Archeologia podwodna.doc

Archeologia podwodna

Już starożytni podejmowali próby poznania świata podwodnego. Arystoteles opisuje jedno z urządzeń pozwalających na dłuższe pozostanie pod wodą, jest to pojemnik ze skóry służący do oddychania pod wodą. Powstały w starożytności a rozpowszechniony w średniowieczu był opis podwodnej wyprawy Aleksandra Macedońskiego, który opuścił się na dno morskie w szklanej beczce.

Techniki – średniowieczny podróżnik opisuje połów pereł w Zatoce Perskiej. Nurkowie używali zacisków do nosa i osłon twarzy.

Renesans wpłynął na dalszy rozwój działalności podwodnej człowieka. Jak wiemy jest to czas fascynacji antykiem, a wiele ciekawych rzeczy znajduje się na dnie mórz. Leonardo da Vinci zaprojektował serię podwodnych skafandrów i narysował pierwsze projekty płetw. Wówczas też przypomniano sobie o wynalazku starożytnych Greków – podwodny dzwon nurkowy. Urządzenie to przypomina wyglądem normalny dzwon i działa na zasadzie: dzwon zamyka w swych ścianach pewną ilość powietrza podczas zanurzenia pod wodę. Urządzenie umożliwiało kilkudziesięciu minutowy pobyt pod wodą jeśli głowa nurka tkwiła ciągle w powietrznej bańce. Pierwsza wzmianka o zastosowaniu – Vegetius w 4w w dziele o strategii i taktyce prowadzenie wojny. Dzwon użyto np. w 1446 do eksploracji 2 wraków statków cesarza Kaliguli.

Przez kilka następnych stuleci dzwon nurkowy był podstawowym narzędziem penetracji podwodnych głębin. Dopiero w początkach 19w Augustus Siebe skonstruował skafander nurkowy zwany dziś klasycznym. Sprzęt ten początkowo składał się z hełmu, do którego tłoczono powietrze z powierzchni za pomocą sprężarki i elektrycznych przewodów.  W roku 1837 Siebe udoskonalił swój wynalazek dodając do niego wodoszczelny kombinezon. Ciężkie, krępujące ruchy ubranie obciążone było dodatkowo ołowianymi ciężarkami i butami. Ograniczało to możliwości ruchowe nurka i narażało na wiele niebezpieczeństw. Najczęstszym wypadkiem było załamanie lub uszkodzenie przewodów powietrznych lub też choroba kesonowa (choroba dekompresyjna, występuje przy zbyt szybkim powrocie z wysokiego ciśnienia do atmosfery, objawy: powstawanie we krwi i tkance tłuszczowej pęcherzyków gazu (gł. azotu) tworzących zatory w drobnych naczyniach krwionośnych. Powoduje paraliż lub śmierć.)

Powstanie skafandru przyczyniło się do wyodrębnienia grupy ludzi, którzy zaczęli traktować pracę pod wodą jako swój zawód. Oni jako pierwsi dokonali wielu podwodnych odkryć archeologicznych, ukazując światu jakie bogactwa skrywają dna mórz. Klasyczny skafander upowszechniony w 2 połowie 19w umożliwiał dłuższy pobyt pod wodą na większych głębokościach, nurkowie zaczęli napotykać wraki statków. Zabierali z nich przeważnie ołowiane kotwice lub miedziane blachy, jednak zdarzały się cenniejsze znaleziska. Informacje te docierały do instytucji naukowych.

Obok zespołów nurków klasycznych skupionych w marynarkach wojennych, kapitanatach portów i przedsiębiorstwach ratownictwa okrętowego rozwijał się od początku 20w nurt amatorski. Nie było ich stać na klasyczny skafander oraz wyposażenie , zresztą był on nieprzydatny do obserwacji życia ryb i podwodnych polowań i fotografii. Potrzebny był lekki, niezwiązany ze statkiem aparat pozwalający penetrować przybrzeżne regiony. Prototyp takiego urządzenie opracował francuski inżynier Yves Le Prieur, nazywając go scuba – Self Contained Underwater Breathing Apparatus. Choć trudny w obsłudze zdobył on uznanie entuzjastów nurkowania swobodnego. Przełom nastąpił w 1942 roku, Jacques Cousteau przy współpracy Emile’a Gagnana udoskonalił i uprościł konstrukcje Le Prieura. Od tego czasu liczy się wiek nurkowania swobodnego. Wszystkie późniejsze aparaty oddechowe wykorzystywały pomysł opracowany przez Cousteau-Gagnana, pozwalający poprzez zastosowanie układu zaworów i membran uzyskiwać w wężach biegnących do ust nurka ciśnienie powietrza równe ciśnieniu otaczającej wody na danej głębokości. Zabierając ze sobą butle wypełnione sprężonym powietrzem można było przebywać pod wodą zależnie od głębokości od 05, do 2 godzin. Tak więc mamy wygodny w użyciu, prosty w obsłudze , nie krępujący ruchów, stosunkowo tani aparat  - kto chce i ma zdrowie może podziwiać podwodny świat.

Dewastacja wraków przez nurków szukających skarbów. W ciągu dwóch dziesięcioleci większość starożytnych wraków Morza Śródziemnego uległa zniszczeniu. Zrabowane zabytki trafiały na czarny rynek, skąd wywożono je za granice lub znikały w prywatnych kolekcjach. Trzeba było kilkunastu lat, aby władze państwowe krajów basenu morza Śródziemnego wydały rozporządzenia zabraniające niszczenia i rabowania podwodnych stanowisk archeologicznych, jedna z  pierwszych ustaw o ochronie podmorskich zabytków wydała Francja w 1955.

We wczesnych latach 50 20w następuje gwałtowny rozwój archeologii podwodnej. Początki nie były łatwe (mimo znania części stanowisk, prawa i dotacji państwowych) – kto zejdzie na dół? Początkowo próbowano udzielać szczegółowych instrukcji nurkom i kontrolować ich działalność. Były to jednak półśrodki, tak samo jak próby zapoznania nurków z zasadami metodyki archeologicznej.

Pierwsza próbę świadomej akcji archeologicznej przy pomocy nurków podjął Nino Lamboglia już w 1950. kierował ekspedycją badającą wrak starożytnego okrętu koło Albengi w północno-zachodnich Włoszech. Lamboglia udzielał instrukcji nurkom poprzez telefon oprowadzony do dzwonu nurkowego umieszczonego obok wraku. kilka lat później Lamboglia prowadził kolejne prace pod wodą, z zastosowaniem doskonalszych metod archeologicznych. Cały wrak statku pokryto siatką kwadratów, na planie ogólnym zaznaczono różnice wysokościowe w położeniach znalezionych zabytków, dokumentacje uzupełniały kolorowe zdjęcia.

Wciąż spór archeolodzy – nurkowie. Jakie nowe metody? Badania w 1952 – do końca nie było wiadomo czy jeden wrak czy dwa wzajemnie przemieszane kadłuby – wykazały że sposoby badawcze wprowadzane na bieżąco nie zawsze zdają egzamin.

Przełom nastąpił w 1960 roku kiedy do badania wraku okrętu z czasów Homera u wybrzeży Turcji wysłano młodego asystenta archeologii klasycznej – George’a Bassa z uniwersytetu w Pensylwanii. Bass zaczął od nauki nurkowania. Udowodnił że cele archeologii lądowej i podwodnej są takie same, a także metoda badawcza musi być jednakowa – należy dążyć do skrupulatności i dokładności – jedynie sprzęt techniczny może być różny. Ekspedycja Bassa była w niespotykanym dotychczas stopniu wyposażona w urządzenie techniczne: telewizja podwodna, sonar, zdalnie sterowane kapsuły poszukiwawcze, łódź podwodna, podwodna „budka telefoniczna”, stereofotogrametria.

Archeologia podwodna dostarcza wielu informacji o handlu, przebiegu szlaków komunikacyjnych, życiu codziennym i szkutnictwie.

Praca trudna – ryzyko choroby kesonowej, barotrauma płuc na głębokości powyżej 5 metrów, „narkoza głębin” na dużych głębokościach, powyżej 40-50 metrów.

Metody archeologicznych badań podwodnych

Wraki najczęściej znajdowane na wodach przybrzeżnych. Tereny te bogate w tlen i światło – obfite życie biologiczne. Groźny „robak okrętowy” – po polsku zwany świdrakiem – niszczy drewniane kadłuby jeśli nie są przykryte piaskiem, mułem czy własnym ładunkiem.

Bogata roślinność porastająca strefy przybrzeżne morza Śródziemnego. Powszechna trawa morska – do głębokości 40 metrów tworzy łąki podwodne. Latem uniemożliwia poszukiwania, zimą gdy naziemne części roślin opadną.

Zimą trudniej bo silne wiatry, falowanie wody wywołuje unoszenie mułu – słaba widoczność.

Dno – źle jak kamieniste, gdzie docierają ruchy wody.

1.Terenowe techniki poszukiwawcze

·   Najprostszy ze sposobów poszukiwawczych polega na pływaniu grupy nurków w takiej odległości od dna, która pozwala na dokładną obserwację wszystkich form jego ukształtowania. Odległość od siebie nurków powinna być taka, by mogli widzieć wzajemnie swoje położenie, a także by ich zakresy obserwacji stykały się lub nachodziły.

Każdy nurek powinien posiadać metalowy pręt do badania warstw znajdujących się bezpośrednio pod powierzchnią dna oraz a także boję, którą ustawia natychmiast nad znalezionym obiektem, by obsługa nawodna mogła nanieść go na plan.

Przy wstępnych penetracjach można stosować zespół złożony z łodzi i holowanego przez nią płetwonurka. Zaleta: nurek się nie męczy, dłużej może być pod wodą. Wada: nie może zatrzymać się na dłużej przy ciekawym obiekcie.

Efektywność tego typu poszukiwać gdy zastosujemy podwodny pojazd holowany – akwaplan. Akwaplany przypominają szybowce. Ruchome stery rozmieszczone są w ogonie i na skraju skrzydeł. Nurek może odpowiednim ułożeniem ciała oddalać się lub zbliżać do dna.

·   telewizja podwodna

holowany podwodny pojazd z kamerą, we wnętrzu człowiek kierujący pojazdem góra-dół, w stałym kontakcie z załogą na powierzchni.

·   samodzielne pojazdy podwodne – mała załoga, nie wymaga holowania, dociera na duże głębokości.

·   wykrywacz metali – wytwarza pole elektromagnetyczne, przez które przepływa prąd elektryczny. Gdy w zasięgu pola znajdzie się przedmiot metalowy, powoduje on zakłócenia natężenia prądu. Zakłócenia te docierają do operatora w postaci sygnałów akustycznych bądź wizualnych. W badaniach podwodnych wykrywacz umieszczony jest w wodoszczelnej obudowie. Zasięg wynosi jedynie ok. 1,5 metra poniżej poziomu dna.

·   magnetometr protonowy – w badaniach archeologicznych działanie magnetometru polega na rejestrowaniu różnic natężenia pola magnetycznego Ziemi i pola magnetycznego wytwarzanego przez dany obiekt archeologiczny, czyli anomalii magnetycznych.

Magnetometr protonowy składa się z odbiornika, nadajnika i wodoodpornego kabla. Nadajnik wyposażony w stery holowany jest za statkiem, na którego pokładzie znajduje się odbiornik rejestrujący informacje o natężeniu pola magnetycznego wysyłane prze sondę.

Magnetometr wykrywa nie tylko metale, też rafy, zatopione mury i drogi, drewniane wraki.

·   echosonda – zasadniczo stosowana jako przyrząd nawigacyjny do pomiaru głębokości ale może też służyć pomocą w lokalizacji wyraźnie wyodrębniających się form ukształtowania dnia.

Działanie: wysyła w kierunku dna i odbiera sygnał akustyczny. Mierzy się czas pokonania odległości przez sygnał.

Pokrywa wąski pas dna, badanie niewielkiego nawet obszaru wymaga wielu nawracań, graficzna interpretacja nie jest łatwa, nadajnik sygnałów musi być skierowany pionowo w kierunku dna, uwaga na źródła zakłóceń np. wydobywające się pęcherzyki powietrza z automatu oddechowego nurka.

·   sonar – działa na podobnej do echosondy zasadzie, ma tą zaletę że sygnał akustyczny może być wysyłany w dowolnie obranym kierunku. Wykorzystanie sonaru zależy od warunków hydrologicznych morza. Duże różnice temperatur w układzie pionowym powodują znaczne zmniejszenie zasięgu sonaru, a nawet całkowicie uniemożliwiają poszukiwania.

Zmodernizowana wersja sonaru wysyła fale akustyczne o takiej częstotliwości, która pozwala im przeniknąć w głąb warstw geologicznych dna i uzyskać przez to obraz ich budowy geologicznej, a także stwierdzić obecność zespołów zwartych np. wraków.

2.Lokalizacja podwodnego stanowiska archeologicznego

Utrudnione z powodu braku miejsca odniesienia, Przy lądzie ułatwione. Najczęściej stanowiska są lokalizowane za pomocą boi.

3.Dokumentacja

Do czynności dokumentacyjnych przystępujemy przed podjęciem jakichkolwiek innych prac badawczych. Należy wykonać wstępny, powierzchniowy plan odkrytego stanowiska. Będzie on przydatny przy wyznaczeniu zasięgu badań, a także do lokalizacji przyszłych wykopów i obiektów w nich odsłoniętych.

Plan powierzchniowy wykonujemy w ramach wcześniej rozpiętej siatki kwadratów – siatka gwarantuje wierność wszystkich pomiarów liniowych i kątowych, co w warunkach badań podwodnych ma szczególne znaczenie, ze względu na inną niż na powierzchni optykę światła wywołującą zniekształcenia w widzeniu wymiarów i odległości. Siatka kwadratów pozostaje nad badanym obiektem aż do zakończenia badań. Zależnie od rozległości i czasu trwania badać siatkę wykonuje się z rur plastikowych, żelaznych lub aluminium, czasem łączy się te elementy.

Wyznaczenie siatki kwadratów jest trudne – należy wyznaczyć kilka linii-baz, magistrali, Proste te wyznaczają szkielet siatki.

Plany stanowiska rysuje się już pod wodą na arkuszach białego plastiku.

Można stosować niwelator, siatka w pionie.

·   Fotografia podwodna

problem z proporcjami i zniekształcenia – zastosować wieże fotograficzną, z której zawsze z tej samej odległości i pod tym samym kątem wykonuje się zdjęcia poszczególnych kwadratów siatki.

Stereofotogrametria – polega na wykonaniu serii równoczesnych fotografii tego samego obszaru aparatami fotograficznymi o zsynchronizowanym działaniu. Zdjęcia te oglądane łącznie przez stereoskop dadzą trójwymiarowy obraz fotografowanego terenu., a kwadraty siatki pozwolą ustalić rzeczywiste wymiary i proporcje.

kolorowa fotografia zależna od warunków – potrzeba silnego sztucznego oświetlenia.

4.Wykopaliska

·   eżektor (zasysarka) – wykorzystuje siłę wynoszącą powstałą wskutek wydobywania się powietrza spod wody na powierzchnię. Zbudowany jest z grubej rury, z której jeden koniec doprowadzony jest do stanowiska archeologicznego a drugi jest umocowany na powierzchni. Dolny skraj rury jest wyposażony w sztywną końcówkę ze specjalnymi uchwytami oraz umocowanym wylotem węża, poprzez który powietrze tłoczone jest pod wodę. Na kraju rury powietrze jest uwalniane i mieszając się z wodą unosi się ku górze wypływając na powierzchnię poprzez górny wylot rury. Parcie wody i powietrza do góry wywołuje podciśnienie, którego siła ssąca zdolna jest przetransportować na powierzchnię piasek, muł, żwir i niewielkie przedmioty. Stosowany na głębokości 10-35m. Rura eżektora ma skłonność do wypływania na powierzchnię, dlatego jest zakotwiczona do dna. Aby uniknąć zablokowania rury przez np. duże kamienie we wlocie eżektora zainstalowana jest metalowa siatka.

·   pompa tłocząca (motopompy) – działa w przeciwny sposób, nie zasysa materiału dennego lecz wytwarza silny strumień wody i rozmywa go, odrzuca poza zasięg swego działania. Ze względu na destrukcyjne działanie pompa używana jest w pierwszej fazie badań. Obsługa trudna – siła odrzutu, operator powinien być obciążony balastem a końcówka pompy powinna być przymocowana na dnie do specjalnego obciążnika. Strumień wody należy prowadzić poziomo w stosunku do powierzchni stanowiska.

5.Wydobywanie zabytków na powierzchnię

Małe przedmioty – narzędzia, broń, naczynia – podnosi się w koszu lub sieci.

Gorzej z dużymi przedmiotami np. armaty, fragmenty kadłuba. Sposób zakładania lin – trudne bo ciężko czasami określić środek ciężkości lub obiekt przyssał się do dna. Zagrożeń tych w znacznym stopniu pozwala uniknąć podwodny balon. Do balonu przymocowujemy przedmioty i napełniamy materiał powietrzem.

Kadłuby wraków podnosi się sporadycznie – za drogie i zbyt mało dobrze zachowanych.

6.Konserwacja

Zagrożenie na powierzchni – powietrze i słońce – zabytek może się rozpaść w proch po kilku dniach.

Najszybciej zniszczeniom ulega drewno. Będąc na dnie drewno zostaje maksymalnie nasycone wodą, która przenika do najmniejszych porów drewna utrwalając jego kształt i strukturę. Parowanie wody powoduje załamanie się jego struktury i rozpad fizyczny. Aby temu zapobiec zastępuje się wodę inną substancją – najczęściej polietylen glikolu, który będąc w stanie płynnym przenika do porów drewna wypierając stamtąd wodę. Proces konserwacji długotrwały – nawet 10-15 lat. Kończy się gdy preparat osiągnie postać ciała stałego. W podobny sposób stosuje się wosk, ałun, olej lniany, celulozę metylową.

Przedmioty metalowe muszą być natychmiast zabezpieczone przed niszczycielskim działaniem powietrza. Jeśli przedmioty pokryte są mineralną konkrecją, można prześwietlić je promieniami Roentgena dla stwierdzenia zakresu zniszczeń spowodowanych działaniem wody morskiej. Na podstawie obrazu przedmiot zostaje przecięty. Zniszczone fragmenty, których kształt odciśnięty jest w konkrecji, rekonstruuje się wlewając na ich miejsce płynną masę np. gumę. W przypadku przedmiotów lepiej zachowanych pierwszą czynnością po wydobyciu ich na powierzchnie jest oczyszczenie całej powierzchni z korozji. Usunąć korozje można na trzy sposoby: mechanicznie, chemicznie i elektrochemicznie. Mechaniczne – zdzieranie skorodowanej warstwy za pomocą narzędzi. Chemiczne – roztwór sody kaustycznej lub kwasy fosforowego, powoduje odpadanie rdzy. Elektrochemiczne – najdokładniejsze, redukcja elektrochemiczna w kadzi wypełnionej elektrolitem złożonym z roztworu sody kaustycznej.

Po usunięciu korozji przedmiot należy pokryć substancją oddzielającą jego powierzchnie od styczności z powietrzem np. płynny wosk, żywica epoksydowa, przezroczysty plastik lub krzemian cynku.

W konserwacji tworzyw stosunkowo odpornych na działanie wody morskiej, takich jak ceramika, szkło czy porcelana, należy usunąć z ich powierzchni osady soli. Dokonuje się tego przez długotrwałe moczenie w słodkiej wodzie i czyszczenie mechaniczne, którego należy zaniechać przy wyrobach pokrytych majoliką, emalią lub malowidłami.

7.Datowanie

Analiza stratygrafii prawie nie stosowana. Większość podwodnych stanowisk (wszystkie wraki) należy do obiektów jednoczasowych. Obserwacja stratygrafii takich stanowisk jak zatopione miasta, porty bardzo trudne.

Ceramika, monety, C14, dendrochronologia – oparta na obserwacji przyrostu słojów drewna, których grubość zależna jest od nasłonecznienia i obfitości opadów w danym roku wegetacyjnym;

zagadnienie chronologii zmian poziomów linii brzegowej – pozwala określić okres funkcjonowania portów, przyczyny ich upadku lub gwałtownego rozwoju. W badaniu tego zjawiska istotna jest obserwacja koloni mięczaka o nazwie Vermetus żyjącego w akwenie morza Śródziemnego. Jest to mięczak zamknięty w wapiennej skorupie, zakładający swe kolonie tuż pod powierzchnią wody i ponad nią w obszarach ograniczonych zasięgiem pływów. Na stromym wybrzeżach klifowych Vermetus umieszcza się na półkach ukształtowanych przez falowanie i tworzy nawisy zwane trotuary. Wapień pochodzący z obumarłych pancerzy mięczaków szybko ulega scementowaniu i nawisy te uodparniają się na erozję wody. Tak więc trwają one nadal po zmianie poziomu linii brzegowej.