Donnerstag, 17. Dezember 2015

Auf geoelektrischer Pirsch - Ein Interview mit dem Geophysiker David Ottowitz

Situationsfoto einer geoelektrischen Messung
mit Messkabel, Stahlspießen und Mess-
gerät (Steuereinheit).
(Bild: Robert Supper, GBA)
An der Erforschung von Hallstatt wirken viele unterschiedliche Disziplinen mit. Unter anderem führt die Geologische Bundesanstalt im Hochtal spannende geophysikalische Untersuchungen durch, mit deren Hilfe sich vielleicht künftig ehemalige prähistorische Abbaukammern im Salzbergwerk orten lassen. Dies ist einer der ersten Einsätze von geoelektrischen Messungen für archäologische Fragestellungen in solchen Tiefen. Was genau es damit auf sich hat, erklärt David Ottowitz in diesem Interview.

CL: David, kannst Du kurz erklären, was Angewandte Geophysik ist und was das mit Archäologie zu tun hat?
DO: Die Angewandte Geophysik beschäftigt sich vorwiegend mit physikalischen Messmethoden, mit denen man Informationen über den Aufbau und die Struktur des Untergrundes erhalten kann. Archäologische Befunde lassen sich damit ohne größere Erdeingriffe orten.

CL: Welche Methoden gibt es da?
DO: Am bekanntesten unter den geophysikalischen Messmethoden ist eigentlich die angewandte Seismik, die vor allem in der Kohlenwasserstoffexploration zum Einsatz kommt. Dabei werden künstlich angeregte seismische Wellen beobachtet, deren Verhalten beim Durchlaufen des Untergrundes Rückschlüsse auf die Bodenbeschaffenheit zulässt. In Hallstatt arbeiten wir vor allem mit Geoelektrik - einer Methode, die vor allem bei der Untersuchung oberflächennaher Bereiche (bis 200 m) zum Einsatz kommt und insofern auch in der archäologischen Forschung häufig angewandt wird. Damit lassen sich besonders kleinräumige Strukturen ganz gut erfassen.

CL: Was passiert dabei genau?
DO: Bei der Geoelektrik wird die Verteilung des spezifischen elektrischen Widerstandes im Untergrund bestimmt. Einfach ausgedrückt ist diese physikalische Größe ein Maß, wie leicht bzw. schwer der elektrische Strom im Untergrund fließen kann. Um Informationen über diese physikalische Größe zu erhalten, wird über zwei Elektroden elektrischer Gleichstrom in den Boden geleitet, wobei gleichzeitig zwischen zwei weiteren Elektroden in der Nähe die elektrische Spannung gemessen wird. Je nachdem, wie wir die Elektroden anordnen, können wir unterschiedliche Tiefenbereiche untersuchen.

CL: Als Du die Methode bei Archäologie am Berg gezeigt hast, sah das aber ein wenig anders aus.
DO: Ja, in der Praxis werden heutzutage sogenannte Multielektrodensysteme eingesetzt. Hierfür setzen wir entlang einer möglichst geraden Linie in gleichmäßigem Abstand an die hundert Elektroden in den Boden. Diese sind über ein Kabel mit einer zentralen Steuereinheit verbunden. Die Steuereinheit hat nun die Aufgabe, eine große Zahl vordefinierter 4‐Punktanordnungen abzuarbeiten, die eine möglichst optimale Auflösung des Untergrundes entlang des Messprofils gewährleisten. Schlussendlich wird aus der großen Anzahl der einzelnen Spannungsmessungen ein 2 dimensionales Modell des spezifischen elektrischen Widerstandes des Untergrundes entlang des Messprofils erstellt. Hierbei können Informationen aus einer Tiefe gewonnen werden, die etwa einem Fünftel der Messprofillänge entspricht, d. h. bei einer Länge von z.B. 200 m erhält man Informationen bis zu einer Tiefe von 40 m.

CL: Und wofür setzt Ihr dieses Verfahren in Hallstatt nun ein?
DO: Es scheint, dass wir damit im Salzberg Abbaukammern der prähistorischen Salzbergwerke orten können, die durch Massebewegungen verfüllt wurden. Es gibt im Hallstätter Salzberg ja neben den Abbaukammern, die durch den Bergdruck wieder fest verschlossen wurden auch solche, in die Oberflächenmaterial eingedrungen ist, z. B. durch Muren. Bislang können die Archäologinnen und Archäologen nur jene Fundstellen untersuchen, die durch den Salzbergbau der Neuzeit zufällig entdeckt wurden und deren Lage man daher also kennt. Wenn die Messmethode aber tatsächlich funktioniert – und danach sieht es zurzeit aus -, dann könnte man bald bisher unbekannte prähistorische Abbaureviere entdecken und in weiterer Folge gezielt erforschen. Es wird vielleicht auch möglich sein, die Ausdehnung der schon bekannten Bergbaue der Bronze– und Eisenzeit wesentlich genauer zu bestimmen, als das bislang möglich ist. Diese Informationen bezüglich Ausdehnung und Geometrie können dann unter anderem für detaillierte Computersimulationen zu den Arbeitsabläufen und zur Jahresproduktion der Hallstätter Bergbaue vor über 2500 Jahren genutzt werden.


(Von David Ottowitz & Carmen Löw)
 
Repräsentatives Ergebnis der Geoelektrik (unten), gemessen über einem bekannten Einsturztrichter im Hallstätter Hochtal. Deutlich zu sehen ist die Korrelation zwischen dem schematisch dargestellten Einsturztrichter (oben) und der entsprechenden Anomalie im elektrischen Widerstand (grüne bis rot Farbe, unten). Dies entspricht dem Material, das beim Verschütten der prähistorischen Bergbaubereiche in größere Tiefen vorgedrungen ist. (Grafik: Geologische Bundesanstalt)
 

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