El levantamiento magnético es uno de varios métodos utilizados en geofísica arqueológica . Los estudios magnéticos registran la variación espacial en el campo magnético de la Tierra. En arqueología , los estudios magnéticos se utilizan para detectar y mapear artefactos y características arqueológicos . Los estudios magnéticos se utilizan tanto en arqueología terrestre como marina .
Los magnetómetros utilizados en estudios geofísicos pueden usar un solo sensor para medir la intensidad total del campo magnético, o pueden usar dos (a veces más) sensores separados espacialmente para medir el gradiente del campo magnético (la diferencia entre los sensores). En la mayoría de las aplicaciones arqueológicas se prefiere esta última configuración (gradiómetro) porque proporciona una mejor resolución de fenómenos pequeños cercanos a la superficie. Los magnetómetros también pueden utilizar una variedad de tipos diferentes de sensores. Los magnetómetros de precesión de protones han sido reemplazados en gran medida por instrumentos de cesio y fluxgate más rápidos y sensibles.
Cada tipo de material tiene propiedades magnéticas únicas, incluso aquellos que no consideramos "magnéticos". Diferentes materiales bajo tierra pueden causar perturbaciones locales en el campo magnético de la Tierra que son detectables con magnetómetros sensibles. La principal limitación del estudio con magnetómetro es que las características sutiles de interés pueden quedar oscurecidas por materiales geológicos o modernos altamente magnéticos.
La magnetometría se basa en gran medida en el hecho de que la capa superior del suelo tiene una mayor susceptibilidad magnética que la mayoría de los lechos rocosos o subsuelos. [2] Esto se debe a la concentración de minerales de hierro en la capa superior del suelo, a menudo erosionados del lecho de roca. Los procesos ambientales como los repetidos incendios de vegetación y las reacciones redox causadas por la humectación y el secado del suelo convierten los compuestos de hierro en óxido de maghemita (y-Fe 2 O 3 ). [3] Las actividades antropogénicas asociadas, como encender fuegos o cultivar regadíos, acentúan este efecto.
Por tanto, la magnetometría es útil para encontrar fosas y zanjas que han sido rellenadas con tierra vegetal, con una susceptibilidad magnética mayor que la del entorno. [2] Las carreteras y estructuras también son visibles mediante estudios magnéticos, ya que pueden detectarse porque la susceptibilidad del material del subsuelo utilizado en su construcción es menor que la de la capa superior del suelo circundante. [4]
En arqueología terrestre, los estudios magnéticos se utilizan normalmente para mapear detalladamente características arqueológicas en sitios arqueológicos conocidos. Más excepcionalmente, los magnetómetros se utilizan para estudios exploratorios de baja resolución.
En arqueología terrestre se utilizan varios tipos de magnetómetros. Los primeros estudios, que comenzaron en la década de 1950, se realizaron con magnetómetros de precesión de protones . La recopilación de datos con instrumentos de precesión de protones fue lenta, lo que hizo impracticables los estudios de alta densidad de muestras. Los datos se registraron y trazaron manualmente. La posterior introducción de los magnetómetros Fluxgate y de vapor de cesio mejoró la sensibilidad y aumentó considerablemente la velocidad de muestreo, lo que hizo prácticos los estudios de alta resolución de grandes áreas. Igualmente importante fue el desarrollo de computadoras para manejar, procesar y mostrar grandes conjuntos de datos. [5]
Los magnetómetros reaccionan muy fuertemente al hierro y al acero, al ladrillo, al suelo quemado y a muchos tipos de rocas, y los elementos arqueológicos compuestos de estos materiales son muy detectables. Cuando no se encuentran estos materiales altamente magnéticos, a menudo es posible detectar anomalías muy sutiles causadas por suelos alterados o materiales orgánicos en descomposición. Se han cartografiado con éxito muchos tipos de sitios y características con magnetómetros, desde campamentos prehistóricos muy efímeros hasta grandes centros urbanos.
El estudio magnético ayuda a demostrar que un área de estudio tiene potencial para estudios más detallados y excavaciones científicas.
Los estudios magnéticos son extremadamente útiles en la excavación y exploración de sitios arqueológicos submarinos. El aparato utilizado en el agua difiere ligeramente del utilizado en tierra. Los magnetómetros marinos vienen en dos tipos: remolcados en la superficie y cerca del fondo. Ambos son remolcados a una distancia suficiente (aproximadamente dos esloras) del barco para permitirles recopilar datos sin verse afectados por las propiedades magnéticas del barco. Los magnetómetros remolcados desde la superficie permiten un rango de detección más amplio pero tienen una precisión menor que los magnetómetros cercanos al fondo. [6]
El tipo más común de magnetómetro utilizado para la topografía marina es el magnetómetro fluxgate . Los magnetómetros Fluxgate utilizan dos núcleos ferromagnéticos, cada uno enrollado con una bobina primaria (en direcciones opuestas) y una bobina secundaria externa conectada a un amperímetro. Cuando una corriente alterna (CA) pasa a través de las bobinas primarias, crea dos campos magnéticos opuestos que varían en intensidad según los campos magnéticos externos. [7] Al hacerlos flotar paralelos al fondo marino, pueden medir los cambios en los campos magnéticos sobre el fondo marino.
Otro tipo común es el magnetómetro de precesión de protones más nuevo. Para ello se utiliza un recipiente lleno de líquidos ricos en hidrógeno (comúnmente queroseno o metanol ) que, cuando se agitan mediante corriente continua (CC) o radiofrecuencia (RF), hacen que los electrones se energicen y transfieran esa energía a los protones debido a la Efecto Overhauser , básicamente convirtiéndolos en imanes dipolares. Cuando se elimina el estímulo, los protones preceden a una velocidad que puede interpretarse para determinar las fuerzas magnéticas del área. [7]
En arqueología marítima, estos se utilizan a menudo para mapear la geología de los sitios de naufragios y determinar la composición de los materiales magnéticos que se encuentran en el fondo marino. En 2001 se utilizó un magnetómetro Overhauser (PPM) para mapear Sebastos (el puerto de Cesarea Marítima ) y ayudó a identificar componentes del hormigón romano . [8]
Medir el campo magnético de la Tierra es una herramienta muy útil en la exploración minera , petrolera y cartográfica geológica . Para cubrir grandes áreas con datos uniformes, se emplean aeronaves como helicópteros , aeroplanos y drones . La cantidad de detalle es función de la altura del vuelo y la densidad de la muestra, además de la sensibilidad del instrumento. Para las encuestas se utilizan drones, lo que ayuda mucho en el proceso.
Las propiedades magnéticas de los materiales arqueológicos forman la base de otras técnicas arqueológicas, que incluyen: