Magnetometry in archaeology – from theory to practice

 
PIIS086960630005672-8-1
DOI10.31857/S086960630005672-8
Publication type Article
Status Published
Authors
Affiliation: Ludwig-Maximilians University of Munich
Address: Federal Republic of Germany
Journal nameRossiiskaia arkheologiia
EditionIssue 3
Pages75-91
Abstract

Magnetic prospection was applied for the first time to archaeology in 1956, and over the years since then, it has become one of the most important archaeological methods for the detection and mapping of buried remains at large archaeological sites. Magnetic detection methods are extremely sensitive in the characterization and detection of iron oxides, much more so than any other form of chemical analysis. Therefore, given a full understanding of the nature of magnetic properties, many details of soil layers and buried archaeological structures can be discovered, visualized, and interpreted only by the “magnetic eye”. A complete archaeological interpretation prior to excavation must consider all available archaeological background information as well as surface findings, however, many more crucial details can be derived through a comprehensive soil magnetic analysis, and many new archaeological questions arise from such geophysical prospecting results. The article presents a description of the magnetometric method fundamentals. Special attention is paid to different types of magnetization of archaeological objects and peculiarities of their interpretation.

Keywordsmagnetometry, field magnetometers, soil magnetism, archaeological interpretation
Publication date23.08.2019
Number of characters32437
Cite  
100 rub.
When subscribing to an article or issue, the user can download PDF, evaluate the publication or contact the author. Need to register.
Размещенный ниже текст является ознакомительной версией и может не соответствовать печатной
1

Перевод Д.С. Коробова.

2 Впервые магнитное обследование в археологии было применено в 1956 г. (Belshé, 1957; Aitken, 1958), и за прошедшие десятилетия оно стало одним из ведущих археологических методов выявления и картографирования погребенных структур на крупных археологических памятниках (Aitken, 1974; Scollar et al., 1990; Clark, 1996; Neubauer et al., 1998–1999; Benech, 2005; David et al., 2008). Магнитные методы распознавания объектов весьма чувствительны в описании характера и определении оксидов железа, гораздо в большей степени, чем любые методы химического анализа. Исходя из этого, благодаря получению полной информации о природе магнитных особенностей многие детали почвенных слоев и погребенных археологических структур могут быть обнаружены, визуализированы и интерпретированы лишь с помощью “магнитного ока” (Schleifer et al., 2003; Fröhlich et al., 2003; Schleifer, 2004). Полная археологическая интерпретация, предваряющая археологические раскопки, должна содержать всю доступную информацию об археологических особенностях памятника, а также о находках подъемного материала. В то же время многие весьма важные детали могут быть получены с помощью комплексного анализа магнитных свойств почвы, но при этом возникают и новые вопросы археологической интерпретации результатов геофизического обследования. Долгое время археологи были твердо убеждены, что результаты геофизического обследования сами по себе могут иметь лишь ограниченное применение в решении археологических задач. Сегодня же стало общим местом, что организация новых современных археологических раскопок нуждается в предварительном геофизическом обследовании разными способами (Schmidt, 2002; Fassbinder, 2007; Aspinal et al., 2008; Fassbinder, 2015).
3 Широкое распространение магнитного обследования в целом обязано тому факту, что практически любой тип почвы на планете демонстрирует содержание магнитных минералов, таких как маггемит и магнетит, в своих верхних слоях (Le Borgne, 1955; 1960). За исключением чрезвычайно редких случаев, относящихся в основном к памятникам с высоким уровнем грунтовых вод и состоящим из мокрых почвенных слоев, не имеется геологических факторов, лимитирующих применение магнитного обследования. Обогащение данными минералами археологических культурных слоев – особенно в местах воздействия огня, но также в заполнении рвов, хозяйственных или столбовых ям – вызывается путем формирования их за счет естественного или антропогенного обжига, разнообразных почвообразующих процессов (Taylor et al., 1987), а также присутствия почвенных бактерий, чувствительных к магнитному полю (Fassbinder et al., 1990; Stanjek et al., 1994). Использование огня все же играет ключевую роль в насыщении почвы магнитными минералами, поскольку это имеет место практически на всех археологических памятниках с эпохи палеолита по настоящее время.
4 Магнитометры. Существует широкий спектр доступных, но весьма разных инструментов для измерения магнитного поля Земли (Lenz, 1990), однако для специального использования при археологическом обследовании требуется прочный и одновременно чувствительный прибор, которым можно было бы легко и быстро оперировать в полевых условиях (Becker, 1995; 1997; Gaffney et al., 2000).

Number of purchasers: 2, views: 2411

Readers community rating: votes 0

1. Aitken M.J., 1958. Magnetic Dating I. Archaeometry, vol. 1, iss. 1, pp. 16–20.

2. Aitken M.J., 1974. Physics and Archaeology. 2nd edition. Oxford: Clarendon Press. 291 p.

3. Aspinall A., Gaffney C.F., Schmidt A., 2008. Magnetometry for Archaeologists. Lanham, Maryland: Altamira Press. 219 p.

4. Becker H., 1995. From nanotesla to picotesla – a new window for magnetic prospecting in archaeology. Archaeological Prospection, vol. 2, iss. 4, pp. 217–228.

5. Becker H., 1997. Hochauflösende Magnetik am Beispiel der archäologischen Prospektion. Umweltgeophysik. M. Beblo, ed. Berlin: Ernst und Sohn, pp. 59–70.

6. Becker H., Fassbinder J.W.E., 1999. In search for Piramesses – the lost capital of Ramesses II in the Nile delta (Egypt) by caesium magnetometry. Archaeological Prospection: Third International Conference on Archaeological Prospection. J.W.E. Fassbinder, W. Irlinger, eds. München: Bayerisches Landesamt für Denkmalpflege, pp. 146–150. (Arbeitshefte des Bayerischen Landesamtes für Denkmalpflege, 108).

7. Belshé J.C., 1957. Recent magnetic investigations at Cambridge University. Advances in Physics, vol. 6, iss. 22, pp. 192–193.

8. Benech C., 2005. Étude des plans d’urbanisme antiques. Dossiers d’Archéologie, 308, pp. 12–19.

9. Berghausen K., 2014. Magnetometrische Untersuchungen an keltischen Viereckschanzen in Bayern. München: Bayerisches Landesamt für Denkmalpflege. 174 p. (Schriftenreihe des Bayerischen Landesamtes für Denkmalpflege, 9).

10. Chwala A., Stolz R., Ijsselsteijn R., Schulze V., Ukhansky N., Meyer H.-G., Schüler T., 2001. SQUID gradiometers for archaeometry. Superconductor Science and Technology, vol. 14, no. 12, pp. 1111–1114.

11. Clark A., 1996. Seeing Beneath the Soil: Prospecting Methods in Archaeology. London: Batsford. 192 p.

12. David A., Linford N., Linford P., Martin L., Payne A., 2008. Geophysical Survey in Archaeological Field Evaluation. 2nd edition. Swindon: English Heritage. 60 p.

13. Dunlop D.J., Özdemir Ö., 1997. Rock Magnetism: Fundamentals and Frontiers. Cambridge: Cambridge University Press. 594 p.

14. Eitel B., Hecht S., Mächtle B., Schukraft G., Kadereit A., Wagner G.A., Kromer B., Unkel I., Reindel M., 2005. Geoarchaeological evidence from desert loess in the Nazca-Palpa region, southern Peru: Palaeoenvironmental changes and their impact on pre-Columbian cultures. Archaeometry, vol. 47, iss. 1, pp. 137–158.

15. Fassbinder J.W.E., 1994. Die magnetischen Eigenschaften und die Genese ferrimagnetischer Minerale in Böden im Hinblick auf die magnetische Prospektion archäologischer Bodendenkmäler. Buch am Erlbach: Marie Leidorf. 143 p.

16. Fassbinder J.W.E., 2005. Methodische Untersuchungen zur Magnetometerprospektion von Viereckschanzen. Viereckschanzen: Rätselhafte Bauwerke der Kelten. P. Neumann-Eisele, ed. Kelheim: Archäologisches Museum, pp. 11–22. (Museumsheft, 8).

17. Fassbinder J.W.E., 2007. Unter Acker und Wadi: Magnetometerprospektion in der Archäologie. Einführung in die Archäometrie. G.A. Wagner, ed. Erlin: Springer, pp. 53–73.

18. Fassbinder J.W.E., 2010a. Von Eining bis Ruffenhofen: Auf dem Weg zu einem Magnetogramm-Atlas der raetischen Limeskastelle – Ergebnisse der geophysikalischen Prospektion in Bayern. Perspektiven der Limesforschung. 5. Kolloquium der Deutschen Limeskommission (2009). P. Heinrich, ed. Stuttgart: Theiss, pp. 88–103. (Beiträge zum Welterbe Limes, 5).

19. Fassbinder J.W.E., 2010b. Magnetometerprospektion des neolithischen Erdwerkes von Altheim. Das archäologische Jahr in Bayern, 2009. Stuttgart: Theiss, pp. 26–29.

20. Fassbinder J.W.E., 2015. Seeing beneath the farmland, steppe and desert soil: Magnetic prospecting and soil magnetism. Journal of Archaeological Science, 56, pp. 85–95.

21. Fassbinder J.W.E., 2017. Magnetische Eigenschaften der archäologischen Schichten von Qantir (Ägypten). Forschungen in der Ramses-Stadt, 9, pp. 327–350.

22. Fassbinder J.W.E., Becker H., 1999. Magnetic prospection of a megalithic necropolis at Ibbankatuvwa (Sri Lanka). Archaeological Prospection: Third International Conference on Archaeological Prospection. J.W.E. Fassbinder, W. Irlinger, eds. München: Bayerisches Landesamt für Denkmalpflege, pp. 106–109. (Arbeitshefte des Bayerischen Landesamtes für Denkmalpflege, 108).

23. Fassbinder J.W.E., Becker H., 2003. Magnetometerprospektion des großen Kurgans 1 von Bajkara. Der grosse Kurgan von Bajkara: Studien zu einem skythischen Heiligtum. H. Parzinger, V. Zajbert, A. Nagler, A. Plesakov, eds. Mainz: Von Zabern, pp. 131–136. (Archäologie in Eurasien, 16).

24. Fassbinder J.W.E., Becker H., van Ess M., 2005. Prospections magnétiques à Uruk (Warka). La cité du roi Gilgamesh (Irak). Dossiers d‘Archéologie, 308, pp. 20–25.

25. Fassbinder J.W.E., Bondar K., Vogt B., Moser J., 2009. Magnetometerprospektion und magnetische Eigenschaften von Basalt-Böden am Beispiel der Osterinsel (Isla de Pasqua), Chile. Archäometrie und Denkmalpflege 2009: Jahrestagung in der Pinakothek der Moderne. A. Hauptmann, H. Stege, eds. Bochum: Deutsches Bergbau-Museum, pp. 41–44. (Metalla, 2).

26. Fassbinder J.W.E., Gorka T., 2011. Magnetometry near to the geomagnetic Equator. Archaeological Prospection: 9th International Conference on Archaeological Prospection. M.G. Drahor, M.A. Berge, eds. Istanbul: Archaeology and Art Publications, pp. 45–48.

27. Fassbinder J.W.E., Gorka T.H., 2009a. Beneath the desert soil – archaeological prospecting with a caesium magnetometer. New Technologies for Archaeology: Multidisciplinary Investigations in Palpa and Nasca, Peru. M. Reindel, G.A. Wagner, eds. Berlin: Springer, pp. 49–69.

28. Fassbinder J.W.E., Gorka T.H., 2009b. Vermessen? Das Römerkastell Burgsalach, Landkreis Weißenburg-Gunzenhausen, Mittelfranken. Das archäologische Jahr in Bayern, 2008. Stuttgart: Theiss, pp. 76–79.

29. Fassbinder J.W.E., Irlinger W.E., 1998a. Geophysikalische Prospektion in einem mehrphasigen Grabenwerk der Hallstattzeit auf dem Sandbuck bei Reinboldsmühle, Gemeinde Buxheim, Landkreis Eichstätt, Oberbayern. Das archäologische Jahr in Bayern, 1997. Stuttgart: Theiss, pp. 87–90.

30. Fassbinder J.W.E., Irlinger W.E., 1998b. Magnetometerprospektion eines endneolithischen Grabenwerkes bei Riekofen, Lkr. Regensburg. Beiträge zur Archäologie in der Oberpfalz, 2. Frankfurt, pp. 47–54.

31. Fassbinder J.W.E., Irlinger W.E., 1999. Combining magnetometry and archaeological interpretation. Archaeological Prospection: Third International Conference on Archaeological Prospection. J.W.E. Fassbinder, W. Irlinger, eds. München: Bayerisches Landesamt für Denkmalpflege, pp. 95–99. (Arbeitshefte des Bayerischen Landesamtes für Denkmalpflege, 108).

32. Fassbinder J.W.E., Narr D., Linck R., Deller T., Becker F., 2011. Prospektion am römischen Kastell Großprüfening. Das archäologische Jahr in Bayern, 2010. Stuttgart: Theiss, pp. 92–95.

33. Fassbinder J.W.E., Stanjek H., 1993. Occurrence of bacterial magnetite in soils from archaeological sites. Archaeologia Polona, 31, pp. 117–128.

34. Fassbinder J.W.E., Stanjek H., Vali H., 1990. Occurrence of magnetic bacteria in soil. Nature, 343(6254), pp. 161–163.

35. Fröhlich N., Posselt M., Schleifer N., 2003. Excavating in a “blind mode”. Magnetometer survey, excavation and magnetic susceptibility measurements of a multiperiod site at Bad Homburg, Germany. Archaeologia Polona, 41, pp. 167–169.

36. Gaffney C.F., Gater J.A., Linford P.K., Gaffney V.L., White R., 2000. Large-scale systematic fluxgate gradiometry at the Roman City of Wroxeter. Archaeological Prospection, vol. 7, iss. 2, pp. 81–99.

37. Le Borgne E., 1955. Susceptibilité magnétique anormale du sol superficiel. Annales de Geophysique, 11, pp. 399–419.

38. Le Borgne E., 1960. Influence du feu sur les proprietes magnétiques du sol et sur celles du schiste et du granite. Annales de Geophysique, 16, pp. 159–195.

39. Lenz J.E., 1990. A review of magnetic sensors. Proceedings of the Institute of Electrical and Electronics Engineers, vol. 78, iss. 6, pp. 973–989.

40. Magnavita C., Schleifer N., 2004. A look into the Earth: Evaluating the use of magnetic survey in African archaeology. Journal of African Archaeology, vol. 2, iss. 1, pp. 49–63.

41. Maki D.L., 2005. Lightning strikes and prehistoric ovens: Determining the source of magnetic anomalies using techniques of environmental magnetism. Geoarchaeology, vol. 20, iss. 5, pp. 449–459.

42. Mullins C.E., 1977. Magnetic susceptibility of the soil and its significance in soil science – a review. European Journal of Soil Science, vol. 28, iss. 2, pp. 223–246.

43. Neubauer W., Eder-Hinterleitner A., 1997. 3D-interpretation of postprocessed archaeological magnetic prospection data. Archaeological Prospection, vol. 4, iss. 4, pp. 191–205.

44. Neubauer W., Eder-Hinterleitner A., Seren S.S., Doneus M., Melichar P., 1998–1999. Kombination archäologischgeophysikalischer Prospektionsmethoden am Beispiel der römischen Zivilstadt Carnuntum. Archaologia Austriaca, 82–83, pp. 1–26.

45. Schleifer N., 2004. Ghost features – A proposal for appropriate management and a forum for discussion. Newsletter of the International Society of Archaeological Prospection, 1, pp. 6–9.

46. Schleifer N., Fassbinder J.W.E., Irlinger W.E., Stanjek H., 2003. Investigation of an eneolithic chamer-group ditchsystem near Riekofen (Bavaria) with archaeological, geophysical and pedological methods. Soils and Archaeology: Papers of the 1st International Conference on Soils and Archaeology (2001). G. Füleky, ed. Oxford: Archaeopress, pp. 59–63. (British Archaeological Reports, International Series, 1163).

47. Schmidt A., 2002. Geophysical Data in Archaeology: A Guide to Good Practice. 2nd edition. Oxford: Oxbow Books. 88 p.

48. Schmidt A., Coningham R., Gunawardhana P., 2009. At the equator: Making sense of magnetomer data. ArchéoSciences, vol. 33, Supplement, pp. 345–347.

49. Schultze V., Chwala A., Stolz R., Schulz M., Linzen S., Meyer H.-G., Schüler T., 2007. A superconducting quantum interference device system for geomagnetic archaeometry. Archaeological Prospection, vol. 14, iss. 3, pp. 226–229.

50. Scollar I., Krückeberg F., 1966. Computer treatment of magnetic measurements from archaeological sites. Archaeometry, vol. 9, iss. 1, pp. 61–71.

51. Scollar I., Tabbagh A., Hesse A., Herzog I., 1990. Archaeological Prospecting and Remote Sensing. Cambridge: Cambridge University Press. 692 p.

52. Stanjek H., Fassbinder J.W.E., Vali H., Wägele H., Graf W., 1994. Evidence of biogenic greigite (ferrimagnetic Fe3S4) in soil. European Journal of Soil Science, vol. 45, iss. 2, pp. 97–102.

53. Taylor R.M., Maher B.A., Self P.G., 1987. Magnetite in soils: I. The synthesis of single-domain and superparamagnetic magnetite. Clay Minerals, vol. 22, iss. 4, pp. 411–422.

54. Tite M., 1966. Magnetic prospecting near to the geomagnetic equator. Archaeometry, vol. 9, iss. 1, pp. 24–31.

55. Tucker P.M., 1952. High magnetic effect of lateritic soil in Cuba. Geophysics, vol. 17, iss. 4, pp. 753–755.

Система Orphus

Loading...
Up