Магнитная разведка (археология)
Магнитная съемка — один из ряда методов, применяемых в археологической геофизике . Магнитные исследования фиксируют пространственные изменения магнитного поля Земли. В археологии магнитные исследования используются для обнаружения и картографирования археологических артефактов и особенностей . Магнитные исследования используются как в наземной, так и в морской археологии .
Обзор
[ редактировать ]Магнитометры, используемые в геофизических исследованиях, могут использовать один датчик для измерения общей напряженности магнитного поля или могут использовать два (иногда больше) пространственно разделенных датчика для измерения градиента магнитного поля (разницы между датчиками). В большинстве археологических приложений последняя конфигурация (градиометр) предпочтительна, поскольку она обеспечивает лучшее разрешение небольших приповерхностных явлений. В магнитометрах также могут использоваться различные типы датчиков. Магнитометры протонной прецессии в значительной степени были вытеснены более быстрыми и чувствительными феррозондовыми и цезиевыми приборами.
Каждый вид материала обладает уникальными магнитными свойствами, даже тот, который мы не считаем «магнитным». Различные материалы под землей могут вызывать локальные нарушения магнитного поля Земли, которые можно обнаружить с помощью чувствительных магнитометров. Главное ограничение магнитометрической съемки состоит в том, что тонкие детали, представляющие интерес, могут быть скрыты сильномагнитными геологическими или современными материалами.
Магнитометрия во многом основана на том факте, что верхний слой почвы имеет более высокую магнитную восприимчивость, чем большинство коренных пород или подпочв. [2] Это происходит из-за концентрации минералов железа в верхнем слое почвы, часто выветриваемом из коренной породы. Экологические процессы, такие как повторяющиеся растительные пожары и окислительно-восстановительные реакции, вызванные увлажнением и высыханием почвы, превращают соединения железа в оксид маггемит (y-Fe 2 O 3 ). [3] Сопутствующая антропогенная деятельность, такая как разжигание пожаров или орошаемое земледелие, усиливает этот эффект.
Поэтому магнитометрия полезна для обнаружения ям и канав, засыпанных верхним слоем почвы с более высокой магнитной восприимчивостью, чем окружающая среда. [2] Дороги и сооружения также видны с помощью магнитных исследований, поскольку их можно обнаружить, поскольку восприимчивость материала недр, использованного при их строительстве, ниже, чем окружающий верхний слой почвы. [4]
Наземные магнитные исследования
[ редактировать ]В наземной археологии магнитные исследования обычно используются для детального картирования археологических объектов на известных археологических объектах. В исключительных случаях магнитометры используются для разведочных съемок с низким разрешением.
В земной археологии используются несколько типов магнитометров. Ранние исследования, начиная с 1950-х годов, проводились с помощью магнитометров протонной прецессии . Сбор данных с помощью инструментов прецессии протонов был медленным, что делало исследования с высокой плотностью выборки невозможными. Данные записывались вручную и наносились на график. Последующее внедрение феррозондовых магнитометров и магнитометров на парах цезия улучшило чувствительность и значительно увеличило скорость отбора проб, что сделало практичными исследования больших площадей с высоким разрешением. Не менее важным было развитие компьютеров для обработки, обработки и отображения больших наборов данных. [5]
Магнитометры очень сильно реагируют на железо и сталь, кирпич, обожженную почву и многие виды горных пород, и археологические объекты, состоящие из этих материалов, хорошо заметны. Там, где эти сильномагнитные материалы не встречаются, часто можно обнаружить очень тонкие аномалии, вызванные нарушенными почвами или разложившимися органическими материалами. С помощью магнитометров были успешно нанесены на карту многие типы мест и объектов: от очень эфемерных доисторических стоянок до крупных городских центров.
Магнитная съемка помогает доказать, что территория исследования имеет потенциал для более детальных исследований и научных раскопок.
Морские магнитные исследования
[ редактировать ]Магнитные исследования чрезвычайно полезны при раскопках и исследовании подводных археологических объектов. Аппаратура, используемая на воде, несколько отличается от таковой на суше. Морские магнитометры бывают двух типов: надводные и придонные. Оба буксируются на достаточное расстояние (около двух длин корабля) от корабля, чтобы они могли собирать данные, не подвергаясь воздействию магнитных свойств корабля. Магнитометры, буксируемые с поверхности, обеспечивают более широкий диапазон обнаружения, но имеют меньшую точность, чем придонные магнитометры. [6]
Наиболее распространенным типом магнитометра, используемого для морской съемки, является феррозондовый магнитометр . В феррозондовых магнитометрах используются два ферромагнитных сердечника, каждый из которых намотан первичной катушкой (в противоположных направлениях) и внешней вторичной катушкой, прикрепленной к амперметру. Когда переменный ток (AC) проходит через первичные катушки, он создает два противоположных магнитных поля, интенсивность которых варьируется в зависимости от внешних магнитных полей. [7] Плавя их параллельно морскому дну, они смогут измерять изменения магнитных полей над морским дном.
Другой распространенный тип — новый магнитометр протонной прецессии. При этом используется контейнер, полный жидкостей, богатых водородом (обычно керосина или метанола ), которые при возбуждении постоянным током (DC) или радиочастотой (RF) заставляют электроны заряжаться и передавать эту энергию протонам из-за Эффект Оверхаузера , по сути превращающий их в дипольные магниты. Когда стимул удаляется, протоны прецессируют со скоростью, которую можно интерпретировать как определение магнитных сил области. [7]
В морской археологии они часто используются для картирования геологии мест затонувших кораблей и определения состава магнитных материалов, обнаруженных на морском дне. Магнитометр Оверхаузера (PPM) использовался в 2001 году для составления карты Себастоса (гавани Кесарии Приморской ) и помог идентифицировать компоненты римского бетона . [8]
Аэромагнитная съемка
[ редактировать ]Измерение магнитного поля Земли — очень полезный инструмент при разведке полезных ископаемых , разведке нефти и геологическом картировании . Для покрытия больших территорий единообразными данными летательные аппараты, такие как вертолеты , самолеты и дроны используются . Количество деталей зависит от высоты полета и плотности образца, а также от чувствительности прибора. Для проведения обследований используются дроны, что очень помогает в этом процессе.
Связанные методы
[ редактировать ]Магнитные свойства археологических материалов составляют основу ряда других археологических методов, в том числе:
- магнитной восприимчивости Исследование
- Лабораторный анализ магнитных образцов
- Археомагнитное датирование
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ладлоу, Нил (19 января 2017 г.). «Геофизические исследования в замке Пембрук» . Фонд исследований замков . Проверено 27 апреля 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б Кларк, Энтони Дж. (июль 1986 г.). «Археологическая геофизика в Британии» . Геофизика . 51 (7): 1404–1413. Бибкод : 1986Geop...51.1404C . дои : 10.1190/1.1442189 . ISSN 0016-8033 .
- ^ Ле Борнь, Э (1960). «Влияние огня на магнитные свойства почвы, сланца и гранита». Анналы геофизики . 16 : 159–195.
- ^ Тите, М.С.; Маллинз, К. (август 1971 г.). «Повышение магнитной восприимчивости почв на археологических объектах» . Археометрия . 13 (2): 209–219. дои : 10.1111/j.1475-4754.1971.tb00043.x . ISSN 0003-813X .
- ^ Кларк, Энтони Дж. (1996). Видеть под землей. Поисковые методы в археологии . Лондон, Великобритания: BT Batsford Ltd.
- ^ "Морской магнитометр". Океанские инструменты. Океанографический институт Вудс-Хоул. http://www.whoi.edu/page.do?pid=8415&tid=3622&cid=14847
- ^ Перейти обратно: а б Бойд, Томас М. «Измерение магнитного поля Земли». Введение в геофизические исследования. 30 июня 1999 г. Мельбурнский университет. 9 мая 2009 г. http://www.earthsci.unimelb.edu.au/ES304/index.html .
- ^ Бойс, Джозеф И., Эдуард Г. Рейнхардт, Авнер Рабан и Мэтью Р. Поцца. «Морская магнитная съемка затопленной римской гавани, Кейсария Приморская, Израиль». Международный журнал морской археологии 33 (2004): 122–36.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Смекалова Т.Н.; Восс, О.; Смекалов С.Л. (2008). Магнитная разведка в археологии. Более 10 лет пользуюсь градиентометром Оверхаузер GSM-19 . Вормианум.
- Аспиналл, Арнольд; Гаффни, Крис; Шмидт, Армин (2008). Магнитометрия для археологов . Лэнхэм: АльтаМира Пресс.
- Кларк, Энтони Дж. (1996). Видеть под землей. Поисковые методы в археологии . Лондон, Великобритания: BT Batsford Ltd.