Elektrisch weerstandsonderzoek

Door: Wouter Verschoof

6.2.1 Methoden

Bij een elektrisch weerstandsonderzoek wordt de elektrische weerstand van het bovenste deel van de bodem gemeten door middel van het plaatsen van elektroden in de grond en het opwek-ken van een elektrische stroom (Gaffney & Gater, 2003). Hierbij wordt niet de weerstand op één bepaalde diepte gemeten, maar de weerstand van het bodemvolume. De weerstandsmetingen zijn uitgevoerd met een RM15-D weerstandsmeter met ingebouwde datalogger in een Twin-Probe configuratie van Geoscan Research (figuur 6.1). Dit apparaat maakt gebruik van vier elek-troden. Twee elektroden staan gedurende de metingen op een vaste plaats (tenminste 20 m) buiten het te meten gebied. De twee overige elektroden zijn mobiel en worden op regelmatige afstanden in het te onderzoeken terrein in de grond gestoken. Deze mobiele elektroden bepalen de waarde van de meting: via één van deze elektroden wordt de stroom de grond in gestuurd, terwijl de andere elektrode de spanning meet. Hieruit wordt vervolgens de weerstand berekend. De afstand tussen de mobiele elektroden (elektrodenafstand) bepaalt tot welke diepte gemeten wordt. Bij een afstand van 1 m wordt de weerstand gemeten tot ongeveer 1 m diepte vanaf de oppervlakte. Hoe groter de afstand tussen de elektroden, hoe groter het bodemvolume is dat de meetwaarde bepaalt. Een grotere afstand levert doorgaans een minder gedetailleerd

meetresul-Tabel 6.1. Algemene afwijkingen elektrische weerstandsmeter (naar: Gaffney & Gater, 2003).

hoge weerstand afwijkingen lage weerstand afwijkingen

muren / funderingen greppels / kuilen

puin / uitbraaksleuven sloten / geulen / grachten

aangelegde of opgeworpen oppervlakten (bijv. vloeren of dijken) drains

wegen / paden graven

stenen doodkisten / grafstenen metalen pijpen / buizen

Geofysisch survey sheet

Projectcode ZELEM-P

Toponiem de ‘verdwenen’ kerk van Zelem

Site type kerk

Periode Middeleeuwen

Geologie matig droge tot matig natte leembodem zonder profiel

Huidig landgebruik grasland met bomen

Weersomstandigheden droog

Type geofysisch onderzoek elektrisch weerstandsonderzoek

Instrument RM15-D

Configuratie Twin Probe

Separatie mobile probes 1 m

Methode ZIGZAG Sample interval 1 m Transverse interval 1 m Voltage 40 Volt Ampere 1 mAmpere Gain x10

Auto-log snelheid Slow

Operator(s) WV

Start- en einddatum veldonderzoek 23-05-2012

taat op. Bij de RM15-D weerstandsmeter kan de elektrodenafstand variëren van 0,25 tot 2 m. De keuze is afhankelijk van de diepte waarop de archeologische resten worden verwacht en de ver-wachte afmeting van deze resten.

De weerstandswaarde wordt voornamelijk bepaald door de grondsoort, verschillende zouten die aanwezig kunnen zijn en het vochtgehalte van de bodem. Doordat water goed geleidt, geeft bij-voorbeeld vochtige klei een lagere weerstandswaarde dan droog zand. Organisch materiaal (zoals een humeuze gracht- of slootvulling) houdt over het algemeen veel vocht vast en geeft daar-door relatief lage weerstandswaarden. Stenen muurresten of funderingen houden echter weinig vocht vast en leveren relatief hogere weerstandswaarden op dan het omliggende bodem materiaal (tabel 6.1). Lijnvormige structuren (zoals funderingen, uitbraaksleuven, sloten en grachten) zijn in de metingen meestal gemakkelijker te herkennen dan willekeurig verspreide grondsporen (bijv. ondiepe kuilen die niet in een structuur liggen). Een opgebrachte laag of sterk verstoorde boven-grond kunnen de weerstandsmetingen echter in hoge mate beïnvloeden.

Omdat een meting op één punt onvoldoende informatie geeft, zijn meerdere metingen nood zake-lijk. Hiertoe wordt over het te meten terrein een grid van 1 bij 1 m uitgezet. Op elk kruispunt van dit grid wordt de weerstandswaarde gemeten.

Tijdens het weerstandsonderzoek in het onderzoeksgebied is een gebied van circa 78 bij 40 m met een elektrodenafstand van 1 m gemeten (tabel 6.2). Het meetsysteem is uitgezet door middel van meetlinten en ingemeten met GPS. De geofysische data zijn vervolgens bewerkt met Archeo-surveyor 2.0, sofware ontwikkeld speciaal ten behoeve van archeologische geofysica. Hierbij worden de verzamelde weerstandsmetingen in een figuur weergegeven waarbij elke meting wordt voorgesteld als een vierkantje met een vaste grootte. De grijs- of kleurtint van het vierkantje wordt bepaald door de gemeten weerstandswaarde.

6.2.2 Resultaten en interpretatie

Tijdens het elektrisch weerstandsonderzoek is een meetgrid van circa 78 bij 40 m gemeten (3.120 m², 0.3 hectare; figuren 6.2 en 6.3) met een elektrodenafstand van 1 m. In de meetdata zijn ver-schillende afwijkingen waargenomen:

een zuidwest-noordoost georiënteerde baan van lage waarden (I); -

een kromme baan van hoge waarden (II); -

een zone van lage waarden (III) direct ten zuiden van afwijking II; -

een zone van lage waarden centraal in het gemeten gebied (IV); -

een zone van hoge tot zeer hoge waarden in het noorden van het gemeten gebied (V); -

een zone van zeer lage waarden in het westen van het gemeten gebied (VI). -

Op basis van de magnetometerdata en mondelinge informatie van de boswachter kan afwijking I worden geïnterpreteerd als een (recente) leiding (zie § 6.3). Deze afwijking valt samen met de afwijking die zichtbaar is in de magnetometerdata. Deze afwijking lijkt afwijking V te doorsnijden. Hoe de andere afwijkingen (II t/m VI) moeten worden geïnterpreteerd, is onduidelijk. Afwijking III zou kunnen worden geïnterpreteerd als een mogelijke gracht. Het is niet uit te sluiten dat

een aantal van deze afwijkingen worden veroorzaakt door aanwezige geologie of begroeiing. Het is echter ook mogelijk dat deze afwijkingen te maken hebben met archeologische resten in de ondergrond. Een vergelijking tussen de resultaten van het magnetometeronderzoek en het elektrisch weerstandsonderzoek lijkt wel enige overeenkomsten te vertonen, voornamelijk in het zuidelijke deel van het gemeten gebied (figuur 6.4).

Er zijn tijdens het elektrisch weerstandsonderzoek geen duidelijke aanwijzingen gevonden voor de aan-wezigheid van funderingen/muren in de ondergrond. Mogelijk dat de zeer lichte verhoging aan de wes-telijke rand van afwijking IV wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van funderingen in de ondergrond. Het is goed mogelijk dat deze deels worden gemaskeerd door de verstoringen als gevolg van het talud.

6.2.3 Discussie gebruikte techniek

Het veldonderzoek heeft enige beperkingen ondervonden. Vooral aan de randen van het gemeten gebied was veel begroeiing aanwezig (voornamelijk bomen en brandnetels). Daarnaast was er aan de westkant van het gemeten gebied een stijl aflopend talud aanwezig. Beide elementen kunnen voor verstoringen in de meetdata hebben gezorgd.

Tijdens de uitwerking van de meetdata is een aantal handelingen uitgevoerd om meetfouten weg te fi l-teren en de meetresultaten te verduidelijken. Hiertoe is een DeSpike fi lter, Clip en Gradual Shade toe-gepast. Bij DeSpike worden individuele pieken, vaak veroorzaakt door meetfouten, verwijderd. Met Clip wordt de range van de waardes bepaald en worden extreem lage en hoge waarden met een minimale en maximale waarde vervangen. Gradual Shade zorgt voor een overloop tussen de grijstinten.

6.2.4 Conclusies

Op 23 mei is er een elektrisch weerstandsonderzoek uitgevoerd in plangebied de ‘verdwenen’ kerk van Zelem, te Zelem (gemeente Halen). Tijdens het onderzoek is een gebied van circa 3.120 m² gemeten. De resultaten van het elektrisch weerstandsonderzoek laten een aantal afwijkingen zien, waarvan er één kan worden toegewezen aan een (recente) leiding in de ondergrond (nr. I). Hoe de andere afwijkin-gen moeten worden geïnterpreteerd, is onduidelijk. Mogelijk betreft één afwijking een gracht (nr. III).