7 Uvod Tehnološki in metodološki razvoj arheološke znanosti v zadnjih letih in njena usmerjenost v multidisciplinar- nost sta v Sloveniji omogočila intenzivnejše raziskave prazgodovinskih naselbin in krajine. To je vodilo ne le v nadgradnjo že obstoječih postopkov raziskav, tem- več tudi v testiranje in uveljavitev novih metod in po- stopkov v sklopu terenskih raziskav. Med temi sta se v okviru neinvazivnih arheo-geofizikalnih raziskav kot komplementarni metodi, poleg že ustaljenega nabora geofizikalnih metod (magnetometrija, georadar in geo- električno kartiranje) (npr. Mušič 1999; Mušič, Horvat 2007; Mušič et al. 2015; Medarić et al. 2016), uveljavili metoda električne upornostne tomografije (v nadalje- vanju ERT – Electrical Resistivity Tomography) in niz- kofrekvenčna elektromagnetna metoda z instrumentom CMD Mini-Explorer (v nadaljevanju CMD – Conduc- tivity Multy Depth). Prva omogoča kvantitavno analizo ter stratigrafsko in strukurno interpretacijo podpovršja na podlagi porazdelitev električne upornosti (npr. Horn et al. 2017 v tisku; Mušič et al. 2018; Horn et al. 2018a; Horn et al. 2018b), druga sočasno pridobivanje večje količine podatkov o električni prevodnosti (konduktiv- nosti) in magnetni susceptibilnosti podpovršja na treh globinskih intervalih (npr. Basar 2018). 1.01 Izvirni znanstveni članek Geofizikalne raziskave v kraškem okolju: rezultati električne upornostne tomografije in nizkofrekvenčne elektromagnetne metode na primeru utrjene naselbine Gradišnica pri Dolenjem Gradišču Geophysical research in the karst environment: electrical resistivity tomography and low-frequency electromagnetic method results, case study of the fortified settlement Gradišnica near Dolenje Gradišče © Barbara Horn Univerza v Ljubljani, Filozofska fakulteta, Oddelek za arheologijo in Gearh d. o. o., barbarahorn01@gmail.com © Branko Mušič Univerza v Ljubljani, Filozofska fakulteta, Oddelek za arheologijo in Gearh d. o. o., brankomusic1@yahoo.com © Matija Črešnar Univerza v Ljubljani, Filozofska fakulteta, Oddelek za arheologijo in Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, matija.cresnar@gmail.com © Petra Basar Sarajevska 8c, 47000 Karlovac, R. Hrvaška, petra.basar@gmail.com Arheo 35, 2018, 7–31 Izvleček: V članku predstavljamo rezultate geofizikalnih meritev z električno upornostno tomografijo (ERT) in nizkofrekvenčno elektromagnetno metodo (CMD Mini-Explorer) na utrjeni naselbini Gradišnica pri Dolenjem Gradišču. Uporabili smo ju kot prednostni metodi za raziskave tega arheološkega najdišča v kraškem okolju. Rezultati navidezne prevodnosti in magnetne susceptibilnosti CMD metode, združeni z osnovnimi arheološkimi podatki, kažejo na pogoste prežgane ostaline in najverjetneje tudi kamnite zidne strukture znotraj globinskega dosega nizkofrekvenčne elektromagnetne metode (do 1,8 m globine), inverzni ERT modeli pa pojasnjujejo zgradbo na površju vidnih pregibov teras, utrdbenih struktur in vrtače z natančnejšo določitvijo globine in dimenzij arheoloških struktur ter različnih kraških oblik v apnenčevi podlagi. Ključne besede: električna upornostna tomografija (ERT), nizkofrekvenčna elektromagnetna metoda (CMD Mini-Explorer), kraško okolje, utrjena naselbina Abstract: This article presents the results of geophysical research with electrical resistivity tomography (ERT) and low-frequency electromagnetic (CMD Mini-Explorer) methods, which were preferably chosen in research of the fortified settlement Gradišnica near Dolenje Gradišče, located in the karst environment. The results of the apparent conductivity and magnetic susceptibility of the CMD method indicate a relatively high frequency of burnt and, most likely, also stone wall archaeological remains within the depth range of the method (up to 1.8m depth). On the other hand, the inverse ERT models explain the composition of the terrace folds, construction of the fortification, doline visible on the surface and furthermore, more accurately define the depths and dimensions of archaeological structures and karst features in the limestone bedrock. Keywords: electrical resistivity tomography (ERT), low-frequency electromagnetic method (CMD Mini-Explorer), karst environment, fortified settlement Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 7 4. 07. 2019 19:33:02 8 Na strategijo izvedbe geofizikalnih raziskav v specifič- nih arheološko-okoljskih danostih vpliva veliko dejavni- kov, ki so povezani z medsebojnimi vplivi (slika 1). Za optimalne rezultate raziskav, skladno z njihovimi cilji, je potrebno najprej opredeliti (ali vsaj oceniti, kadar vho- dni podatki niso znani) tip, sestavo, geometrijo, globino ter ohranjenost pričakovanih (ali že znanih) arheoloških ostankov, geografsko lokacijo, klimatske in hidrografske razmere na območju najdišča (predvsem vsebnost vla- ge), sestavo in fizikalne lastnosti geološke podlage ter debelino prsti, geomorfološke značilnosti raziskovalnega območja, poraslost območja in rabo tal ter oceniti sto- pnjo vpliva njihovih motenj za posamezno geofizikalno metodo. Danes predstavljajo zelo pomembno podlago vsem ar- heo-geofizikalnim raziskavam v kombinaciji z aerofoto- grafijo in satelitskimi posnetki, podatki zračnega laser- skega snemanja (ZLS), ki zaradi dostopnosti v zadnjem desetletju ponujajo dodaten sistematičen, neinvaziven in razmeroma finančno dostopen način pridobivanja informacij o arheoloških najdiščih in časovni globini krajine (Mlekuž 2017). Na podlagi ZLS in satelitskih posnetkov (sliki 2 in 3) lahko razberemo več pomembnih vhodnih podatkov tudi za območje utrjene naselbine Gradišnica pri Dolenjem Gradišču. Med očitnejšimi arheološkimi in geološkimi oblikami so nekoliko privzdignjeno območje osrednjega dela naselbine, obrambni nasip in terase s strmimi pregi- bi. Na voljo pa so tudi podatki o površini in nadmorski višini naselbine ter položaju številnih vrtač kot posebno- sti kraškega okolja, usmerjenosti nekdanjih ornic v smeri SV–JZ in namembnosti površin. Za kraško okolje je značilno zelo razgibano površje s pogostimi izdanki apnenca, zelo spremenljivo debelino prsti na kratkih razdaljah in prisotnostjo kavern, kotanj in vrtač, zapolnjenih z drobnozrnatimi, relativno vlažnej- šimi sedimenti. Ker te okoljske posebnosti že same pov- zročajo tudi močne kontraste v signalih pri vseh geofizi- kalnih metodah, ponuja to okolje razmeroma zapletene razmere za arheo-geofizikalne raziskave. Interpretacija Slika 1. Shematski prikaz ključnih dejavnikov odločanja pri strategiji arheo-geofizikalnih raziskav. Figure 1. Schematic illustration of key decision-making factors in archaeo-geophysical survey strategy. Geofizikalne raziskave v kraškem okolju ... Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 8 4. 07. 2019 19:33:02 9 je lahko dodatno otežena zaradi slabo ohranjenih arheo- loških ostankov na nekdanjih poljedelskih površinah, kar velja tudi za Gradišnico pri Dolenjem Gradišču. Zaradi vseh teh okoliščin in razmeroma skopih arheolo- ških podatkov so naši raziskovalni cilji, poleg preverja- nja sestave površinskih oblik, prepoznanih na ZLS po- snetkih, zajemali tudi vpogled v stratigrafijo arheoloških in geoloških plasti. Pri tem smo želeli ugotoviti globino in oblikovanost apnenca v geološki podlagi, posebej pa smo bili pozorni na morebitno prisotnost kotanj, ki lah- ko predstavljajo območja večje akumulacije arheoloških ostankov. Zato smo izvedli geofizikalne raziskave z me- todama ERT in CMD, katerih rezultate predstavljamo v pričujočem prispevku. Čeprav sta omenjeni metodi različni po načinu delovanja, izvajanju meritev ter tudi obdelavi podatkov (glej npr. Dobrin, Savit 1988; Telford et al. 1990; Reynolds 2011; Everet 2013), imata do dolo- čene mere skupni imenovalec v pridobivanju globinskih podatkov z možnostjo njihovega navpičnega razčlenje- vanja. Poleg arheologije se uporabljata tudi na drugih raziskovalnih področjih, med katerimi naj za potrebe naših raziskav izpostavimo predvsem geologijo in pedo- logijo (glej npr. Loke et al. 2013; Grisso et al. 2009; GF Instruments 2016). To pa so tudi razlogi, da smo ti dve metodi uporabili prednostno pri raziskavah Gradišnice pri Dolenjem Gradišču. Slika 2. Položaj Gradišnice pri Dolenjem Gradišču in Cvingerja pri Dolenjskih Toplicah na ZLS posnetku (vir: Splet 1). Figure 2. Position of Gradišnica near Dolenje Gradišče and Cvinger near Dolenjske Toplice shown on the Lidar map (source: Web 1). Arheo 35, 2018, 7–31 Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 9 4. 07. 2019 19:33:03 10 Lega naselbine Gradišnica, nižinska utrjena naselbina, se nahaja pri vasi Dolenje Gradišče (pri Dolenskih Toplicah), nad sotočjem Krke in Sušice (sliki 2 in 3). Gre za strateško izbrano lego, ki omogoča nadzor nad reko Krko in naravno dolinsko ko- munikacijo po dolini Sušice v smeri Bele Krajine. Ob tem leži le dober kilometer severozahodno od dobro pozna- nega utrjenega gradišča Cvinger pri Dolenjskih Toplicah (slika 2), ki sodi v pozno bronasto in starejšo železno dobo in se ponaša tudi s talilniškim območjem ter gomilnimi nekropolami (glej npr. Mušič, Orengo 1997; Dular, Križ 2004; Dular, Tecco Hvala 2007; Črešnar et al. 2017). Gradišnica je po dosedanjih objavah datirana predvsem v prazgodovinsko obdobje (Križ 1987; isti 1988; Du- lar, Tecco Hvala 2007, 343, sl. 266), vendar se omenja- jo tudi mlajše najdbe oz. ostaline (Križ 1987, 242). Za potrebe naše raziskave smo sicer pridobili podatke z za- ščitnih raziskav, a na tem mestu kronološke pripadnosti posamez nih faz najdišča natančneje ne obravnavamo. 1 1 Zahvale za vpogled v dokumentacijo o dosedanjih terenskih razi- skavah Gradišnice in za pregled takrat pridobljenih najdb gredo dr. Naselbina z nasipom obsega površino pribl. 2,8 ha na nadmorski višini 205–225 m in je trenutno v rabi kot travniška površina. Poleg nasipa so prepoznavne tudi terase, ki so lahko arheološkega in/ali sodobnega iz- vora, ter smeri ornic kot posledica sodobnega polje- delstva. V geomorfološko-geološkem smislu leži na nekoliko privzdignjenem platoju iz gostega jurskega plastnatega apnenca z ooliti (Pleničar, Premru 1977). Na digitalnem modelu reliefa (DMR), pridobljenem iz ZLS podatkov (slika 3), je naselje na vzhodni in južni strani jasno zamejeno z ostrim, odsekanim robom, v obrambni sistem pa so učinkovito vključeni tudi robovi kraških vrtač. Pregled arheoloških raziskav Kljub temu da je bilo najdišče omenjeno že v 19. stoletju, so za poznavanje najdišča pomembne predvsem zaščitne raziskave iz 80. let 20. stoletja (Križ 1987; isti 1988), kasneje pa je bil narejen tudi topografski izris naselbine Borutu Križu in Petri Stipančić iz Dolenjskega muzeja Novo mesto ter dr. Philu Masonu z Zavoda za varstvo kulturne dediščine Slove- nije, OE Novo mesto. Slika 3. Gradišnica pri Dolenjem Gradišču z označenimi raziskanimi območji; a) satelitski posnetek (vir: Splet 2); b) DMR na podlagi ZLS posnetka (vir: Splet 1). Figure 3. Gradišnica near Dolenje Gradišče with marked research areas; a) satellite image (source: Web 2); b) DMR on a basis of Lidar data (source: Web 1). Geofizikalne raziskave v kraškem okolju ... Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 10 4. 07. 2019 19:33:03 11 (Dular, Tecco Hvala 2007, sl. 266). Zaščitne raziskave so bile izvedene na vzhodnem robu naselbine, kjer je bilo obzidje poškodovano in razgaljeno z obdelovanjem vinograda na pobočju tik pod naseljem, in na njeni se- verozahodni strani, kjer je bil ob gradnji ceste razkrit in poškodovan del obrambnih struktur. S sondo (10 × 3 m) na vzhodni strani naselja, ki je pre- čila ostaline obzidja in nasipa, je bilo ugotovljenih pet plasti: najglobljo plast je predstavljala rumena ilovica brez kulturnih ostankov (geološka osnova), nad njo je bila po vsej dolžini profila 8–20 cm debela plast sive, mastne zemlje s koščki oglja in ostanki organskih sno- vi (plast II), nad to pa se je nahajala plast rdeče-rjave ilovice (plast III), ki je bila prekrita s plastjo grušča, peska in večjih kamnov (plast IV). Slednjo razumemo kot ostanke zidu, močno poškodovanega z vinogradni- ško dejavnostjo (slika 4 zgoraj). Prekrivala jih je le še plast V , sivo-rjava zemlja, oz. orna plast, ki je vsebovala tudi nekaj kamenja zidu. Na severozahodni strani je zaradi gradnje ceste nastal presek, ki je načel ostaline utrdbenih struktur naselja. Arheološko dokumentiran presek (dol. 12 m, viš. 3,6 m) ponuja naslednje sosledje plasti: geološka osnova je rdečkasto rumena plast z oksidi, nad njo je 60–70 cm temno rjave kompaktne ilovice, sledi nekajcentimetrska črna prežgana plast z ostanki lesa in žganine, nanjo pa je bil postavljen kamniti zid. V višino je bil ohranjen do- ber meter, nad njim pa je še 25–35 cm črne orne zemlje (slika 4 spodaj). Pri kopanju jarka za infrastrukturo so v notranjosti gradišča ob tem odkrili številne keramične Slika 4. Gradišnica pri Dolenjem Gradišču. Sonda v severovzhodnem delu naselja med izkopavanjem leta 1986 (zgoraj, pogled proti jugovzhodu) in arheološko dokumentiranje poškodbe utrdbenih struktur na njegovem vzhodnem delu leta 1987 (spodaj, pogled proti jugu) (foto: B. Križ, Arhiv ZVKDS OE Novo mesto). Figure 4. Gradišnica near Dolenje Gradišče. Trial trench in the northeastern part of the settlement during excavation in 1986 (above, view to the southeast) and documentation of the destruction of the fortification constructions in its eastern part in 1987 (below, view to the south) (Photo: B. Križ, Archive IPCHS RU Novo mesto). Arheo 35, 2018, 7–31 Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 11 4. 07. 2019 19:33:03 12 svitke in odlomke lončenine, ki so ležali v popolnoma prežgani rdeče-oranžni zemlji. Na mestu, kjer je jarek presekal obzidje, je bil odkrit do 2 m širok pas kamenja, ki predstav lja ostanke kamnitega obzidja. Če povzamemo dosedanja dognanja zaščitnih raziskav, je bilo ugotovljeno, da je bilo naselje v starejši fazi utrjeno z zemljenim nasipom, v mlajši fazi pa je bilo na ostanke zemljenega nasipa postavljeno kamnito obzidje. Metodologija Metoda električne upornostne tomografije (ERT) Zaradi natančnih 2D in 3D analiz ter naprednih postop- kov vizualizacije, ki omogočajo podrobnejši vpogled v arheološke vsebine podpovršja, postaja v arheologiji ERT vedno bolj upoštevana in s tem tudi pogosto upo- rabljena neinvazivna metoda. Uspešno se uporablja pri raziskavah večplastnih naselbin (Diamanti et al. 2005; Berge, Drahor 2011a,b; Apostopoulos et al. 2014, Horn et al. 2018b), zasutih utrdbenih struktur z obzidji in nasi- pi (Dogan, Papamarinopoulos 2003; Murdie et al. 2003a; isti 2003b; Leucci et al. 2007; Horn et al. 2017, v tisku), gomilnih nekropol s kamnitimi grobnicami (Papadopou- los et al. 2010; Tsourlos et al. 2014; Mušič et al. 2018), kavern in jamskih prehodov (Leucci et al. 2007), pri odkrivanje starih mestnih obzidij in drugih večjih arheo- loških struktur (Tsourlos, Tsokas 2011; Orfanos, Aposto- lopoulos 2011), nadalje prispeva k razumevanju geolo- ških in geoarheoloških posebnosti arheoloških najdišč (Similox Tohon et al. 2004; Teixidó et al. 2013; Mušič et al. 2015) ter pripomore tudi k boljšemu razumeva- nju zgodovinskih potekov dela in proizvodnih procesov (Leo pold et al. 2011). Meritve upornosti temeljijo na dejstvu, da se električna upornost (oziroma njej recipročna prevodnost) arheolo- ških objektov razlikuje od medija, v katerem se nahajajo, na kar v največji meri vplivajo dejavniki, ki kontrolirajo porazdelitev vlage z elektroliti oz. ionskimi spojinami v tleh. Pri ERT metodi dovajamo v tla električni tok preko dveh tokovnih elektrod, hkrati pa z dvema potencialni- ma elektrodama merimo električne potenciale določene prostornine podpovršja. Z avtomatiziranim preklaplja- njem elektrod vzdolž poljubno dolgega profila (omeje- nega s številom razpoložljivih elektrod) izmerimo upor- nostno psevdosekcijo z izbrano elektrodno razvrstitvijo z določenim geometrijskim faktorjem ter izračunamo navidezne upornosti določene prostornine tal (glej npr. Loke 2016). Rezultati ERT raziskav predstavljajo 2D ali 3D nav- pični prerez podpovršja, ki zagotavlja kvantitativno vrednotenje upornostnih anomalij, na podlagi katerih lahko podamo prostorsko razsežnost in položaj arheo- loških struktur v odnosu do materialov naravnega oko- lja. Na podlagi značilnih razponov vrednosti upornosti določenih materialov (glej npr. Dobrin, Savit 1988; Telford et al. 1990) lahko nato analiziramo tip, sestavo in ohranjenost arheoloških struktur in geoloških plasti. Pomembna prednost izvajanja ERT raziskav je tudi v prilagodljivosti načina izvajanja meritev na površinah, ki zaradi geomorfoloških oblik, kot so strma pobočja in jarki (npr. večji nasipi z obrambnimi jarki in gomile), in/ali poraščenosti z vegetacijo niso primerna za druge geofizikalne meritve. Izvajanje ERT meritev in obdelava podatkov Lokacije ERT profilov (slika 3) so bile izbrane na podlagi morfoloških oblik, jasno prepoznavnih na ZLS posnetku. Dolžine, medelektrodne razdalje ter elektrodne razvrsti- tve vseh profilov so podane v Tabeli 1. Skladno s cilji raziskav, da bi zadostili vpogledu v ar- heološke in hkrati geološke vsebine podpovršja, smo pri vseh profilih uporabili nekoliko večjo medelektrodno razdaljo za pridobitev večje horizontalne pokritosti ter večje globine preiskav pri omejenem številu elektrod. Občutljivost metode se z globino zmanjšuje; odvisna je od dolžine profila in/ali medelektrodne razdalje ter vr- ste elektrodne razporeditve (Edwards 1977; Loke 2016). Srednja globina preiskav pri dolžini profila 39 m znaša približno 8 m pri elektrodni razporeditvi dvojni dipol, 7,4 m pri WennerSchlumberger ter 6,7 m pri razporedi- tvi Wenner alfa. Medelektrodna razdalja 1 m zagotavlja vertikalno in horizontalno ločljivost približno 0,5 m, kar še vedno zadošča prepoznavanju arheoloških značilnosti, prednost večje globine (na račun nekoliko slabše ločlji- vosti) preiskav pa je vpogled v globljo podzemno geoar- heološko strukturo najdišča. Vse meritve smo izvedli z merilnim instrumentom Ares. Za primerjavo in oceno ustreznosti na Gradišnici smo profile 1, 2 in 3 izmerili s tremi različnimi ele- ktrodnimi razvrstitvami. Zaradi največje vodoravne občutljivosti je razvrstitev dvojnega dipola v večini Geofizikalne raziskave v kraškem okolju ... Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 12 4. 07. 2019 19:33:03 13 primerov najustreznejša izbira pri preiskovanju nav- pičnih struktur (obzidja, zidovi, robovi teras, jarki ...), Wenner alfa pa je zaradi boljše zaznave navpičnih spre- memb v upornosti dobra izbira za preiskovanje vodo- ravnih sedimentov in/ali arheoloških plasti oz. struktur. Razvrstitev Wenner Schlumberger je relativno občutlji- va tako na vodoravne kot navpične spremembe v upor- nosti in predstavlja kompromis med prej omenjenima (Loke 2016). Pri ERT metodi izvajamo obdelavo podatkov oz. t. i. psevdosekcij s pomočjo geofizikalne inverzije (npr. Day, Morrison 1979; Silvester, Ferrari 1990; Dahlin, Loke 1998; Olayinka, Yaramanci 2000; Loke, Dahlin 2002; Loke 2016), kjer model razdelimo na celice in z iterativ- nim postopkom izračunani model približujemo izmerje- nim vrednostim navidezne upornosti. Rešitev problema ni enoznačna, ampak imamo lahko pri istem nizu podat- kov več možnih končnih inverznih modelov, ki ustrezajo enakim začetnim vrednostim navideznih upornosti, zato z dodatnimi, že znanimi oz. predvidenimi vhodnimi po- datki o najdišču, ki jih lahko integriramo v t. i. omejitve vhodnih parametrov, optimiziramo inverzni postopek, da dobimo natančnejši 2D ali 3D inverzni upornostni model podpovršja. Prav tako lahko izvedemo preverbo dolo- čene situacije s simulacijo, tako da izdelamo sintetični model, ki mu določimo območja z znanimi vrednostmi upornosti ter zanj izračunamo navidezne vrednosti upor- nosti, kot bi jih dejansko izmerili na terenu. Nato izvede- mo inverzijo z enakimi omejitvami vhodnih parametrov in primerjamo oba inverzna modela, realnega ter sinte- tičnega. V namen takšne preverbe smo izdelali sintetični model s simulacijo distribucije upornosti podobne tisti, ki smo jo dobili pri profilu ERT 3, izmerjenem čez nasip na vzhodnem robu naselbine. Pred obdelavo smo v profile integrirali topografske po- datke. Pri vseh profilih oz. psevdosekcijah smo izvedli osredotočeno inverzijo (Focused inversion) po metodi najmanjših kvadratov (Least-square method) z uporabo algoritma glajenja ter dodatnega izostrevanja kontrasta (Portniaguine, Zhdanov 1999; Zond geophysical softwa- re 2016), kjer smo s pomočjo dodatnih vhodnih omejitev procesa inverzije določili modelu kontrastne vrednosti sosednjih celic. Nizkofrekvenčna elektromagnetna metoda (CMD) Z nizkofrekvenčnimi elektromagnetnimi metodami so- časno merimo spremembe električne prevodnosti in ma- gnetne susceptibilnosti, kar odpira širok nabor možnosti uporabe tudi v arheološki geofiziki (Maillol et al. 2004; Simpson et al. 2009; Mušič et al. 2014; Basar 2018). Pri arheoloških raziskavah so se začele te meritve v Evropi uveljavljati že v 60. letih preteklega stoletja in v 70. letih v ZDA (Clay 2006; Bonsall et al. 2013). Meritve električne prevodnosti so načeloma najbolj ustrezne za prepoznavanje negativnih arheoloških oblik (jarki, odpadne jame, izkopi za temelje hiš ...), saj so nji- hova polnila običajno prevodnejša od neposredne okoli- ce, ker zadržujejo večjo količino vlage. Na podlagi karti- ranj električne prevodnosti lahko zanesljivo lociramo in ugotovimo tudi sestavo struktur, kot so nasipi, naselbin- ske terase, večje jame, gomile, zidovi itd. (Fröhlich Gu- gler, Gex 1996; Sarris et al. 2002; Lück et al. 2003; Clay Tabela 1. Tehnične podrobnosti izmerjenih ERT profilov za elektrodne razvrstitve: DD – dvojni dipol, WS – Wenner Schlumberger, WA – Wenner alfa. Table 1. Techical details of measured ERT profiles for electrode arrays: DD – dipole-dipole, WS – Wenner Schlumberger, WA – Wenner alpha. Arheo 35, 2018, 7–31 Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 13 4. 07. 2019 19:33:03 14 2006; Mušič, Horvat 2007; Simpson et al. 2010; Bonsall et al. 2013; Basar 2018). S kartiranjem sprememb magnetne susceptibilnosti na arheoloških najdiščih lahko prepoznamo območja s ter- moremanentno magnetizacijo (območja intenzivnejše rabe ognja), sledi metalurške dejavnosti (talilne peči in/ ali kovaška ognjišča, deponije odpadnih produktov), pri- sotnost kovinskih (železnih) predmetov, plasti z večjo količino keramike, ostanke iz materialov z magnetnimi lastnostmi (kot so opeka, vulkanske kamnine) itd. (Tab- bagh 1986; Clay 2006; Smekalova, Bevan 2009; Simp- son et al. 2009; De Smedt et al. 2013; Wunderlich et al. 2015; Basar 2018). Metoda deluje na podlagi indukcije elektromagnetnega polja z oddajno tuljavo, pri čemer s sprejemno tuljavo merimo spremembe sekundarnega polja. Prednost instru- menta CMD Mini-Explorer je v tem, da ima poleg od- dajne še tri sprejemne tuljave (multi-coil), ki delujejo na enaki frekvenci, zato se meritve obeh količin izvajajo so- časno na treh različnih globinskih dosegih (multi-depth) (Bonsall et al. 2013; GF Instruments 2016). Izvajanje CMD meritev in obdelava podatkov Raziskano območje na Gradišnici pri Dolenjem Gradišču zajema površino 120 × 60 m (slika 3). Meritve smo izva- jali ročno (manual mode) s polaganjem senzorjev na tla v mreži točk z gostoto 1 × 1 m, pri postavitvi instrumenta na večjo globino (Hi depth), pri čemer smo v vsaki točki meritev dobili odčitke vrednosti konduktivnosti (mS/m) in magnetne susceptibilnosti (ppt) za kumulativne glo- binske intervale do 0,5 m, 1,0 m in 1,8 m globine. Re- zultate smo interpolirali z metodo minimalne ukrivlje- nosti (Minimum curvature) v pravilno mrežo podatkov 0,5 × 0,5 m. Razpone vrednosti posameznih kvadrantov (20 × 20 m) smo izenačili z uporabo algoritma za izena- čitev razponov (Edge Correction) ter uporabili postopek eliminacije ekstremnih vrednosti (De Spike) za odstra- njevanje šumov v geofizikalnih podatkih. Rezultati takšne obdelave so predvsem kvalitativne na- rave, kjer vsaka karta predstavlja lateralne spremembe prevodnosti ali mag. susc. podpovršja v kumulativnem globinskem intervalu, to je 0−0,5 m, 0−1,0 m in 0−1,8 m. Tako lahko na kartah navidezne prevodnosti in/ali magnetne susceptibilnosti posameznega senzorja dobro razmejimo le lateralne spremembe znotraj globinskega intervala posameznega senzorja. Zato smo v namen pri- dobitve tudi stratigrafskih informacij celotne raziskane površine s pomočjo geofizikalne inverzije izdelali 3D inverzni upornostni model na podlagi podatkov navide- znih prevodnosti (npr. Sasaki 2001; Haber et al. 2004; GF Instruments 2016). To smo izvedli podobno kot pri ERT metodi, s čimer smo testirali možnost kvantitizaci- je rezultatov CMD metode za pridobitev stratigrafskih informacij. Zaradi prisotnosti šuma, ki je v primerjavi s podatki ERT metode v večji meri prisoten pri podatkih CMD metode, smo pri inverznem modeliranju uporabili nekoliko večji faktor dušenja (Dumping factor). Z enakim namenom smo uporabili Occam inverzno metodo po me- todi najmanjših kvadratov z uporabo algoritma glajenja in dodatnega minimiziranja kontrastov (Constable et al. 1987; Zond geophysical software 2016), ki rezultira v bolj zglajeni porazdelitvi parametrov končnega modela. Rezultati z interpretacijo ERT – Primerjava različnih elektrodnih razvrstitev Primerjava inverznih ERT modelov 1, 2 in 3 (slika 5), izmerjenih z različnimi elektrodnimi razvrstitvami, kaže generalno podobnost, vendar so (sub)vertikalne, tako višjeupornostne kot tudi nižjeupornostne strukture, bolje definirane pri razporeditvi dvojnega dipola, zato smo pri nadaljnji interpretaciji ERT rezultatov uporabili inverzne modele s to razvrstitvijo. ERT – Sintetični model s simulacijo zgradbe nasipa Da bi preverili pravilnost inverznih ERT modelov, smo za profil ERT 3 testirali odzivnosti elektrodne razporedi- tve dvojni dipol pri znani porazdelitvi upornosti podpo- vršja (slika 6). Celicam sintetičnega modela smo ročno dodelili znane vrednosti upornosti (slika 6a) in izraču- nali psevdosekcijo porazdelitve navideznih upornosti (slika 6b), ki bi jih pri taki porazdelitvi prave upornosti izmerili z elektrodno razporeditvijo dvojni dipol. Nadalje smo izvedli inverzijo za izračunano psevdosekcijo s po- dobnimi vhodnimi omejitvami inverznega modeliranja kot pri vseh dejansko izmerjenih psevdosekcijah, s čimer smo se prepričali, da je končni inverzni model (slika 6c) zelo dober približek sintetičnemu modelu (slika 6a). To pomeni, do so vhodne omejitve inverznega modeliranja optimizirane, inverzni modeli pa predstavljajo zelo dober približek dejanski porazdelitvi upornosti v podpovršju. Geofizikalne raziskave v kraškem okolju ... Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 14 4. 07. 2019 19:33:04 15 Slika 5. Primerjava inverznih ERT modelov 1, 2 in 3, izmerjenih z elektrodnimi razvrstitvami dvojni dipol, Wenner Schlumberger in Wenner alfa. Figure 5. Comparison of the inverse ERT models 1, 2, and 3, measured by dipole-dipole, WennerSchlumberger and Wenner alpha electrode arrays. Slika 6. Sintetični model (a), izračunana psevdosekcija navideznih upornosti (b) in inverzni ERT model (c) za ERT profil 3. Figure 6. Synthetic model (a), calculated apparent resistivity data (b) and inverse ERT model (c) for ERT profile 3. Arheo 35, 2018, 7–31 Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 15 4. 07. 2019 19:33:06 16 Nekoliko slabše definirana je le srednjeupornostna ano- malija v podlagi, ki se nahaja na dnu na levi strani in- verznega modela, kar opominja na znano dejstvo, da se občutljivost metode pri meritvah z globino zmanjšuje. Zato je potrebno način meritev skrbno načrtovati in pri- lagoditi pričakovanim dimenzijam ter globinam ciljnih objektov. Tako moramo za kar najboljše rezultate izbrati najustreznejšo elektrodno razporeditev, dolžino profilov in medelektrodni razmik, ki hkrati zagotavljajo zadostno ločljivost in tudi globino preiskav. Po dosedanjih izku- šnjah (Horn et al. 2017, v tisku; Mušič et al. 2018; Horn et al. 2018a; Horn et al. 2018b; Žebre et al. 2018) je zelo priporočljivo, da ERT raziskave načrtujemo tako, da se ciljni objekti nahajajo v zgornjih dveh tretjinah srednje globine preiskav, kjer je seveda to prostorsko izvedljivo. CMD Mini-Explorer – poskus vertikalnega ločevanja plasti Ker predstavlja upornost recipročno vrednost konduktiv- nosti, so za lažjo primerjavo z rezultati ERT raziskav kar- te navideznih prevodnosti (sliki 7 in 9) prilagojene tako, da so višje vrednosti prevodnosti (oziroma nižje vredno- sti upornosti) ponazorjene z modro barvo, nižje vrednosti prevodnosti (oz. višje vrednosti upornosti) pa z rdečo. S primerjavo kart navidezne prevodnosti s poenotenimi razponi vrednosti na vseh treh senzorjih oz. globinskih intervalih (slika 7) lahko zaključimo, da je nizka prevo- dnost prisotne v glavnem v globinskem intervalu 0–0,5 m (slika 7a), karti za globinska intervala 0–1 m in 1–1,8 m (slika 7b, c) pa nakazujeta, da morajo biti globlje plasti relativno prevodnejše (oz. nižjeupornostne). Takšna pri- merjava in kvantitativno vrednotenje vrednosti med sen- zorji sta zaradi postopka obdelave podatkov, predvsem izenačevanja vrednosti navideznih prevodnosti (Edge match) med posameznimi kvadranti (20 × 20 m), obi- čajno precej nezanesljiva, ker v večini primerov ne pri- kazujeta dejanskih razlik med posameznimi globinskimi intervali (senzorji). Pravilnejšo razlago stratigrafskih podatkov omogo- ča kvantifikacija vhodnih podatkov na podlagi geofi- zikalne inverzije, rezultat katere je v tem primeru 3D Slika 7. Karte konduktivnosti z enakimi razponi vrednosti pri vseh treh senzorjih (globinskih intervalih); a) senzor 1 (0–0,5 m), b) senzor 2 (0–1 m), c) senzor 3 (0–1,8 m). Figure 7. Conductivity maps with the same range of values for all three sensors (depth intervals); a) sensor 1 (0–0.5 m), b) sensor 2 (0–1 m), c) sensor 3 (0–1.8 m). Geofizikalne raziskave v kraškem okolju ... Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 16 4. 07. 2019 19:33:07 17 inverzni upornostni model CMD meritev (slika 8 in 9), ki predstav lja realnejšo porazdelitev upornosti po globini. Na tem mestu je potrebno omeniti, da imamo v primeru CMD meritev pri geofizikalni inverziji na voljo podatke le na treh globinskih nivojih (pri ERT meritvah pa na pre- ko 40 globinskih nivojih), zato inverzni upornostni CMD modeli predstavljajo zgolj grobo informacijo o vertikalni porazdelitvi upornosti (stratigrafiji). Iz 3D inverznega modela (slika 8) lahko razberemo, da so višjeupornostne (600−1000 Ωm) plasti večinoma pli- tvo pod površino in segajo do globine 0,5 m ali manj, z izjemo na jugovzhodnem robu, kjer segajo do globine 0,8 m, ter se tanjšajo proti jugu, kjer je na površju priso- ten nizkoupornostni (do 100 Ωm) drobnozrnati material z večjo vsebnostjo vlage. Upornost z globino pada in ne kaže prisotnosti visokoupornostne podlage kompaktne- ga apnenca do te globine (1,7 m). Kvečjemu se na dnu 3D modela (slika 9) mestoma pojavijo nekoliko povi- šane vrednosti upornosti (~ 200 Ωm), kar lahko odseva prisotnost močno preperelega apnenca. Lahko gre tudi za preperino z ilovico in kamninskim drobirjem, ali pa prežgane arheološke plasti, ki imajo podobne vrednosti upornosti. Inverzni upornostni model CMD meritev predstavlja pri- meren način za ugotavljanje grobe stratigrafije arheolo- ških in geoloških plasti. Kljub temu je zaradi kompenza- cije in dušenja večje količine šuma, ki brez dušenja lahko destabilizira inverzijo, kar rezultira v nerealnih inverznih modelih, prisotnega pri vhodnih CMD podatkih, nekoli- ko manj primeren za interpretacijo lateralnih sprememb v upornosti. Te so v tem primeru bolje definirane na kartah navidezne prevodnosti. CMD Mini-Explorer – lateralne spremembe navidezne prevodnosti in magnetne susceptibilnosti Tako karte porazdelitve navidezne konduktivnosti kot magnetne susceptibilnosti (slika 10) kažejo trend poraz- delitve anomalij v smeri SV–JZ. Te sovpadajo predvsem s smerjo ornic (slika 3) in z robovi teras, ki potekajo v enaki smeri. Ta trend je zlasti izrazit na senzorju 1 blizu površi- ne, v globinskem intervalu 0–0,5 m (slika 10a, d), pri ve- čjem globinskem zajemu podatkov 2. in 3. senzorja (slika 10b, c, d, e) pa je sorazmerno manj izrazit. Na večjih glo- binah so jasno prepoznavne bolj zgoščene in strukturirane anomalije, ki lahko z večjo gotovostjo odsevajo učinek bolje ohranjenih arheoloških struktur in situ. Slika 8. 3D inverzni upornostni CMD model (zgoraj) in delno transparentni stranski pogled 3D modela (spodaj) (razmerje V : H = 10 : 1). Figure 8. 3D inverse resistivity model of CMD data (top) and semi-transparent side views of the 3D model (bottom) (vertical exaggeration = 10). Arheo 35, 2018, 7–31 Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 17 4. 07. 2019 19:33:08 18 Na podlagi kontrastnega prikaza porazdelitve prevodno- sti (slika 10a, b, c) bi lahko sklepali, da območja z nižjo prevodnostjo (oz. višjo upornostjo) na severovzhodnem delu raziskanega območja predstavljajo kompaktnejši apnenec blizu površja. Že s 3D inverznim modelom smo ugotovili, da višjeupornostne anomalije segajo večinoma do globine 0,5 m, pod njimi pa se nahaja nižjeupornostna plast drobneje zrnatega (glinastega ali ilovnatega) mate- riala z večjo vsebnostjo vlage, ki na zahodnem delu sega proti površju v obliki večje kotanje. Srednje vrednosti upornosti, značilne za zelo prepereli apnenec ali za ilovi- co s kamninskim drobirjem in prežgane arheološke plasti, so prisotne na skrajnem severnem delu, ponekod v osre- dnjem delu in na jugovzhodnem robu ter v smeri poteka pregiba na južnem delu raziskanega območja. Te ugoto- vitve govorijo v prid razlagi, da visokoupornostna (oz. nizko prevodna) območja, poleg kamninskega drobirja, najverjetneje predstavljajo tudi arheološke strukture, kot Slika 9. 3D inverzni upornostni CMD model, pogled od spodaj (razmerje V : H = 10 : 1); A – nizkoupornostna območja predstavljajo kotanje, zapolnjene z vlažnim ilovnatim/glinastim sedimentom, v katerih so najverjetneje prisotni tudi arheološki ostanki, območja lahko predstavljajo tudi odpadne jame; B – srednjeupornostne anomalije na dnu 3D modela lahko predstavljajo območja preperine apnenca v podlagi (globina pribl. 1,7 m) ali pa ilovico s kamninskim drobirjem ter prežgane arheološke plasti. Figure 9. 3D inverse CMD resistivity model, view from the bottom (vertical exaggeration = 10). A – low resistivity areas reflect depressions, filled with moist loamy/clayey sediments which probably also contain archaeological material, some areas could represent dump pits; B – medium resistivity anomalies could be connected to the severely weathered limestone closer to the surface (at depth app. 1.7 m), or to the loamy sediment with stone debris and burnt archaeological horizons. Geofizikalne raziskave v kraškem okolju ... Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 18 4. 07. 2019 19:33:09 19 Slika 10. Rezultati CMD meritev – porazdelitve navidezne prevodnosti in magnetne susceptibilnosti v treh globinski intervalih. Karte električne prevodnosti oz. konduktivnosti (mS/m): a) senzor 1 (0−0,5 m), b) senzor 2 (0−1 m), c) senzor 3 (0−1,8 m); Karte magnetnih susceptibilnosti (ppt): d) senzor 1 (0−0,5 m), e) senzor 2 (0−1 m), f) senzor 3 (0−1,8 m). Figure 10. CMD measurement results – the distribution of apparent conductivity and magnetic susceptibility in three depth intervals. Conductivity map (mS/m): a) sensor 1 (0–0.5 m), b) sensor 2 (0–1 m), c) sensor 3 (0–1.8 m); Magnetic susceptibilty map (ppt): d) sensor 1 (0–0.5 m), e) sensor 2 (0–1 m), f) sensor 3 (0–1.8 m). Arheo 35, 2018, 7–31 Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 19 4. 07. 2019 19:33:12 20 so kamnite zidne konstrukcije, prežgana glina, deponije lončenine, utrjeni robovi teras oz. iz apnenčevih lomljen- cev grajene strukture ipd. Te pa so bile s sodobnim polje- delstvom na površini oz. do globine ~ 0,5 m prerazpore- jene v smeri oranja in terasiranja (SV–JZ). Višja magnetna susceptibilnost je lahko posledica termo- remanentne magnetizacije, prisotne na območjih inten- zivnejše rabe ognja, kot so npr. hišna ognjišča, lončar- ske delavnice, plasti v večjo količino keramike in druge prežgane plasti, ter sledov metalurške dejavnosti, kot so talilne peči, kovaška ognjišča in z njimi povezane depo- nije odpadnega materiala. Na senzorju 1 (slika 10d) so te zgoščene v osrednjem pasu v smeri SV–JZ in jih lahko z veliko gotovostjo označimo kot arheološki zapis v ornici, kjer se je arheološki material nakopičil vzdolžno s smer- jo oranja (Gruškovnjak 2017, 37). Globlje, v globinskem intervalu 0–1 m (senzor 2, slika 10e), so anomalije bolj zgoščene, kar odseva mesta izvora prežganih arheološki ostankov. V intervalu z najglobljim dosegom (0–1,8 m) (senzor 3, slika 10f) pa kažejo anomalije poleg večje zgoščenosti tudi že določeno strukturiranost, ki je pogo- sto značilnost arheoloških ostankov. Za prikaz prekrivanja obeh fizikalnih količin smo iz- dvojili območja z anomalijami nizkih, nižjih in visokih konduktivnosti ter visokih in zmerno povišanih anomalij magnetne susceptibilnosti, izmerjenih s senzorjem 3, ki zajema celoteni globinski interval 0−1,8 m (slika 11). Večja območja nizke prevodnosti so prisotna na sever- nem delu, manjša pa so zgoščena v osredjem in zaho- dnem delu raziskanega območja v relativno pravilnih oblikah. Nakazujejo prisotnost kamnitega materiala (drobir apnenca, preperina apnenca in/ali konstrukci- je iz apnenčevih lomljencev v arheoloških kontekstih), v kombinaciji s povišano magnetno susceptibilnostjo pa predstavljajo tudi prežgane plasti, ki so lahko posle- dica požarov in/ali s preteklimi dejavnostmi povezane uporabe ognja, kar je bilo opaženo tudi pri zaščitnih iz- kopavanjih (Križ 1988). Podobno je slabo prevoden in visoko magnetno susceptibilen material nakopičen na Slika 11. Interpretacija anomalij prevodnosti in magnetne susceptibilnosti senzorja 3 (globinski interval 0–1,8 m). Figure 11. Interpretation of conductivity and magnetic susceptibility anomalies measured with sensor 3 (depth interval 0–1.8 m). Geofizikalne raziskave v kraškem okolju ... Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 20 4. 07. 2019 19:33:13 21 severozahodnem ter na južnem delu, kjer so na podlagi ZLS (slika 3) vidni utrjeni robovi teras in pregibi. Obmo- čja dobre prevodnosti lahko povežemo z drobnozrnatimi glinastimi (in/ali) ilovnatimi sedimenti z večjo vsebnostjo vlage. Kjer se te anomalije prekrivajo s povišano magne- tno susceptibilnostjo, lahko predstavljajo tudi odpadne jame z nakopičenim žganinskim materialom. Na južnem vogalu raziskanega območja se zvrstijo od severa proti jugu podolgovate anomalije najprej visoke prevodnosti, sledi visoka magnetna susceptibilnost, nato nizka pre- vodnost ter zopet na jugu območje visoke prevodnosti. Morda gre za utrjen rob na pregibu terase (naravnega ali antropogenega izvora), kjer se je na notranji (in zunanji) strani predpostavljene kamnite konstrukcije nabral dobro prevoden in visoko magnetno-susceptibilen material. Podolgovate anomalije nizke prevodnosti in visoke ma- gnetne susceptibilnosti v smeri SZ–JV lahko razen na njihovem robu, kjer gre za pregib terase, razumemo kot v smeri oranja nakopičen arheološki material. ERT – ločevanje plasti po globini z upoštevanjem rezultatov CMD meritev Z rezultati ERT raziskav podrobneje razčlenjujemo poraz- delitev upornosti po globini. Izdvojena območja so ozna- čena z velikimi črkami in po potrebi z zaporednimi števil- kami ter so podrobneje razložena v podnapisih. Dolžine vseh inverznih ERT modelov so podane v metrih (Xm), višine pa v nadmorskih višinah (Zm). Ker ne poznamo stopnje sedimentacije s prirastkom (ali erozijo) tal in sedi- menta v zadnjih tisočletjih, niti nimamo podatkov o mo- rebitnem navažanju zemljine na določene dele najdišča v sodobnem času, ne moremo enoznačno razlagati struktu- riranosti območij. Vsekakor pa lahko na podlagi vrednosti upornosti (in magnetne susceptibilnosti) razložimo sesta- vo, dimenzije in globino struktur oz. plasti ter ob tem po- damo možne razlage za porazdelitve upornosti v danem arheološko-geološkem kontekstu z upoštevanjem rezulta- tov CMD meritev (pri profilih ERT 1 in ERT 2). Slika 12. Inverzni model profila ERT 1. A1 – višjeupornostna anomalija (kamnita konstrukcija ali naravna apnenčeva forma); B – nizkoupornostna območja do globine 3 m pod površjem (drobnozrnato glinasta/ilovnata polnila kotanj, kamor je lahko nanesen arheološki material); C – srednjeupornostne anomalije, ki predstavljajo glede na korelacijo z rezultati CMD (sliki 9 in 10) prežgane arheološke plasti; D – srednjeupornostna anomalija valovite oblike (črna prekinjena linija), ki lahko predstavlja (ilovnato) preperino apnenca in prav tako arheološke plasti; E – visokoupornostna anomalija – kompakten apnenec; F – višjeupornostna anomalija – prepereli apnenec; G1 – srednjeupornostna anomalija na mestu kaverne v apnencu, zapolnjene z (ilovnato) preperino. Figure 12. Inverse model ERT 1. A1 – high resistivity area (stone wall construction or natural limestone form); B – low resistivity sediment up to 3 m below the surface (clay/loam filling of the depression, which might also gather archaeological material); C – medium resistivity anomalies, which according to correlation with CMD results (Figs. 9 and 10) correspond to the burnt archaeological material; D – medium resistivity area with undulated shape (black interrupted line), which might correspond to the weathered loamy material and also archaeological remains; E – high resistivity solid limestone; F – moderately high resistivity weathered limestone; G1 – cavern in limestone, filled with loamy material. Arheo 35, 2018, 7–31 Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 21 4. 07. 2019 19:33:14 22 Profil ERT 1 (slika 12) se nahaja na delu naselbine z bla- gim naklonom površja proti jugozahodu (slika 3) in sega na območje CMD raziskav na njegovem jugozahodnem delu (sliki 10 in 11). Izmerjen je bil za ugotavljanje debe- line tal z arheološkimi horizonti in oblikovanosti apnen- čeve geološke podlage. Srednjeupornostna območja (C) se ujemajo z anomalijami višje magnetne susceptibilnosti (slika 10d, e, f in slika 11), nižjeupornostna območja (B) pa z anomalijami višje konduktivnosti (slika 10a, b, c in slika 11), kar pomeni, da gre najverjetneje za prežgane arheološke plasti (C) v globinskem intervalu približno 0,5 do 1,5 m pod površjem, ki so obdane z glinasto-ilovna- tim sedimentom (B). Lega višjeupornostne strukture A1 se ujema z lego nizko konduktivnega območja (sliki 10 in 11), vendar glede na globino in obliko te anomalije na ERT modelu ne moremo zagotovo pojasniti, ali gre za na- ravno apnenčevo obliko ali za kamnite ruševinske ostanke antropogenega izvora. Ob upoštevanju rezultatov meritev magnetne susceptibilnosti (slika 10b, c, d in slika 11), ki kažejo izrazito povišane vrednosti na tem območju, pa je verjetnejši antropogeni izvor terasiranega območja, kjer gre za kombinacijo zelo močno prežganih plasti, kamni- tih zidnih konstrukcij in ruševinskega materiala. Debelina nizkoupornostnih drobnozrnatih sedimentov z arheolo- škim potencialom na tem profilu znaša 1–3 m. Profil ERT 2 (slika 13) poteka pravokotno čez razmero- ma strmi pregib v smeri SV–JZ (slika 3b) in sega na ob- močje CMD raziskav na njegovem severozahodnem delu (sliki 10 in 11). Ta ERT profil je bil prednostno izmerjen v namen strukturne interpretacije na površini vidnega Slika 13. Inverzni model profila ERT 2. A2 in A3 – višjeupornostni strukturi pod pregibom terase, vidne na ZLS posnetku (slika 3b), lahko gre za kamniti zidni konstrukciji (v kombinaciji s prežganimi plastmi) ali pa za naravno apnenčevo obliko blizu površja; B – nizkoupornostna območja do globine 3 m pod površjem (drobnozrnato glinasta/ilovnata polnila kotanj, kamor je lahko nanesen arheološki material); C1 – višjeupornostne anomalije do globine 1 m, lahko gre za ruševinski material (lahko tudi v kombinaciji z močno prežganimi plastmi) ali za kamninski drobir izravnave terase; D – srednjeupornostne anomalije nad kompaktnim apnencem, ki lahko predstavljajo (ilovnato) preperino apnenca ali (prežgane) arheološke plasti; E – visokoupornostno območje (kompakten apnenec v podlagi). Figure 13. Inverse model ERT 2. A2 and A3 – high resistivity structures near the terraces folding, observable on Lidar image (Fig. 3b) can correspond to the stone wall constructions (also in combination with burnt layers) or to the natural limestone shape close to the surface; B – low resistivity sediment up to 3 m below the surface (clay/loam filling of the depression, which can contain archaeological material); C1 – higher resistivity anomalies with depth up to 1 m can reflect ruination material (possible in combination with burnt material) or stone debris which was used for levelling the terraces; D – medium resistivity areas above limestone bedrock (loamy weathered material or/and archaeological material); E – high resistivity solid limestone. Geofizikalne raziskave v kraškem okolju ... Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 22 4. 07. 2019 19:33:15 23 pregiba. Morfološko gledano lahko celotni profil razde- limo na zgornjo in spodnjo teraso s pregibom na sredini profila, z navpičnim skokom pribl. 2 m na razdalji 3 m. Pod mestom pregiba se na globini 2 m nahaja dvignjeno območje kompaktnega apnenca (E), nad katerim se ne- posredno pod pregibom nahaja prav tako visokouporno- stna struktura (A2), ki na jugovzhodni strani v višji legi zadržuje nizkoupornostni material (B in C1; sediment z arheološkimi ostanki), navzdol po pobočju proti severo- zahodu pa se nadaljuje v obliki nižje ležeče terase z višje- upornostnim materialom blizu površja (C1). Približno 5 m nižje od strukture A2 se nahaja še ena višjeupornostna struktura (A3). Obe strukturi (A2 in A3) lahko predstav- ljata kamniti gradnji kot del v preteklosti terasiranega ob- močja, ali pa gre za naravni apnenčevi obliki. Ne moremo pa izključiti možnosti, da gre na celotnem območju pod pregibom za izravnavo terase s kamninskim drobirjem in/ali drugim višjeupornostnim arheološkim materialom. Območja C1 in B na jugovzhodni polovici profila oz. na zgornji terasi se ujemajo s povišanimi magnetnimi su- sceptibilnostmi (slika 11) in relativno višje konduktiv- nim območjem rezultatov CMD metode (slika 10a, b, c). Najverjetneje gre torej za prežgane arheološke ostaline v relativno vlažnejšem drobnozrnatem geološkem mediju do globine pribl. 1,5 m (največ do 3 m) pod površjem. Profil ERT 3 (slika 14) smo izmerili pravokotno čez na- sip na vzhodnem robu naselbine s ciljem ugotavljanja dimenzij ostankov kamnitega obzidja z ruševinskim ma- terialom pod plastjo ornice. Obzidje je jasno definirano v obliki pravokotnika (A4) z ruševino na zunanji strani (A5). Proti pričakovanjem smo ugotovili, da se na tem robu naselbine kompaktnejši apnenec nahaja relativno globoko (slika 14, E in F) pod površjem in je tako obzidje Slika 14. Inverzni model profila ERT 3. A4 – višjeupornostna kamnita zidna konstrukcija (dimenzije 1,5 × 2 m); od A4 se proti vzhodu širijo kamnite ruševine obzidja (A5), najbrž povzročene z obdelovanjem vinograda na zunanjem pobočju; A6 – višjeupornostna anomalija relativno pravilne oblike v notranjosti naselbine na enakem nivoju kot obzidje (črna prekinjena linija), najbrž gre za arheološke ostanke; B – nizkoupornostna območja do globine 1,5 m pod površjem (ornica in drobnozrnat glinasto/ilovnat sediment, lahko s primesmi arheološkega materiala); C – srednjeupornostna plast do globine približno 1 m (ornica in ilovnat sediment z arheološkim materialom); D – ilovnat preperinski material z možnimi arheološkimi ostanki; E – kompaktni apnenec v podlagi s pričetkom na globini 3,5 m na območju naselbine in na globini 3 m zunaj naselbine; F – delno prepereli apnenec v podlagi (na globini cca 7 m pod površjem); G2 – večja kotanja oz. kaverna na notranji strani obzidja, zapolnjena z drobnozrnatim glinastim/ilovnatim sedimentom z večjo vsebnostjo vlage, najverjetneje vsebuje tudi arheološki material; G3 – drobnozrnat glinasti/ilovnat sediment. Figure 14. Inverse model ERT 3. A4 – high resistivity stone wall construction (dimension 1.5 × 2.5 m); A5 – ruins of defence wall, probably caused by the vineyard cultivation; A6 – higher resistivity anomaly inside the settlement, levelled with the defence wall (black interrupted line), probably reflects archaeological remains; B – low resistivity sediment up to 1.5 m below the surface (fine-grained clay/loam sediment/soil, which might contain archaeological material); D – loamy weathered material or/and arhcaeological material; E – solid limestone (3.5 m below the surface inside and 3 m below the surface on the outhern side of the settlement); F – partially weathered limestone (7 m below the surface); G2 – larger depression/cavern filled with clay/loamy material with higher moisture content, most probably also with archaeologcial material; G3 – fine-grained clayey/loamy sediment. Arheo 35, 2018, 7–31 Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 23 4. 07. 2019 19:33:15 24 postavljeno na debelejšo plast ilovnatega materiala (D), ki bi lahko deloma predstavljal tudi zemljeni nasip prve faze utrditve prepoznane pri izkopavanjih (Križ 1987; isti 1988). Čeprav viden le na zahodnem robu profila, se apnenec v notranjosti naselbine nahaja na tem mestu na globini pribl. 3,5 m pod površjem, kar je skladno z re- zultati 3D CMD inverznega modela, kjer smo ugotovili, da na raziskanem območju do globine 1,7 m ni prisotne visokoupornostne kompaktne apnenčeve podlage. ERT – Ugotavljanje geološke zgradbe v neposredni bližini naselbine Profila ERT 4 in ERT 5 (slika 15) smo izmerili približno 20 m vzhodno od naselbine na nekoliko nižjem območju med dvema vrtačama (slika 3) s ciljem ugotavljanja pri- sotnosti morebitnih arheoloških horizontov in vpogleda v geološko zgradbo. Oba kažeta podobno zgradbo obmo- čja, kjer se pod nenavadno ravno plastjo A7, ki jo lahko razlagamo kot kompaktnejšo plast apnenca, nahaja večja kaverna (G4), zapolnjena z drobnozrnato (glinasto/ilov- nato) preperino v debelini približno 3 m, pod katero se nahaja apnenec (E). Glede na obliko in položaj plasti A7, ki leži v globini približno 1–2,5 m, bi lahko predstavljala tudi arheološke ruševinske ostanke. Profil ERT 7 smo izmerili z namenom ugotavljanja se- stave vrtače tik pod vzhodnim robom naselbine (slika 3). Rezultati kažejo, da gre v bistvu za dve sosednji vrtači (slika 16), kjer je morfologija vrtače 1 (s premerom 22 m Slika 15. Inverzna modela a) profila ERT 4 in b) profila ERT 5. A7 – višjeupornostna plast debeline nekaj več kot 1 m, s pričetkom 1–1,5 m pod površjem, najbrž gre za plast kompaktnega apnenca (manj verjetno za arheološke ruševine). B in C – nizko do srednjeupornostna plast blizu površja (ornica in drobnozrnat glinasto/ilovnat sedimet, lahko s primesmi arheološkega materiala); E – kompaktni apnenec v podlagi; F – delno prepereli apnenec v podlagi; G4 in H – nizko do srednjeupornostno območje, kaverne s preperino in drobnozrnatim glinasto/ilovnatim sedimentom z višjo vsebnostjo vlage. Figure 15. Inverse models a) ERT 4 and b) ERT 5. A7 – high resistivity layer app. 1 m thick starts at depth 1–1.5 m below the surface, probably it reflects limestone layer (less likely archaeological ruins); B and C – low to medium resistivity near surface layer (plough zone and fine-grained sediment which might contain archaeological material); E – solid limestone; F – weathered limestone; G4 and H – low to medium resistivity area, caverns filled with weathered clayey/loamy material with higher moisture content. Geofizikalne raziskave v kraškem okolju ... Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 24 4. 07. 2019 19:33:16 25 in globino 8 m) opredeljena z znatnim znižanjem površja od smeri SV , medtem ko globlja vrtača 2 na površini ni vi- dna. Gre za izravnano površino, ki jo izdaja nizkouporno območje (G5) na mestu, kjer bi sicer glede na morfologi- jo terena (slika 3) pričakovali visokoupornostni apnenec. Na podlagi ugotovljenega lahko predpostavljamo, da je bila vrtača 2 umetno zapolnjena in izravnana. Samo na podlagi ERT raziskav seveda ne moremo opredeliti, ali so izravnave nastale sočasno s poselitvijo v arheoloških obdobjih ali kadar koli kasneje. Razprava in sklepi S pomočjo skupne interpretacije rezultatov neinvazivnih geofizikalnih metod ERT in CMD na utrjeni naselbini Gradišnica pri Dolenjem Gradišču smo prispevali ra- znovrstne podatke o sestavi arheoloških kulturnih pla- sti, predpostavljenih tipih arheoloških ostankov in nji- hovi ohranjenosti ter o geoloških posebnostih kraškega okolja ob vplivu sodobnega poljedelstva. Rezultati se dopolnjujejo, saj smo z obema metodama merili enaki količini, tj. navidezno prevodnost (CMD) in navidezno upornost (ERT) podpovršja, s CMD pa tudi magnetno susceptibilnost. Testiranje različnih elektrodnih razvrstitev pri ERT me- ritvah (slika 5) je pokazalo, da predstavlja elektrodna razvrstitev dvojnega dipola optimalno izbiro pri ugota- vljanju sestave tako potencialnih arheoloških kot kraških oblik, saj najbolje definira navpične arheološke strukture, kraške kotanje, kaverne in morfologijo razgibane apnen- čeve podlage. Nekoliko večji medelektrodni razmik, 0,8–1 m (pri končnem številu elektrod 40–48), zagota- vlja globino preiskav do približno 8 m ob relativno večji horizontalni pokritosti in s tem predstavlja optimalno iz- biro za sočasen vpogled v arheološke vsebine in geološke značilnosti konkretnega kraškega okolja. Verodostojnost sicer ne povsem enoznačnih rešitev inverznega modeli- ranja upornostnih psevdosekcij smo potrdili s sintetičnim modelom (slika 6), pri katerem smo uporabili podobne parametre kot pri dejansko izmerjenih ERT profilih. Rezultati ERT raziskav potrjujejo prisotnost privzdig- njenega, morfološko zmerno razgibanega apnenčevega platoja na območju dvignjenega dela naselbine (slike 12, 13 in 14), vendar pa kompaktni apnenec na naselbini ne izdanja, temveč je prekrit z ilovnato preperino, arheolo- škimi horizonti in ornico v skupni debelini približno 1,5 do 3 m. Profil ERT 3 (slika 14) v globinskem intervalu 1–3 m jasno orisuje ostaline obrambnega kamnitega ob- zidje višine okrog 1,5 m in širine nekaj čez 2 m, kar se ujema z ugotovitvami zaščitnih raziskav (Križ 1987; isti 1988). Ob tem so bile prepoznane tudi ruševine zidu, ki se širijo navzdol po vzhodnem pobočju. Neposredno Slika 16. Inverzni model profila ERT 6. A8 – srednjeupornostna plast debeline okrog 1 m s pričetkom pribl. 0,5 m pod površjem, lahko predstavlja arheološko plast na vrhu zapolnitve vrtače 2; A9 – srednjeupornostni pobočni material/grušč, ki deloma zapolnjuje vrtačo 1; B – nizkoupornostna plast blizu površja (ornica in drobnozrnato glinasto/ilovnat sediment, lahko s primesmi arheološkega materiala); D – preperinsko (in ilovnato) srednjeupornostno polnilo vrtače 1; E – viskoupornostni kompaktni apnenec ter F – srednjeupornostna kaverna v apnencu; G5 – nizkoupornostno drobnozrnato polnilo vrtače 2 z višjo vsebnostjo vlage. Figure 16. Inverse model ERT 6. A8 – medium resistivity layer (app. 1 m thick) that starts app. 0.5 m below the surface, it can reflect the archaeological layer of the near-surface filling of doline 2; A9 – medium resistivity slope material/debris, which partially infills doline 1; B – low resistivity fine-grained sediment close to the surface, which can contain archaeological material; D – medium resistivity weathered/loamy infill of doline 1; E – solid limestone; and F – cavern; G5 – low resistivity fine-grained moist sediment. Arheo 35, 2018, 7–31 Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 25 4. 07. 2019 19:33:17 26 pod obzidjem se nahaja nekaj več kot 3 m debela plast ilovice in/ali preperine, ki leži nad preperelo apnenčevo podlago na globini 7 m pod površjem. Ta plast zelo ver- jetno predstavlja v določeni meri tudi ostanke starejše- ga, zemljenega nasipa, odkritega pri izkopavanjih (Križ 1987; isti 1988). Kompaktni apnenec na zahodnem delu profila ERT 3, ki se nahaja v notranjosti naselbine, leži 3,5 m pod površjem. Kotanje v apnencu, zapolnjene z drobnozrnatim vlažnim sedimentom in arheološkimi ostanki, so znotraj naselbine globoke do 3 m (sliki 12 in 13), tik pred obzidjem na vzhodnem delu naselbine (slika 14) pa je bila odkrita večja kotanja širine 6–8 m in globine 7 m. Korelacija inverznih modelov profilov ERT 1 in ERT 2 z rezultati CMD raziskav kaže, da so prežgane arheolo- ške plasti (z višjo magnetno susceptibilnostjo) prisotne v polnilu kotanj, globokih do 3 m, na ERT profilih pa so večinoma zastopane s srednjimi vrednostmi upornosti, ponekod tudi z nekoliko višjimi, kar je odvisno od sto- pnje prežganosti gline oz. ilovice ter od količine kamnin- skega materiala v polnilu kotanj. Na območjih pregibov teras, jasno vidnih tudi na ZLS (slika 3b), so prisotne visokoupornostne anomalije (sliki 12 in 13) hkrati z viš- jo magnetno susceptibilnostjo (sliki 10 in 11), ki najbrž predstavljajo kamnite zidne konstrukcije za utrjevanje robov teras in močno prežgane arheološke plasti, kar je bilo prav tako že prepoznano (Križ 1988). Robovi teras so lahko deloma tudi naravnega izvora, kjer na pregibih preperela apnenčeva geološka podlaga sega skoraj do po- vršja, delno pa so lahko tudi rezultat sodobnih posegov pri terasiranju terena v poljedelske namene. Na območju izven naselbine so poleg vrtač, vidnih na ZLS posnetku (slika 3b), prisotne tudi kaverne v apnen- cu, zapolnjene z vlažnim drobnozrnatim glinastim in/ali ilovnatim sedimentom (sliki 15 in 16). Vrtače so bile del- no ali v celoti izravnane (slika 16), a dejanj oz. dejanja časovno še ne moremo opredeliti. Glede na debelino pol- nila vrtač (do 8 m in več) je celotno območje zaznamova- no z izobiljem plodne prsti, primerne za poljedelstvo in pašništvo, ter ilovnatega materiala za obrtne dejavnosti. Na podlagi 3D inverznega upornostnega modela CMD meritev (sliki 8 in 9) smo interpretirali grobo stratigra- fijo raziskanega dela naselbine. Visoko uporni (nizko prevodni) horizonti se nahajajo večinoma blizu površja (do globine 0,8 m), upornost pa nato postopoma pada do globine 1,7 m (~ globinski doseg CMD meritev). Groba razjasnitev stratigrafije na podlagi 3D inverznega modela je pomembna predvsem zato, ker potrjuje predpostavko, da lahko višjeuporne anomalije predstavljajo arheološke naselbinske ostanke (kamnite zidne konstrukcije in/ali močneje prežgane plasti) ter mestoma plasti preperelega apnenca v podlagi, ne pa tudi kompaktnega apnenca v globinskem dosegu raziskav CMD metode. Rezultati navidezne prevodnosti in magnetne susceptibil- nosti (slika 10) kažejo izrazite anomalije v zgornji plasti (pri senzorju 1 in tudi senzorju 2) v smeri oranja (SV–JZ). Te površinske anomalije prerazporejenega arheološkega materiala v smeri oranja so manj izrazite pri meritvah z večjim globinskim dosegom (senzor 3), kjer se na karti magnetnih susceptibilnosti poleg verjetnejših in situ lo- kacij izvora anomalij kaže tudi strukturiranost anomalij v relativno pravilnejših tlorisnih oblikah. Visoka frekvenca anomalij nizkih prevodnosti in visokih magnetnih su- sceptibilnosti na senzorju 3 (sliki 10 in 11) predstavlja v veliki meri učinek kamnitih zidnih konstrukcij (temelji hiš, terasiranje …) in prežganih arheoloških plasti (mesta ognjišč, posledice požarov, deponije keramike ...). Manjša območja visoke prevodnosti (nizke upornosti) lahko pred- stavljajo odpadne jame, večja pa večje kotanje, zapolnjene z drobnozrnatim ilovnatim in/ali glinastim sedimentom, ki pa običajno vsebuje tudi preneseni arheološki material. Zahvala Članek predstavlja del raziskav doktorske naloge (Horn, B. v pripravi) z naslovom Uporaba električne upornostne tomografije na prazgodovinskih arheolo- ških najdiščih. Raziskava je bila izvedena v okviru tran- snacionalnega projekta Iron-Age-Danube, ki ga vodi dr. Marko Mele, in Univerzalnega muzeja Joanneum iz Gradca. Zahvale gredo vsem, ki so omogočili pripravo tega članka, predvsem dr. Igorju Medariću, ki je sodelo- val pri izvedbi vseh ERT meritev, ter dr. Borutu Križu, vodji terenskih raziskav na Gradišnici v 80. letih 20. stoletja, Petri Stipančić iz Dolenjskega muzeja Novo mesto ter dr. Philu Masonu z Zavoda za varstvo kultur- ne dediščine Slovenije, OE Novo mesto, ki so omogo- čili vpogled v dokumentacijo o takratnih raziskavah in pregled najdb z najdišča, ob tem pa so z nami delili še marsikatero nezapisano informacijo. Geofizikalne raziskave v kraškem okolju ... Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 26 4. 07. 2019 19:33:17 27 Literatura / References APOSTOPOULOS, G., K. PA VLOPOULOS, J.-P. GO- IRAN, E. FOUACHE 2014, Was the Piraeus peninsu- la (Greece) a rocky island? Detection of pre-Holocene rocky relief with borehole data and resistivity tomo- graphy analysis. – Journal of Archaeological Science 42, 412–421. BASAR, P. 2018, Geofizikalne raziskave prazgodovin- skih najdišč z nizkofrekvenčno elektromagnetno metodo CMD Mini-Explorer. Magistrsko delo. Filozofska fakul- teta, Univerza v Ljubljani, Ljubljana (neobjavljeno). BONSALL, J., R. FRY , C. GAFFNEY , I. ARMIT, A. BECK, V . GAFFNEY 2013, Assessment of the CMD Mini-Explorer, a New Low-frequency Multi-coil Elec- tromagnetic Device, for Archaeological Investigations. – Archaeological Prospection 20, 219–231. BERGE, M. A., M. G DRAHOR 2011a, Electrical resisti- vity tomography investigations of multilayered archaeo- logical settlements: part I – Modelling. – Archaeological Prospection 18, 159–171. BERGE, M. A., M. G DRAHOR 2011b, Electrical re- sistivity tomography investigations of multilayered ar- chaeological settlements: part II – a case from old Smyr- na Hoyuk, Turkey. – Archaeological Prospection 18, 291–302. CLAY , R. B. 2006, Conductivity (EM) Survey: A Sur- vival Manual. – V / In: J. K. Johnson (ur. / ed.), Remote Sensing in Archaeology: An Explicitly North American Perspective, Tuscaloosa, 79–107. CONSTABLE, S. C., R. L. PARKER, C. G. CONSTA- BLE 1987, Occam's inversion: a practical algorithm for generating smooth models from electromagnetic sound- ing data. – Geophysics 52, 289–300. ČREŠNAR, M., M. VINAZZA, J. BURJA 2017, Nove arheološke raziskave na Cvingerju pri Dolenjskih To- plicah in njihov doprinos k poznavanju železarstva v jugovzhodni Sloveniji v starejši železni dobi (Recent archaeo logical investigations at Cvinger near Dolenjske Toplice and their importance for the research of the Early Iron Age ironworking in south-eastern Slovenia). – Ar- heo 34, 79–93. DAHLIN, T., M. H. LOKE 1998, Resolution of 2D Wen- ner resistivity imaging as assessed by numerical model- ling. – Journal of Applied Geophysics 38, 237–249. DE SMEDT, P., M. V AN MEIRVENNE, D. HERRE- MANS, J. DE REU, T. SAEY , E. MEERSCHMAN, P. COMBÉ, W. DE CLERCQ 2013, The 3-D reconstruction of medieval wetland reclamation through electromagne- tic induction survey. – Scientific Reports 3/1517; (http:// www.nature.com/articles/srep01517, dostop / accessed: 10. 11. 2015). DEY , A., H. F. MORRISON 1979, Resistivity modelling for arbitrary shaped two dimensional structures. – Geo- physical Prospecting 27, 106–136. DIAMANTI, N. G., G. N. TSOKAS, P. I. TSOURLOS, A. V AFIDIS 2005, Integrated Interpretation of Geophysi- cal Data in the Archaeological Site of Europos (Northern Greece). – Archaeological Prospecion 12, 79–91. DOBRIN, M. B., C. H. SA VIT 1988, Introduction to Ge- ophysical Prospecting. New York. DOGAN, M., S. PAPAMARINOPOULOS 2003, Ge- oelectric Prospection of a City Wall by Multi-electrode Resistivity Image Survey at the Prehistoric Site of Asea (Southern Greece). – Archaeological Prospecion 10, 241–248. DULAR, J., B. KRIŽ 2004, Železnodobno naselje na Cvingerju pri Dolenjskih Toplicah. – Arheološki vestnik 55, 207–250. DULAR, J., S. TECCO HV ALA 2007, South-Eastern Slovenia in the Early Iron Age / Jugovzhodna Slovenija v starejši železni dobi. – Opera Instituti Archaeologici Sloveniae 12, Ljubljana. EDWARDS L. S. 1977, A modified pseudosection for resistivity and induced-polarization. – Geophysics 42, 1020–1036. EVERETT, M. E. 2013, Near-Surface Applied Geophys- ics. Cambridge. FRÖHLICH GUGLER, A. I. M., P. GEX 1996, Electro- magnetic survey of a Celtic tumulus. – Journal of Ap- plied Geophysics 35, 15–25. Arheo 35, 2018, 7–31 Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 27 4. 07. 2019 19:33:17 28 GF INSTRUMENTS 2016, Short guide for electro- magnetic conductivity mapping and tomography; (http://www.gfinstruments.cz/version_cz/downloads/ CMD_Short_guide_Electromagnetic_conductivity_ma- pping-10-10-2016.pdf, dostop / accessed: 25. 12. 2018). GRISSO, R. B., M. ALLEY , D. HOLSHOUSER, W. THOMASON 2009, Precision Farming Tools: Soil Electrical Conductivity. – Virginia Cooperation Extension Publications 442–508; (https://vtechworks. lib.vt.edu/bitstream/handle/10919/51377/442-508. pdf?sequence=1&isAllowed=y). GRUŠKOVNJAK, L. 2017, Arheološki površinski pre- gledi – osnovni koncepti in problemi (Archaeological surface survey – basic concepts and problems). – Arheo 34, 23–77. HABER, E., U. M. ASCHER, D. W. OLDENBURG 2004, Inversion of 3D electromagnetic data in frequency and tie domain using an inexact all-at-once approach. – Geophysics 69, 1216–1228. HORN, B., B. MUŠIČ, M. ČREŠNAR (2017 v tisku/in print), Innovative Approaches for Understanding Iron Age Fortifications. Emphasize on 2D Subsurface Models in the Light of Electrical Resistivity Tomography. – V / In: T. Tkalčec (ur. / ed.), Zbornik instituta za arheologiju / Serta Instituti Archaeologici – Fortifications, defence systems, structures and features in the past, Zagreb. HORN, B., B. MUŠIČ, I. MEDARIĆ 2018a, Geofizi- kalne raziskave kot orodje za prepoznavanje prazgodo- vinskih naselbinskih struktur v kraškem okolju: primer gradišča Debela Griža. – V / In: Ferk, P. Gostinčar, J. Tičar (ur. / ed.), Ekskurzije in povzetki, Ljubljana, 21–22. HORN, B., B. MUŠIČ, I. MEDARIĆ, D. MLEKUŽ 2018b, Geophysical and archaeological research of Eneolithic pile dwelling settlement Gornje Mostišče – emphasis on electrical resistivity tomography method. – V / In: I. Miloglav (ur. / ed.), 6th Scientific Conference Methodology & Archaeometry, Zagreb, 6th – 7th Decem- ber 2018, Zagreb, 54–55. KRIŽ, B. 1987, Dolenje Gradišče. – Varstvo spomenikov 29, 241–242. KRIŽ, B. 1988, Gorenje Gradišče. – Varstvo spomenikov 30, 213–214. LEOPOLD, M., E. GANNAWAY , J. VOELKEL, F. HAAS, M. BECHT, T. HECKMANN, M. WESTPHAL, G. ZIMMER 2011, Geophysical prospection of a bronze foundry on the southern slope of the Acropolis at Athens, Greece. – Archaeological Prospection 18 (1), 27–41. LEUCCI, G., F. GRECO, L. DE GIORGI, R. MAUCE- RI 2007, Three-dimensional image of seismic refraction tomography and electrical resistivity tomography survey in the castle of Occhiola (Sicily, Italy). – Journal of Ar- chaeological Science 34 (2), 233–242. LOKE, M. H. 2016, Tuttorial: 2-D and 3-D electrical imaging surveys. Geotomo Software, Malaysia. (https:// www.geotomosoft.com/downloads.php, dostop / access: 12. 2. 2017) LOKE, M. H., T. DAHLIN, T. 2002, A comparison of the Gauss–Newton and quasi-Newton methods in resistivity imaging inversion. – Journal of Applied Geophysics 49, 149–162. LOKE, M. H., J. E. CHAMBERS, D. F. RUCKER, O. KURAS, P . B. WILKINSON 2013, Recent developments in the direct-current geoelectrical imaging method. – Jo- urnal of Applied Geophysics 95, 135–156. LÜCK, E., J. CALLMER, T. SKÅNBERG 2003, The House of the Bailiff of Sövestad, Sweeden – A Multi- -method Geophysical Case Study. – Archaeological Pro- spection 10, 143–151. MAILLOL, J. M., D. L. CIOBOTARU, I. MORA VETZ 2004, Electrical and Magnetic Response of Archaeolo- gical Features at the Early Neolithic Site of Movila lui Deciov, Western Romania. – Archaeological Prospection 11, 213–226. MEDARIĆ, I., B. MUŠIČ, M. ČREŠNAR 2016, Tracing the flat cremation graves using integrated advanced pro- cessing of magnetometry data (case study of Poštela near Maribor, NE Slovenia). – V / In: I. Armit, H. Potrebica, M. Črešnar, P. Mason, L. Büster (ur. / eds.), Cultural en- counters in Iron Age Europe. Archaeolingua, Series Mi- nor 38, Budapest, 67–93. MLEKUŽ, D. 2017, Hiperspektralna snemanja in arheo- logija (Hyperspectral surveys and archaeology). – Arheo 34, 7–21. Geofizikalne raziskave v kraškem okolju ... Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 28 4. 07. 2019 19:33:17 29 MURDIE, R. E., R. H. WHITE, G. BARRATT, V . GAFF- NEY , N. R. GOULTY 2003a, Geophysical Surveys of Bury Walls Hill Fort, Shropshire. – Archaeological Pro- spection 10, 249–263. MURDIE, R. E., N. R. GOULTY , R. H. WHITE, G. BARRATT, N. J. CASSIDY , V . GAFFNEY 2003b, Com- parison of Geophysical Techniques for Investigatingan Infilled Ditch at Bury Walls Hill Fort, Shropshire. – Ar- chaeological Prospection 10, 265–276. MUŠIČ, B. 1999, Geophysical prospecting in Slovenia: an overview with some observation related to the natural environment. – Arheološki vestnik 50, 349–405. MUŠIČ, B., J. HORV AT 2007, Nauportus – an Early Ro- man trading post at Dolge njive in Vrhinka. The results of geophysical prospecting using a variety of independent methods. – Arheološki vestnik 58, 219–283. MUŠIČ, B., L. ORENGO 1998, Magnetometrične razi- skave železnodobnega talilnega kompleksa na Cvingerju pri Meniški vasi. – Arheološki vestnik 49, 157–186. MUŠIČ, B., M. ČREŠNAR, I. MEDARIĆ 2014, Možno- sti geofizikalnih raziskav na najdiščih iz starejše železne dobe. Primer arheološkega kompleksa Poštela pri Mari- boru. – Arheo 31, 19–48. MUŠIČ, B., M. VINAZZA, M. ČREŠNAR, I. MEDA- RIĆ 2015, Integrirane neinvazivne raziskave in terensko preverjanje. Izkušnje s prazgodovinskih najdišč seve- rovzhodne Slovenije. – Arheo 32, 37–64. MUŠIČ, B., M. ČREŠNAR, I. MEDARIĆ, B. HORN 2018, Neinvazivne raziskave gomil, pomnikov starejše železne dobe pod Poštelo pri Mariboru / Non-invasive research of barrows, monuments of the Early Iron age be- low Poštela near Maribor – V / In: M. Črešnar, M. Vinaz- za (ur. / ed.), Srečanja in vplivi v raziskovanju bronaste in železne dobe na slovenskem. Zbornik prispevkov v čast Bibi Teržan, Ljubljana, 317–334. OLAYINKA, A.I., U. YARAMANCI 2000, Use of block inversion in the 2-D interpretation of apparent resistivity data and its comparison with smooth inversion. – Journal of Applied Geophysics 45, 63–81. ORFANOS, C., G. APOSTOLOPOULOS 2011, 2D– 3D resistivity and microgravity measurements for the detection of an ancient tunnel in the Lavrion area, Gree- ce. – Near Surface Geophysics 9 (5), 449–457. PAPADOPOULOS, N. G., A. SARRIS, W. A. PARKIN- SON, A. GYUCHA, R.W. YERKES, P. R. DUFFY , P. TSOURLOS 2014, Electrical Resistivity Tomography for the Modelling of Cultural Deposits and Geomorpho- logical Landscapes at Neolitic Sites: a Case Study from Southeastern Hungary. – Archaeological Prospecion 21, 169–183. PLENIČAR, M., U. PREMRU 1977, Osnovna geolo- ška karta SFRJ. Tolmač za list Novo Mesto L 33–79. Beograd. PORTNIAGUINE, O. N., M. S. ZHDANOV 1999, Fo- cusing geophysical inversion images. – Geophysics 64, 874–887. REYNOLDS, J. M. 2011, Introduction to applied and environmental geophysics, (2. Izd. / 2nd edition). John Wiley and Sons, London. SARRIS, A., E. ATHANASSOPOULOU, A. DOUL- GERI-INTZESSILOGLOU, Eu. SKAFIDA, J. WE- YMOUTH 2002, Geophysical Prospection Survey of an Ancient Amphorae Workshop at Tsoukalia, Alonnisos (Greece). – Archaeological Prospection 9, 183–195. SASAKI, Z. 2001, Full 3-D inversion of electromagnetic data on PC. – Journal of Applied Geophysics 46, 45–54. SILVESTER, P. P., R. L. FERRARI 1990, Finite Ele- ments for Electrical Engineers. Cambridge. SIMILOX TOHON, D., K. V ANNESTE, M. SINTU- BIN, P. MUCHEZ, M. WAELKENS 2004, Two-dimen- sional Resistivity Imaging: a Tool in Archaeoseismology. An Example from Ancient Sagalassos (Southwest Tur- key). – Archaeological Prospecion 11, 1–18. SIMPSON, D., M. V AN MEIRVENNE, T. SAEY , H. VERMEERSCH, J. BOURGEOIS, A. LEHOUCK, L. COCKX, U. W. A. VITHARANA 2009, Evaluating the Multiple Coil Configurations of the EM38DD and DUA- LEM-21S Sensors to Detect Archaeological Anomalies. – Archaeological Prospection 16, 91–102. SIMPSON, D., M. V AN MEIRVENNE, E. LÜCK, J. BOURGEOIS, J. RÜHLMANN 2010, Prospection of two circular Bronze Age ditches with multi-receiver Arheo 35, 2018, 7–31 Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 29 4. 07. 2019 19:33:17 30 electrical conductivity sensors (North Belgium). – Jour- nal of Archaeological Science 37, 2198–2206. SMEKALOV A, T., B. BEV AN 2009, A Geophysical Eva- luation of Avaldsnes, Technical Report; (https://www.re- searchgate.net/publication/305723441_A_Geophysical_ Evaluation_of_Avaldsnes, dostop / access: 12. 2. 2017). TABBAGH, A. 1986, Applications and advantages of the Slingram EM method for archaeological prospecting. – Geophysics 51, 576–584. TEIXIDÓ, T., E. G. ARTIGOT, J. A. PEÑA, F. MOLI- NA, T. NÁJERA, F. CARRIÓN 2013, Geoarchaeologi- cal Context of the Motilla de la Vega Site (Spain) Based on Electrical Resistivity Tomography. – Archaeological Prospecion 20, 11–22. TELFORD, W. S., L. P. GELDART, R. E. SHERIFF 1990, Applied Geophysics. Cambridge. TSOURLOS, P. I., G. N. TSOKAS 2011, Non-destruc- tive electrical resistivity tomography survey at the south walls of the Acropolis of Athens. – Archaeological Pro- spection 18 (3), 173–186. TSOURLOS, P., N. PAPADOPOULOS, M.-J. YI, J.-H. KIM, G. TSOKAS 2014, Comparison of measuring stra- tegies for the 3-D electrical resitivity imaging of tumuli. – Journal of Applied Geophysics 101, 77–85. WUNDERLICH, T., D. WILKEN, J. ANDERSEN, W. RABBEL, D. ZORI, S. KALMRING, J. BYOCK 2015, On the Ability of Geophysical Methods to Image Medie- val Turf Buildings in Iceland. – Archaeological Prospec- tion 22, 171–186. ZOND GEOPHYSICAL SOFTWARE 2016, ZON- DRES2D – Program for two-dimensional interpretation of data obrained by resistivity and induced polarization methods. Zond geophysical software. – Saint-Petersburg 2001–2016. ŽEBRE, M., J. JEŽ, S. MECHERNICH, B. MUŠIČ, B. HORN, P. JAMŠEK RUPNIK 2018, Fluvial response to glacial dynamics in the Dinaric mountain karst du- ring the Late glacial period. Geophysical research ab- stracts. – Geophysical research abstractsvol. 20, no. EGU2018-11942; (https://meetingorganizer.copernicus. org/EGU2018/EGU2018-11942.pdf, 1. 12. 2018). Spletna vira / Web sources: Splet 1 / Web 1: http://gis.arso.gov.si/evode/profile. aspx?id=atlas_voda_Lidar@Arso (dostop / access: 25. 12. 2018). Splet 2 / Web 2: https://www.google.com/maps/@45. 7693583,15.0508371,1661m/data=!3m1!1e3 (dostop / access: 25. 12. 2018). Geofizikalne raziskave v kraškem okolju ... Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 30 4. 07. 2019 19:33:17 31 In this article we present the results of geophysical re- search with electrical resistivity tomography (ERT) and low-frequency electromagnetic methods (CMD Mini-Ex- plorer), which we have preferably chosen in research of the fortified archaeological settlement Gradišnica near Dolenje Gradišče, located in the karst environment, sur- rounded with dolines (Figures 2–3). The settlement with a rampart, positioned on jurassic stratified limestone near the river Krka, covers an area of approx. 2.8 ha at the altitude 205–225 m, and is currently overgrown with grass. Modern agricultural activities are visible on the surface in the form of plough lines in a NE– SW direction. Preliminary rescue excavations revealed a prehistoric rampart, a stone wall defence structure as well as severely burnt layers also comprising several ceramic fragments from multiple periods. In order to obtain depths on archaeological structures and horizons, as well as to reveal the geological compo- sition of the area, we measured six ERT profiles over the topographically recognised features (Figure 3b) with di- pole-dipole electrode array, which better defines vertical structures (Figure 5). We verified applied inverse model- ling constraints of focused inversion (Portniaguine and Zhdanov 1999; Zond geophysical software 2016) with a synthetic model (Figure 6). Inverse ERT models 1 and 2 (Figures 12 and 13) revealed high resistivity structures (A1, A2, and A3) at the places of terrace folds, which might correspond to the settlement inner stone construc- tions, or to the weathered limestone, which could be par- tially artificially restructured. Low resistivity depressions are up to 3 m deep, while solid limestone has undulated shape and (with exception of the mentioned structures) lies at depth 1.5–3 m. ERT 3 (Figure 14) delineates the defence wall structure (A4) with ruins (A5) down the E slope. ERT 4 and 5 (Figure 15) show rather weathered geological composition between two dolines and ERT 6 (Figure 16) the composition of Doline 1 and Doline 2, which seems to be artificially filled in the archaeological or more recent past. Research with the CMD method covers an area of 120 × 60 m in the highest part of the settlement. An at- tempt to quantify the conductivity data set (in vertical directions) with the 3D inversion model (Figures 8 and 9) shows high resistivity horizons near the surface (up to depth 0.8 m), while at the bottom low resistivity ma- terial fills depressions. Furthermore, medium resistivity material is also present, which might correspond to se- verely weathered limestone or/and (burnt) archaeologi- cal remains. CMD-apparent conductivity and magnetic susceptibility maps (Figure 10) on sensor 1 show strong tendency of anomaly distribution in the ploughing direc- tion (NW–SE), while at sensors 2 and 3 the anomalies show the original position of archaeological remains with greater certainty. Low conductivity areas (Figures 10 and 11) can be connected to the stone wall remains (construc- tions), terraces (natural or anthropogenic), burnt layers, pottery dumps, and stone debris, while high magnetic susceptibility is connected to burnt horizons (like plac- es of hearths, fires, pottery workshops, ceramic dumps, metallurgic activities, etc.). High conductivity areas are connected to the fine-grained clayey/loamy moist sedi- ment, which can indicate caverns or also the presence of dump pits at some places. At the southern terrace edge a larger low conductivity area overlaps with high magnetic susceptibility which likely reflects burnt layers combined with stone wall constructions, with the corresponding high resistivity anomaly on ERT 1 (Figure 12, A1). At the NW edge we also observe low conductivity and high magnetic susceptibility overlapping in the direction of the terrace edges (NE–SW), with the corresponding high resistivity anomaly just below the terrace edge on ERT 2 (Figure 13, A2). The features could reflect the natural, partially weathered limestone, although rather unusual in the case of the completely straight line in the NE–SW direction, which might well be the result of a more recent terracing of the area for agricultural purposes. However, an archaeological origin of the feature in the form of a stone wall cannot be completely excluded either. Geophysical research in the karst environment: electrical resistivity tomography and low-frequency electromagnetic method results, case study of the fortified settlement Gradišnica near Dolenje Gradišče (Summary) Arheo 35, 2018, 7–31 Arheo 35 korekture2_vdelu02.indd 31 4. 07. 2019 19:33:17