Geophysical prospection and soil magnetism on Easter Island /// Geophysikalische Prospektion und...

Jörg W. E. Fassbinder / Ksenija Bondar

Geophysikalische Prospektion und magnetische Eigenschaften

von ausgewählten Böden der Osterinsel

Zeitschrift für Archäologie Außereuropäischer Kulturen 5 (2013): 113–140

In den letzten Jahren wurde die zerstörungs-freie Erkundung archäologischer Fundstellen mit geophysikalischen Methoden zu einer wichtigen Forschungsmethode für die Al-tertumswissenschaften weiterentwickelt. In-stitutionalisiert oder als eigene Abteilungen in Denkmalämtern dient sie als ein ideales Instrument für Archäologen und Denkmal-schützer, deren Ziel das Erfassen und der Erhalt von Bodendenkmälern und die gezielte Ausgrabung auf kleinen Flächen solcher Orte ist. Allein aus der Kartierung der Denkmäler lassen sich neue Fragestellungen zur weiteren Forschung entwickeln. Vor allem aber bietet

sie die Möglichkeit, die Befunde eines ar-chäologischen Denkmals in seiner Gesamtheit auch dort zu erfassen, wo Ausgrabungen wie beispielsweise auf UNESCO-Welterbestätten auf ein Minimum begrenzt, unerwünscht, oder ganz unmöglich sind.

Die archäologische Interpretation der Mess-daten erfolgt auf der Grundlage begleiten-der gesteinsmagnetischer oder physikalischer Analysen an archäologischen Proben oder Bodenschichten. Typologische Kenntnisse aus vergleichbaren ergrabenen Denkmälern erlauben vielfach eine Datierung und Einordnung in eine bestimmte Zeitstufe.

Keywords: Easter Island, archaeological geophysics, magnetic prospecting, soil magnetism, basaltic geology

Abstract: It was a widely held belief that the search for archaeological structures by magnetometer prospec-tion on volcanic soils developed on basaltic geology is utterly impossible because of the intensive magnetic background of the geological structures. The primary aim of this research project was therefore to undertake a series of measurement by the total fi eld caesium magnetometer and by a resistivity meter on archaeo-logical sites on the Island. For a entire understanding and complemented interpretation of the resulting magnetogramms a detailed analysis of the rock magnetic properties of typical soils on Easter Island was performed on samples of a remaining soil profi le of a quarry, as well as on selected top soil samples from different archaeological sites. In situ measurements of the magnetic volume susceptibility revealed already the enrichment of magnetic minerals in the top soils. This fi nding encouraged us to undertake a series of test measurement on archaeological sites to trace archaeological structures with the magnetometer. In total eight areas in the front and adjacent to the visible ruins of the Ahus were choosen as archaeological test sites. The results show that we were able to detect and to interpret a large range of archaeological features beneath the ground that were not visible and not known before. All these geophysical results are non-destructive and were done without excavation and touching the ground. The geophysical prospecting methods as well as the soil magnetic analysis is thus an excellent tool to recover and to understand further archaeological details and contribute to the appreciation of these extraordinary monuments. It will also help archaeologist to reduce scientifi c excavations to small size or trenches, which will help to preserve archaeological sites.

114 Jörg W. E. Fassbinder / Ksenija Bondar

Unter einer Vielzahl unterschiedlicher geo-physikalischer Prospektionsmethoden – u. a. Radar, elektrischer Widerstand, elektromag-netische Verfahren – ist die Magnetometrie derzeit selbst auf schwierigem Terrain – wie auf der Osterinsel – die erfolgreichste Methode, da sich mit ihr große Flächen in kurzer Zeit aber zugleich in hoher räumlicher Aufl ösung vermessen lassen.

Die Magnetometerprospektion wird mittler-weile seit mehr als 50 Jahren auf archäologische Fundstellen angewandt. 1958 war es Martin Aitken erstmals gelungen, römische Töpfer-öfen im Untergrund nachzuweisen, von deren Vorhandensein es zuvor keinerlei Kenntnisse gab. Irvin Scollar führte in den 1970er Jah-ren bildverarbeitende Methoden ein und legte damit den Grundstein dafür, geophysikalische Messungen auch dem ungeübten Laien sichtbar zu machen. Die Adaption hochempfi ndlicher Totalfeld-Magnetometer für den systematischen Einsatz in der archäologischen Prospektion seit den 1980er Jahren führte dazu, dass dieser Forschungszweig ein fester Bestandteil archäo-logischer Methodik geworden ist (Becker, 1990; Melichar, 1990). Bereits im Jahre 2004 wurde die Magnetometrie erstmals auf der Osterinsel zur Prospektion eingesetzt (Lipo et al. 2005), allerdings ohne klar interpretierbare archäo-logische Befunde zu erbringen. Offenbar war die dabei zum Einsatz gekommene Positionie-rungsmethode nicht dazu geeignet das Potenzial des in Einsatz gebrachten Magnetometers voll auszuschöpfen und die archäologischen Struk-turen im Untergrund präzise nachzuzeichnen. Dennoch lassen schon diese ersten Ergebnisse die Möglichkeit einer erfolgversprechenden Magnetometerprospektion auf basaltischem Untergrund erkennen.

Magnetische Eigenschaften von archäologi-schen Böden

Die Anreicherung magnetischer Minerale in den obersten Bodenschichten ist eine wichtige und darüber hinaus weit verbreitete Eigenschaft von

Böden. Zugleich ist es die Grundvoraussetzung für eine erfolgreiche Magnetometerprospektion in der Archäologie. Dieser Befund wurde be-reits 1955 von dem französischen Geophysiker Le Borgne erkannt (Le Borgne 1955) und konnte seither an einer Vielzahl von Böden verifi ziert werden. Le Brogne zeigte, dass der Gebrauch von Feuer das ferrimagnetische Mineral Maghemit entstehen lässt, und konnte damit die erhöhte Magnetisierung brandbe-einfl usster Bodenhorizonte erklären. Das mit Maghemit angereicherte Oberfl ächenmaterial, so seine These, gelangt im Laufe der Zeit durch Verlagerungsprozesse in Abfallgruben und Gräben archäologischer Plätze, die sich dann als Anomalien im Erdmagnetfeld abbilden und sich so magnetisch nachweisen lassen (Le Borgne 1960). Die erhöhte Magnetisierbarkeit bzw. die magnetische Suszeptibilität in den Strukturen solcher Plätze lässt sich demnach auf den Gebrauch von Feuer zurückführen. In die Literatur ist diese Eigenschaft als der „Le Borgne-Effekt“ eingegangen (Graham / Scollar 1976). Die Brandhypothese vermochte aber nicht zu erklären, warum seit Mitte der 1980er Jahre mit verfeinerten Prospektionsmethoden und dem Einsatz des Cäsium-Magnetometers auch die Verfüllung von unverbrannten Pfos-ten und Palisaden in Lössböden nachweisbar waren (Becker 1987). Im Jahre 1990 gelang der Nachweis magnetotaktischer Bakterien in Böden (Fassbinder et al. 1990; Stanjek et al. 1994; Fassbinder / Stanjek 1994). Bakterieller Magnetit ließ sich auch in Probenmaterial aus archäologischen Befunden in Böden nachweisen (Fassbinder / Stanjek 1993).

Neben der induzierten Magnetisierung spielt aber auch die remanente Magnetisierung von Brandhorizonten, archäologischen Sedimenten und Baustrukturen eine entscheidende Rolle. Für ein tieferes Verständnis sowie für eine gesicherte Interpretation von archäologischen Magnetometerplänen ist es daher notwendig, insbesondere die gesteinsmagnetischen und magnetomineralogischen Eigenschaften von Böden, Sedimenten und Gestein zu berück-sichtigen (Tab. 1–2).

115Geophysikalische Prospektion auf der Osterinsel

Über das Vorkommen magnetischer Minerale in Böden

1) Maghemit (γ-Fe2O3)

a) Magnetit, der im Boden aus anstehendem Gestein ererbt ist, oxidiert teilweise zu Maghe-mit. Diese Maghemitkristalle weisen Korngrößen im mm-Bereich auf und sind damit magnetisch „multidomain“. Dieser Prozess wurde bei-spielsweise an Titanomagnetiten nachgewiesen (Fitzpatrick / Le Roux 1976).

b) Abhängig von der Korngröße, dehydrati-siert Lepidokrokit (γ-FeOOH) bei Temperaturen von 260–300 ° C zu Maghemit (Scheffer et al. 1959; Schwertmann / Taylor 1979).

c) In Gegenwart organischen Materials kann bei natürlichen Feuern Goethit zu Maghemit umgeformt werden (Schwertmann / Fechter 1984; Anand / Gilkes 1987; Stanjek 1987).

d) Siderit (FeCO3) oxidiert bei leichter Er-wärmung zu Maghemit (Van der Marel 1951; Schwertmann / Heinemann 1959).

Die Entstehung von Maghemit oder Ma-gnetit aus Hämatit ist fraglich, da bis heute nicht schlüssig nachgewiesen wurde, dass unter natürlichen Bedingungen (d. h. Feuer-einwirkung) Hämatit zu Maghemit reduziert werden kann. Sowohl Mineralzusammenset-zungen (Anand / Gilkes 1987; Stanjek 1987) als auch Berechnungen (Scotter 1970) und eigene Beobachtungen bei der Brandrodung

Mineral Ursprung magnetischer Mineralphasen in Böden

pedogen lithogen anthropogen

Magnetit SP/SD-Teilchen SP, PSD, MD Industriestaub

Maghemit aus Goethit oder Lepidokrokit durch Feuer

oxidierter Magnetit oxidierter Magnetit, Industrie-staub, Keramik

Greigit SP, SD nicht bekannt Nein

Hämatit Ja Ja Feuerstelle, Keramik, gebr. Lehmziegel, Industriestaub

Goethit Ja Ja nein

Titanomagnetit, Titanomaghemit

nein Ja Keramik, gebrannte Lehmziegel

Archäologische Befunde

BefundeGräben, Gruben, Holzpalisaden, Pfosten, nicht brandbeeinflusst

Feuerstelle, Öfen, gebrannte Lehm-ziegel, Keramik, Brandhorizonte

Bestimmender Träger der Remanenz

(biogener) Magnetit Maghemit, Hämatit, Titanomagnetit, Titanomaghemit

Magnetische Charakter-isierung

Curie-Temperatur, Verwey-Über-gang, Hysteresemessung

Curie-Temperatur, Morin-Übergang, Koerzitivkraftspektrum

Mineralogische Charak-terisierung

Bestimmung der Gitterkonstanten durch Röntgenanalyse

Tab. 2. Überblick über mögliche Träger der Magnetisierung von Böden in unterschiedlichen archäologischen Befunden.

Tab. 1. Herkunft magnetischer Mineralphasen in Böden. SP = Superparamagnetische Teilchen, SD = Einbereichs- oder Singledomain-Teilchen, PSD = Pseudo-Singledomain-Teilchen, MD = Multidomain-Teilchen.


von Reisfeldern im ägyptischen Nildelta (wo selbst kleine Frösche in Erdspalten überleben) belegen, dass während eines Waldbrandes oder bei der Brandrodung die Temperaturen im Oberboden nicht höher als 300–400 ° C gewesen sein konnten. Bei derart niedrigen Temperaturen ist die Reduktion von Hämatit in Gegenwart von organischem Material sehr unwahrscheinlich.

2) Magnetit (Fe3O4)

Die Bildung von Magnetit in Böden und Sedi-menten wird in der Literatur sehr kontrovers diskutiert (z. B. Oldfi eld 1992). Drei Wege der pedogenen Magnetitbildung sind möglich:

a) In Syntheseexperimenten führt die kon-trollierte Oxidation von zweiwertigem Eisen zur Bildung von Magnetit (David / Welch 1956). Diese anorganische Magnetitbildung könnte auch in Böden von Bedeutung sein (Taylor et al. 1987; Maher / Taylor 1988).

b) Die intrazellulare Bildung von Magnetit durch magnetotaktische Bodenbakterien wurde von Fassbinder et al. (1990) nachgewiesen. Die Magnetit-Kristalle können in Ketten angeordnet oder scheinbar regellos in der Bakterienzelle verteilt sein. Sie weisen die gleiche Korngrö-ßenverteilung (30–100 nm) und Formen auf wie die Magnetite, die aus magnetischen Extrakten archäologischer Böden stammen.

c) Dissimilatorische, eisenreduzierende Bak-terien (GS-15) wurden in Sedimenten von Lovley et al. (1987) nachgewiesen. Sie könnten ebenfalls für die Bildung von Magnetit verant-wortlich sein, konnten aber bisher in Böden nicht zweifelsfrei festgestellt werden.

Der erste Schritt in allen Bildungsmechanis-men a, b und c ist die Bildung von Fe2+ durch eisenreduzierende Bakterien. Nach zeitweiliger Wassersättigung des Bodens beginnen diese ihre Tätigkeit kurz nachdem der Sauerstoff durch Atmungsprozesse aufgebraucht wurde. Fe2+ ist im Gegensatz zu Fe3+, das nur in Form unlös-licher (Hydr)oxide vorkommt, sehr gut löslich und damit beweglich und kann deshalb über Diffusion oder Wasserfl uss in besser durchlüftete Bodenregionen gelangen.

Abhängig von der Oxidationsrate bildet sich dann schlecht kristallisierter Ferrihydrit oder Lepidokrokit (Schwertmann 1988). Nach und nach entsteht durch diese Umverteilung ein sog. reduktomorphischer Bodenhorizont mit Zonen der Nassbleichung bzw. Anreicherung. Die Umverteilung der Eisenminerale macht sich insbesondere durch die unterschiedliche Bodenfarbe bemerkbar. Die Diskussion be-schränkt sich demnach auf die Frage, ob Fe2+ rein anorganisch mit Ferrihydrit zu Magnetit reagiert (Prozess a) oder ob Magnetit im bak-teriellen Zusammenwirken (Prozesse b und c) gebildet wird.

3) Greigit (Fe3S4)

Greigit wird in den verschiedensten limnischen und marinen Sedimenten gefunden (z. B. Dell 1972; Krs et al. 1991). Das Vorkommen von Greigit in Böden wurde erstmals von Stanjek et al. (1994) nachgewiesen. Für die Neubildung von Greigit in Böden kommen wiederum zwei Mechanismen in Frage:

a) Syntheseexperimente von Uda (1965) belegen eine abiotische Bildung von Greigit.

b) Mann et al. (1990) berichten von mag-netotaktischen Greigitbakterien aus Süßwasser-sedimenten. Analog zu den magnetotaktischen Magnetitbakterien wird anstelle des Magnetit Greigit in der Zelle eingelagert. Im einzigen bisher belegten Vorkommen von Greigit in Böden (Stanjek et al. 1994; Fassbinder / Stanjek 1994) fi ndet sich der Greigit in bisher noch nicht biologisch charakterisierten Organismen. Greigit könnte für die Entstehung magnetischer Anomalien von Körpergräbern verantwortlich sein, der Schwefel würde aus der Zersetzung von Proteinen und anderen schwefelhaltigen organischen Verbindungen zur Verfügung stehen (Jedwab 1967). Ein Beleg dafür wurde aber bisher nicht erbracht.

4) Titanomagnetit

Kommt als Verwitterungsprodukt in Böden auf Basalt-Gesteinen vor – unter Bedingungen wie wir sie auch auf der Osterinsel antreffen.


Unter dem Einfl uss höherer Temperaturen und hoher Niederschläge werden Basalte tiefgründig zersetzt, die in den Ausgangsgesteinen enthal-tenen Minerale werden weitgehend gelöst und

ausgewaschen, sodass es hier zu einer extre-men Anreicherung von Titanomagnetiten im Oberboden kommt (Tucker 1952; Fassbinder et al. 2009).

Abb. 1. Aufschluss unterhalb des Obsidian-Steinbruchs am Maunga Orito.


Die remanente Magnetisierung in archäologi-schen Strukturen

Jedes Gestein, Sedimente sowie Böden, die magnetische Minerale enthalten, weisen neben der induzierten auch eine remanente Magneti-sierung auf. Diese kann verschiedene Ursachen haben (Thompson / Oldfi eld 1986; Donlop /Özdemir 1997):

1) Thermoremanente Magnetisierung TRM

Entsteht durch das Erhitzen von Böden auf hohe Temperaturen und Abkühlung im Erd-magnetfeld (Thellier 1938). Diese Thermore-manenz ist immer parallel zum Erdmagnetfeld, in dem es erworben wurde. Zusätzlich werden durch Brennprozesse magnetische Minerale wie Maghemit neu gebildet. Öfen und Feuerstellen sind deshalb bei der Magnetometerprospekti-on leicht durch ihre einheitliche und starke Anomalie parallel zum äußeren Erdmagnetfeld erkennbar.

2) Sedimentationsremanenz DRM

Bei der Ablagerung und Verfestigung von Sedi-menten wie auch in Böden werden magnetische Teilchen parallel zum Erdmagnetfeld ausgerich-tet. Diese Remanenz ist zwar außerordentlich

schwach, dennoch wird eine detektierbare negative Magnetfeldanomalie erzeugt, wenn in einem Boden eine Grube ausgehoben und diese dann sofort mit dem gleichen Material verfüllt wird (Fassbinder / Becker 2003; Fassbinder 2009; Fassbinder / Gorka 2009).

3) Blitzschlagmagnetisierung oder „Lightning induced remanent magnetization“ LRM

Blitzschlagmagnetisierung fi ndet man nicht nur in Gesteinen, sondern auch in Böden. Sie ist leicht zu erkennen sowohl durch extrem hohe Intensität ihrer Anomalien (> 200 Nanotesla) als auch an ihren typisch sternförmigen Strukturen (Maki 2005; Fassbinder / Gorka 2009). Durch Blitzschlagmagnetisierung erzeugte magnetische Anomalien wurden erstmals auf den Geogly-phenfl ächen von Nasca und Palpa im Jahre 2004 gemessen. Obwohl dieses Gebiet heute mit einer durchschnittlichen Niederschlagsmenge von weniger als 5 mm pro Jahr zu den trock-ensten Gegenden dieser Erde zählt, war die Hochfl äche zwischen Palpa und Nasca in der Vorzeit als Wüstenrandgebiet einer Vielzahl von Blitzeinschlägen ausgesetzt (Eitel pers. Mittl.; Eitel et al. 2005). Auf den fünf vermessenen Trapezfl ächen um Palpa wurden mehr als 50 Blitzeinschläge gefunden (Fassbinder / Gorka 2009).

Abb. 2. IRM-Erwerbs-/Abmagnetisierungskurve.


Gesteinsmagnetische Eigenschaften von aus-gewählten Böden der Osterinsel

Die gesteinsmagnetischen Untersuchungen an typischen Bodenproben wurden in Zusammen-arbeit mit der Geological Faculty, Kyiv Taras Shevchenko National University Kyiv (Ukra-ine) von Frau Ksenija Bondar am Institut für Geophysik der Ludwig-Maximilians-Universität München durchgeführt. Für die Messungen standen sechs Bodenproben aus einem Auf-schluss des Obsidian-Steinbruchs unterhalb des Maunga Orito nahe der Flughafen-Landebahn (Paq 1–6; siehe Abb. 1), eine Probe aus dem Pukao-Steinbruch von Puna Pau (Paq 8) und eine Probe (Oberboden) vom Grabungsplatz Ava Ranga Uka A Toroke Hau (Paq7) zur Verfügung.

Ergebnis

Alle Bodenproben zeigen vergleichsweise hohe Werte sowohl in der magnetischen Volumen-Suszeptibilität als auch in der Magnetisierung, was auf einen hohen Anteil (> 1 % Volumenan-teil) magnetischer Oxide schließen lässt, die sich aus Verwitterungsprodukten des anstehenden Basaltgesteins zusammensetzen.

IRM-Erwerbs- und Abmagnetisierungskurven

Zur Bestimmung des effektiven Koerzitiv-kraftspektrums der Proben wurden IRM-Er-werbs- und Abmagnetisierungskurven gemessen. Für alle Proben ergibt sich ein sehr ähnliches Bild: Bei Feldstärken von 120 mT sind die Proben nahezu gesättigt. Die Oberböden sowie die fossilen Bodenhorizonte weisen im Vergleich zu den Unterböden und dem pedogen unver-ändertem Ausgangsmaterial eine etwas höhere relative magnetische Härte auf (Abb. 2).

Hysteresekurven und Hystereseparameter

Die Hysteresekurven der Oberböden belegen die Dominanz ferrimagnetischer Minerale und sie weisen praktisch keinen paramagnetischen Anteil auf. In den darunter liegenden Boden-

Horizonten hingegen fi nden sich höhere pa-ramagnetische Anteile. Alle Hysteresekurven sind jedoch vom Magnetit-Typ dominiert und zeigen sich schon bei niedriger Feldstärke von 130–160 mT gesättigt. Die Remanenz-Koerzi-tivkraft (Hcr) ist relativ hoch in Oberböden sowie in den fossilen Böden, sie nimmt jedoch mit der Profi ltiefe ab. Dieselbe Tendenz zeigt sich für die Koerzitivkraft (HC) (Abb. 3a–b). Trägt man die Werte in den sogenannten “Day-plot” ein (modifi ziert durch Dunlop 2002) (Abb. 4), so ergeben sich Korngrößen für Pseudo-Einbereichsteilchen (PSD). Eine Mischung von Singel-Domain (SD) mit Multi-Domain (MD) ergäbe jedoch ein ähnliches Resultat. Die einzige Ausnahme fi ndet sich in Proben der roten Kontaktzone, hier dominie-ren klar die magnetischen Einbereichsteilchen (SD). Für alle anderen Proben lässt sich da-her keine endgültige Entscheidung über die Korngröße treffen.

Ms(T)-Kurve oder Curie-Temperatur Analysen

Die Temperaturabhängigkeit der Sättigungsma-gnetisierung während eines Aufheiz-, Abküh-lungsdurchgangs in Luft zeigt bei allen Proben sehr ähnliche Formen. Die Abkühlkurve (blau) hat eine nahezu ähnliche Form wie die Aufheiz-kurve (rot), wobei die Curie-Temperaturwerte die sich aus der Abkühlkurve ergeben immer unterhalb der Werte der der Aufheizkurve zu liegen kommen. Ein schwacher Knick unterhalb 200 ° Celsius zeigt sich jedoch in allen Kurven (Abb. 5).

Durch die Messung der Curietemperatur werden magnetische Ausgangsminerale durch den Heizzyklus an der Luft zerstört und bilden eine starke magnetische Phase mit Curie-tempe-raturwerten von Tc = 541–561 ° C. Anzunehmen ist hier die Bildung von Titanomagnetit, durch einen zunehmenden Titan-Anteil, was wiederum die geringeren Curietemperaturwerte Tc erklären würde (Nagata / Akimoto 1956).

Ein Knick unterhalb 200 ° Celsius belegt den Beginn eines partiellen Maghemit-Hämatit Übergangs. Dass dies kein ‘thermomagnetischer Effekt’ ist, beweist die Messung der Tempera-


turabhängigkeit der Sätigungsremanenz Mrs(T) (siehe Bolshakov 2004).

Die Proben aus dem Oberboden und aus dem B-Horizont zeigen einen konkaven Kur-venverlauf bei 130 ° C. Die dafür verantwortliche

magnetische Phase bestimmt bis zu einem Anteil von 25 % die Magnetisierung. Dieses lässt auf die Anwesenheit feinkörniger Titanomagnetit-Teilchen mit niedrigem Curietemperaturwert schließen.

Abb. 3. Hysteresekurven der Bodenproben: a Paq 1–3, 5; b Paq 6–8.


Abb.4. Sogenannter Day plot.

Abb. 5. Curietemperatur-Kurven der Bodenproben Paq 1–3, 5–7.

a

b

c

d

Abb. 6.a Links: Temperaturabhängigkeiten der SIRM. Auf-

heizzyklus Oberboden (top soil) (Paq1). Rechts: Curie-Temperatur Bestimmung aus der 2ten Ablei-tung der Ms(T) Abkühlkurve: Tc = 5410 ° C.

b Links: Temperaturabhängigkeiten der SIRM. Auf-heizzyklus B-Horizont 50 cm (Paq2). Rechts: Curie-Temperatur Bestimmung aus der 2ten Ableitung der Ms(T) Abkühlkurve. Tc = 613 ° C.

c Links: Temperaturabhängigkeiten der SIRM. Aufheiz-zyklus Kontaktzone (Paq3). Rechts: Curie-Temperatur Bestimmung aus der 2ten Ableitung der Ms(T) Ab-kühlkurve. Tc = 602 ° C.

d Links: Temperaturabhängigkeiten der SIRM. Aufheiz-zyklus, Fossiler B-Horizont (Paq5). Rechts: Curie-

Temperatur Bestimmung aus der 2ten Ableitung der Ms(T) Abkühlkurve Tc = 626 ° C.

e Links: Temperaturabhängigkeiten der SIRM. Aufheiz-zyklus Fossiler Bodenhorizont (Paq6). Rechts: Curie-Temperatur Bestimmung aus der 2ten Ableitung der Ms(T) Abkühlkurve, Tc = 617 ° C.

f Links: Temperaturabhängigkeiten der SIRM. Aufheiz-zyklus Oberboden (top soil) Damm (Paq7). Rechts: Curie-Temperatur Bestimmung aus der 2ten Ableitung der Ms(T) Abkühlkurve Tc = 556 ° C.

g Links: Temperaturabhängigkeiten der SIRM. Auf-heizzyklus Rote Aschelage (Paq8). Rechts: Curie-Temperatur Bestimmung aus der 2ten Ableitung der Ms(T) Abkühlkurve Tc = 591 ° C.

e

f

g


Die Kurven zweier Proben aus dem Ober-boden weisen einen zusätzlichen Knick bei 300 ° C auf, was auf eine Maghemit-Hämatit-Phasenumwandlung hindeuten würde (Özdemir / Dunlop 1988). Dieser Maghemit wäre demnach pedogen gebildet, denn er ist in tieferen Bodenhorizonten nicht nachzu-weisen.

Die endgültigen Curie-Temperaturen zeigen jeweils höhere Werte als stöchiometrischer Magnetit an. Die einzige Ausnahme bildet der Oberboden vom Dammbereich; diese Probe weist einen Wert von Tc = 556 ° C auf was auf die Anwesenheit von Titanomaghemit hindeutet. Für die übrigen Proben nehmen wir daher oxidierten Titanomagnetit als Hauptträger der Remanenz an.

Temperaturabhängikeit der Sättigungsremanenz Mrs(T)

An den SIRM(T)-Kurven messen wir einen Knick im Temperaturbereich von 150–200 ° C und Blockungstemperaturen von 550–620 ° C. Der Knick könnte durch Relaxationsprozesse von oberfl ächlich oxidierten (Titano)-Magnetiten erzeugt sein und ist auf den sogenannten ther-momagntischen Effekt zurückzuführen. Dieser Effekt zeigt sich bei allen Proben. Weiteres Erhitzen belegt eine Blockungstemperaturcha-rakteristik wie er bei (Titano-) Magnetit und (Titano-) Maghemit typisch ist (Abb. 6a–g).

Die Blockungstemperaturen von Proben des Unterbodens, des fossilen-Horizonts und der Kontakt-Zone liegen alle über 590 ° C. Der Oberboden (topsoil) und die rote Asche weisen dagegen normale Blockungstemperaturen von Magnetit auf.

Die Frequenzabhängigkeit der magnetischen Suszeptibilität χfd

Die frequenzabhängige Suszeptibilität berechnet sich aus Suszeptibilitätswerten χ die bei zwei unterschiedlichen Frequenzen gemessen wer-den (0.43 kHz and 4.3 kHz). Die Messung erfolgte mit dem Bartington dual-frequency susceptimeter (Großbritannien). Die Frequenzab-

hängigkeit wird durch χfd( %) = [(χlf – χhf)/χlf]×100 % angegeben, wobei χlf und χhf die niederfrequenz, bzw die hochfrequenz Werte darstellt. Für Korngrößen von SP/SSD (super-paramagnetisch/stabil single domain) Teilchen erwartet man Werte von χfd > 6 %, während multidomain (MD) Teilchen χfd – Werte von weniger als 6 % ergeben (Dearing et al. 1996). Die Werte aller Proben liegen etwa bei 6 %. Daraus lässt sich keine wesentliche Anreiche-rung pedogen gebildeter SP Teilchen in den Oberböden ableiten.

Zusammenfassung

Eine Anreicherung pedogen bzw. neu gebildeter magnetischer Minerale ist in den obersten Bo-denschichten der Osterinselböden nur schwer zu belegen und sofern vorhanden auf pedogenen Maghemit zurückzuführen. Die Magnetomi-neralogie der rezenten Oberböden sowie des fossilen Oberbodens wird im Wesentlichen von oberfl ächlich oxidierten Titanomagnetiten dominiert, die aus der Erosion der anstehen-den Basalte stammen und die andere Beiträge überdecken. Titanomaghemit, der sich unter den oxidierenden Bedingungen in Oberböden bildet, sowie die Boden-Erosion sind somit für die Anreicherung magnetischer Minerale und die zunehmende magnetische Härte im Oberboden im Vergleich zu tieferen Boden-schichten verantwortlich.

Tabelle 3 fasst die magnetischen Eigenschaften ausgewählter Bodenschichten zusammen. Die Resultate tragen zu einem genaueren Verständnis und einer sicheren archäologischen Interpretation der Ergebnisse bei. Sie belegen, dass die mag-netischen Eigenschaften von Oberböden durch Titanomaghemit dominiert werden und sich diese im Oberboden durch Erosions-Prozesse angereichert haben.

Magnetometerprospektion

Die Physik bietet eine Vielzahl von Möglich-keiten und Apparaturen, um Magnetfelder zu messen (Aitken 1974; Aspinal et al. 2008; Clark


Frequency dependence of χ ( %)

Final blocking temperat., Tb (0C)

Final Curie temperature of cooling cycle,Tc (0C)

Final Curie temperature of heating cycle,Tc (0C)

Hcr / Hc

SIRM/Ms

Coercivity of remanence, Hcr (mT)

Coercivity force, Hc (mT)

Remanent saturation magnetization, SIRM (Am2/kg)

Saturation magnetization, Ms (Am2/kg)

Susceptibility (10-8 m3/kg)

7,3

572

541

595

2,37

0,23

24,15

10,19

125

552,4

1369

Tops

oil

Ori

to (

Paq

1)

Sample

6,4

594

548

613

2,55

0,25

20,83

8,16

95,8

387,4

1105B

-hor

izon

Ori

to (

Paq

2)

6,5

593

561

617

2,19

0,24

25,07

11,44

95,8

402,1

931

Foss

il so

il O

rito

(Pa

q 6)

6,5

624

529

626

2,43

0,27

23,61

9,73

110,0

411,5

1082

Foss

il B

-hor

izon

, O

rito

(Pa

q 5)

6,4

600

542

602

1,75

0,24

16,15

9,23

219

911,0

2154

Red

con

tact

zon

e, O

rito

(Pa

q 3)

5,6

550

536

556

2,44

0,38

25,47

10,44

242

645

1958

Top

soil

Ava

Ran

ga U

ka A

To

roke

Hau

(Pa

q 7)

6,5

576

532

591

2,59

0,22

20,32

7,83

134,9

607

1935

Red

ash

, Pu

na P

au (

Paq

8)

Tab. 3. Überblick über die magnetischen Eigenschaften ausgewählter Bodenproben.


1996; Lenz 1990). Für die spezielle Anwendung in der archäologischen Prospektion werden derzeit sowohl Vektor- als auch skalare Mag-netometer gleichermaßen zum Einsatz gebracht. Während Scollar et al. (1990) noch die Messun-gen mit Protonenmagnetometern als die beste Methode ansahen, ist mittlerweile das speziell für die archäologische Anwendung konstruierte Fluxgate-Gradiometer weit verbreitet. Nicht zuletzt deshalb, weil es nahezu kontinuierliche Messungen erlaubt und sich leicht und prob-lemlos handhaben lässt.

Während das Vektor-Magnetometer das Erdmagnetfeld nur als Komponente einer Ma-gnetfeldrichtung, nämlich in der Richtung der Sensorachse misst, kann mit dem Absorptionszel-len-Magnetometer oder Cäsium-Magnetometer die Totalintensität des erdmagnetischen Feldes richtungsunabhängig aufgezeichnet werden. Deshalb ist das Cäsium-Magnetometer neben dem neu entwickelten SQUID-Magnetometer (Schultze et al. 2008) derzeit das empfi ndlichste Magnetometer, das heute zur archäologischen Prospektion eingesetzt wird. (Neueste optisch gepumpte Magnetometer der Fa. Scintrex er-reichen mittlerweile eine Empfi ndlichkeit von 0.1 Picotesla bei einer Messfrequenz von 20 Hz; zum Vergleich das natürliche Erdmag-netfeld hat in Europa eine Totalintensität von ca. 49 000 Nanotesla, auf der Osterinsel fi nden wir Messwerte von 32 000–33 000 Nanotesla.

Für die Messungen auf der Osterinsel verwendeten wir das Cäsium-Magnetometer in der sogenannten Duo-Sensor-Konfi guration (siehe auch Abb. 7), die speziell für die ar-chäologische Prospektion entwickelt und ad-aptiert wurde (Becker 1997), eine detaillierte Beschreibung zur Messanordnung fi ndet sich bei Fassbinder 2007. Im Wesentlichen werden mit dieser Anordnung die Referenzwerte des Erdmagnetfeldes auf „unendlich“ gesetzt und dadurch der maximal mögliche Wert einer Anomalie gemessen. In Zeiten geringer Son-nenfl eckenaktivität und deshalb nur wenig gestörten Erdmagnetfelds konnte so – ohne große Einbußen in der Empfi ndlichkeit des Messsystems – die Messgeschwindigkeit verdop-

pelt werden. Die Variation des Erdmagnetfeldes (der Tagesgang) wird als linear angenommen und durch die Bildung eines Quadraten- bzw. Zeilenmittelwertes herausgerechnet.

Mit der Duo-Sensor-Gerätekonfi guration werden selbst geologische Strukturen des tieferen Untergrundes erfasst. Sie können sich einerseits störend auf die oberfl ächennahen archäologi-schen Befunde auswirken, andererseits erlaubt nur diese Messanordnung auch den Nachweis von Hohlräumen, Kanälen und ausgedehnten Hafenbecken oder zeigt Überschwemmungs-ereignisse im Untergrund nach.

Bildverarbeitung und Filter

Die Möglichkeiten und das Potenzial der Bildverarbeitung von geophysikalischen Daten für die archäologische Prospektion wurden schon sehr früh erkannt und eingesetzt (Scol-lar / Krückeberg 1966). Mittlerweile sind sehr ausgereifte kommerzielle Programme auf dem Markt, die eine Vielzahl von Filteroptionen und Korrekturmöglichkeiten speziell für den Einsatz in der archäologischen Prospektion anbieten (David et al. 2008; Schmidt 2001).

Aufgrund der hohen Empfi ndlichkeit und der Fähigkeit des menschlichen Auges, bis zu 60 Graustufen zu unterscheiden, liefert eine Graustufendarstellung der Messdaten die besten Voraussetzungen für die Interpretation der Ergebnisse.

Die dreidimensionale Darstellung von Magne-togrammen

In speziellen Fällen kann auch eine pseudo-dreidimensionale Darstellung der Messergebnisse die archäologische Interpretation erleichtern. Diese Darstellungsweise diente insbesondere zur besseren Visualisierung feinster linearer Anoma-lien vor starken magnetischen Störungen durch die geologischen Störungen wie beispielsweise bei der Prospektion der Geoglyphen von Palpa und Nasca in Peru (Fassbinder et al. 2007a; Fassbinder / Gorka 2009), aber auch auf den Basaltböden der Osterinsel (Abb. 8).


Abb. 7. Ahu Akivi. Magnetometermessung mit dem Cäsium-Magnetometer 2007 (Foto: B. Vogt).

Resultate der Magnetometerprospektion auf der Osterinsel

Für die Magnetometrie stellt die archäologi-sche Prospektion auf vulkanischer Geologie allerdings eine besondere Herausforderung dar. Der geologische Untergrund der Insel besteht aus basaltischen Laven und Tuffen. Mit sehr hohen Gehalten an Titanomagnetit erzeugt die-ses Gestein extreme Magnetfeldanomalien und bildet damit denkbar schlechte Voraussetzungen zur Erkundung der vergleichsweise schwach magnetischen, archäologischen Strukturen. Umso überraschender waren die Resultate der ersten Magnetometer-Testmessung auf der Osterinsel aus dem Jahre 2007 (Fassbinder et al. 2007b).

Ahu Akivi

Vor den wieder aufgerichteten Moai Statuen des Ahu Akivi konnte eine Fläche von nahezu

120 × 80 m prospektiert werden (Abb. 7). Ahu Akivi, ist einer der wenigen Ahu inmitten der Insel, dessen Statuen nicht zum Inselinneren, sondern in Richtung Meer blicken. Hier hatten schon 1960 archäologische Untersuchungen, Grabungen und Restaurierungsarbeiten unter W. Mulloy und G. Figueroa stattgefunden (Mul-loy / Figueroa 1978), was sich als Glücksfall für die archäologische Interpretation der nun vorliegenden Magnetogramme herausstellt. Das Messgitter wurde auf der Plaza vor dem Ahu so angelegt, dass die Fläche direkt an die Rampe der Plattform anschloss und somit das Monument nicht betreten werden musste. Im Magnetbild (Abb. 8) sind sehr deutlich die fünf Grabungsschnitte der Grabung von 1960 sichtbar. Darüber hinaus zeigt das Magnetogram mehrere konzentrisch zum Ahu verlaufende, bisher nicht interpretierte archäologischer Strukturen, die Mulloy bei seiner Ausgrabung so nicht hatte beobachten können.


Der Ahu lag damals in einem Getreidefeld, seine Plaza schien gepfl ügt worden zu sein (Mulloy / Figueroa 1978: 3). Lediglich ein paenga-Stein fand sich etwa 300 m westlich des Ahu, was auf das einstige Vorhandensein von Hausgrundrissen in diesem Gebiet hin-wies (1978: 13). Mulloy und Figueroa gruben insgesamt sechs parallele Suchschnitte in den Ostabschnitt der Plaza, von denen insbeson-dere die drei zentralen (N034, N050 und N062) hier von besonderem Interessse sind. Die beiden Ausgräber beobachteten zwei klar unterscheidbare Schichten, die untere prähistori-sche Schicht enthielt Artefakte, wohingegen die obere, schnell und rezent entstandene Schicht beinahe keinerlei Funde aufwies und aus ver-lagertem Boden bestand. Mulloy und Figueroa beobachteten zwei Bauphasen, von denen die ältere durch Radiokarbonmessungen in die Mitte des 15. Jahrhunderts datiert wurde (1978: 119), die spätere Bauphase blieb undatiert.

Molloys Profi lzeichnungen der drei zentra-len Suchschnitte (1978: Abb. 6–8) belegen in der weitgehend horizontalen Schichtung zwei Arten stratigraphischer Anomalien, nämlich grubenartige Störungen im oberen Abschnitt, die von der aktuellen Oberfl äche rezent ein-getieft wurden, während zahlreiche andere Gruben ausschließlich in der prähistorischen Schicht nachweisbar sind. Letztere Anomalien beschränken sich auf den östlichen Zentralab-schnitt der Plaza unmittelbar vor der Rampe westlich des Sockels der sieben Moai.

Die südlichsten von Mulloy und Figueroa (1978: 22) veröffentlichen Suchgräben haben unter der Plaza eine Vielzahl von ganz unter-schiedlich gearteten Gruben angeschnitten. Die Ausgräber dokumentierten die in den Profi len sichtbaren Gruben als Beispiele für eine Vielzahl weiterer, die sie im nicht ergrabenen Teil der Plaza vermuteten. Ein Typ von Gruben war sehr unregelmäßig geformt, gelegentlich mit

Abb. 8. Ahu Akivi. Links: Magnetogramm der Messung von 2007 mit ungefährer Lage des Ahu; rechts: 3D-Darstellung der Magnetometerdaten, darüber projiziert die Grabungsschnitte von 1960 (vgl. Mulloy/Figueroa 1978).


röhrenartigen Fortsätzen, die sich weiter nach unten oder seitlich der Gruben ausdehnten. Nichts deutete darauf hin, dass es sich hierbei um künstliche Interventionen handelte, vielmehr nahm man als Grund eine starke Wurzelbil-dung von Bäumen und Büschen an. Anders verhielt es sich mit jenen Gruben, die von der Oberfl äche des A-Horizontes bis in deutlich tiefere Schichten eingetieft wurden. In ihnen sah man Löcher für moderne Zaunpfosten bzw. unbenutzte, offen gelassene Gräber mit einem kleineren Abraumhaufen daneben.

Der interessanteste Aufschluss ist das Profi l N050, wo einige Gruben festgestellt wurden, die in die Zeit vor Errichtung des Ahu datie-ren und als Pfostenlöcher interpretiert wurden. Besonders die große,unregelmäßige Grube in Abschnitt W014 weckte die Aufmerksamkeit der Ausgräber: “It surfaced below the artifi -cial fi ll and contained topsoil and many large, irregular stones. Experience of the writers in digging similar holes in reerection of the stat-ues on the ahu suggested that this may have contained a large, snubbing post used in statue erection” (Mulloy / Figueroa 1978: 23). Zwei große, sich schneidende Gruben weiter im Westen waren offensichtlich Herdstellen (umu), so auch in Abschnitt W022.1. Letztere zeigte oxidierte Oberfl ächen, Steine mit Brandspuren und Holzkohlereste.

Mulloys und Figueroas Beobachtungen waren sehr präzise, auch wenn wir angesichts der uns heute zur Verfügung stehenden Techniken zu anderen Interpretationen der Befunde kommen. Offensichtlich waren es die unregelmäßige Form der Gruben und die begrenzte Breite der Suchschnitte (2 m), die sie davon abhielten, ihre Beobachtungen aus den verschiedenen Sondagen zu einem Gesamtbild zu kombinie-ren: Das Magnetogramm von Ahu Akivi zeigt deutlich zum einen die rezenten Eingriffe durch die Ausgräber, nämlich die in O-W-Richtung verlaufenden Suchgräben, einen weiteren groß-fl ächigen Suchschnitt unbekannter Urheberschaft im Nordwesten der Plaza sowie eine moderne dammartige Aufschüttung im Norden, die das Monument gegen vom Terevaka herab gespülte Sedimente schützt.

Der interessanteste Befund ist jedoch eine sehr deutliche, ausgedehnte Struktur am östlichen Ende der Plaza, wo die einstigen Suchgräben die Großzahl von Gruben ergeben hatten. Die neu entdeckte Struktur besteht aus mindestens zwei konzentrischen Halbkreisen, die einen Radius von beinahe 20 m aufweisen und sich an der Mittelachse des Ahu orientieren. Ob sich die Halb- zu teilweise von der Ahu-Rampe ver-deckten Vollkreisen ergänzen lassen, ist unklar. Der anthropogene Ursprung der konzentrischen Halbkreisstrukturen steht außer Zweifel, auch wenn Steine als Baumaterial nicht belegt sind. Aller Wahrscheinlichkeit nach handelt es sich um wieder(?)verfüllte Gräben bzw. Funda-mentgräben wie etwa für einen paina-Kreis, der entfernt wurde, als der gegenwärtige Ahu errichtet wurde. Wieviel Zeit zwischen der An-legung der Gräben und dem später errichteten Ahu verstrich, muss im Dunklen bleiben, es sei aber hier an Mulloys Verwunderung erinnert, als er versuchte die im Verhältnis zum Ahu frühere Radiokohlenstoffdatierung des unmit-telbar im Osten liegenden Krematoriums zu erklären. Wir können somit nicht ausschließen, dass in Akivi eine ältere Besiedlung bzw. ein unbekannter Vorgängerbau des Ahu existierte.

Ahu Hanga Te’e

Der Fundplatz von Hanga Te’e liegt im Distrikt Vaihu an der Südküste der Insel. Auffälligstes Monument ist eine Ritualplattform mit großer vorgelagerter Plaza, die weitgehend frei ist von den anderenorts üblichen, verstreuten Steinen. Oberfl ächlich sichtbar als Struktur ist auf der Mittelachse des Ahu ein so genannter paina-Kreis aus Geröllen, gleichermaßen unübersehbar sind einige wenige herumliegende pukao (Kopfbekrö-nungen der Moai) bzw. pukao-Fragmente. Die Messfl äche überdeckt ein Areal von 80 × 80 m direkt nördlich der umgestürzten Moai. Das Messbild wird dominiert von einer etwa 40–35 m großen ovalen Struktur, die im Norden von zwei weiteren konzentrischen Kreissegmenten eingefasst ist. Wie vor dem Ahu Akivi schei-nen diese Strukturen zentral auf die Plattform mit den Statuen ausgerichtet zu sein. Weitere


extrem starke (± 900 nT), aber bezüglich ihrer Magnetisierungsrichtung regellose Anomalien sind mit hoher Wahrscheinlichkeit auf eine Blitz-schlagmagnetisierung zurückzuführen (Abb. 9).

Tahai: Plaza vor dem Ahu Ko Te Riku

Der Ahu Ko Te Riku wurde in seiner ge-genwärtigen Form von William Mulloy 1968 wieder aufgerichtet, nachdem Gonzalo Figueroa im Winter 1967/68 hier Ausgrabungen durch-geführt hatte. Weitere Eingriffe erfolgten später, als quer über die Plaza Wasserleitungen und Stromkabel verlegt wurden.

In seinem posthum veröffentlichten Bulletin 1 beschreibt Mulloy (1997: 131, Bildunterschrift zu Abb. 3) die Plaza des Ahu Ko Te Riku als “levelled by excavation, while the southern part has been levelled by fi lling and covered with a pavement”. An anderer Stelle erwähnt er (Mulloy 1997: 9), dass vor Wiederaufstel-lung des Moai “ . . . Figueroa had excavated a profi le trench, exposing or penetrating the pre-occupation surface, transverse to the axis of the central platform, across the area occu-pied by the statue and extending over part of the plaza. . . . Two similar, parallel, transverse trenches were excavated, by the present party,

Abb. 9. Ahu Hanga Te’e. Magnetogramm von 2007, mit ungefährer Lage des Ahu.


across the northeast wing . . .”. Anscheinend hat Mulloy nie einen Plan des Fundplatzes veröf-fentlicht, der die genaue Lage dieser diversen Grabungsschnitte zeigt.

Auf dem Vorplatz des Ahu Ko Te Riku konnte lediglich eine kleine Fläche von 80 × 50 m vermessen werden. Das Ergebnis zeigt jedoch auch hier verborgene Strukturen.

Eine lineare Anomalie, die durch einen etwa 10–12 m breiten Graben oder Kanal erzeugt sein könnte, führt zunächst von Ost nach Westen und knickt dann in leicht nordwestliche Richtung ein. Südlich davon ist eine kreisför-mige Struktur, die jedoch auch oberfl ächlich auf der Wiesenfl äche durch einen Steinkreis (paina) markiert war (Abb. 10).

Abb. 10. Tahai, Ahu Ko Te Riku. Magnetogramm von 2007, mit ungefährer Lage des Ahu.


Anakena: Ahu Nau Nau

Das Areal vor den Statuen des Ahu Nau Nau war während der Messungen im Jahre 2008 von einer zum Teil mehrere Meter mächtigen Sanddüne überlagert. Im Westen der Messfl äche (80 × 85 m) reichen die Fundamente des Ahu

teilweise noch in die Messung. Mitten vor dem Ahu und senkrecht auf diesen zulaufend fi ndet sich ein etwa 4 m breiter und etwa 20 m langer Graben (Abb. 11). Ob es sich dabei wie bei Akivi um einen alten Grabungsschnitt oder um eine archäologische Struktur handelt, kann allein aus der Messung nicht entschieden wer-

Abb. 11. Anakena, Ahu Nau Nau. Magnetogramm der Messungen von 2008 mit ungefährer Lage des Ahu.


den. Eine große Fläche vor dem Ahu scheint wieder befundfrei zu sein. Im östlichen Bereich der Messfl äche fi nden sich lineare Strukturen die einige Grundrisse von schiffsförmigen hare paenga-Häusern darstellen könnten.

Ahu Akahanga

Vor den Statuen von Akahanga konnte ein Areal von ca. 100 × 80 m untersucht werden (Abb. 12). Die Strukturen auf dieser Fläche zeigen sich sehr regellos und entziehen sich derzeit einer exakten archäologischen Interpretation. In der Mitte des Magnetograms zieht von Nord nach Süd die Anomalie eines Feldweges, lediglich im Westen zeichnen sich – jedoch eher vage und undeutlich – die Spuren möglicher Haus-grundrisse vom Typ hare paenga ab.

Ahu Hanua Nua Mea in Ava Ranga Uka A Toroke Hau

Östlich der kleinen Plattform vor dem Ahu Hanua Nua Mea, konnte auf der Plaza ein

Areal von 80 × 60 m vermessen werden. Vor dem Ahu zeigt sich eine etwa 30 m breite, bis auf wenige Gruben befundfreie Fläche, die von einer halbkreisförmigen Struktur eingefasst scheint (Abb. 13). Im Osten liegt eine etwa 10 × 20 Meter große Struktur die auf den Ahu Bezug zu nehmen scheint, die aber auch hier ohne eine kleine Test-Grabung nicht weiter verifi ziert werden kann.

Ahu Riki Riki

Seit geraumer Zeit betreibt die Lokalregierung der Osterinsel an der Südküste einen Steinbruch, der unmittelbar vor einer größeren Erweiterung steht. Innerhalb seines unmittelbaren Einzugs-bereiches liegen mehrere rapanuizeitliche Mo-numente, zu denen auch zwei Ahu gehören. Während der eine in seinen Umrissen kaum noch auszumachen ist und keinerlei Statuen aufweist, ist der zweite, zugleich deutlich kleinere Ahu Riki Riki durch drei umgestürzte Moai gekennzeichnet. Die Schaffung einer Zu-fahrtsstraße zum Steinbruch hat bereits wesent-

Abb. 12. Ahu Akahanga. Magnetogramm der Messungen von 2008, mit Lage des Ahu.


Abb. 13. Ava Ranga Uka A Toroke Hau. Magne-togramm der Messungen von 2008.

Abb. 14. Ahu Riki Riki. Magnetogramm der Mes-sungen von 2008 mit Lage des Ahu.


liche Teilbereiche seiner Plaza zerstört, durch Sprengungen losgelöstes Steinmaterial hat die bäuchlings liegenden Moai teilweise beschädigt.

Hier konnte im Jahr 2008 auf einer kleinen Fläche von 40 × 20 m das Areal vor dem Ahu prospektiert werden (Abb. 14). Die magneti-schen Signaturen sind nicht zuletzt aufgrund der kleinen Messfl äche schwer zu deuten, nur in der westlichsten Ecke der Fläche sind ei-nige lineare Strukturen klar als archäologische Befunde auszumachen. Sie sind wohl auf die Konstruktion und die Fundamente des Ahu zurückzuführen.

Tepeu

Südöstlich der Plattform des Ahu Tepeu konnte die bisher größte zusammenhängende Prospektionsfl äche auf der Osterinsel vermessen

werden. Das Gelände umfasst eine Fläche von 120 × 120 m (Abb. 15). Neben einer Vielzahl archäologischer Strukturen ist auf dem Ma-gnetbild in aller Deutlichkeit der Grundriss eines typischen hare paenga-Hauses zu sehen, welches sich teilweise unter dem Humus ver-birgt, in großen Teilen jedoch auch oberfl ächlich zu erkennen ist. Das aus stark magnetischem Basaltgestein bestehende Fundament bildet sich sehr scharf als starke schwarzweiße Anomalie im Messbild ab. Diese Häuser haben einen schiffsförmigen Grundriss von bis zu über 50 m Länge bei nur 3–4 m Breite (Abb. 16). Sie dienten den Inselbewohnern als Gemein-schaftswohnung (für Grundriss siehe Beitrag von Kersten / Lindstaedt / Mechelke in diesem Band; Abb. 62). Kreisförmig um den Hausgrundriss und auf diesen Bezug nehmend zeigen sich die Spuren weiterer Strukturen, wie sie durch

Abb. 15. Tepeu. Magnetogramm der Messungen von 2008 mit den fünf Ahu im Südwesten und anderen Strukturen der Umgebung (schematische Kartierung Christian Hartl-Reiter).


ein Pfl aster aus Basaltgestein erzeugt werden könnten. Vergleichbare Befunde fi ndet man an vielen Stellen der Insel. Weitere Strukturen im Magnetogramm sind vermutlich durch Gruben direkt vor dem Ahu erzeugt. Sie nehmen auf diesen Bezug. Zwei extrem starke (± 900 nT) „sternförmige“ Anomalien sind mit Sicherheit wieder einer Blitzschlagmagnetisierung zuzu-schreiben, wie wir sie auch von den Messun-gen auf den Geoglyphen von Peru kennen (Fassbinder et al. 2009).

Nördlich der mittig im Magnetogramm gelegenen Blitzschlagmagnetisierung zeichnen

sich schwach zwei lange, leicht trapezförmig aufeinander zulaufende Linien ab (Abb. 15), die an ihrem südlichen Ende durch einen Halbkreis verbunden werden und die sich vielleicht als grabenähnliche Strukturen deuten lassen.

Zusammenfassung

Am Beispiel von Magnetometerprospektio-nen auf den Kultplätzen vor den berühmten Moai-Statuen auf der Osterinsel lassen sich Ergebnisse von remanenzbasierten Strukturen besonders klar zeigen. Die typischen schiffs-

Abb. 16. Tepeu. Basalt-fundamente eines hare paenga-Hauses, wie es sich im Prospektionsergebnis von Abb. 15 im Magneto-gramm darstellt.


förmigen Grundrisse der hare paenga-Häuser, etwa 10–50 Meter lang und 1–3 Meter breit, sind als Fundamente aus langrechteckigen Ba-saltsteinen erhalten und vielerorts noch sichtbar. Knapp unter der Grasnarbe gelegen, zeichnen sie sich besonders klar als Magnetspur ab. Des Weiteren sind auf vielen Messbildern auch die magnetischen Spuren von Blitzeinschlägen nachzuweisen.

Die Ergebnisse belegen, dass es auch auf basaltischem Untergrund möglich ist, archäologi-sche Siedlungsspuren die nicht in Steinbauweise ausgeführt sind magnetometrisch zu kartieren. Zugleich konnten wir mit dem Resultat die Befunde der Altgrabung von Ahu Akivi veri-fi zieren und vervollständigen. Die gesteinsma-gnetischen Untersuchungen an ausgewählten Bodenschichten, sowie an archäologischen Materialien vor Ort erlauben uns eine bessere und sichere archäologische Interpretation. Die Ergebnisse tragen wesentlich zum Verständnis der Resultate bei. Die geophysikalische Pro-spektion wie die Magnetometerprospektion bietet die Chance, archäologische Strukturen nicht nur großfl ächig, sondern zugleich auch zerstörungsfrei zu untersuchen. Sie ist damit eine ideale archäologische Methode, Grabungen – insbesondere auf UNESCO Welterbestätten wie die Osterinsel – zielgerichtet durchzuführen und auf ein Minimum zu begrenzen.

Weder methodisch noch hinsichtlich der Empfi ndlichkeit, der Bildverarbeitung oder der Messgeschwindigkeit sind bisher die Grenzen der geophysikalischen Prospektionsmethoden erreicht. Aber schon jetzt lassen sich „Mag-

netogramme“ und Radargramme vielfach mit Plänen ergrabener Anlagen vergleichen. Spezi-fi sche Strukturen und Elemente der Befunde erlauben oft schon eine grobe Datierung und Zuordnung zu einer Zeit- oder Kulturstufe, und zwar ohne das Bodendenkmal anzutasten oder gar zu zerstören. Magnetometerpläne werden keine Ausgrabungen ersetzen. Geophysikali-sche Prospektionsarbeiten sollten jedoch jede Forschungsgrabung vorbereiten helfen, um ihre Effi zienz zu erhöhen. Die geophysikalische Prospektion, insbesondere die Magnetometrie, sollte daher zu einer festen Größe in der mo-dernen Archäologie auf der Osterinsel werden.

Adressen:

Priv.-Doz. Dr. Jörg FassbinderBavarian State Dept. of Monuments and SitesRef. ZII Archaeological ProspectionPostfach 10 02 03, 80076 München

[email protected]

Dr. Ksenija BondarGeological Faculty, KyivTaras Shevchenko National UniversityKyiv (Ukraine)

[email protected]

Bildnachweis:1–6, J. Fassbinder / K. Bondar, 7 Burkhard Vogt, 8–15 Jörg Fassbinder / Christian Hartl-Reiter, 16 J. Fassbinder.


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Geophysical prospection and soil magnetism on Easter Island /// Geophysikalische Prospektion und...

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