SC AB Tehnical Solutions SRL , Iaşi, B-dul Dacia, nr. 27, bl. DB4,et 4, ap 2

CUI:RO26059370

J22/1588/2009

Tel: 0725439860 / 0755891044

STUDIU DE CAZ

Proiect: Prospecțiuni arheologice non-invazive cu magnetometru G 858 și GPR Malå pe traseul Autostrăzii A2

Echipament: magnetometru cu cesiu G 858, GPR Malå RAMAC X3M, staţie totală Leica System TCR 1201. Software: Leica Cyclone Suite v.5.6, AutoCAD, MagMap2000, MagPick, GeoSoft, RadExplorer, Easy3D

_________________________________

Prezentare generală

Pentru realizarea prospecţiunilor arheologice non-invazive pe traseul autostrăzii A2, Medgidia-Constanţa, pe porţiunile dintre KM 195+500 şi 197+000 şi KM 197+700 şi 198+700 s-au utilizat două metode moderne de prospectare: magnetometrică şi electromagnetometrică. Pentru aceasta au fost folosite echipamente profesionale aflate în proprietatea AB Tehnical Solutions SRL Iaşi (Magnetometru cu vapori de cesiu şi GPR/RAMAC X3M Malå) şi soft-uri aferente, oferite de producătorii echipamentelor de prospectare. Echipamentele au fost utilizate de către membrii echipei AB Tehnical Solutions tcertificați pentru utilizarea echipamentelor de către producătorii lor în urma training-urilor efectuate.

___________

Planul topografic al zonei investigate

Planurile casetelor de investigație, raportat la planul de situaţie, au fost întocmite anterior trasării pe teren a acestora folosind programul AutoCAD și utilizând rețeaua de borne și planurile de situație, în formate electronice, puse la dispoziție de departamentul de topografie a constructorului.

S-a trecut la materializarea punctelor în teren (colţurile casetelor), folosindu-se o staţie totală Leica TCR 1201. În funcție de planul de situație și de alte considerente (e.g. trasăturile topografice ale terenului, prezența unor săpături arheologice efectuate de către Muzeul de Istorie Națională și Arheologie din Constanța, intersectarea cu drumurile de exploatare întrebuințate de constructor etc.), lungimile casetelor au variat de la 35 până la 100 m; lăţimile au fost de 30, 40

1

SC AB Tehnical Solutions SRL , Iaşi, B-dul Dacia, nr. 27, bl. DB4,et 4, ap 2

CUI:RO26059370

J22/1588/2009

Tel: 0725439860 / 0755891044

respectiv 50 m. Casetele au fost poziţionate de-a lungul axului viitoarei autostrăzi, care a devenit și axul casetelor.

Caset de investigaţie nr. 12, cu marcarea colţurilorStabilirea colţurilor casetelor (georeferențiate în coordonate STEREO 70) s-a făcut de la nord la

sud, în sensul acelor de ceasornic, fiind numerotate cu următoarele simboluri ca 1201 (ca = caseta; 12 = numărul casetei; 01 = numărul colţului)

Inventar coordonate Stereografic 70 Caseta 11 – Sectorul I

Colţuri casete X (EST) Y (NORD)ca1101 778383.126 299491.314ca1102 778482.653 299501.028ca1103 778487.510 299451.264ca1104 778387.983 299441.550

Inventar coordonate Stereografic 70 Caseta 12 – Sectorul I

Colţuri casete X (EST) Y (NORD)ca1201 778483.139 299496.051ca1202 778582.666 299505.765ca1203 778586.551 299465.954ca1204 778487.024 299456.240

2

SC AB Tehnical Solutions SRL , Iaşi, B-dul Dacia, nr. 27, bl. DB4,et 4, ap 2

CUI:RO26059370

J22/1588/2009

Tel: 0725439860 / 0755891044

___________

Prospecțiunea magnetometrică

Magnetometria este o metodă de prospectare care se ocupă cu cartarea variaţiilor locale ale câmpului magnetic din sol. Face parte din categoria metodelor pasive deoarece se bazează pe interpretarea câmpului magnetic al pământului, spre deosebire de metodele active (GPR, rezistivitatea electrică, metoda seismică, metoda galvanică, metoda electromagnetică), care au ca principiu de funcţionare introducerea în sol a unui semnal şi înregistrarea răspunsului primit, mai mult sau mai puţin modificat.

Principiul de bază în prospectarea magnetică este legat direct de prezenţa în sol a oxizilor de fier slab magnetizaţi. Majoritatea tipurilor de sol şi roci conţin între unu şi zece procente oxizi de fier care formează mici câmpuri magnetice îndreptate în direcţii diferite, făcând posibilă prospectarea magnetică. Există două fenomene strict legate de comportamentul anomaliilor magnetice: magnetismul termoremanent şi susceptibilitatea magnetică:

1. Primul dintre acestea se referă la materialele slab magnetizate care, prin încălzire, au căpătat un caracter magnetic permanent. Pentru ca acest lucru să se poată întâmpla, materialul trebuie să fie încălzit la o temperatură care să depăşească o anumită valoare cunoscută sub numele de Punctul Curie, aceasta variind în funcţie de mineralele aflate în componenţa solului. Spre exemplu, pentru hematit vorbim de o valoare egală cu 675°C, pe când pentru magnetit de 565°C. Peste aceste valori de temperatură, conţinutul de fier din sol este demagnetizat iar materialul îşi pierde în totalitate proprietăţile magnetice. După răcire, materialul se remagnetizează, căpătând noi proprietăţi magnetice permanente specifice localizării în cadrul câmpului magnetic al Pământului. Altfel spus, alinierea mineralelor cu proprietăţi magnetice cu câmpul magnetic total al Pământului, în timpul răcirii acestora, se numeşte magnetism termoremanent. Dintre resturile arheologice care cu siguranţă au trecut prin acest mecanism de transformare putem enumera vetrele şi cuptoarele, mereu prezente într-o aşezare umană.

2. Capacitatea unui corp, aşezat în interiorul unui câmp magnetic, de a se magnetiza este o funcţie a susceptibilităţii sale magnetice. Aceasta poate fi negativă (diamagnetism) sau pozitivă (paramagnetism) şi are valori foarte mici pentru majoritatea materialelor naturale, identificarea anomaliilor magnetice depinzând de prezenţa în sol a mineralelor magnetizabile şi anume hematitul magnetita şi maghemita. Toate solurile au susceptibilitate magnetică mai mare sau mai mică, însă ceea ce este fundamental în generarea anomaliilor este contrastul de susceptibilitate magnetică a unei structuri generat din cauze naturale sau antropice. La cauzele antropice care ar putea genera anomalii putem enumera gropile (care au în componenţă material organic), şanţurile, vetrele, casele arse, structuri intruzive, cum ar fi fundaţiile, zidurile etc.

3

SC AB Tehnical Solutions SRL , Iaşi, B-dul Dacia, nr. 27, bl. DB4,et 4, ap 2

CUI:RO26059370

J22/1588/2009

Tel: 0725439860 / 0755891044

Tipul de magnetometru folosit a fost modelul Geometrics G 858 instalat în modul gradiometru – doi senzori în poziţie orizontală, aşezaţi la distanţa de de 1 m unul faţă de celălalt, la 0,30 m deasupra solului. În casetele în care au fost identificate anomalii suspectabile a fi de natură arheologică (casetele 11, 13, 17-19), datele au fost recolectate cu senzorii aşezaţi la distanţă de 0,5 m unul faţă de celălalt. Datele au fost colectate în zig-zag, cu spaţiul dintre profiluri de 0,5 m, iar distanţa dintre citirile aparatului de 0,10 m (10 citiri pe metru).

Prelucrarea datelor obţinute s-a făcut cu ajutorul soft-urilor specifice aparatului – MagMap2000 şi MagPick -, obţinându-se, prin combinarea tuturor profilurilor, o hartă detaliată a suprafeţei scanate, în care tonurile deschise reprezintă anomalii cu un semnal magnetic puternic, iar cele închise afişează un magnetism scăzut. Datele înregistrate au fost trecute prim mai multe filtre (destripe, despike, remove drop outs, smooth readings) pentru eliminarea perturbaţiilor create în timpul colectării datelor, a perturbaţiilor produse de obiectele de metal sau de substratul geologic. Problemele apărute la lipirea datelor înregistrate au fost eliminate prin anexarea la fişierul original a unui set de corecţii diurne, totodată ajustându-se şi variaţiile câmpului magnetic total, cauzate de diferiţi factori perturbatori. Pentru a nu întâmpina dificultăţi în localizarea anomaliilor identificate s-a efectuat raportarea hărţii magnetometrice la sistemul naţional de proiecţie Stereografic 1970. Etapa finală în procesarea datelor a costat în exportul acestora către MagPick, pentru localizarea şi cartarea principalelor anomalii, şi către Surfer, cu ajutorul căruia a fost realizat modelul tridimensional pe baza semnalului înregistrat.

___________

Prospecțiunea electromagnetică cu GPR

Tehnologia GPR (Ground Penetrating Radar) este bazată pe principiul propagării undelor radar (electromagnetice) în soluri, roci sau în orice alte medii de investigaţie (masive muntoase, betoane etc.). Aceasta se aplică pentru definirea structurilor care prezintă caracteristici electromagnetice (conductivitate şi permitivitate) contrastante în raport cu mediul înconjurător. Varianta analog digitală a sistemului GPR permite măsurători cvasicontinue, evidenţierea rapidă in situ a structurilor îngropate şi prelucrarea rapidă a înregistrărilor obţinute. Undele radar de foarte scurtă durată (cuprinse între 1 şi 15 ns) sunt emise în banda de frecvenţă 10 – 2.500 MHz cu ajutorul unei antene plasate la suprafaţa mediului studiat (suprafaţa solului, a rocii, a peretelui unui zid etc.).

Propagându-se în mediu, undele sunt reflectate sau difractate de către interfeţele care limitează structurile cu caracteristici electromagnetice contrastante şi sunt remise spre suprafaţă, unde sunt captate de o alta antenă, apoi înregistrate, în funcţie de timp (nanosecunde). Cunoscându-se viteza de propagare a undelor în mediul respectiv (există tabele cu vitezele de propagare în majoritatea mediilor posibile, de la apă, aer, la bazalturi, granituri, ciment, asfalt etc.), se poate

4

SC AB Tehnical Solutions SRL , Iaşi, B-dul Dacia, nr. 27, bl. DB4,et 4, ap 2

CUI:RO26059370

J22/1588/2009

Tel: 0725439860 / 0755891044

determina adâncimea reală (în metri) a măsurătorii efectuate. Cu ajutorul prospecţiunilor GPR se pot identifica în sol şanţuri, gropi, obiecte, ziduri, pereţi, platforme, fundaţii şi alte urme antropice.

Adâncimea măsurătorilor GPR este limitată de conductivitatea electrică a solului, de frecvenţa undelor şi de puterea radiată. Cu cât conductivitatea creşte, puterea de penetrare scade, datorită faptului că energia electromagnetică se disipează mai rapid, cauzând scăderea puterii semnalului şi, implicit, a adâncimii. De asemenea, antenele cu frecvenţă ridicată nu sunt indicate pentru adâncimi mari, dar oferă o rezoluţie mai bună. De exemplu, antena de 800 MHz oferă rezoluţie bună, dar pentru o adâncime de maximum 1-1,5m, în timp ce antena de 100 MHz oferă posibilitatea unei măsurători până la 20 m adâncime. O penetrare bună poate fi atinsă în soluri uscate şi nisipoase sau în gresii, granituri, ciment sau beton. În soluri umede şi/sau argiloase (cu conductivitate ridicată), penetrarea atinge uneori doar câţiva centimetri.

Măsurătorile pe traseul autostrăzi A2 s-au realizat cu antena de 250 MHz, cea mai indicată antenă pentru astfel de sarcini folosită în special pentru scanări ce necesită o penetrare şi o rezoluţie medie; antena a fost setată pentru a penetra solul până la o adâncime de aproximativ trei metri.

5

SC AB Tehnical Solutions SRL , Iaşi, B-dul Dacia, nr. 27, bl. DB4,et 4, ap 2

CUI:RO26059370

J22/1588/2009

Tel: 0725439860 / 0755891044

GPR Malå

Achiziționarea datelor pe traseul autostrăzii A2 Caseta nr. 4 (jumătatea vestică) – profilul GPR nr. 42O anomalie de dimensiuni mari şi precum şi perturbaţii locale (posibile gropi) au fost identificate, spre exemplu, în caseta nr. 4.

___________

Rezultate și interpretare

Eficacitatea unei scanări magnetice aplicată în arheologie este strâns legată, după cum am amintit, de modificarea proprietăţilor magnetice. Resturile arheologice produc, de obicei, anomalii magnetice locale, care se încadrează între 1 şi 20 nT, în timp ce structurile vechi arse se pot situa în intervalul 10-1000 nT, iar obiectele feroase între 20 şi 2000 nT. Scopul principal al scanării a fost localizarea şi cartarea principalelor anomalii magnetice.

Harta magnetometrică rezultată a surpins câteva principalele anomalii, unele de dimensiuni considerabile. Acestea din urmă au fost interpretate ca făcând cel mai probabil parte din vechea reţea de irigaţii. Alături de ele, se mai pot obseva şi o serie de anomalii de mici dimensiuni caracterizate de un semnal mai magnetic slab, sugerând prezențe de material arheologic izolat, sau anomalii produse de fragmente metalice fără importanță științifică.

6

SC AB Tehnical Solutions SRL , Iaşi, B-dul Dacia, nr. 27, bl. DB4,et 4, ap 2

CUI:RO26059370

J22/1588/2009

Tel: 0725439860 / 0755891044

Un exemplu de element reprezentativ al primului sector cercetat magnetometric se găseşte în interiorul casetei nr. 11. Având forma unui ring cu diametrul de aproximativ 30 m şi prezentând un semnal magnetic care se încadrează între 2 şi 10 nT, acest tip de anomalie reprezintă tipul clasic al anomaliei magnetice arheologice, mai precis al unei structuri circulare (un tumul). Aceeaşi anomalie a fost înregistrată şi prin scanarea cu GPR-ul, începând de la adâncimea de 0,25 m şi mergând până la peste 1 m.

Caseta nr. 11 – harta magnetometrică (color).Formațiunea circulară are diametrul de aproximativ 30 m şi prezintă un semnal magnetometric puternic.

___________

Concluzii finale

Interpretarea rezultatelor cercetărilor geofizice întreprinse în cele două sectoare s-a făcut în permanenţă prin corelarea datelor obţinute cu magnetometrul cu vapori de cesiu şi GPR-ul X3M. Folosind în interdependenţă două dintre cele mai uzitate metode de cercetare geofizică şi dovedită fiind compatibilitatea acestora în planul cercetării non-invazive în arheologie rezultatele obţinute asigură o imagine detaliată a obiectivelor de inters arheologic.

_________________________________

Preţ servicii – prospecţiune şi interpretare rezultate

7

SC AB Tehnical Solutions SRL , Iaşi, B-dul Dacia, nr. 27, bl. DB4,et 4, ap 2

CUI:RO26059370

J22/1588/2009

Tel: 0725439860 / 0755891044

Lungime : 1km Lungime : 1km

Lăţime: 30m, 40m, 50m Lăţime: 3-5m

Timp de lucru prospecţiune: Timp de lucru prospecţiune:

40 ore 24 ore

Timp de lucru interpretare rezultate: Timp de lucru interpretare rezultate:

80 ore 48 ore

Preţ: 4500 euro (fără TVA) Preţ: 2500 euro (fără TVA)

OBSERVAŢI1:

1. Preţul variază în funcţie de particularităţile şi gradul de accesabilitate al terenului.

2.Transportul, cazarea şi masa echipei firmei sunt asigurate de către beneficiar.

COSTURI CU TEHNOLOGIE INVAZIVĂ

Firma beneficiară a avut mari întârzieri în executarea lucrărilor şi costuri foarte mari deoarece iniţial a apelat la tehnologie invazivă(cercetări cu excavatorul, trasarea mai multor şanţuri de control, imposibilitatea verificării acestor şanţuri, probabiliatate scăzută de identificare a anomaliilor de teren, necesitatea unui îndelungat timp de lucru şi de un personal ridicat).

Resursele umane, de timp şi cele financiare nercesare pentru o lucrare cu lnngimea de 1km şi laţime de 50m:

Număr muncitori: 500 Salariu lunar(prin convenţie civilă): 1.060 lei Total:530.000 lei

8

SC AB Tehnical Solutions SRL , Iaşi, B-dul Dacia, nr. 27, bl. DB4,et 4, ap 2

CUI:RO26059370

J22/1588/2009

Tel: 0725439860 / 0755891044

Arheologi(specialişti): 4 Salariu lunar: 4.000 lei Total:16.000 lei

Arheologi debutanţi: 10 Salariu lunar: 2.000 lei Total:20.000 lei

Timp: 4 luni

Masa : 30 lei/zi/persoană

Total:308.400 lei

Total cheltuieli lunare: 874.400 lei=214.840 euro

Firma noastră vine astfel în întâmpinarea nevoilor dumneavoastră prin servicii de prospectare neinvazivă. După prospecţiune echipa noastră va indica unde sunt zonele cu potenţial arheologic sau cu risc(conducte, cabluri, ziduri, etc),astfel dumneavostră nu veţi mai avea întârzieri şi veţi putea deschide un front de lucru în zonele care nu prezintă risc.

9