Archeologie a geofyzika

Geofyzika je jedním z přírodovědných oborů, který studuje fyzikální vlastnosti planety Země. Jako vědní disciplína má celou řadu uplatnění – využívá se např. při geologickém průzkumu povrchu Země, při prospekci ložisek nerostných surovin a v hornictví, v ekologii, ve vojenství či stavebnictví. Své využití našla i v archeologii – zde původně sloužila jen jako pomocná metoda v rámci archeologického terénního průzkumu, později se však etablovala v samostatnou oblast archeologického bádání. Geofyzika v archeologii, též nazývaná archeogeofyzika, je dnes vnímána jako samostatně se rozvíjející oblast aplikované geofyziky.

Archeogeofyzika patří k metodám nedestruktivní archeologie – jejím hlavním cílem je identifikace (zejména) podpovrchových archeologických objektů a situací, aniž by došlo k jejich fyzickému porušení či zničení. Ve svých počátcích proto byla geofyzika využívána zejména v rámci předstihových archeologických výzkumů či k prospekci podpovrchových situací na archeologickém výzkumu. V současnosti si však archeogeofyzika vyvinula vlastní postupy a stala se plnohodnotnou metodou archeologického výzkumu. To znamená, že služeb geofyziky není využíváno jen k ověření archeologických situací před či v průběhu terénního odkryvu, ale geofyzika se pomocí svých postupů sama podílí na vyhledávání a dokumentaci archeologických lokalit, případně je kombinována s dalšími metodami nedestruktivní archeologie (např. s leteckou archeologií, povrchovými sběry apod.). Vyčlenění archeogeofyziky jako samostatné subdisciplíny má své výhody zejména ve způsobu nasazení jejích metod, ty jsou určovány potřebami archeologie a nikoliv potřebami geofyziky jako takové.

Geofyzika jako obor má celou řadu metod, které se člení do deseti základních celků: geoelektrické metody, gravimetrie, magnetometrie, radionuklidové metody (jaderná geofyzika), seismika, termometrie, aerogeofyzikální měření, geofyzikální měření na moři, geofyzikální měření ve vrtech – (karotáž) a petrofyzika. Toto základní dělení má pak řadu dalších metod, z nichž některé jsou hojně využívány v rámci archeogeofyziky – jejich přehled je znázorněn v následující tabulce:

Geofyzikální metody jsou založeny na sledování fyzikálních změn v prostoru. V případě metod využívaných v rámci archeogeofyziky jde o sledování těchto změn v několika málo metrech pod povrchem země. Pro úspěšné provádění (archeo)geofyzikálního výzkumu je nutné, aby bylo splněno několik podmínek: 1) dostatečná odlišnost fyzikálních objektů od podloží, okolního prostředí či dalších archeologických situací; 2) dostatečné podpovrchové dochování archeologických objektů či vrstev in situ a jejich dostatečná mocnost; 3) dostatečné rozměry a množství archeologických objektů a jejich vhodný tvar a orientace; 4) přiměřený stav terénu a vegetačního pokryvu; 5) nepřítomnost recentních (či obecně mladších) situací, než jsou jevy vytyčené v rámci záměru měření; 6) mocnost, typ a homogenita půdního horizontu a povaha půdních procesů na zkoumané lokalitě; 7) znalost geologické stavby zkoumaného území; 8) znalost hydrologických poměrů na zkoumané lokalitě; 9) chybění rušivých vlivů způsobených zejména recentními aktivitami na lokalitě či v její blízkosti; 10) stabilita klimatických podmínek v rámci vícedenního sběru dat; 11) správná kombinace metod a technik odpovídajících cíli výzkumu ve vztahu ke stavu lokality. Podle výčtu podmínek nezbytných pro úspěšné měření se zdá, že potenciálních míst pro měření je poměrně málo. To není až tak pravda. Výše uvedené faktory diskvalifikují zejména místa s větším počtem novodobých zásahů, obzvláště (hustě) urbanisticky využívaná. Každopádně podmínky uvedené v bodech 1-10 striktně neplatí pro všechny metody využívané při geofyzikálním výzkumu. Obecně lze říci, že potenciálních lokalit pro provádění (archeo)geofyzikálních výzkumů je na našem území poměrně velké množství, měření jsou spíše závislá na vhodných klimatických podmínkách a také např. na souběhu výzkumu a zemědělských či jiných prací.

Jak bylo zmíněno výše, geofyzika je vyčleňována jako samostatný obor, a tudíž pro řádné provádění geofyzikálních výzkumů je třeba kromě metod jasně stanovit i výzkumné cíle – geofyziku v archeologii nelze využívat ad hoc, v tom případě by šlo o mrhání prostředky. Cílů geofyzikálního výzkumu může být několik:
1) geofyzika může sloužit jako ověřovací metoda – tímto způsobem jsou většinou ověřovány nově objevené lokality, které byly objeveny zejména pomocí letecké archeologie či povrchových sběrů;
2) archeogeofyzika však může i cíleně zkoumat areály aktivit (tj. lokaltiy s prokázanými či předpokládanými pozůstatky lidské činnosti), kdy geofyzikální metody tvoří hlavní část terénního výzkumu. V tomto případě bývá uplatňována např. při výzkumu či průzkumu zaniklých fortifikací, lineárních ohrazení nebo výrobních areálů;
3) geofyzikální metody bývají často využívány v rámci předstihového archeologického výzkumu na ohrožených lokalitách – v tomto případě se může včasný sběr a zpracování dat stát důležitým podkladem pro efektivní vedení následujícího záchranného výzkumu;
4) může sloužit i jako doplněk samotného terénního výzkumu – metody geofyzikálního výzkumu jsou využity podle konkrétních požadavků v rámci terénního výzkumu, např. může jít o dohledání pokračování zkoumaného objektu mimo samotnou plochu terénního odkryvu;
5) geofyzikální metody mohou být využity v rámci památkové péče již zkoumaných či nově objevených lokalit – tyto lokality lze pomocí geofyzikálních měření řádně vymezit a dokumentovat, aniž by byly narušeny. Archeologické lokality rovněž mohou být systematicky pozorovány s ohledem na sledování jejich aktuálního stavu;
6) posledním typem výzkumu je metodicky zaměřená aplikace geofyziky – v tomto případě je výzkum vyvolán spíše badatelským záměrem geofyzika – podobnými výzkumy lze buď ověřovat či zpřesňovat již známá data za účelem zpřesnění metod geofyziky jako takové. V tomto typu výzkumu mohou patřit např. opakovaná měření některých lokalit vykonávaná za různých klimatických podmínek spolu s využitím různých metod – výsledkem pak je porovnání dat a možnost využití nových poznatků při dalších výzkumech uvedených v předchozích bodech.
Při geofyzikálním výzkumu je nutná spolupráce archeologa a geofyzika – archeolog by měl při zadání archeogeofyzikálního výzkumu vědět, jaké otázky by mělo geofyzikální měření odpovědět, zároveň by však měl dát geofyzikovi volnou ruku při volbě jeho metod.

Geofyzikální měření pak probíhají v předem vytyčené síti přímek (tzv. profily), kde jsou v jednotlivých bodech sítě měřena data. Hustota sítě pak odpovídá výzkumnému a metodickému záměru měření. Jednotlivé body sítě jsou rovněž i polohově zaměřeny, aby bylo možné výsledky měření zanést na mapu. Při dlouhodobějším měření či při měření v rámci zkoumané lokality je vhodné pokračovat v dříve vytyčených bodech sítě, případně i síť sjednotit se sítí či plány daného terénního výzkumu. Základním geofyzikálním výzkumem je výzkum plošný. V rámci plošných výzkumů se pak lze i na lokalitu vrátit a dle průběžného zpracování se dají znovu zaměřit místa s vyšším potenciálem informací – v tomto případě pak bývá vytyčena hustší síť, aby byla nově získaná data podrobnější.

Měřená data bývají zpracována na počítači a ještě opravována. Výsledkem opravených (tzv. definitivních) dat jsou diagramy měřených hodnot. Podle typu získaných dat i druhů měření můžeme mít k dispozici 1D, 2D či 3D diagramy. Tyto diagramy slouží jako podklad pro interpretaci zkoumaných ploch. Na základě filtrací a kombinací získaných údajů lze vytvořit řadu grafických výstupů, na základě kterých se pak přistupuje k interpretaci měřených situací. Při interpretaci je však nutný i pohled geofyzika i archeologa, v ideálním případě by měla být data interpretována odborníkem obeznámeným s oběma obory současně (ideálním stavem je, pokud měření i analýzu a interpretaci provádí odborník v obou vědních disciplínách zároveň). Presentace geofyzikálních dat běžně tvoří samostatnou část publikací archeologických výzkumů. Je vhodné data archeogeofyzikální data kombinovat s výsledky bádaní dalších oborů, např. s geologií, pedologií, geochemií apod.

Ke geofyzikálním metodám bývají řazeny i výzkumy pomocí detektorů kovů – tuto problematiku můžete sledovat na samostatné stránce tohoto webu.

Na obrázcích doprovázejících tento článek je možné vidět výsledky dvou měření. Na prvním obrázku je jednoduchý rondel ze Želíz na Mělnicku – existence tohoto rondelu byla prokázána pomocí magnetometrického průzkumu. Na druhém obrázku je zobrazena identifikace pozůstatků osídlení na oppidu Nevězice na Písecku – zde byla geofyzikálními metodami prozkoumána větší část nevězického oppida, byly zde identifikovány relikty obydlí, komunikací, náznaky vnitřního členění plochy oppida ale rovněž i stopy geologických změn. Na těchto obrázcích jsou poměrně dobře vidět výsledky geofyzikálních výzkumů. Archeologické objekty se při měření (a samozřejmě při volbě správné metody výzkumu) obvykle projevují jinými hodnotami nežli jejich okolí. Po zániku původní funkce archeologických objektů jsou tyto objekty postupně zaplavovány hlínou (případně byly úmyslně zasypány lidmi) – hlína ve výplni archeologických situací pak má jiné fyzikální vlastnosti nežli země v okolí těchto objektů. V grafickém zpracování naměřených dat jsou odlišné vlastnosti archeologických objektů dobře patrné. Srovnáním výsledků měření s analogickými daty z již známých objektů podobného typu může archeolog a geofyzik lépe interpretovat zkoumanou situaci. Archeogeofyzika tudíž svými metodami nejen že pomáhá při identifikaci archeologických objektů, ale sama se i aktivně podílí na jejich vyhledávání a identifikaci, aniž by však byly dané objekty porušeny terénním odkryvem. V kombinaci s povrchovými sběry můžeme získat i materiál k dataci těchto objektů – v mnoha případech pak máme poměrně přesná data sloužící ke zpřesnění interpretace nově objevených archeologických situací.
 

Zdroje:

Křivánek, R. 2004: Geofyzikální metody. In: Kuna, M. a kol.: Nedestruktivní archeologie. Teorie, metody a cíle. Praha (: Academia), s. 117-183.
Renfrew, C. – Bahn, P. 2000: Archaeology: Theories Methods and Practice. Third edition. London (: Thames & Hudson).

Autor: Ľubomír Novák
(Národní muzeum)