XXIII Februarius MMXVII AD

Mágneses módszer

A régészetben leggyakrabban alkalmazott geofizikai módszer a magnetométeres felmérés. A régészeti célú mágneses felméréseknél ma már legelterjedtebben használt cézium, kálium és Overhauser magnetométerek felbontása 1–10 pT (pikoTesla), szemben a korábban elterjedt proton-magnetométerek 1–3 nagyságrenddel gyengébb felbontásával. Az alkalmazható leggyorsabb mintavétel akár 5–20 leolvasás másodpercenként.

A mágneses mérések régészeti alkalmazását az teszi lehetővé, hogy a lelőhelyeken előforduló különböző anyagok mágneses tulajdonságai egymástól általában jelentősen eltérnek. A korszerű eszközökkel már csekély mágneses kontraszt észlelésére is van esély. Az anyagok mágnesezhetőségének mértéke a szuszceptibilitás (lat. fogékonyság), értéke azt adja meg, hogy a kérdéses anyagban egységnyi mágneses tér mekkora relatív mágnesezettséget indukál.

Köztudottan a legjobban mágnesezhető, a régészeti lelőhelyeken is előforduló anyag a vas.
A talaj és a kőzetek mágnesességüket a bennük különböző arányban előforduló mágneses ásványoknak (magnetit, hematit, greigit stb.) köszönhetik. A talaj felső rétegének általában nagyobb a mágnesezhetősége, mint az altalajé, így a talajbolygatások (sáncok, árkok, házalapok, sírok) kimutatására is van esély.

Az említett indukált mágnesezettség mellett az ún. remanens (megmaradó) mágnesezettség jelenlétével is számolni kell. Jelentősebb remanens mágnesezettség leggyakrabban magas hőmérsékletre felhevült, majd újra lehűlt anyagok esetében alakulhat ki (thermoremanens mágnesezettség).
Régészeti lelőhelyeken leginkább tűzhelyek, kemencék, kiégetett edények, cserepek, téglák, valamint a természetes körülmények között kialakult vulkanikus kőzetek a hordozói a remanens mágnességnek. Ellentétben az indukált mágnesezettséggel, amely minden esetben párhuzamos a mágnesező térrel, azaz a Föld saját mágneses terével, a remanens mágnesezettség tetszőleges irányú lehet.
Pontosabban a remanens mágnesezettség a valamikori mágnesező tér irányát őrzi. Ha a tárgyat nem mozdították el azóta, amióta a remanens mágnesezettségére szert tett, a tárgyból vett kis mintából meghatározható a mágnesező tér egykori iránya, s az archeomágneses idősor alapján a lelet keltezhető. A helyükből elmozdított (pl. cserépedény a kiégetés, kard a kovácsolás után) tárgyak mágnesezettsége fellelésükkor már valóban tetszőleges irányú lehet. Egy-egy tárgynak természetesen egyidejűleg indukált és remanens mágnesezettsége is lehet, utóbbi általában jelentősen, akár nagyságrendekkel is meghaladja az előbbit.

A mérések feldolgozása során az indukált és a remanens mágnesezettség az anomáliák nagysága és iránya alapján jól elkülöníthetők. A mért adatokból az anomáliát okozó tárgyak helyzete, mélysége, szuszceptibilitása megbecsülhető.
A mágneses módszer alkalmazhatóságának feltétele, hogy a keresett objektumok és környezetük mágneses kontrasztot adjanak. A mérhető, régészeti szempontból értékes jelek mellett a mérések több-kevesebb zajt is tartalmaznak (pl. műszerzaj, a felső talajréteg változó vastagsága, a szántás barázdái, közúti forgalom, villamos vezetékek, elszórt vasdarabok).
A zajok mértéke esetenként olyan nagy is lehet, hogy lehetetlenné teszi a régészet szempontjából releváns információk kinyerését. Emellett fontos szem előtt tartani azt a tényt is, hogy a mágneses inverzió nem egyértelmű: eltérő objektumok is kelthetnek teljesen egyforma hatást. Éppen ezért a mérések kiértékelésénél a területre és az ott feltételezhető leletekre vonatkozó a priori ismereteknek igen nagy szerepe lehet.

A mágneses térerő értéke Magyarországon 2009-ben helytől függően hozzávetőleg 48.000 és 49.000 nT (nanoTesla) között változik, ennek normális (földbelsőből származó) vertikális gradiense (függőleges irányú változása) néhány század nT méterenként. Ezek az értékek térben és időben is változnak, ezért elengedhetetlen valamilyen referencia alkalmazása. Az időbeli változás folyamatosan regisztráló bázisműszer alkalmazásával küszöbölhető ki.

A térbeli (nagy mélységbeli) változás eltávolítását – mivel mi a felszín közeli változást keressük – két, különböző magasságban elhelyezett szenzorral történő egyidejű méréssel oldhatjuk meg. Ezzel a módszerrel a teljes mágneses térerőnek, a felszínközeli mágneses hatókra jellemző vertikális gradiensét mérhetjük meg.
A szondák magasságát a keresett objektumok mérete és várható mélysége alapján kell beállítanunk. A mágneses tér „normálistól” való eltéréseit anomáliáknak nevezzük. Régészeti alkalmazásban a keresendő anomáliák nagysága néhány nT, tehát a teljes térerő csupán néhány tíz-ezreléke. Emiatt rendkívül pontos mérésekre van szükség.


A régészeti célú mágneses méréseket pontonként megállva vagy folyamatosan haladva végezzük. Előbbi esetén a mérés általában előre kitűzött szabályos négyzethálóban történik. A háló rácstávolságát az határozza meg, hogy milyen az adott területen várható régészeti objektumok térbeli kiterjedése, illetve mágnesezettségének nagysága. A bevett gyakorlat szerint a négyzetháló 0,5×0,5 m méretű, de átnézetes kutatás esetén 1×1 méteres háló is alkalmazható.
A megvalósítás szempontjából az előző 4-szer annyi munkát és időt követel, természetesen négyszer annyi adattal, amit a feldolgozás során is kezelni kell. A műszaki tartalomban megadott mérési sűrűség ezért természetesen a kivitelezés árában is tükröződik.
Folyamatos mérés esetén automatikus adatrögzítés mellett leggyakrabban szelvényeket jelölő mérőszalagok mentén haladunk. Geodéziailag kitűzetlen területen, vagy a felszíni akadályok miatt GPS műszer segítségével cikcakkban is lehet mérni, ilyenkor azonban a helymeghatározás jelentősen romlik, ezért később a régészetileg érdekes helyeken pontosító mérésekre válhat szükség.

A magnetometriában az adatfeldolgozás során a régészeti célú alkalmazások jelentik a legnagyobb kihívást, hiszen itt az észlelendő anomáliák nagysága legtöbbször csak néhány nT, azaz mindössze egy nagyságrenddel nagyobb, mint a műszer és a mérés együttes zajszintje.
Különös nehézséget jelent az erősen zajos környezetben való mérés, leginkább pedig a területen elszórt, betemetett, beépített stb. vas műtárgyak, ferromágneses anyagok. Ezen problémák kiküszöbölésére speciális szűrési és más adatfeldolgozási technikák ismeretesek, amelyekhez megfelelő gyári, illetve saját fejlesztésű szoftverek állnak rendelkezésünkre.


Konkrét példa mágneses mérésre

2006 folyamán Tiszabő környékén végeztünk archeomágneses felmérést szarmata, valamint Árpád-kori régészeti leletek feltárása érdekében, 40×160 m-es területen, 0,5×0,5 m-es szabályos rácshálóban. Számunkra szerencsés körülményként adódott, hogy méréseink után a felmért terület felső talajrétegét eltávolították, és régészetileg feltárták. Így lehetőségünk nyílt arra, hogy a mágneses felmérés által kimutatott anomáliákat a közvetlenül feltárt régészeti objektumokkal azonosítsuk.
A bemutatott ábrán a mágneses mérésünk alapján szerkesztett szűrt anomáliatérképet együtt mutatjuk be a régészek által azonosított régészeti leletek térképezett helyével. Bemutatunk ezen kívül néhány fényképet is térképezett leletekről, illetve ezek helyét a mágneses térképünkön.

A tiszabői területen a mágneses térképeken azonosított anomáliák és a feltárt objektumok humusz alatt kirajzolódó kontúrja között az egyezés szinte 100%-os volt! Sőt, néhány objektumot csak a mágneses térkép alapján sikerült megtalálni.
A tiszabői területen, megközelítően 2 hektáron a régészek összesen 345 különböző korú és jellegű objektumot, valamint 1225 régészeti jelenséget tártak fel az újkőkor (Tisza-kultúra), a bronzkor (Gáva-kultúra), a szarmaták, valamint az Árpád-kor idejéből.



Heilig Balázs – Kovács Péter – Pattantyús Á. Miklós


Forrás: Régészeti kézikönyv