopalisk naukowych.
Morskie badania magnetyczne
Badania magnetyczne są niezwykle przydatne w wykopaliskach i eksploracji podwodnych stanowisk archeologicznych. Aparatura używana na wodzie nieco różni się od tej na lądzie. Istnieją dwa rodzaje magnetometrów morskich : holowane powierzchniowo i przydenne. Oba są holowane na odpowiednią odległość (około dwóch długości statku) od statku, aby umożliwić im zbieranie danych bez wpływu na właściwości magnetyczne statku. Magnetometry holowane powierzchniowo pozwalają na szerszy zakres wykrywania, ale mają mniejszą precyzję niż magnetometry zbliżone do dna.
Najpopularniejszym typem magnetometru używanego do pomiarów morskich jest magnetometr fluxgate . Magnetometry Fluxgate wykorzystują dwa rdzenie ferromagnetyczne, każdy uzwojony z cewką pierwotną (w przeciwnych kierunkach) i zewnętrzną cewką wtórną dołączoną do amperomierza. Kiedy prąd przemienny (AC) przepływa przez pierwotne cewki, wytwarza dwa przeciwstawne pola magnetyczne, których intensywność różni się w zależności od zewnętrznych pól magnetycznych. Unosząc je równolegle do dna morskiego, mogą mierzyć zmiany pól magnetycznych nad dnem morskim.
Innym popularnym typem jest nowszy magnetometr precesji protonów. Wykorzystuje to pojemnik pełen płynów bogatych w wodór (zwykle nafta lub metanol ), które poruszone prądem stałym (DC) lub częstotliwością radiową (RF) powodują, że elektrony stają się pobudzone i przekazują tę energię protonom z powodu Efekt Overhausera , w zasadzie zamieniający je w magnesy dipolowe. Po usunięciu bodźca protony precesują z szybkością, którą można zinterpretować w celu określenia sił magnetycznych obszaru.
W archeologii morskiej są one często wykorzystywane do mapowania geologii miejsc wraków i określania składu materiałów magnetycznych znajdujących się na dnie morskim. Magnetometr Overhausera (PPM) został użyty w 2001 roku do mapowania Sebastos (portu Cezarei Maritima ) i pomógł zidentyfikować składniki betonu rzymskiego .
Powietrzne badania magnetyczne
Pomiaru pola magnetycznego ziem jest bardzo użytecznym narzędziem w mineralnym badań , poszukiwań naftowych i kartografii geologicznej . Aby pokryć duże obszary jednolitymi danymi, wykorzystuje się samoloty, takie jak helikoptery , samoloty i drony . Ilość szczegółów jest funkcją wysokości lotu i gęstości próbki, oprócz czułości instrumentu. Do badań wykorzystywane są drony, co bardzo pomaga w tym procesie.
Powiązane metody
Właściwości magnetyczne materiałów archeologicznych stanowią podstawę szeregu innych technik archeologicznych, w tym:
- Podatność magnetyczna ankieta
- Analiza laboratoryjna próbek magnetycznych
- Datowanie archeomagnetyczne
Dalsza lektura
- Smekalova, TN; Voss, O.; Smekałow, SL (2008). Geodezja magnetyczna w archeologii. Ponad 10 lat użytkowania Gradiometru Overhauser GSM-19 . Wormian.
- Aspinalla, Arnolda; Gaffney, Chris; Schmidta, Armina (2008). Magnetometria dla archeologów . Lanham: AltaMira Press.
- Clark, Anthony J. (1996). Widząc pod ziemią. Metody poszukiwawcze w archeologii . Londyn, Wielka Brytania: BT Batsford Ltd.