Utilizarea metodelor si tehnicilor geofizice in investigatii arheologice

PREFATA

Lucrarea cu titlul „Utilizarea metodelor si tehnicilor geofizice in investigatii arheologice”, prezinta la inceput, bazele fizice si geologice ale metodelor si tehnicilor aplicate si problemele principale ce pot fi rezolvate, atat in faza preliminara a cercetarilor arheologice cat si pe toata perioada de desfa-surare a investigatiei arheologice. In doua tabele sintetice sunt prezentate metodele geofizice principale utilizate in arheologie si avantajele aplicarii lor in practica. Discutand proprietatile fizice ale artefactelor se are in vedere susceptibilitatea magnetica si tipurile principale de anomalii, cu exempli¬ficari ce pot fi inregistrate in cercetarile magnetice. Cercetarile arheologice pot fi detaliate si prin aplicarea altor metode geofizice (electrometrie, seismica, gravimetrie).

In subcapitole distincte, se prezinta si se analizeaza componentele active magnetice in infrastructura oraselor metropolelor antice din diverse zone ale lumii. Proprietatile magnetice ale artefactelor sunt prezentate in legatura cu proprietatile magnetice ale mineralelor si solurilor odata cu definirea substantelor diamagnetice, paramagnetice si feromagnetice.

Aplicarea metodei magnetice si achizitia, prelucrarea si interpretarea datelor, cu toate aspectele legate de tipurile de magnetometre folosite si metodologia de lucru, este bine tratata in lucrare.

Prelucrarea datelor primare de observatie, in diferite moduri de repre-zentare, este urmata de interpretarea calitativa care implica recunoasterea principalelor anomalii aparute pe hartile magnetice si de interpretare canti-tativa, care incepe cu localizarea si evidentierea structurilor anormale si continua cu determinarea valorilor de adancime la care se pot afla sursele anormale.

In lucrare este exemplificata aplicarea diferitelor procedee de prelucrare a datelor magnetometrice, plecand de la un set de date efectuate in august 2008 pe o movila funerara din necropola tumulara a cetatii Histria. O atentie speciala se acorda aplicarii tehnicilor de filtrare a datelor magnetice in domeniul Fourier si utilizarii gradientilor verticali si orizontali, cu mentionarea avantajelor principale, in investigarea siturilor arheologice.

Posibilitatile de aplicare a metodelor electrometrice si georadarului in arheologie, sunt prezentate in doua subcapitole distincte.

Pe baza experientei aplicarii in strainatate, un subcapitol distinct este destinat metodelor de investigare arheologica submarina, prezentand si analizand rezultatele pentru diferite tehnici aplicate; metoda seimo-acustica „chirp subbattom profilers”, sisteme multibeam, side-scan sonar, electrometrie (electrical resistivity imagining - ERI), electromagnetic imaging (EM), metoda magnetica.

Pentru fiecare metoda si tehnica prezentata sunt considerate caracteristicile de baza, rezolutia si precizia, avantajele si dezavantajele principale in aplicare.

O problema speciala la care a participat si autorul lucrarii, este caracterizarea petrografica si microfaciala asupra rocilor de constructive din cadrul siturilor arheologice, cu studio de caz pentru Cetatea Argamum (Capul Dolojman - Dobrogea) prezentata intr-un subcapitol distinct.

Un subcapitol special al lucrarii este destinat prezentarii si analizei unor studii de caz reprezentative:

- Contributii geofizice in cercetarea arheologica a Castrului Roman de la Mehadia;
- Studii seismoacustice pentru evidentierea unor constructii antice (romane, grecesti) in zona submerse din Lacul Razelm, adiacent sitului arheologic Argamum (Capul Dolojman, Jurilovca);
- Cercetari magnetometrice si batimetrice efectuate in scopul evidentierii structurilor ingropate din perimetrul sitului arheologic Histria, in zone cu ape putin adanci (zona Sacra) respectiv zona Poarta Mica;
- Cercetari magnetometrice pentru evidentierea continuitatii structurilor ingropate in perimetrul sitului arheologic Rosia Montana, zona Carpeni;
- Cercetari geofizice complexe in scopul determinarii structurilor arheologice ingropate in cadrul sitului arheologic Albesti, cu aplicarea cercetarii complexe: masuratori magnetice, masuratori electrometrice, masuratori georadar;
- Cercetari magnetice in necropola antica de la Histria;
- Cercetari arheo-geofizice complexe in zona carstului roman Ulmetum.

In toate aceste cazuri se prezinta detaliat metodele si tehnicile geofizice aplicate, metodologia de lucru folosita si rezultatele.

La multe din cazurile studiate, autorul a participat efectiv in fazele de achizitie prelucrare si interpretare a datelor geofizice.

Prin cele prezentate si analizate in lucrare, autorul aduce contributii semnificative in metodologia de aplicare si valorificare a informatiei geofizice complexe in cercetarile arheologice sistematice, un nou domeniu distinct al Geofizicii Aplicate.

Prof. dr. ing. Aurelian NEGUT
Universitatea din Bucuresti
Facultatea de Geologie si Geofizica
Catedra de Geofizica

CUPRINS

1. Bazele fizice si geologice ale metodelor si tehicilor aplicate. Probleme rezolvabile 9
1.1. Obiectivele cercetarii geofizice in arheologie 9
1.2. Proprietati fizice ale artefactelor 12
1.3. Componente active magnetic in infrastructura oraselor si necropolelor antice 16
1.4. Proprietatile magnetice ale artefactelor arheologice 22
1.5. Proprietatile magnetice ale mineralelor si solurilor 23
1.5.1. Orizonturile de sol 23
1.5.2. Diamagnetismul 24
1.5.3. Paramagnetism 25
1.5.4. Feromagnetism 26
1.6. Metoda Magnetometrica - Achizitia, prelucrarea si interpretarea datelor magnetometrice 27
1.6.1. Interpolarea datelor si obtinerea hartilor de contur 29
1.6.2. Aplicarea corectiei de variatie diurna 31
1.6.3. Calcularea si reprezentarea gradientilor 33
1.6.4. Metode de expunere a hartilor 34
1.6.5. Aplicarea tehnicilor de filtrare in domeniul Fourier 35
1.6.6. Cadrul matematic al transformarii 36
1.6.7. Legatura dintre campurile potentiale si spectrul de transformare 37
1.6.8. Utilizarea gradientilor vertical si orizontal in investigarea siturilor arheologice 38
1.6.9. Aplicarea filtrelor standard in prelucrarea datelor magnetometrice 39
1.7. Metoda electrometrica 42
1.8. Georadarul 43
1.9. Metode de investigare arheologica submarina 44
1.9.1. Metoda seismo-acustica “Chirp subbottom profilers” 44
1.9.2. Multibeam 48
1.9.3. Side-scan sonar 50
1.9.4. Electrometrie 53
1.9.5. Metoda magnetica 57
1.9.6. Caracterizarea petrografica si microfaciala asupra rocilor de constructie din cadrul siturilor arheologice - studiu de caz - Cetatea Argamum (Capul Dolojman, Dobrogea) 59

2. Studii de caz reprezentative, selectate din strainatate si din tara 67
2.1. Contributii geofizice in cercetarea arheologica a Castrului Roman de la Mehadia 67
2.2. Studii seismoacustice pentru evidentierea unor constructii antice (romane, grecesti) in zona submersa din Lacul Razelm, adiacent santierului arheologic Argamum (Capul Dolojman. Jurilovca) 70
2.2.1. Introducere 70
2.2.2. Metodologia de lucru 70
2.2.3. Interpretarea rezultatelor 72
2.2.4. Concluzii 75
2.3. Cercetari magnetometrice si batimetrice efectuate in scopul evidentierii continuitatii structurilor ingropate din perimetrul sitului arheologic Histria, in zona cu ape putin adanci (Zona sacra) respectiv zona Poarta Mica 75
2.3.1. Metodologie 75
2.3.2. Aparatura 76
2.3.3. Concluzii si rezultate 78
2.4. Cercetari magnetometrice pentru evidentierea continuitatii structurilor ingropate din perimetrul sitului arheologic Rosia Montana - Zona Carpeni 83
2.4.1. Geologia regiunii 83
2.4.2. Metodologie 84
2.4.3. Concluzii si rezultate 85
2.5. Cercetari geofizice complexe in scopul determinarii structurilor arheologice ingropate in cadrul sitului arheologic Albesti 88
2.5.1. Introducere 88
2.5.2. Achizitia datelor de teren 90
2.5.3. Investigarea prin metode electrometrice a Cetatii Albesti 94
2.5.4. Investigarea prin metoda georadar a sitului arheologic ALBESTI 98
2.6. Cercetari magnetometrice in necropola antica de la Histria 108
2.6.1. Date generale 108
2.6.2. Aspecte metodologice 110
2.6.3. Procesarea si interpretarea datelor magnetometrice 111
2.7. Cercetari arheo-geofizice complexe in zona castrului roman ULMETUM 115
2.7.1. Date generale 115
2.7.2. Investigarea Castrului Roman Ulmetum folosind metoda magnetometrica 116
2.7.3. Investigarea prin metode electrometrice a Castrului Roman ULMETUM 121
2.7.4. Concluzii 124

DESPRE AUTOR

Dr. Anghel Sorin a absolvit Facultatea de Geologie si Geofizica din cadrul Universitatii Bucuresti in anul 1992, obtinand titlul de inginer in profilul Geologie, specializarea Geofizica.

In anul 2014 a devenit doctor in Geologie la Universitatea Bucuresti, cu teza „Contributii la aplicarea metodelor geofizice in domeniul protectiei mediului, arheologiei si constructiilor“.

In prezent este cercetator stiintific III in cadrul Institutului National de Cercetare-Dezvoltare pentru Geologie si Geoecologie Marina - GeoEcoMar, unde conduce Colectivul de geofizica ambientala si geoarheologie.