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Polarisierbarkeit von Holz - eine neue Methode für die Archäologie
TU Clausthal und Uni Frankfurt erfolgreich bei Untersuchung bronzezeitlichen Holzes
Von Gitta am 24.11.2002 um 17:14:55 

Dem Institut fuer Geophysik der TU Clausthal ist es in Zusammenarbeit mit dem Institut fuer Meteorologie und Geophysik der J. W. Goethe Universitaet Frankfurt am Main erstmals gelungen, die spektrale induzierte Polarisation (SIP) fuer die Erkundung eines bronzezeitlichen Bohlenwegs (1500 - 1400 v. Chr.) erfolgreich einzusetzen. Urspruenglich wurde das Verfahren zur Exploration von Erzlagerstaetten entwickelt. Anders als bei einer konventionellen Widerstandsmessung werden bei dieser Methode nicht die Amplituden des eingespeisten  Stromsignals mit der gemessenen Spannung  verglichen, sondern der zeitliche Versatz der beiden Groessen, die Phasenverschiebung,  bestimmt. Durch Feldmessungen im  Federseemoor in Bad Buchau (Kr. Biberach) konnte gezeigt werden, dass sich die SIP zur zerstoerungsfreien Erkundung  archaeologischer Holzobjekte eignet.

Den Geophysikern Norbert Schleifer, Prof. Dr. Andreas Weller von der TU Clausthal und Simon Schneider, Prof. Dr. Andreas Junge von der J.W. Goethe Universitaet Frankfurt gelang es durch Profilmessungen an der Oberflaeche, einen etwa neun Meter breiten Bohlenweg unter einer etwa einen Meter maechtigen Torfschicht zu finden. Die gut erhaltene Holzstruktur hebt sich durch erhoehte Phasenwerte  vom ungestoerten
Boden ab. In der  Archaeologie besitzen Holzfunde eine grosse Bedeutung. Ueber die charakteristischen  Jahrringabfolgen  von Holz
(Dendrochronologie) koennen Fundplaetze datiert werden. Eine Veroeffentlichung der Ergebnisse erfolgt in den naechsten Ausgaben der
Fachzeitschrift "Archaelogical Prospection".

Bei der induzierte Polarisation (IP) wird ueber zwei Stromelektroden eine definierte Signalform, meist als Sinus-oder Rechtecksignal von etwa 100 Milliampere in den Untergrund eingespeist. Zwischen zwei weiteren Elektroden wird das elektrische Potential bestimmt. Wird die IP mit mehr als einer Messfrequenz ausgefuehrt, spricht man von spektraler induzierter Polarisation (SIP). Die Frequenzen, mit denen SIP Messungen durchgefuehrt werden, reichen von wenigen Millihertz bis in den Kilohertz-Bereich. Polarisationseffekte im Untergrund fuehren zu einer Phasenverschiebung zwischen Stromsignal und gemessener Spannung.  

Die Ursachen fuer Polarisationseffekte sind elektrochemische Vorgaenge an den Grenzflaechen zwischen Mineralien und dem Elektrolyt im Porenraum. Wird ein aeusseres elektrisches Feld angelegt, versuchen die Ionen innerhalb des Elektrolyten ein Ladungsgleichgewicht im Untergrund herzustellen. Erz- und Tonminerale, Engstellen im Porenraum und die chemische Zusammensetzung des Elektrolyten beeinflussen diesen Ladungsausgleich und fuehren zu messbaren Phasenverschiebungen zwischen Strom und Spannung. Das Auftreten von Polarisationseffekten wurde erstmals bei der Durchfuehrung von Widerstandsmessungen  in den ersten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts beobachtet und spaeter gezielt zur
Erkundung von Erzlagerstaetten genutzt.Erste Versuche, die induzierte
Polarisation in der Archaeologie einzusetzen, wurden 1970 unternommen.
Jedoch konnte sich das damals noch sehr aufwendige Verfahren nicht in
der archaeologischen Prospektion etablieren. Erst in den  90er Jahren
nach der Entwicklung  automatisierter Messapparaturen und
digitalisierter Auswerteverfahren gelang der Durchbruch in der
Umweltgeophysik. Seitdem findet die SIP Anwendung bei der Untersuchung
von Altlasten und im Grundwasserschutz.

Die Grundlage fuer die erfolgreiche Detektion des Bohlenwegs legten die Clausthaler und Frankfurter Wissenschaftler durch Labormessungen am Institut fuer Geophysik der TU Clausthal. Dort konnte gezeigt werden, dass Holz polarisierbar ist und zwar unabhaengig von Art und Alter.  Da das Verhalten polarisierbarer Materialien frequenzabhaengig ist, war es wichtig, eine geeignete Messfrequenz fuer die Feldmessung zu bestimmen. Dies geschah an Holzproben, die waehrend Ausgrabungen dem Bohlenweg an anderer Stelle entnommen wurden.

Mit dem nun vorliegenden Ergebnis der Feldmessungen konnte gezeigt
werden, dass sich die Methode der spektralen induzierten Polarisation
zum Auffinden von archaeologischen Holzobjekten eignet. Dies ist von
grosser Bedeutung fuer die Archaeologie, da Holzfunde eine Datierung von Fundplaetzen erlauben. Die erfolgreiche Feldmessung im Federseemoor bei Bad Buchau (Kr. Biberach) eroeffnet fuer die geophysikalische Methode der SIP ein neues Anwendungsgebiet.  

Quelle
http://idw-online.de/

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