Arkeolojik aramalarda, çevre dostu olan jeofizik, yoklama (sondaj) kazılarından önce başvurulan ve yeraltında gömülü kalıntıların yer, biçim, uzanım, derinlik özelliklerini üç boyutta veren tek bilimsel yöntemdir. Jeofizik aygıtlarla yeraltının hız, iletkenlik, yoğunluk, mıknatıslanma, sıcaklık gibi fiziksel özellik değişimleri, yeraltına im (sinyal) yollanarak saptanır. Çok gelişmiş elektronik ve bilgisayar teknolojisi ürünü olan bu aygıtlar; yeraltı radarı, mikrogravimetre, magnetometre, termal infrared, NMR, elektro çeker, spectral elektromagnetik, uydu çekimleri, sismik ve metal detektörler olarak sayılabilir. 

Jeofiziğin; arkeoloji, kent tasarlanması (planlanması) ve arazi kullanımında dünyada çok yaygın uygulama alanları vardır. Jeofizik bilimi ile arkeolojik kazı yönlendirilerek, kalıntılar bozulmadan, daha çabuk, daha az giderle çıkarılır. 

Bugün dünyada, kentsel tasarımlar (planlar) yapılmadan önce yeraltı jeofizik haritaları mutlaka istenmektedir. Batı ve Doğu Berlin'in birleşmesiyle, bugünlerde yeniden kent tasarımı ve alan kullanımı yapılan Berlin'de özel bir jeofizik işletmesi Berlin yeraltı kalıntıları için benzer jeofizik araştırmalar yapmaktadır. İstanbul Boğazı gibi değerli boş arsaların olduğu yerlerde eski bir yapının temellerinin olup olmadığına bakılması yine jeofizik teknikler ile araştırılıyor. 

Türkiye'de arkeojeofizik çalışmalar 1960'lı yıllarda Keban kurtarma kazıları ile başladı. Bugünlere değin antik kent oturma alanlarının belirlenmesi, yeraltı odalarının, kazı alanlarının çıkarılması, gömülerin bulunması, yatır (tümülüs) ve höyük araştırmaları, uygarlık yaşı belirleme gibi uygulamalarla, özel girişimci. üniversite Anıtlar ve Müzeler Genel Müdürlüğü ile sınırlı ilişkiler içinde sürüyor. Ancak, henüz koruma kurullarının müzelerinin ve bakanlığın, ne kadrosunda bir jeofizik mühendisi, ne danışmanı, ne de jeofizik uygulamalar için bir zorlayıcı yönetmenliği vardır. Buna karşın tüm yabancı kazıcılar, jeofizik hizmetlerini genellikle yurtdışından almaktadır. 

Arkeojeofizik 

Yurdumuzda Jeofizik Mühendisliği içinde gelişmiş olan 'arkeojeofizik'in tanıtımı aşağıda yapılmıştır. 

Arkeolojik kalıntıların aranmasında kullanılan jeofizik yöntemlere arkeojeofizik araştırmalar denir. 

Arkeojeofizik, eski ile yeni uygarlıkların arasında tarihin oynadığı "ben sakladım sen bul" oyunudur. Nereye saklanmış? Ne zaman saklanmış? ise jeofiziğin ve arkeolojinin arayışıdır. 

Bu tür aramada jeofizik; arkeoloji biliminin kılavuzluğunda, yeraltının fiziksel özelliklerinde değişimin belirlenmesini izler. Bu fiziksel özellikler, elektrik dirençte, sıcaklık soğurmada, mıknatıslanma duyarlığında, yoğunlukta, dielektrik özellikte, sismik yansıtmada farklılıklardır. Buna göre jeofizik yöntemler sırası ile; elektrik, termal, elektromagnetik, magnetik, gravite, yeraltı radarı ve polarizasyon (uçlaşma) ve sismik yöntem gibi, sınıflandırılır. 

Arkeolojik kalıntılarda elektriksel dirençteki farklılıkların nedenleri; kalıntı ve gömü ile çevrenin direnç ayrılığı, nemlilik, gözeneklilik ve iyon yoğunluğu, toprağın gevşek ve sıkılığı, taşın ve toprağın mineral katkılarıdır. Arkeolojik katkılarda mıknatıslanma kaynakları ise; gömü ve kalıntı içindeki mıknatıslanır minerallerin oranı, uygarlık yaşında sıcaklıkla hematitin magnetite dönüşü ile kazanılan ısıl kalıcı (thermo remanent) magnetizma, ya da biyolojik olarak organizmaların eski çöplüklerdeki hematiti ayrıştırma ile magnetite dönüştürmesi, metal yığınları ve benzer mıknatıslanma özellikleridir. 

Arkeolojik kalıntılarda yoğunluk ayrılığının kaynağı; yoğun taş ile yeğin toprak arasındaki farklılık, dolu ve boş gömülü hacimler gibi özelliklerdir. 

Dielektrik ayrılık kaynağı; nemlilik, su, hacimsel ve saçılmış minerallerin yarattığı dielektrik özelliktir. Arkeolojik kalıntılarda yansıtma, özelliğindeki değişimin kalıntı sıklığı ve yoğunluğunun ses ve elektromagnetik dalgayı yansıtma ve geçirme özelliğindeki değişimlerdir. (Döküm 1) 

Arkeojeofiziğin kullanım araçları 

Yukarıda sözü edilen fiziksel parametrelerdeki değişimler araştırılarak, izlenen arkeolojik amaçlara ulaşılabilir. 

A) Elektrik Yöntem Özdirenç Araştırır: 1. Sit alanlarının sınırlarını belirlemede. 2. Gömülü kalıntıların yerlerini, derinliklerini, geometrilerini belirleme ve eski kent planını görüntülemede. 3. Tümülüslerin yapısını çıkarma ve kazı yönlendirmede. 4. Yeraltına çizili boş odaların yer ve boyutlarını belirlemede. 5. Eski su yolları ve yeraltı donanımını belirlemede. 

B) Elektromagnetik Yöntemi İletkenlik Araştırır: 1. Gömülü definelerin yer, derinlik ve boyutlarını. 2. Yeraltındaki eski ve tesisatların uzanımlarını belirlemede. 

C) Magnetik Yöntem: Mıknatıslanma Araştırır: 1. Kalıntı yeri, eski kil üretim ocak ve fırınları. 2. Uygarlık yaşı belirlemesi. 

D) Gravite Yöntemi Yoğunluk Araştırır: 1. Sit alanı sınırları. 2. Yeraltı boşlukları, gömülü odalar, yer, boyut ve derinlikleri. 3. Tümülüs araştırması. 

E) Sismik Yöntem Hız Araştırır: 1. Akıntı kanalları, körfezler, göller, lagünler, ayırıcı engeller, tuz ya da şeyl domları ve karstik boşluklar. 2. Denizin karaya doğru ilerlediği (trangressive) ya da gerilediği (regressive) yerler belirlenir. 3. Yeraltı boşlukları. 

Arkeojeofiziğin bilimleri 

Arkeolojide jeofizik yöntemler, uygulama alanı olarak kalıntı arama, kalıntı kurtarma, kalıntı yaşlandırma olmak üzere üçe ayrılır. 

Kalıntı arama 

Kalıntı arama kendi içinde; a- Yerleşim yerinin belirlenmesi için bölgesel; b- Belirlenen yerleşim yeri içinde sürdürülen ayrıntı çalışmalar olmak üzere ikiye ayrılır. Çoğunlukla uygulamalar halihazırda belirlenen yerleşim alanlarında, kazı izlencesini yönlendirici, yerel yüksek ayrımlı jeofizik yöntemlerle yeraltı haritalamaları biçimindedir. Bölgesel yerleşim yerlerinin bulunmasında kullanılan yöntemler ise; hava ya da uzaydan çekilen fotoğraflar yakın kızılötesi çekimler ya da sayısal imgeleme (imargery) yöntemleridir. Kalıntıların derine gömülü olduğu ya da yersel ve politik koşullar nedeniyle yaklaşılamayan yerlerde Isısal Kızılötesi (Thermal Infrared) yöntemleri uygulanır. Elektrik, Yapay Uçlaşma (IP), Elektromagnetik (EM), Elektromagnetik Radar, Radiometrik, Magnetik Gravite ve Sismik yöntemler, arkeojeofizikte ençok kullanılan yüzey arama yöntemleridir. 

Kalıntı kurtarma 

Geleneksel arkeolojik kazılar, daha önce insanın yaşadığını belli eden, yüzeyde kalıntılar içeren ya da yerleşim üzerine tarihsel bilgilerin ya da jeofizik belirteçlerin olduğu yerlere yoklama çukurları ya da delmeler yaparak sürdürülür. Kazının amacı, daha sonraki deneyler, istatistik çalışmalar ve diğer buluntularla ilgili üçboyutlu ilişkiyi belirlemek üzere kültürel ve biyolojik belgelerin derlenmesidir. 

Bu üç boyutlu ilişki: 

1. Kazı Yeri: Seçilen bir alanda yüzey belirteci içersin ya da içermesin kazının nereden başlayacağı sorundur. Her yana çakma ya da delme yaparak yitirilen zaman ve artan giderler arkeologları mutlu etmez. Yönlendirmenin, kazı öncesi, jeofizik ölçümlerle belirlenmesi hedefe daha kısa sürede, daha ekonomik varmak için tercih edilir. 

2. Kazı Süresi: Arkeologlar için üzücü yan, yıllarca gömülü olarak korunan eserlerin kazı ile yüzeye çıkarak bozuşması, küflenmesi ya da yağma edilmesi ya da birbirlerine göre konumlarının değiştirilmesidir. O nedenle, kazının zarar vermeden, birbirleri ile ilişkili yerlerde başlanıp bitirilmesi istenir. 

3. Eski Yerleşim Alanının Yeni Kullanıma Açılması: Günümüzde ise, insanlık, gerek çevrecilerin baskısı ile gerekse yasalarla arkeolojik alanların yerlerinin belirlenmesi ve bu gibi yerlerin tümüyle yitirilmeden korunmaya alınmasına özen göstermektedir. 

Jeofizik yöntemlerin uygulanmasıyla eski bina temelleri, daha önce toprak ya da kaya içine kazılan yerler, boş odalar, gömüler, taş, kil ve kireç ocakları, gömülü sütunlar, çöp döküm alanları, eski kentler, kolay, çabuk ve ekonomik olarak bulunabilmektedir. 

Kalıntı yaşı belirleme 

Arkeomagnetizma kapsamındaki bu işlemde, kil ve kireçocağından toplanan örneklerin son yakma zamanında kazandıkları yerin o günkü mıknatıslanma yönünün, yer magnetik alanının seküler değişim tarihçesine göre olduğu yere bakarak uygarlığın son bulduğu tarih belirlenebilir. 

Jeofizik yöntemler 

Araştırılan fiziksel parametre türüne göre çeşitli arkeojeofizik yöntemler doğmuştur. 

Elektrik yöntem 

Elektrik özdirençlerine göre yeraltında gömülü süreksizlikleri arar. Haritalama yöntemi ile yeraltı süreksizliklerin iki boyutlu izdüşümleri, elektrik kaydırma ile sınırları ve elektriği delgi ile derinlikleri bulunur. Elektrik ölçülerde, doğru akım ya da 0.3 hz'den küçük frekanslı elektrik akımın yerde oluşturduğu gerilimi kullanarak yerin direnci ve kullanılan dizilime göre özdirencini ölçen yöntemdir. 

Magnetik yöntem 

Yerdeki gömülerin ayrı mıknatıslanma özelliklerinden kaynaklanan magnetik belirtilerinden tanınmasına dayanır. Özellikle geçmiş uygarlık kalıntıları olan kireç ve demir ocaklarının, ateş yakma yerlerinin, mıknatıslanabilir metallerin gömülü oldukları yerlerin bulunmasında son zamanda magnetik alan ölçümü yerine, değişimi (gradiometer) ölçülmektedir. 

Eski mıknatıslanma (archeomagnetism) kalıntı yaşı belirleme yöntemidir. Kilden ve demirden yapılma malzemeler, yapıldığı zamandaki yer magnetik alanın yönünü kazanır ve şiddetinden etkilenir. Bu gibi malzemelerde mıknatıslanma yönlerini bulup, bunu yer magnetik alanının hangi tarihte, hangi yönde olduğunu gösteren çizelgelerle karşılaştırarak uygarlık yaşını bulmada kullanılır. 

Malzemelerin mıknatıslanma özellikleri. Yer magnetik alanı için ve onun etkisiyle mıknatıslanmış toprak taş ve demirli nesnelerle etkiyle mıknatıslanmış denir. Bunlarda magnetik alan kaldırılınca mıknatıslanma özelliği yok olur. Pişirilmiş kil, yakılmış ya da ısıtılmış taş soğumakta iken, kimyasal bozuşmaya uğrarken ya da çökelirken gereç, o günkü magnetik alanın yönünü alır. Daha sonra magnetik alan değiştiğinde kazanmış oldukları mıknatıslanma özelliğini korurlar. Bunlara kalıcı mıknatıslanma (remanent) denir. Doğanın kendi kimyasal gelişme süreciyle ve organik ayrışma ile ya da insan etkilerinin sürdüğü yerlerde hematitten, mıknatıslanma özelliği daha çok olan magnetite ya da maghemite dönüşler görülür. Sonuçta bu gibi yerlerde yüksek mıknatıslanmalar gözlenir. Dolayısıyla yüzey toprağın, yanmış evlerin, pişirilmiş taş ve toprağın, çöplüklerin, ocakların mıknatıslanması yüksek görülür. 

Polarizasyon yöntemleri 

Yapay Uçlaşma (IP). Saçılmış ya da okside olmuş metal parçalarını aramada kullanılır. Ancak, parçaların az olması yeterli büyüklükte belirti elde etmeyi engeller. Doğal Uçlaşma (SP). Deniz altındaki batıkların yerlerini dirençli tümülün ya da şehir kalıntılarını, derine gömülü metalik cisimleri, eski su kanallarını bulmada önemli yer içerir. 

Elektromagnetik (EM) ölçüler 

Diğerleri en hızlı, çalışan yerdeki birimlerin iletkenlik ayrılıklarına göre ayıran irkitim yöntemidir. Henüz tümüyle okside olmamış eski metalik parçaların, eski ocak gibi magnetik belirti veren yerlerin, aynı işareti veren güncel metalik çöplüklerden ayırt edilmesinde, mezar içlerinde metalik parça olup olmadığını anlamada kullanılır. Yeraltı radarı (ground proping radar) arkeolojide kullanılan en yeni elektromagnetik aygıttır. Yüksek frekansta yollanan dalgaların yeraltındaki süreksizliklerden yansıma hızını ölçerek, adeta yeraltını görüntüleyen bu yöntemin uygulamasını sınırlayan etmenler, yüzey iletkenliği ya da kil katmanının alttan gelecek bilgileri örtmesidir. Sığ mezarların, sütunların, temellerin bulunmasında başarılı olmuştur. Yeraltına bakan radar, çoğunlukla hacim içindeki su oranı değişiminden kaynaklanan, yerin dielektrik özelliklerini haritalar. O nedenle yeraltı radarları metal ya da metal olmayan dielektrikle ayrılıklarına duyarlıdır. Esas olan elektromagnetik darbenin süreksizliğe gidip gelme yansıma zamanını ölçer. 

Radiometrik yöntem 

İnsan iskeleti, yemek artıkları ya da diğer organik gereç yığınlarının önemli oranda ürettiği kalsiyum fosfatın, ancak algılanabilir düzeydeki radyo çekirdeklerinin algılanmasına dayanır. Gömülü duvarların ve boşlukların aranmasında nötron dağılımı yöntemi denenmiş olsa da radyasyon tehlikesi nedeniyle bu yöntem fazlaca kullanılmaz. 

Sismik yöntem 

Yeraltına yollanan ses dalgalarının gidiş-geliş zamanını ölçmeye dayanır. Türlü uygulamalarda sismik kırılma yöntemi çok az başarılı olmuştur. Ancak 20 ile 3000 hz arasında taramalı sinyal üretilen sarsıntıların yansımalarını algılayan sonik spektroskopi, özellikle boşlukların bulunmasında başarılı olmuştur. Ses-yansıtma yöntemi (acoustic-reflection-sidescan sonar) ise deniz ortamında batık kentlerin, gemilerin, deniz çökellerinin yer ve kalınlıklarını bulmada kullanılır. Sismik yansıma yöntemleri, maliyet ve uygulama sınırlandırmaları nedeniyle daha az kullanılır. 

Yüksek Ayrımlı Sismik Ölçüler. Arkeolojide kullanılan yüksek ayrımlı sismikte, yere sarsıntı üreteci ile yollanan dalganın frekansı 3.5 kHz ile 7 kHz arasında değişir. Ölçülerin maliyeti diğer jeofizik yöntemlere göre pahalı olduğundan seyrek olarak ve genellikle denizde kullanılır. Sismik Kırılma ve Yansıma Ölçüleri. Sismik Kırılma çalışmaları yapay dolgu kalınlığının ve ilksel topografyanın yanal hız süreksizliklerinin belirlenmesinde yardımcı olmuştur. Belli bir alıcı-verici aralığı (dx) için dizgeyi doğrultu boyunca kaydırarak ölçülen t-geliş (travel time) değişimi, arkeolojik kalıntılar üzerinde erken geliş belirteçleri vermiştir. Taş ve tuğladan oluşmuş arkeolojik kalıtılar üzerinde özdirenç, yüksek sismik hız, erken sismik dalga gelişi, artı polarizasyon belirteçleri uyum içinde denenmiş görülür. 

Gravite yöntemi 

Gereçlerin yoğunluk ayrılıklarından kaynaklanan yerçekimi ivmesindeki değişimlerin ölçülmesine dayanan arkeolojik araştırmalarda yeterli yüksek ve teren düzeltmesi yapılamadığından az kullanılır. Daha çok gravi-gravidienti ölçülerek yeraltı boşlukları ve büyük yapılar araştırılır. 

Bu Yazı aşağıdaki kaynaktan alınmıştır:
Prof. Dr Ahmet Ercan,  İTÜ Maden Fakültesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü