1/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique.

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1 1/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique Bruno Gavazzi – Marc Munschy – Rozan Alkhatib Alkontar – Frédéric Colin – Catherine Duvette

2 2/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives  Contexte et Problématiques  Méthode  Résultats et interprétations  Conclusion et perspectives  Localisation  Archéologie  Géophysique  L’oasis de Bahariya  Le site de Qasr ʿAllam Site d’étude L’oasis de Bahariya

3 3/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives  Contexte et Problématiques  Méthode  Résultats et interprétations  Conclusion et perspectives  Localisation  Archéologie  Géophysique  L’oasis de Bahariya  Le site de Qasr ʿAllam Site d’étude L’oasis de Bahariya

4 4/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives  Contexte et Problématiques  Méthode  Résultats et interprétations  Conclusion et perspectives  Localisation  Archéologie  Géophysique  L’oasis de Bahariya  Le site de Qasr ʿAllam Site d’étude Qasr ʿAllam : localisation

5 5/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives  Contexte et Problématiques  Méthode  Résultats et interprétations  Conclusion et perspectives  Localisation  Archéologie  Géophysique  L’oasis de Bahariya  Le site de Qasr ʿAllam Site d’étude Qasr ʿAllam : structures hydrauliques

6 6/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives  Contexte et Problématiques  Méthode  Résultats et interprétations  Conclusion et perspectives  Localisation  Archéologie  Géophysique  L’oasis de Bahariya  Le site de Qasr ʿAllam Site d’étude Qasr ʿAllam : structures hydrauliques Indices indirects => existe-t-il des structures sans indices de surface?

7 7/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives  Contexte et Problématiques  Méthode  Résultats et interprétations  Conclusion et perspectives  Localisation  Archéologie  Géophysique  L’oasis de Bahariya  Le site de Qasr ʿAllam Site d’étude Qasr ʿAllam : habitat

8 8/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives  Contexte et Problématiques  Méthode  Résultats et interprétations  Conclusion et perspectives  Localisation  Archéologie  Géophysique  L’oasis de Bahariya  Le site de Qasr ʿAllam Site d’étude Qasr ʿAllam : bâti 50 m

9 9/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives  Contexte et Problématiques  Méthode  Résultats et interprétations  Conclusion et perspectives  Localisation  Archéologie  Géophysique  L’oasis de Bahariya  Le site de Qasr ʿAllam Site d’étude Karnak HibisMédamoud Qasr ʿ Allam ? Qasr ʿAllam : habitat Comparaison de sites présentant des bâtiments à plateforme à caissons (structures rouges) Où se trouvent les bâtiments principaux?

10 10/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives  Contexte et Problématiques  Méthode  Résultats et interprétations  Conclusion et perspectives  Localisation  Archéologie  Géophysique  L’oasis de Bahariya  Le site de Qasr ʿAllam Site d’étude ? Qasr ʿAllam : habitat

11 11/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Méthode magnétique Le magnétisme  Aimantation à l’origine d’un champ magnétique associé  Grandeur vectorielle : direction et intensité (nT)  Méthode passive  Contraste des structures anthropiques

12 12/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Méthode magnétique L’anomalie magnétique Anomalie vectorielle Anomalie de l’intensité

13 13/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Méthode magnétique L’anomalie magnétique Carte de l’anomalie de l’intensité due à une source ponctuelle située à 1 m sous le plan de mesure  Parties positive et négative  Asymétrie  En archéologie, de l’ordre de quelques nT  Soumis aux perturbations temporelles

14 14/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Méthode magnétique La mesure en archéologie : gradiométrie Gradiomètres scalaires Geometrics G858  Différence de l’intensité du champ GEM GSM-19 Geoscan FM 256 Gradiomètres « vectoriels »  Différence de composante verticale du champ Bartington Grad601 Sensys MXPDA

15 15/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Méthode magnétique Modèle Différence de composante verticale Différence entre capteurs décalés de 5° avec le plan vertical 0 -10 nT/m 10 0 -10 nT/m 10 0 -10 nT/m 10 0 -10 10 0 -10 10 5m5m 5 m Gradiométrie : limites Différence entre capteurs placés dans le plan vertical Dérivée verticale 0 20 -60 nT -40 -20 40 60 1 m 80 Anomalie de l’intensité 0 20 -60 nT -40 -20 40 60 80 Différence d’intensitéDifférence de composante verticale Différence d’intensité  Approximation bonne en intensité  Effet de skewness  Atténuation des longueurs d’onde large

16 16/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Méthode magnétique Gradiométrie : limites Données mesurées et calculées pour les dispositifs de l’étude et un gradiomètre sur une zone test du site

17 17/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Méthode magnétique Magnétomètres à trois composantes Magnétomètre à vanne de flux à trois composantes Bartington Mag-03  Mesures des trois composantes du champ  Relatifs, nécessitent un étalonnage  Permettent une compensation  Utilisés pour la mesure spatiale et aérienne Satellite SWARM – étude du champ magnétique terrestre Gyrolag – mesure magnétique pour l’exploration minière

18 18/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Méthode magnétique 50 m 0 1 2 3 4 5 6 7 -2 -3 nT 10 m 0 10 -10 -20 -30 nT 20 30 Modèle à 1 m des sources 0 20 -60 nT -40 -20 40 60 80 100 m 0,5 1 1,5 2 0 -0,5 nT Différentes échelles de mesure  Rapprocher au maximum les capteurs des sources pour augmenter la précision

19 19/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Méthode magnétique Échelle large : dispositif à capteurs portés Dispositif à capteurs portés mis au point par l’EOST  Profils géo-référencés tous les 0,5 m, à 1 m du sol  5000 à 12000 m² par heure

20 20/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Méthode magnétique Échelle détaillée : dispositif à capteurs traînés Dispositif à capteurs traînés mis au point par l’EOST  Profils géo-référencés tous les 0,1 m, à 0,1 m du sol  500 à 1500 m² par heure

21 21/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Méthode magnétique Étalonnage et compensation  Équations d’étalonnage et de compensation sont similaires  Rotation du capteur autour d’un point fixe  Corrections des variations dues aux erreurs des capteurs et à l’aimantation du dispositif  D’une centaine à quelques dixièmes de nT Variations enregistrées par le capteur au cours de la procédure d’étalonnage et de compensation avant (ect = 95 nT) et après correction (ect = 0,3 nT).

22 22/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Méthode magnétique Correction des variations temporelles  Mise en place d’une base non possible pour raison pratique  Variations linéaires aux horaires de mesure Variations temporelles mesurées par un magnétomètre à vanne de flux immobile à proximité du site le 19/04/2013 aux horaires habituels de mesure

23 23/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Résultats et interprétations 12,2 6,3 4,5 2,6 1,1 0 -1,8 -2,6 -3,4 -4,7 -2916 Échelle large : carte de l’anomalie de l’intensité  Linéations  Gradient N-S  Problème d’asymétrie

24 24/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Résultats et interprétations Double réduction au pôle Anomalie de l’intensité Simple réduction au pôle nT  Symétrique et maximum à la position horizontale des sources  Orientation du champ régional par IGRF  Orientation de l’aimantation : induit ou par itération

25 25/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Résultats et interprétations 12,2 6,3 4,5 2,6 1,1 0 -1,8 -2,6 -3,4 -4,7 -2916 Échelle large : Double réduction au pôle 19,6 8,3 6,7 5,6 4,5 3,5 2,4 1,2 0 -1,6 -4 -4542  Position horizontale des sources  Effet de la géologie profonde

26 26/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Résultats et interprétations 19,6 8,3 6,7 5,6 4,5 3,5 2,4 1,2 0 -1,6 -4 -4542 5 -5 0 nT/m Échelle large : Dérivée verticale et interprétation  Structures hydrauliques  Bâti  Invisibles en surface

27 27/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Résultats et interprétations Échelle détaillée : double réduction au pôle Dispositif à capteurs portés Dispositif à capteurs traînés  Linéations N-S et E-O  Formes pseudo-rectangulaires  Géométrie complexe de plus forte amplitude

28 28/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Résultats et interprétations Dérivée verticale fractionnaire Double réduction au pôle nT Dérivée ordre 0,5Dérivée ordre 1Dérivée ordre 1,5

29 29/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Résultats et interprétations Échelle détaillée : dérivée fractionnaire Double réduction au pôle Dérivée verticale ordre 0,8Dérivée verticale ordre 1,2  Formes pseudo-rectangulaires => linéations N-S et E-O  Linéations ne suivant pas l’orientation générale  Plus de détails de la zone de plus forte amplitude

30 30/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Résultats et interprétations Échelle détaillée : interprétation  Bâti sous plusieurs mètres de sédiments (rouge)  Bâti moins enfouis (noir)  Structures hydrauliques (bleu)

31 31/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Résultats et interprétations Positionnement de la zone 1 Dérivée verticale de l’anomalie après double réduction au pôle Zone 1 : structures hydrauliques, fouille archéologique

32 32/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Résultats et interprétations Zone 1 : fouille archéologique  0 - 0,7 m => dépôts sableux puis argileux  1,2 m => lits successifs d’un canal d’irrigation contemporain de la période 2 Sondage archéologique du secteur 15, photographie depuis la berme sud Position du secteur 15 Figurine caractéristique de la période 2 issue du remplissage d’un des lits

33 33/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Résultats et interprétations Positionnement de la zone 2 Dérivée verticale ordre 1,2 de la double réduction au pôle de l’anomalie Sondage archéologique du secteur 16, photographie depuis le coin sud-est et plan de la fouille Zone 2 : bâti proche surface, fouille archéologique  Habitat cultuel comblé de sable, abandonné vers le 2 e s. de l’ère commune  La cartographie magnétique et le plan de fouille correspondent bien au Nord, moins au Sud

34 34/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Résultats et interprétations Positionnement de la zone 3 Double réduction au pôle de la zone 3 Sondage archéologique du secteur 17  Contraste d’aimantation entre sol intérieur et sol extérieur  Sous des couches de destructions hydrauliques qui constituent également la base de la zone précédente Zone 3 : bâti profond, fouille archéologique

35 35/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives Interprétation générale du site  Étendue du bâti beaucoup plus large  Plusieurs niveaux  Occupation jusqu’au 2 ème s.  Système d’irrigation complexe

36 36/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives  Mesure vectorielle  Mesure centimétrique  Méthodes potentielles  Multi-échelle Mesure vectorielle  Rapidité d'acquisition  Compensation  Mesure centimétrique  Augmenter le nombre de capteurs  Échelle supplémentaire : drone

37 37/37 Méthode magnétique multi-échelle à l’aide de magnétomètres vectoriels pour l’étude archéologique – 8 octobre 2015 Site d’étude Méthode magnétique Résultats et interprétations Conclusions et perspectives  Mesure vectorielle  Mesure centimétrique  Méthodes potentielles  Multi-échelle Méthodes potentielles  Double réduction au pôle et dérivée fractionnaire comme bon outil d’interprétation en archéologie  Répartition 3D des anomalies  Étude des aimantations  Inversion sur la profondeur