ArcheoPro Geofysica webassistent

Informatieverdieping

Hoe werkt een magnetische meting?

Er zijn drie natuurkundige principes die met geofysica voor de Nederlandse archeologie gemeten worden: geleiding, magnetisme of reflectie. Ieder van die drie meet een heel specifieke natuurkundige parameter en geeft totaal andere informatie over de bodem. Er bestaat geen instrument dat alle drie de principes gelijktijdig in hoge nauwkeurigheid meet.
Magnetisch onderzoek is een meting waarmee magnetisme van de grond gemeten wordt.

Werking methode: De bodemsoorten in Nederland (Klei, zand, veen, löss, etc) zijn magnetisch neutraal, magnetisch nul. Door de sedimentatie waarmee deze bodemsoorten tot stand gekomen zijn, is het magnetisch materiaal (ijzeroxides) willekeurig verspreid en is het totale magnetische effect dus 0. Een ongestoorde, natuurlijke, homogene bodem zal dus een 0 magnetisch signaal hebben.
Zodra ingrepen in de bodem plaats vinden die het magnetisme beïnvloeden, zal plaatselijk het magnetisme positief of negatief worden, er wordt een soort klein magneetje gecreërd in de bodem. Dit kan op diverse manieren:
- Metaal in de ondergrond. Als een magnetisch object zoals een ijzeren staaf, in de ondergrond zit, verandert het magnetisme
- Door verhitten van klei boven 690 graden Celcius worden de ijzeroxides in de klei gedemagnetiseerd en bij afkoeling weer geremagnetiseerd naar het dan aanwezige magneetveld (aardmagneetveld). Door de afkoeling na verhitting worden bodems waar ijzeroxides in zitten dus zwak magnetisch. Dit geldt voor verhitting in oxiderende omstandigheden waardoor magnetiet gevormd wordt, in reducerende omstandigheden ontstaat hematiet dat niet magnetisch is. De verhittingsomstandigheden zijn dus van belang. Dit paleomagnetisme wordt in de archeologie ook gebruikt voor magnetische dateringen.
- Een nog niet geheel begrepen proces is dat daar waar mensen in de bodem wroeten, er een cumulatie van magnetiet ontstaat. Waarschijnlijk gebeurt dit soort bacterieen met een magnetietskeletje. Dat kleine beetje magnetetiet blijft behouden als de bacterie sterft. Hierdoor stijgt de magnetische inhoud van deze door mensen geroerde bodem. Hierdoor hebben grondsporen een zeer zwak magnetisch signaal en kunnen, onder zeer goede omstandigheden, individuele grondsporen met een magnetometer gemeten worden.
Een van de problemen is dat magnetiet in zuurder grondwater oplost. De Nederlandse bodem is daarmee minder geschikt voor magnetometer onderzoek naar archeologische sporen.

Technische werking: De magnetometer meet met een magnetische sensor de sterkte van het aardmagneetveld. Een gebied zonder magnetische structuren in de ondergrond zal overal een zelfde meetwaarde hebben. Als een magnetisch object in de ondergrond is, zal de meting een afwijking (anomalie) in met meetresultaten laten zien. In principe is een enkele magnetometer sensor voldoende om een magnetometing te doen. Er is echter een complicerende factor: Het aardmagneetveld is niet constant! Omdat het aardmagneetveld continue grote schommelingen heeft die per minuut kunnen variëren, zou de enkel emagnetometer sensor eigenlijk alleen de schommeling in het aardmagneetveld laten zien. Die schommelingen kunnen probleemloos honderden nanotesla zijn terwijl een archeologische structuur in de meting 0.1, 1 of uitzonderlijk 10 nanotesla heeft. het archeologische deel van het magnetische signaal zou geheel weg vallen in de grote natuurlijke schommelingen. Daarom wordt bij magnetometingen altijd gewerkt met twee magnetische sensoren, eentje vlak boven de grond, de andere een meter hoger. De onderste sensor wordt meer beïnvloed door de ondergrondse magnetische structuur dan de bovenste. Het verschil tussen beide sensoren wordt opgeslagen. Omdat beide sensoren even hard meeschommelen met de natuurlijke schommeling in het aardmagneetveld, is dat aardmagneetveld niet meer van belang en komen enkel de kleine lokale variaties in beeld. Omdat het meetresultaat op deze meting niet meer het aardmagneetveld is maar een verschilmeting betrteft, wordt dan ook meestal over een gradiometer gesproken. De maximale meetdiepte is maximaal ongeveer 1.5 meter onder maaiveld voor archeologische toepassingen.

Archeologische inzet: De magnetometer wordt in Nederland vooral ingezet om bakstenen muren en pottenbakkersovens op te sporen.

Voordelen: Zeer geschikt om onderscheid te kunnen maken tussen een bakstenen muur en een muur van natuursteen. Ideaal om ovens op te sporen, die knallen er uit in de metingen

Nadelen: Deze methode is zeer gevoelig voor metaal in de omgeving. Hekken, boombeschermers, kettinkjes die van de tractor afgevallen zijn, alles stoort. Ook tijdens de metingen moet alles vrij van metaal zijn, geen stalen neuzen in de schoenen, geen sleutels, geen ijzeren ringetjes in de broeken, etc.
De Nederlandse bodem is door het sedimentaire karakter minder geschikt voor magnetometer onderzoek. Bakstenen en ovens waar de ijzeroxides vast zitten, worden wel gemeten maar de kleine structuren die door bacterieën veroorzaakt worden, vallen weg.

Veldpraktijk: Deze methode wordt door ArcheoPro ingezet als handgedragen onderzoek waarbij met meetlinten een systematische raster over het onderzoeksgebied uitgelegd wordt. Er kan in alle terreinomstandigheden mee gemeten worden, er is geen grondcontact nodig voor deze methode.

Bijzonderheden: