Έρευνα ηλεκτρικής αντίστασης

Η έρευνα ηλεκτρικής αντίστασης (electrical resistance survey) αποτελεί μία από τις πιο διαδεδομένες γεωφυσικές μεθόδους στην αρχαιολογική έρευνα, επιτρέποντας την ανίχνευση υπόγειων καταλοίπων χωρίς ανασκαφική επέμβαση. Η μετάβαση από την αποκλειστική εξάρτηση στις ανασκαφές προς μη καταστροφικές τεχνικές, όπως η ηλεκτρική αντίσταση, επέτρεψε την εκτεταμένη χαρτογράφηση και κατανόηση οικιστικών και ταφικών τοπίωνClark, 1996.. Η σημασία της μεθόδου έγκειται στο γεγονός ότι συνδέει την επιστημονική μέτρηση φυσικών ιδιοτήτων του εδάφους με την αρχαιολογική ερμηνεία.

Θεωρητικό υπόβαθρο
Φυσικές αρχές
Η ηλεκτρική αντίσταση του εδάφους εξαρτάται κυρίως από την υγρασία και την αγωγιμότητα των υλικών. Οι λίθοι και οι τοίχοι, λόγω χαμηλής περιεκτικότητας σε νερό, εμφανίζουν υψηλή αντίσταση, ενώ οι τάφροι ή οι οργανικοί λάκκοι εμφανίζουν χαμηλότερηAitken, 1974. Η καταγραφή αυτών των διαφορών επιτρέπει την απεικόνιση υπόγειων δομών.

Διατάξεις Ηλεκτροδίων

Η επιλογή της διάταξης ηλεκτροδίων αποτελεί κρίσιμο παράγοντα στην επιτυχία της ηλεκτρικής αντίστασης, καθώς επηρεάζει τόσο το βάθος διείσδυσης όσο και την ανάλυση της καταγραφής. Η μέθοδος στηρίζεται στη χρήση τεσσάρων ηλεκτροδίων: δύο για την έγχυση ρεύματος (current electrodes) και δύο για τη μέτρηση της διαφοράς δυναμικού (potential electrodes).

Διάταξη Wenner
Η διάταξη Wenner είναι από τις παλαιότερες και συνηθέστερες στη γεωφυσική. Τα τέσσερα ηλεκτρόδια τοποθετούνται σε ευθεία γραμμή με ίσες αποστάσεις μεταξύ τους. Το βάθος διείσδυσης αυξάνεται αναλογικά με την απόσταση, γεγονός που επιτρέπει την εκτίμηση υπόγειων δομών σε διάφορα επίπεδα. Ωστόσο, θεωρείται λιγότερο πρακτική στην αρχαιολογία, καθώς απαιτεί συχνές αλλαγές αποστάσεων.

Διάταξη Twin-Probe
Η Twin-probe διάταξη έχει επικρατήσει στην αρχαιολογική πρακτική λόγω ευελιξίας και φορητότητας. Χρησιμοποιεί δύο ζεύγη ηλεκτροδίων: το ένα κινητό στο πεδίο και το άλλο σταθερό εκτός της περιοχής έρευνας. Η διάταξη αυτή προσφέρει υψηλή χωρική ανάλυση και είναι ιδανική για την αποτύπωση λεπτομερών κατόψεωνScollar et al., 1990..

Διάταξη Schlumberger
Η διάταξη Schlumberger χρησιμοποιείται κυρίως στη γεωφυσική, αλλά εφαρμόζεται και σε ειδικές αρχαιολογικές περιπτώσεις, όπως σε έρευνες μεγάλων τύμβων. Τα ηλεκτρόδια ρεύματος τοποθετούνται σε μεγάλη απόσταση, ενώ τα ηλεκτρόδια δυναμικού βρίσκονται κοντά στο κέντρο, προσφέροντας βαθύτερη διείσδυσηLinford, 2006..

Διατάξεις Τομογραφίας (ERT – Electrical Resistivity Tomography)
Σύγχρονες εφαρμογές χρησιμοποιούν πολυκάναλες διατάξεις με πολλαπλά ηλεκτρόδια που εναλλάσσουν ρόλους μέσω αυτοματισμού. Η τομογραφία ηλεκτρικής αντίστασης (ERT) επιτρέπει τρισδιάστατες απεικονίσεις του υπεδάφους, παρέχοντας νέες δυνατότητες για τη μελέτη πολύπλοκων στρωματογραφιώνKvamme, 2006.

Συγκριτική αξιολόγηση
Διάταξη Wenner: αξιόπιστη για μετρήσεις βάθους αλλά αργή.
Διάταξη Twin-probe: ιδανική για λεπτομερή χαρτογράφηση· η πιο διαδεδομένη στην αρχαιολογία.
Διάταξη Schlumberger: εξειδικευμένη σε βαθιές δομές.
ERT: υψηλού κόστους αλλά προσφέρει τρισδιάστατα μοντέλα.

Η επιλογή διάταξης εξαρτάται από τον ερευνητικό στόχο: λεπτομερής κάτοψη, βαθιές τομές ή τρισδιάστατη ανάλυση.

Ιστορική Εξέλιξη
Η πρώτη οργανωμένη εφαρμογή της ηλεκτρικής αντίστασης σε αρχαιολογικά συμφραζόμενα πραγματοποιήθηκε στη Βρετανία στις δεκαετίες του 1950–1960. Με την πρόοδο των ηλεκτρονικών και των υπολογιστικών συστημάτων στη δεκαετία του 1980, η μέθοδος γνώρισε εκρηκτική ανάπτυξη και καθιερώθηκε σε πλήθος ευρωπαϊκών έργωνClark, 1996.

Μεθοδολογία εφαρμογής
Εργασία πεδίου
Η διαδικασία περιλαμβάνει τοποθέτηση ηλεκτροδίων σε κάνναβο, μέτρηση αντίστασης σε προκαθορισμένα διαστήματα και αποθήκευση δεδομένων. Η υγρασία, οι βροχοπτώσεις και οι καλλιεργητικές δραστηριότητες επηρεάζουν άμεσα τα αποτελέσματα.

Επεξεργασία και παρουσίαση δεδομένων
Τα δεδομένα απεικονίζονται ως χάρτες αντίστασης (resistivity plots). Η επεξεργασία μέσω λογισμικού επιτρέπει φίλτρα, γεωαναφορά και στατιστική εξομάλυνση, διευκολύνοντας την αρχαιολογική ερμηνείαGaffney & Gater, 2003..

Εφαρμογές στην αρχαιολογία
Οικιστικά και αστικά συγκροτήματα
Η μέθοδος ανέδειξε κατόψεις ρωμαϊκών βιλών, μεσαιωνικών μοναστηριών και προϊστορικών οικισμών Gaffney & Gater, 2003.

Στον ελλαδικό χώρο, η εφαρμογή στη Δήλο αποκάλυψε την κάτοψη οικιών και δημόσιων κτηρίων, διευκολύνοντας τη συσχέτιση με τα ανασκαφικά δεδομένα. Αντίστοιχα, στην Πέλλα και τη Βεργίνα η μέθοδος ανέδειξε το πολεοδομικό σχέδιο και οικιστικά σύνολα που δεν ήταν ακόμη ανασκαμμένα.

Ταφικά μνημεία

Η ανίχνευση ταφικών λάκκων και τύμβων βασίζεται στην αντίθεση υγρασίας. Έχει αποκαλύψει ακόμη και άτακτες ταφές που δεν ήταν ορατές επιφανειακάLinford, 2006. Η μέθοδος αποδείχθηκε ιδιαίτερα αποτελεσματική σε τύμβους της Μακεδονίας, όπου ανέδειξε υπόγειους θαλάμους και περιβόλους με διαφορετικές αντιστάσεις λόγω της λιθόκτιστης δομής. Στη Σικελία, στο αρχαίο νεκροταφείο της Κατάνης, χρησιμοποιήθηκε για την αποτύπωση ταφικών λάκκων, επιτρέποντας την εκτίμηση της έκτασης του χώρου χωρίς εκτεταμένες ανασκαφές.

Αγροτικά τοπία
Αρχαία αγροτικά συστήματα, περιβόλια και αποστραγγιστικά έργα έχουν εντοπιστεί μέσω διαφορών ηλεκτρικής  αντίστασηςKvamme, 2006.. Στη Μεσσηνία, στο πλαίσιο του Pylos Regional Archaeological Project, η ηλεκτρική αντίσταση εντόπισε αποστραγγιστικά συστήματα και αγροτικούς περιβόλους. Στην αρχαία Κρήτη, σε μινωικούς οικισμούς, η τεχνική ανέδειξε αγροτικές εγκαταστάσεις και οικιστικά κατάλοιπα, σε συνδυασμό με μαγνητομετρία.

Πλεονεκτήματα και περιορισμοί
Η έρευνα ηλεκτρικής αντίστασης είναι μη καταστροφική και επαναλήψιμη μέθοδος. Παρέχει υψηλή ακρίβεια σε λίθινες κατασκευές και είναι συμπληρωματική σε άλλες γεωφυσικές τεχνικές.

Ωστόσο, παρουσιάζει ευαισθησία σε μεταβολές υγρασίας. Είναι, επίσης, χρονοβόρα διαδικασία σε έρευνα μεγάλων εκτάσεων και έχει περιορισμένη αποτελεσματικότητα σε εδάφη με υψηλή φυσική αγωγιμότητα.

Βέβαια, η ηλεκτρική αντίσταση συνδυάζεται πλέον με LiDAR, μαγνητομετρία και τηλεπισκόπηση, ενισχύοντας τη διαλειτουργικότητα των δεδομένων. Η τρισδιάστατη τομογραφία (ERT) ανοίγει νέες δυνατότητες για την αναπαράσταση πολύπλοκων υπεδάφιων τοπίων.

Παραπομπές

Βιβλιογραφία
Aitken, M. J. (1974). Physics and Archaeology. Oxford: Clarendon Press. ISBN 9780198816934
Clark, A. (1996). Seeing Beneath the Soil: Prospecting Methods in Archaeology. London: Routledge. ISBN 9780412603709
Gaffney, C., & Gater, J. (2003). Revealing the Buried Past: Geophysics for Archaeologists. Stroud: Tempus. ISBN 9780752425568
Kvamme, K. L. (2006). "Magnetometry: Nature’s Gift to Archaeology." In Johnson, J. K. (ed.), Remote Sensing in Archaeology: An Explicitly North American Perspective. University of Alabama Press. ISBN 9780817354229
Linford, P. (2006). Geophysical Survey in Archaeological Field Evaluation. English Heritage. ISBN 9781873394510
Scollar, I., Tabbagh, A., Hesse, A., & Herzog, I. (1990). Archaeological Prospecting and Remote Sensing. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 9780521322104

 Περαιτέρω ανάγνωση 

Γενική επισκόπηση των γεωφυσικών μεθόδων στην αρχαιολογία μπορείτε να βρείτε στα ακόλουθα βιβλία:

Κατηγορία:Γεωφυσική έρευνα
Κατηγορία:Αρχαιολογικές μέθοδοι