La prospección magnética es uno de los métodos que se utilizan en la geofísica arqueológica . Las prospecciones magnéticas registran la variación espacial del campo magnético de la Tierra. En arqueología , las prospecciones magnéticas se utilizan para detectar y cartografiar artefactos y características arqueológicas . Las prospecciones magnéticas se utilizan tanto en arqueología terrestre como marina .
Los magnetómetros utilizados en estudios geofísicos pueden utilizar un solo sensor para medir la intensidad total del campo magnético, o pueden utilizar 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 la última configuración (gradiómetro) porque proporciona una mejor resolución de fenómenos pequeños cercanos a la superficie. Los magnetómetros también pueden utilizar una variedad de diferentes tipos de sensores. Los magnetómetros de precesión de protones han sido reemplazados en gran medida por instrumentos de cesio y de saturación de flujo 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 de la prospección con magnetómetros es que las características sutiles de interés pueden quedar ocultas por materiales geológicos o modernos altamente magnéticos.
La magnetometría se basa en gran medida en el hecho de que la capa superficial 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 superficial del suelo, a menudo erosionados desde el lecho rocoso. 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 la agricultura de regadío, acentúan este efecto.
Por lo tanto, la magnetometría es útil para encontrar fosos y zanjas que se han rellenado con tierra vegetal, con una susceptibilidad magnética mayor que la de los alrededores. [2] Las carreteras y las estructuras también son visibles a partir de estudios magnéticos, ya que pueden detectarse porque la susceptibilidad del material del subsuelo utilizado en su construcción es menor que la de la capa vegetal circundante. [4]
En arqueología terrestre, los estudios magnéticos se utilizan normalmente para el mapeo detallado de características arqueológicas en sitios arqueológicos conocidos. De manera más excepcional, los magnetómetros se utilizan para estudios exploratorios de baja resolución.
En la arqueología terrestre se utilizan varios tipos de magnetómetros. Los primeros estudios, que comenzaron en la década de 1950, se llevaron a cabo con magnetómetros de precesión de protones . La recopilación de datos con instrumentos de precesión de protones era lenta, lo que hacía impracticables los estudios con alta densidad de muestras. Los datos se registraban y representaban gráficamente de forma manual. La posterior introducción de magnetómetros Fluxgate y de vapor de cesio mejoró la sensibilidad y aumentó considerablemente la velocidad de muestreo, lo que hizo que los estudios de alta resolución de grandes áreas fueran prácticos. Igualmente importante fue el desarrollo de computadoras para manejar, procesar y mostrar grandes conjuntos de datos. [5]
Los magnetómetros reaccionan con mucha fuerza al hierro y al acero, al ladrillo, al suelo quemado y a muchos tipos de rocas, y las características arqueológicas compuestas de estos materiales son muy detectables. En los lugares donde no existen 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 estudiada tiene potencial para estudios más detallados y excavaciones científicas.
Los estudios magnéticos son extremadamente útiles en la excavación y exploración de yacimientos arqueológicos submarinos. El aparato que se utiliza en el agua difiere ligeramente del que se utiliza en tierra. Los magnetómetros marinos son de dos tipos: remolcados en la superficie y cerca del fondo. Ambos se remolcan a una distancia suficiente (aproximadamente el doble de la longitud del barco) del barco para permitirles recopilar datos sin verse afectados por las propiedades magnéticas del mismo. Los magnetómetros remolcados en la superficie permiten un rango de detección más amplio, pero tienen una precisión menor que los magnetómetros cerca del fondo. [6]
El tipo más común de magnetómetro utilizado para la prospección marina es el magnetómetro de compuerta de flujo . Los magnetómetros de compuerta de flujo utilizan dos núcleos ferromagnéticos, cada uno de ellos 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 flotar en paralelo 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. Este utiliza un recipiente lleno de líquidos ricos en hidrógeno (comúnmente queroseno o metanol ) que, cuando se agitan con una corriente continua (CC) o radiofrecuencia (RF), hacen que los electrones se energicen y transfieran esa energía a los protones debido al efecto Overhauser , convirtiéndolos básicamente en imanes dipolares. Cuando se elimina el estímulo, los protones precesan a una velocidad que puede interpretarse para determinar las fuerzas magnéticas del área. [7]
En arqueología marítima, estos magnetómetros se utilizan a menudo para cartografiar la geología de los lugares de naufragios y determinar la composición de los materiales magnéticos encontrados en el fondo marino. En 2001 se utilizó un magnetómetro Overhauser (PPM) para cartografiar Sebastos (el puerto de Cesarea Marítima ) y ayudó a identificar los componentes del hormigón romano . [8]
La medición del campo magnético de la Tierra es una herramienta muy útil en la exploración minera , la exploración petrolera y la cartografía geológica . Para cubrir grandes áreas con datos uniformes, se emplean aeronaves como helicópteros , aviones y drones . La cantidad de detalle es una función de la altura de vuelo y la densidad de la muestra, además de la sensibilidad del instrumento. Para los estudios, se utilizan drones que ayudan mucho en el proceso.
Las propiedades magnéticas de los materiales arqueológicos forman la base de una serie de otras técnicas arqueológicas, entre ellas: