Uppdragsrapport nr XXX. Runsa. Magnetometerprospektering. Andreas Viberg. Stockholms universitet

Transkript

1 Uppdragsrapport nr XXX Runsa Magnetometerprospektering Andreas Viberg Stockholms universitet Juni 2013

2 I N N E H Å L L S F Ö R T E C K N I N G S A M M A N F A T T N I N G I N L E D N I N G O C H B A K G R U N D... 1 M E T O D... 1 R E S U L T A T... 2 T O L K N I N G... 4 D I S K U S S I O N O C H S L U T S A T S E R... 5 R E F E R E N S E R... 5

3 S A M M A N F A T T N I N G På uppdrag av Michael Olausson har magnetometermätningar med en gradiometer (Foerster DLG 4.032) utförts inom Runsa fornborgs norra delar den 3:e maj Avsikten med undersökningen var att skapa ett underlag för framtida arkeologiska utgrävningar i borgens norra delar och arkeologiska strukturer som t.ex. härdar, gropar och stenstrukturer samt aktivitetsområden eftersöktes under mätningarna. Resultaten visar att de västra delarna av undersökningsområdet är kraftigt påverkade av den ytliga bergrunden. De östra delarna verkar inte var påverkade i lika hög grad och detta område uppvisar dessutom förhöjd magnetisk susceptibilitet vilket kan vara indikativt av antropogen verksamhet. Ett antal ferromagnetiska objekt finns även påträffade inom undersökningsområdet. Dessa kan vara både förhistoriska och moderna. En mängd magnetiska stenar är även synliga i data och dessa kan vara del av antropogena strukturer. Men då inga urskiljbara mönster i deras placering kan göras så bör deras kontextuella tillhörighet avgöras med utgrävning. Baserat på magnetometermätningarna så är det rimligt att anta att de östra delarna av undersökningsområdet har störst potential att uppvisa arkeologiskt intressanta strukturer och framtida grävinsatser bör således primärt riktas till detta område.

4 I N L E D N I N G O C H B A K G R U N D Figur 1. Översiktskarta över Runsa borg och dess placering. Koorinater i Sweref99 TM. Lantmäteriet, i2012/899 borgområdet. På uppdrag av Michael Olausson vid länsstyrelsen i Stockolms län undersöktes en 48m bred och 21m lång yta i de nordligaste delarna av Runsa fornborg med magnetometer. Bergrunden i området består av sur intrusiv bergart (granit) och marktäcket vid borgen är tunt (ca 0-1m tjockt) bestående av sandig morän och stora partier av ytlig berggrund i dagen. Den ytliga bergrunden i området uppvisar enligt flyggeofysiska kartor från SGU negativ magnetism vilket även är samstämmigt med bakgrundsvärdena i de geofysiska mätningar som utförts inom ramen för detta projekt. Vid utgrävningar av testgropar i området under 2010 påträffades kulturlager samt arkeologiska strukturer i marken (se Olausson 2011) och mätningarna med magnetometer, som utfördes den 3:e Maj 2013, genomfördes i syfte att lokalisera ytterligare tecken på antropogena lämningar som t.ex. husterraser, härdar och gropar inom en tidigare relativt outforskad del av Området var relativt väl röjt men kvar på undersökningsytan fanns fortfarande flertalet större träd och buskar. De representeras av svarta fyrkanter i resultatbilderna. Kvar fanns även stubbar och en stor mängd taggbuskar som gjorde det svårt att hålla jämn hastighet när instrumentet fördes över ytan i samband med undersökningen. Det var även svårt att hålla instrumentet rakt när dessa växter passerades och det ledde oundvikligen till så kallade heading errors vilka manifesteras i data som ränder. För att komma till rätta med hastighetsproblemen och denna randighet har data korrigerats för zero mean traverse och ett 2D FFT-filter har även applicerats på data. Om ytterligare geofysiska undersökningar med t.ex. georadar skall utföras i området krävs att platsen röjs mer noggrant från liknande växtlighet för att resultatet skall bli acceptabelt då detta instrument är än mer känsligt för topografi och växtlighet. M E T O D En magnetometer är ett passivt geofysiskt instrument som med stor detaljrikedom mäter jordens magnetfält. Instrumentet och metoden har med stor framgång applicerats på många platser i Sverige och i övriga världen (se t.ex. Becker 1995; Neubauer 2001; Trinks & Biwall 2011; Viberg 2012). Jordens magnetfält skyddar oss primärt från skadlig strålning från solen men utnyttjas även vid navigation med kompasser samt vid prospektering efter vissa typer av begravda strukturer och föremål i marken då dessa kan förorsaka avvikelser i jordens magnetfält som är möjliga att mäta med magnetometerinstrumentet. För arkeologins vidkommande är metoden speciellt lämplig för att detektera områden som eldpåverkats, t.ex. härdar och ugnar (Aspinall et al 2008). När ett område påverkas av eld inträffar två saker som är viktiga att förstå för att kunna tolka magnetometerresultat. I ett första 1

5 skede ökar den magnetiska susceptibiliteten, vilket är ett mått på hur magnetiskt ett material blir när det utsätts för ett magnetfält, i det eldpåverkade området. Det skapar lokala förhöjningar av den magnetiska susceptibiliteten och upprepad eldpåverkan och långvariga bosättning kan således öka det översta jordlagrets magnetiska susceptibilitet och vara indikativt för arkeologiskt intressanta aktivitetsområden (Le Borgne 1960; Aspinall et al. 2008). Andra typer av vanligt förkommande arkeologiska lämningar, som t.ex. gropar och diken, kan också detekteras med en magnetometer då dessa ofta återfyllts med material av avvikande magnetisk susceptibilitet. Eldas det dessutom i temperaturer som överstiger den så kallade Curiepunkten så får det eldpåverkade området även en så kallad termoremanent magnetisering vilket kan skapa en karakteristisk anomali i magnetometerdata (se t.ex. Gaffney & Gater 2003). Figur 2. Försters magnetometer (DLG 4.032) som använts vid undersökningarna i Runsa. Den magnetometer som använts vid dessa undersökningar är en så kallad gradiometer, tillverkad av företaget Förster (fig. 2), där två sensorer placerade vertikalt ovanför varandra på 0,65 m avstånd, mäter den vertikala komponenten av jordens ständigt fluktuerande magnetfält. De båda sensorerna påverkas i samma omfattning av jordens magnetfält men den undre sensorn påverkas i högre grad av de lämningar som finns begravda under mark. Genom att mäta differensen mellan den övre och undre sensorn kan således jordens magnetfält räknas bort och de begravda lämningarna lyftas fram. Vid undersökningen samlades data in varje decimeter i gångriktningen och avståndet mellan de undersökta profilerna var 0,5 m vilket gör det möjligt att detektera och korrekt tolka anläggningar som är ca 1m stora. För ytterligare diskussion om magnetometern som arkeologiskt prospekteringsredskap se t.ex. Viberg Data har filtrerats och bearbetats i programmet Data2Line och tolkning av de magnetiska data samt produktion av kartor har utförts i ArcMap 9.3. R E S U L T A T Figur 3. Magnetometerresultat (utan Wallisfilter). Gråskala -2nT (vit) till +3nT (svart). Koordinater i Sweref99 TM. 2

6 Figur 4. Magnetometerresultat (med Wallisfilter). Gråskala -2nT (vit) till +3nT (svart). Koordinater i Sweref99 TM. Figur 5. Magnetometerresultat (med Wallisfilter). Gråskala -4nT (vit) till +6nT (svart). Koordinater i Sweref99 TM. Figur 6. Magnetometerresultat (med Wallisfilter). Gråskala -8nT (vit) till +12nT (svart). Koordinater i Sweref99 TM. 3

7 Figur 7. Magnetometerresultat (med Wallisfilter). Gråskala -16nT (vit) till +24nT (svart). Koordinater i Sweref99 TM. T O L K N I N G Figur 8. Tolkning av magnetometerresultaten. Koordinater i Sweref99 TM. 4

8 D I S K U S S I O N O C H S L U T S A T S E R Den ytliga berggrunden lämnar ett tydligt avtryck i data och de nordvästra delarna av undersökningsområdet domineras av geologiska avtryck i data. De nordligaste delarna av undersökningsområdet verkar också i viss mån vara påverkat av antingen ytlig bergrund eller påverkat av stenar tillhörandes den nordliga delen av borgvallen. Då bakgrundsmagnetismen utifrån flyggeofysiska kartor över området ändå bedöms vara relativt homogen (negativ) så verkar det nordvästra området vara kraftigare påverkat av bergrunden vilket kan antyda att den är mer ytlig i detta område. Det kan därför innebära att tjockleken på jordlagren i de östra delarna av undersökningsområdet kan vara något större och potentiellt mer troligt att innehålla lämningar av arkeologiskt intresse. Bäst ses denna påverkan i figur 3. Området i öster verkar även uppvisa en förhöjning i markens magnetiska susceptibilitet vilket också kan vara indikativt för antropogen verksamhet (se skrafferat område i tolkningsbild). För att utjämna kontrasterna mellan dessa områden applicerades sedan ett så kallat Wallisfilter som genom att anpassa medelvärden och standardavvikelser i bilden utjämnar lokala kontrastskillnader vilket underlättar vid tolkning av de påträffade ytliga anomalierna. I figur 4-7 har därför detta filter pålagts. Inga tolkningsbara strukturer med tydligt arkeologiskt ursprung framträder i data och resultaten verkar i stället domineras av magnetiska stenar i jorden. Dessa kan vara knutna till antropogent skapade strukturer men då inget tydligt mönster framträder är det svårt att uttala sig om deras ursprung och kontext. Några skulle t.ex. kunna vara del av stengrunder till husterrasser. En rad ytliga anomalier med tydlig bipolär karaktär är synliga på några platser i undersökningsområdet och är troligtvis orsakade av ferromagnetiska objekt nära markytan (röd markering i tolkning). De kan ha både förhistoriskt och modernt ursprung. Resultatbilden skulle kunna jämföras med detaljerad metalldetektering i området för att fastställa dess ursprung mer noggrant. En större anomali med förhöjd magnetisk susceptibilitet är synlig i de västra delarna av undersökningsområdet innan detta minskas i omfattning på grund av berg i dagen. Anomalin är troligtvis, på grund av sin storlek, orsakad av geologi men kan eventuellt vara av arkeologiskt intresse. Baserat på de geofysiska mätningarna, och det faktum att inga tydliga och tolkningsbara enskilda arkeologiska strukturer är synliga i data, så rekommenderas att de arkeologiska insatserna i området fokuseras till de östra delarna av undersökningsområdet med förhöjda susceptibilitetsvärden (skrafferat område) då detta uppvisar störst potential att innehålla arkeologiska strukturer. R E F E R E N S E R Aspinall, A., Gaffney, C. & Schmidt, A Magnetometry for Archaeologists. Altamira Press. Lanham. Gaffney, C. & Gater, J Revealing the buried past. Geophysics for archaeologists. Tempus. Gloucestershire. Le Borgne, E Influence du feu sur les propriétés magnétiques du sol et sur celles du schiste et du granite. Annales de Géophysique 16: Olausson, M Undersökningen av Runsa borg 2010, in: Olausson, M. (Ed.), Runnhusa, bosättningen på berget med de många husen., Archaeologica, Stockholm. Trinks, I. & Biwall, A Arkeologisk prospektering av fornlämningsmiljön Gamla Uppsala. Riksantikvarieämbetet. Avdelningen för Arkeologiska undersökningar. UV Teknik. Hägersten. Viberg, A Remnant echoes of the past. Geophysical archaeological prospection in Sweden. Theses and papers in Scientific Archaeology 13. Archaeological Research Laboratory, Stockholm University, Stockholm. 5