ΤΕΧΝΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ ΓΕΩΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΕΩΝ ΣΤΟ ΠΑΓΚΑΛΟΧΩΡΙ ΡΕΘΥΜΝΟΥ, ΚΡΗΤΗ ΝΙΚΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ, TUNA KALAYCI, GIANLUCA CANTORO, ΚΛΕΑΝΘΗΣ ΣΙΜΥΡΔΑΝΗΣ

Transcript

1 Κ Ρ Η Π Ι Σ - Π Ο Λ Ι Τ Ε Ι Α ΤΕΧΝΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ ΓΕΩΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΕΩΝ ΣΤΟ ΠΑΓΚΑΛΟΧΩΡΙ ΡΕΘΥΜΝΟΥ, ΚΡΗΤΗ ΝΙΚΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ, TUNA KALAYCI, GIANLUCA CANTORO, ΚΛΕΑΝΘΗΣ ΣΙΜΥΡΔΑΝΗΣ Περίληψη Εργαστήριο Γεωφυσικής Δορυφορικής Τηλεπισκόπισης και Αρχαιοπεριβάλλοντος Ινστιτούτο Μεσογειακών Σπουδών, Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας Το Εργαστήριο Γεωφυσικής Δορυφορικής Τηλεπισκόπισης και Αρχαιοπεριβάλλοντος του Ινστιτούτου Μεσογειακών Σπουδών πραγματοποίησε γεωφυσική διασκόπηση σε ιδιωτικό οικόπεδο έκτασης πάνω από τετραγωνικών μέτρων νότια από το χωριό Παγκαλοχώρι στο Ρέθυμνο Κρήτης την περίοδο 6-7 Απριλίου Η γεωφυσική χαρτογράφηση πραγματοποιήθηκε με βάση τη συνεργασία του Εργαστήριου Γεωφυσικής Δορυφορικής Τηλεπισκόπισης και Αρχαιοπεριβάλλοντος με την Εφορεία Αρχαιοτήτων Ρεθύμνου. Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε εξ' ολοκλήρου από τη Γενική Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας (ΓΓΕΤ)/ Υπουργείο Παιδείας και Θρησκευμάτων και το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης (ΕΤΠΑ) (Επιχειρησιακό Πρόγραμμα Ανταγωνιστικότητα και Επιχειρηματικότητα, ΕΣΠΑ )/Ευρωπαϊκή Επιτροπή (ΕΕ), στο πλαίσιο του προγράμματος ΠΟΛΙΤΕΙΑ της Δράσης ΚΡΗΠΙΣ, κωδ. MIS (2013ΣE ). Περίληψη Το χωριό Παγκαλοχώρι βρίσκεται 12,5 χιλιόμετρα ανατολικά του Ρεθύμνου (Εικ. 1). Στα ΝΑ του χωριού, στην αριστερή πλευρά του δρόμου που οδηγεί στο χωριό Λούτρα και στο μοναστήρι του Αρκαδίου, αναφέρεται η τυχαία εύρεση ενός μεμονωμένου τάφου περιόδου ΥΜ ΙΙΙΒ με προσανατολισμό Β-Ν (Εικ. 2). Μηχανικός εκσκαφέας είχε καταστρέψει την κάλυψη του θαλάμου, μέρος του δρόμου και τις δύο από τις τρεις λάρνακες που περιείχε, οι οποίες ήταν τοποθετημένες σε σχήμα Π. Ο δρόμος είχε διαστάσεις 5,75x0,75-1,25μ. και ήταν επικλινής, με έξι πρόχειρα λαξευμένα σκαλοπάτια. Το φράγμα της εισόδου είχε κατασκευαστεί από αργούς λίθους. Ο θάλαμος διέθετε τραπεζοειδή κάτοψη και διαστάσεις 2,20x2,20μ (Markoulaki and Baxevani-Kouzioni 1997). Η γεωφυσική έρευνα επικεντρώθηκε σε μία ιδιωτική περιοχή ανατολικά και κατά μήκος του δρόμου που συνδέει το Παγκαλοχώρι με τα Λούτρα και πραγματοποιήθηκε την περίοδο 6-7 Απριλίου Σκοπός της πρωταρχικής αυτής γεωφυσικής έρευνας ήταν να χαρτογραφήσει τις φυσικές ιδιότητες του υπεδάφους μέχρι το βάθος περίπου μέτρα από την επιφάνεια του εδάφους και να συσχετίσει πιθανές γεωφυσικές ανωμαλίες με την ύπαρξη επιπλέον τάφων στην περιοχή (Εικ. 2). Η συγκεκριμένη μελέτη πραγματοποιήθηκα από το Εργαστήριο Γεωφυσικής Δορυφορικής Τηλεπισκόπισης και Αρχαιοπεριβάλλοντος του ΙΜΣ- ΙΤΕ σε συνεργασία με την Εφορεία Αρχαιοτήτων Ρεθύμνου και χρηματοδοτήθηκε από τη Γενική Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας (ΓΓΕΤ)/ Υπουργείο Παιδείας και Θρησκευμάτων και το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης (ΕΤΠΑ) (Επιχειρησιακό Πρόγραμμα Ανταγωνιστικότητα και Επιχειρηματικότητα, ΕΣΠΑ )/Ευρωπαϊκή Επιτροπή (ΕΕ), (ΚΡΗΠΙΣ- ΠΟΛΙΤΕΙΑ). Μεθοδολογία Γεωφυσικών Τεχνικών και Όργανα Κατά τη διάρκεια των γεωφυσικών ερευνών στο Παγκαλοχώρι εφαρμόστηκαν μαγνητικές μέθοδοι και το γεωραντάρ. Οι παραπάνω γεωφυσικές τεχνικές επιλέχθηκαν ως οι πλέον κατάλληλες για την επίτευξη των στόχων της έρευνας και τα γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά της περιοχής. Μία σύντομη ανάλυση των βασικών χαρακτηριστικών και δυνατοτήτων της κάθε τεχνικής δίνεται στις επόμενες παραγράφους. Μαγνητικές Διασκοπήσεις Οι μαγνητικές διασκοπήσεις αποτελούν μία τεχνική, με την οποία μπορούν να μετρηθούν μικρές μεταβολές στο μέγεθος του γήϊνου μαγνητικού

2 πεδίου. Για το λόγο αυτό αποβλέπουν στην ανίχνευση της αλλαγής των μαγνητικών ιδιοτήτων του υπεδάφους, η οποία οφείλεται στην παρουσία συγκεκριμένων στόχων που βρίσκονται κάτω από την επιφάνεια του εδάφους, μέσω της μέτρησης του τοπικού μαγνητικού πεδίου της γης σε μικρή και σταθερή απόσταση από την επιφάνεια του εδάφους μιας αρχαιολογικής θέσης. Υπεδάφειοι στόχοι με μαγνητικές ιδιότητες διαφορετικές από αυτές του περιβάλλοντος εδάφους αλλάζουν κατά μεγάλο ή μικρό βαθμό το τοπικό μαγνητικό πεδίο. Αυτή η μικρή μεταβολή του μαγνητικού πεδίου μπορεί να ανιχνευθεί με τις μαγνητικές τεχνικές και παρατηρείται σαν μία «ανωμαλία» στις μετρήσεις. Οι μαγνητικές αυτές ανωμαλίες σχετίζονται άμεσα με τη μέτρηση της μαγνητικής επιδεκτικότητας του εδάφους. Περιοχές με αυξημένη μαγνητική επιδεκτικότητα (σε σύγκριση με αυτή του περιβάλλοντος εδάφους) παρουσιάζονται ως θετικές ανωμαλίες, ενώ περιοχές με μειωμένη μαγνητική επιδεκτικότητα παρουσιάζονται ως αρνητικές ανωμαλίες. Και τα δύο είδη μαγνητικών ανωμαλιών είναι ενδιαφέροντα στη διαδικασία ερμηνείας των μαγνητικών δεδομένων. (Sarris 1992). Για την ολοκλήρωση των μαγνητικών μετρήσεων στο Παγκαλοχώρι χρησιμοποιήθηκε το σύστημα SENSYS MX (Εικ. 3). Το σύστημα αυτό αποτελείται από μία συστοιχία οκτώ (8) διαφορικών μαγνητομέτρων τα οποία τοποθετούνται σε διάταξη σε ένα τροχήλατο πλαίσιο. Η ακριβής θέσης της διάταξης ( <1 εκατοστό) επιτυγχάνεται με την χρήση διαφορικών μονάδων GPS. Το πλάτος του πλαισίου (~ 4m) στο οποίο τοποθετούνται τα μαγνητόμετρα μπορεί να αυξήσει σημαντικά την έκταση κάλυψης με ταυτόχρονη υψηλή ανάλυση και διακριτική ικανότητα των τελικών παραγόμενων χαρτών. Το σύστημα επίσης κάνει χρήση λογισμικού πλοήγησης για την συστηματική μετακίνηση του οργάνου στην ύπαιθρο. Γεωραντάρ Η βασική αρχή της μεθόδου του γεωραντάρ στηρίζεται στην εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, υψηλής συχνότητας, στο υπέδαφος και στην καταγραφή των ανακλώμενων κυμάτων. Η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια που διαδίδεται στο υπέδαφος εξαρτάται από τις ηλεκτρικές ιδιότητές του, δηλαδή την διηλεκτρική σταθερά και την αγωγιμότητα. Ένας ηλεκτρομαγνητικός παλμός υψηλής συχνότητας και μικρής διάρκειας παράγεται και διοχετεύεται στο έδαφος. Ο παλμός (το σήμα) διαδίδεται και διαχέεται στα υλικά που συνιστούν το 2 υπέδαφος και η πορεία του εξαρτάται από τις ιδιότητες των περιβαλλόντων υλικών. Ένα μέρος της ενέργειας του παλμού ανακλάται στην διαχωριστική επιφάνεια υλικών με διαφορετικές ιδιότητες και καταγράφεται σε έναν δέκτη, ο οποίος βρίσκεται στην επιφάνεια του εδάφους, ενώ η υπολειπόμενη ενέργεια του παλμού διοχετεύεται σε βαθύτερα επίπεδα. Ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ του εκπεμπόμενου και λαμβανόμενου παλμού εξαρτάται από την ταχύτητα διάδοσης κατά μήκος της διαδρομής που αυτός ακολούθησε. Ο χρόνος αυτός μπορεί να μετρηθεί και αν η ταχύτητα διάδοσης του ηλεκτρομαγνητικού κύματος είναι γνωστή μπορεί να υπολογιστεί το βάθος του ανακλαστήρα. Στο Παγκαλοχώρι έγινε χρήση του συστήματος NOGGIN Plus με τις κεραίες συχνότητας 250 MHz (Εικ. 4). Αποτελέσματα γεωφυσικής χαρτογράφησης Με την μαγνητική μέθοδο χαρτογραφήθηκε μία έκταση 20 στρεμμάτων με ανάλυση 50cm x 10cm. Ο χάρτης των μεταβολών της κατακόρυφης βαθμίδας του μαγνητικού πεδίου παρουσιάζεται με αποχρώσεις του γκρι στις εικόνες 5 και 6. Οι άσπρες και μαύρες αποχρώσεις αντιστοιχούν σε θετικές και αρνητικές αντίστοιχα τιμές του μαγνητικού πεδίου. Τόσο στο βόρειο (Εικ. 5) όσο και στο νότιο (Εικ. 6) τμήμα της περιοχής βρίσκονται διασκορπισμένα πολυάριθμα μεταλλικά αντικείμενα τα οποία εγγράφονται στις μαγνητικές μετρήσεις είτε ως διπολικές ανωμαλίες με τον αρνητικό λοβό του διπόλου προσανατολισμένο προς τον βορρά είτε ως μονόπολα με αρνητική ή θετική μαγνήτιση. Επίσης είναι εμφανής η επίδραση του πυλώνα υψηλής τάσης που βρίσκεται στο νότιο τμήμα της περιοχής (Εικ. 6) καθώς έχει δημιουργήσει μία μεγάλη διπολική μαγνητική ανωμαλία με διάμετρο που ξεπερνάει τα 25 μέτρα κατά μήκος της διεύθυνσης Β-Ν. Η γραμμική ανωμαλία που εμφανίζεται με διεύθυνση Α-Δ στο βόρειο τμήμα της περιοχής σχετίζεται πιθανά με την ύπαρξη ενός παλαιού αγροτικού δρόμου που περνάει μέσα από το οικόπεδο (Εικ. 5). Οι έντονες μαγνητικές ανωμαλίες στο βόρειο και ανατολικό όριο του οικοπέδου οφείλονται στην ύπαρξη του μεταλλικού φράχτη που χωρίζει την περιοχή μελέτης με τις γειτονικές της (Εικ. 5, 6). Τέλος οι έντονες γραμμώσεις με διεύθυνση Β-Ν, οι οποίες είναι περισσότερο εμφανείς στο νότιο τμήμα της περιοχής, οφείλονται στην πλημμελή βαθμονόμηση των μαγνητομέτρων εξαιτίας της

3 ύπαρξης του πυλώνα υψηλής τάσης, παρόλο που η διαδικασία αυτή πραγματοποιήθηκε σε απόσταση πάνω από 100 μέτρα μακριά από αυτόν (Εικ. 6). ηλεκτρική μέθοδος γεωφυσικής χαρτογράφησης για την επιβεβαίωση ανωμαλιών που πιθανά να εντοπιστούν με το γεωραντάρ. Με το γεωραντάρ διερευνήθηκε μία περιοχή 20m x 80m και σε απόσταση περίπου 12 μέτρων ανατολικά από την θέση του μινωικού τάφου. Η απόσταση των οδεύσεων μεταξύ τους ήταν 50cm και η δειγματοληψία κατά μήκος των γραμμών ήταν 2.5cm. Από την σύνθεση και επεξεργασία των μετρήσεων προέκυψαν οι οριζόντιες τομές που δείχνουν τους ανακλαστήρες που έχουν χαρτογραφηθεί σε αυξανόμενα βάθη από την επιφάνεια του εδάφους (Εικ. 7). Σε βάθος 0.5 μέτρο από την επιφάνεια του εδάφους εντοπίζεται η ισχυρή ανάκλαση G1 (με κόκκινο χρώμα) στα κεντρικά και ανατολικά της περιοχής που διερευνήθηκε με το γεωραντάρ. Η ανωμαλία αυτή μορφοποιείται σε βάθος μέτρα σε μία ορθογώνια δομή με διαστάσεις 5m x 3m και φαίνεται να συνεχίζει μέχρι το βάθος του ενός μέτρου από την επιφάνεια του εδάφους. Το γεωμετρικό σχήμα της ανωμαλίας G1 σε συνδυασμό με την εγγύτητά της στον γνωστό μινωικό τάφο την καθιστούν υποψήφια για περαιτέρω αρχαιολογική διερεύνηση. Οι ανωμαλίες G2 και G3 πιθανά σχετίζονται με τοπικές μεταβολές του επιφανειακού αλλουβιακού στρώματος (Εικ. 8). Συμπεράσματα-Προτάσεις Η μαγνητική χαρτογράφηση στο Παγκαλοχώρι δεν έδωσε κάποιες ενδείξεις σε σχέση με την ύπαρξη ανωμαλιών που θα μπορούσαν να συσχετιστούν με πιθανές αρχαιολογικές δομές και πιο συγκεκριμένα τάφους. Αυτό κυρίως οφείλεται στα πολυάριθμα διασπαρμένα μεταλλικά αντικείμενα στην περιοχή αλλά και στην ύπαρξη του πυλώνα υψηλής τάσης που βρίσκεται μέσα στο οικόπεδο που επηρέασαν τις μετρήσεις και δεν επέτρεψαν στην χαρτογράφηση των βαθύτερων οριζόντων του υπεδάφους. Η εφαρμογή του γεωραντάρ σε μία μικρή σχετική περιοχή έδωσε κάποιες μικρές ενδείξεις μίας δομής πιθανού αρχαιολογικού ενδιαφέροντος με την αντίστοιχη χαρτογράφηση ενός ανακλαστήρα που παρουσιάζει γεωμετρικό σχήμα. Δεδομένης της αδυναμίας των μαγνητικών μετρήσεων να εξάγουν αξιόπιστες πληροφορίες σχετικά με την χαρτογράφηση πιθανών δομών αρχαιολογικού ενδιαφέροντος προτείνεται η συνέχιση και κάλυψη της υπόλοιπης περιοχής με το γεωραντάρ. Με βάση τα αποτελέσματα του γεωραντάρ μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί η 3 Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η ερμηνεία των γεωφυσικών ανωμαλιών εξαρτάται από εμπειρικές γνώσεις και θεωρητικές υποθέσεις (μοντέλα). Τα αποτελέσματα της ερμηνείας δεν μπορούν να θεωρηθούν πάντα αδιάψευστα. Οι γεωφυσικές ανωμαλίες μπορούν να σχετίζονται με γεωλογικά ή επιφανειακά φαινόμενα και άλλες εξωγενείς παραμέτρους. Επίσης θα πρέπει να είναι κατανοητός ο περιορισμός των δυνατοτήτων των γεωφυσικών μεθόδων σε σχέση με την διακριτική τους ικανότητα (εντοπισμό και διάκριση αντικειμένων συγκεκριμένων διαστάσεων, συνήθως μικρότερων της δειγματοληψίας των μετρήσεων), το βάθος διασκόπησης (το οποίο έχει μία αντιστρόφως αναλογική σχέση με την χωρική ευκρίνεια των μεθόδων: δηλαδή μείωση της ανάλυσης με αυξανόμενο βάθος έρευνας), τις εδαφικές συνθήκες (ανάγκη καλού διαχωρισμού του αντικειμένου από το περιβάλλον εδαφικό πλαίσιο στο οποίο ανήκει), κ.α. Μία μεθοδικότερη και αποτελεσματικότερη ερμηνεία των αποτελεσμάτων των γεωφυσικών διασκοπήσεων μπορεί να επιτευχθεί με τη στενότερη συνεργασία γεωφυσικών και αρχαιολόγων, καθώς επίσης και με τη δειγματοληπτική επιβεβαίωση ή απόρριψη συγκεκριμένων γεωφυσικών ανωμαλιών (Aitken 1974, Sarris and Jones 2000). Για την αποδοτικότερη αξιοποίηση των αποτελεσμάτων θα πρέπει να υπάρχει συνεχής επικοινωνία μεταξύ της ομάδας των αρχαιολόγων και της αντίστοιχης των γεωφυσικών, έτσι ώστε η εξέταση και ερμηνεία των γεωφυσικών μετρήσεων να γίνεται διαδραστικά υπό το φως των αρχαιολογικών δεδομένων. Βιβλιογραφία Aitken, M., Physics and Archaeology, 2nd ed., Oxford: Clarendon Press MARKOULAKI ST., BAXEVANI-KOUZIONI K., "Une tombe à chambre du MRIIIA à Pangalochori, Rethymnon", DRIESSEN J., FARNOUX A., La Crète Mycénienne. Actes de la Table Roude Internationale, organisée par l' École française d' Athènes, BCH suppl. 30, Αθήνα, École française d' Athènes, 1997, Sarris, A Shallow Depth Geophysical Investigation Through the Application of Magnetic and Electric Resistance Techniques: An Evaluation

4 Study of the Responses of Magnetic and Electric Resistance Techniques to Archaeogeophysical Prospection Surveys in Greece and Cyprus. Ph.D. diss., University of Nebraska. Sarris, A. and Jones, R. E, Geophysical and Related Techniques Applied to Archaeological Survey in the Mediterranean: A Review, Journal of Mediterranean Archaeology (JMA), v.13, no.1, pp

5 LA B eo Sa IM t R S- es FO ea R rc TH h G Εικόνα 1. Θέση της περιοχής που πραγματοποιήθηκαν οι γεωφυσικές διασκοπήσεις (με το μαύρο βέλος), σε σχέση με το χωριό Παγκαλοχώρι στα βόρεια και τον δρόμο που περνάει δυτικά του οικοπέδου. Η δορυφορική εικόνα από το Google Earth έχει γεωαναφερθεί και χρησιμοποιείται ως υπόβαθρο. 5

6 Εικόνα 2. Λεπτομέρεια της θέσης που πραγματοποιήθηκε η γεωφυσική χαρτογράφηση στο Παγκαλοχώρι όπου φαίνονται οι περιοχές που χαρτογραφήθηκαν με μαγνητικές μεθόδους και την τεχνική του γεωραντάρ. Αποτυπώνεται επίσης η θέση του μινωικού τάφου. 6

7 Figure 3. Χρήση του συστήματος μαγνητομέτρων SENSYS MX κατά την διάρκεια συλλογής των μαγνητικών δεδομένων από τους Tuna Kalaycı και Κλεάνθη Σιμυρδάνη στο Παγκαλοχώρι. 7

8 Figure 4. Χρήση του Γεωραντάερ Sensors and Software NOGGIN Plus-Smart Cart GPR από τον Gianluca Cantoro στο Παγκαλοχώρι. 8

9 Εικόνα 5. Αποτελέσματα μαγνητικής χαρτογράφησης και διαγραμματική ερμηνεία των ανωμαλιών στο βόρειο τμήμα της περιοχής που διερευνήθηκε στο Παγκαλοχώρι. 9

10 Εικόνα 6. (πάνω) Αποτελέσματα μαγνητικής χαρτογράφησης στο νότιο τμήμα της περιοχής μελέτης στο Παγκαλοχώρι πριν και μετά την εφαρμογή φίλτρων (FFT) για την απομάκρυνση των γραμμικών ανωμαλιών Β-Ν που δημιουργήθηκαν από την πλημμελή βαθμονόμηση των μαγνητομέτρων λόγω του πυλώνα υψηλής τάσης. (κάτω) Διαγραμματική ερμηνεία των μαγνητικών ανωμαλιών. 10

11 Εικόνα 7. Οριζόντιες τομές αυξανομένου βάθους που δείχνουν τους ανακλαστήρες που έχουν χαρτογραφηθεί με το γεωραντάρ. 11

12 Εικόνα 8. Διαγραμματική ερμηνεία των κυριότερων έντονων ανακλάσεων που εντοπίστηκαν με το γεωραντάρ στο Παγκαλοχώρι.. 12