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La tomografía eléctrica aplicada a la investigación del yacimientoarqueológico de Cástulo (Linares, Jaén). Resultados preliminares.

Electrical tomography applied to the survey of the archaeological site of Cástulo (Linares, Jaén).Preliminary results.

Javier Rey (1), Julián Martínez-López (2), José Dueñas (3), Daniel Campos (4), Francisco Arias (5) y José Benavente (6)

(1) Departamento de Geología. Escuela Politécnica Superior de Linares, Universidad de Jaén, 23700 Linares, Jaén. jrey@ujaen.es(2) Departamento Ingeniería Mecánica y Minera. Escuela Politécnica Superior de Linares, Universidad de Jaén, 23700 Linares, Jaén. jmartine@ujaen.es(3) Departamento Ingeniería Gráfica, Diseño y Proyectos. Escuela Politécnica Superior de Linares, Universidad de Jaén, 23700 Linares, Jaén.jduenas@ujaen.es(4) Concejalía de Juventud del Ayuntamiento de Linares. danicampos1979@gmail.com(5) Enclave Arqueológico de Cástulo. Consejería de Cultura de la Junta de Andalucía. franciscoariasdeharo@gmail.com(6) Instituto del Agua, Universidad de Granada. C/Ramón y Cajal, 4. 18071, Granada. jbenaven@ugr.es

ABSTRACT

The Castulo archaeological site is one of the most important of the Jaen province. Despite its significance,the excavation work has been scarce. Site development for cultural purposes requires, firstly, a detailed,non-destructive analysis, where the most interesting zones are identified. We have used geophysicaltechniques to attempt this. In a preliminary campaign, 5 electrical tomography profiles each one with alength of 32 m- have been carried out. In every profiles we have used different electrode configurations(Dipole-Dipole, Wenner-Schlumberger and Wenner), as well as two inter-electrode spacing: 0.5 and 1 m.The aim was to test the geo-electrical response of the possible buried structures, and the best shallowresults have been obtained with the Dipole-Dipole.This study has allowed us to identify what it was supposed to be the rests of a wall of an probably ancientchurch of this Iberian-roman town, which finally has been confirmed by way of an archaeological excavationcampaign carried out in the summer of 2009.

Key words: Electrical resistivity tomography, conductive-resistive anomalies, archaeological site, Cástulo,Linares.

Geogaceta, 48 (2010), 219-222 Fecha de recepción: 15 de febrero de 2010ISSN: 0213-683X Fecha de revisión: 21 de abril de 2010

Fecha de aceptación: 28 de mayo de 2010

Introducción y objetivos

En los últimos años, la exploración ar-queológica se apoya cada vez más en losmétodos de prospección geofísica(Gaffney et al., 2000; Drahor, 2006;Leucci et al., 2007). Se utilizan diferentestécnicas que determinan variaciones en elsubsuelo de propiedades físico-químicas,entre las que cabe destacar la propagaciónde ondas electromagnéticas, ondas acústi-cas, eléctricas y magnéticas. Entre estastécnicas, una de las más utilizadas es latomografía eléctrica, en la que se determi-na la distribución de la resistividad eléctri-ca en el subsuelo, a partir de un númeromuy elevado de medidas.

Mediante el ejemplo que se presen-ta en este trabajo, se pretende ofreceruna visión de la capacidad resolutiva deesta técnica en arqueología. El estudiose ha realizado en el yacimiento ar-queológico de Cástulo, situado en lasproximidades del río Guadalimar, a

unos 7 km al sur de Linares (provinciade Jaén, Fig, 1).

La antigua ciudad iberorromana deCástulo, es uno de los yacimientos ar-queológicos más importantes de la pro-vincia de Jaén. De esta importancia ha-blan las numerosas referencias encontra-das en las fuentes clásicas. Sin embargo,el auge de Baeza y Linares supuso eldesmantelamiento de Cástulo, sirviendosus ruinas de cantera para el crecimientode estas dos ciudades (Blázquez, 1975;Blázquez et al., 1984), sufriendo en el si-glo XV una demolición total de sus mu-rallas y de los edificios que aún queda-ban. Con esa destrucción desaparecieronlos restos de una de las ciudades roma-nas más importantes de la Bética.

Hasta la fecha, las excavaciones en elyacimiento arqueológico han sido míni-mas. Recientemente se han realizado es-tudios geofísicos generales (Buess, 2008)de los que parece deducirse que puedenexistir restos de estructuras de enorme

importancia en el subsuelo. Por ello, an-tes de iniciar posibles excavaciones, sequieren realizar campañas de prospeccióngeofísica de detalle.

Con este trabajo se pretende ver laeficacia de la tomografía eléctrica comobase de la prospección de este yacimientoarqueológico, y por tanto, su utilidad enfuturas campañas de investigación.

Metodología empleada y trabajorealizado

Para la realización del trabajo se haempleado el método eléctrico deresistividades en su modalidad detomografía eléctrica. Es un métodogeoeléctrico no destructivo que analizalos materiales del subsuelo en función desu comportamiento eléctrico, diferencián-dolos en función de su resistividad eléc-trica (Storz et al., 2000).

El método se basa en la implantaciónde numerosos electrodos a lo largo de per-

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files, con una separación determinada queviene condicionada por el grado de reso-lución, profundidad y los objetivos que sepretendan cubrir, de tal modo que, a me-nor separación mayor resolución y a ma-yor separación mayor profundidad. Parael caso concreto que nos ocupa, en estacampaña piloto, se realizaron distintosensayos, con espaciado entre electrodosde 1 y 0,5 m, para conseguir que, con su-ficiente resolución, se pudiesenprospectar los antiguos restos arqueoló-gicos que alcanzaron entre 1 y 4 m de pro-fundidad.

Los electrodos son conectados a unequipo de medida y mediante un progra-ma secuencial específico, para cada obje-tivo, se seleccionan cuáles deben ser losconjuntos de electrodos que funcionan encada momento y con qué disposición.Para cada disposición electródica se haceuna medida de resistividad que se atribu-ye a un determinado punto geométrico desubsuelo. El equipo de tomografía eléc-trica utilizado en este estudio es el mode-lo RESECS de la marca Deutsche Mon-tan Technologie (DMT). Es un equipomultielectrodo con ordenador integradocapaz de gestionar hasta 960 electrodos.La fuente de energía es de 250 W y 2,5 A,lo que genera impulsos de 880Vp-p. Ofre-ce transmisor, receptor y emisor de ener-gía incorporados en el equipo. Entre elresto de características, cabe destacar lapresencia de un procesador automático de

resistividad aparente y cargabilidad, con-trol de resistividad en tiempo real en 2D y3D, control de curva de inyección de co-rriente y voltaje, ajuste de tiempo de in-yección, PC integrado y procesador deconmutación integrado.

A partir de los estudios preliminares(Buess, 2008), se han seleccionado dossectores en el yacimiento (I y II en la Fig.1). En total se han realizado cinco perfilesque han sido previamente posicionadoscon un levantamiento topográfico de deta-lle. Todos ellos con 64 electrodos y unaextensión de 31,5 m. Para cada perfil sehan utilizado configuraciones Wenner-Schlumberger, Dipolo-Dipolo y Wenner,con la intención de buscar la mejor resolu-ción al problema planteado. En este senti-do, hay que señalar que no existe unanimi-dad en la bibliografía sobre cuál es la con-figuración más adecuada en arqueología(véase, por ejemplo, las discusiones en lostrabajos de Dahlin y Zhou, 2004, Drahoret al., 2008). En cualquier caso, la rela-ción señal/ruido, definida por la constantede configuración geométrica k, es muchomás alta con el dispositivo Wenner que conSchlumberger, siendo la más baja para elDipolo-Dipolo (Reynolds, 1997).

En el sector I se ejecutaron dos perfi-les, paralelos entre ellos y perpendicula-res a los muros de una posible estructura.El resto de perfiles se realizaron en el sec-tor II, también perpendiculares al elemen-to investigado.

Discusión y resultados

Las interpretaciones de los perfiles detomografía eléctrica se han realizado apartir de las resistividades aparentes ob-tenidas en el trabajo de campo, tratadaspor medio del programa RES2DINV deresistividad y polarización inducida. Esteprograma de cálculo se basa en el métodode mínimos cuadrados con suavizado for-zado, modificado con la técnica deoptimización Cuasi-Newton. El métodode inversión construye un modelo delsubsuelo mediante prismas rectangularesy determina los valores de resistividadpara cada uno de ellos, minimizando ladiferencia entre los valores deresistividad aparente observados y calcu-lados (Loke y Barker, 1996, Loke yDahlin, 2002).

En general, hay que señalar que pesea que con el dispositivo Dipolo-Dipolo sealcanzan menores profundidades que conWenner-Schlumberger y Wenner, se des-tacan mejor las anomalías verticales su-perficiales, lo que lo hace más apropiadopara la detección de muros perimetrales.A mayor profundidad (> 2 m), los erroresdetectados en el modelo (22,7% en la Fig.2), haría poco fiables los resultados. Así,y a modo de ejemplo, en la figura 2 se re-presentan los resultados obtenidos en elperfil 2 con los tres dispositivos. En rela-ción al espaciado interelectródico, la ca-lidad de detección parece ser óptimacuando la distancia de separación de elec-trodos es menor o igual al diámetro delelemento investigado.

En el Sector I, los dos perfiles reali-zados detectan, en los primeros 1,5 m,resistividades entre 80 y 140 Ω·m, queinterpretamos como facies constituidaspor materiales finos (lutitas o arenas fi-nas). A part ir de los 1,5 m, lasresistividades aumentan, superando los200-300 Ω·m (Fig. 2), lo que interpreta-mos como el nivel basal de conglomera-dos que aflora en zonas próximas. En elprimer metro de profundidad, en los tresmétodos empleados, se detectan 2 es-tructuras verticales. En todos los casos,estas estructuras tienen distinta respues-ta: con Dipolo-Dipolo, una de ellas llegaa ofrecer valores de resistividad mayo-res de 300 Ω·m. Estos valores podríancorresponder a un muro constituido porgrandes bloques de areniscas (a modo de«muro de sillería»), al que hemos deno-minado principal. Por otro lado, en lostres métodos también se detecta otra es-tructura vertical, aunque en este casocon valores de resistividades menos ele-vados (con Dipolo-Dipolo, 200-250

Fig. 1.- Situación delyacimiento arqueológicode Cástulo y localizaciónde los dos sectores anali-zados. Se señala la posi-ción de los cinco perfilesde tomografía eléctrica(1, 2, 3, 4 y 5).

Fig.1.- Location of theCastulo Archaeologicalsite, and situation of thetwo studied sectors. Theposition of the fiveelectrical tomographyprofiles is shown.

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Fig. 2.- A, B, C: Modelos de resistividad eléctrica del terreno obtenidos a partir de la inversión de los datos de campo en elperfil 2: Dipolo-Dipolo (A), Wenner-Schumberger (B), Wenner (C). D, E y F: fotografías de las campañas de campo: realiza-ción del perfil de tomografía eléctrica (D), limpieza y documentación arqueológica (E), detalle del muro detectado en el perfil

anterior de tomografía eléctrica (F).

Fig. 2.- Sub-surface electrical resistivity models obtained from the inversion procedure of the field measurements along theprofile 2: Dipole-Dipole (A), Wenner-Schumberger (B), Wenner (C). D, E and F: photographs taken during the field campaigns:

carrying out the electrical tomography profile (D), archaeological excavation (E), detail of the wall detected in the above-mentioned electrical tomography profile (F).

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Ω·m). Esta última estructura podría co-rresponder a los restos de un muro cons-truido por bloques pequeños cementadoscon materiales aglomerantes (argamasade cal y arena), y que se correlacionaríacon un muro interior.

Estas interpretaciones han sidoconfirmadas en una posterior campa-ña de limpieza y documentación ar-queológica realizada por la Junta deAndalucía y e l Ayuntamiento deLinares en el verano de 2009. En ellahan salido a la luz los restos de los mu-ros detectados con anterioridad y quepodrían corresponder a una antigua ba-sílica (ver Fig.2E y Fig. 2F).

Por otro lado, en dos de los tres per-files realizados en el Sector II se detec-tan estructuras que podrían correspondera restos de edificaciones, que llegan aprofundidades de unos 2 m, lo que toda-vía no ha sido confirmado en una poste-rior campaña arqueológica. En este caso,la señal parece también más clara con elmétodo Dipolo-Dipolo que con el dispo-sitivo Wenner-Schlumberger. El disposi-tivo Wenner, aunque detecta las estruc-turas, aporta menor resolución.

Conclusiones

En el yacimiento arqueológico deCástulo se ha realizado una campaña pre-liminar de prospección geofísica, en sumodalidad de tomografía eléctrica. Comocampaña piloto, se han seleccionado dossectores de trabajo (I y II). En total se hanrealizado cinco perfiles de tomografíaeléctrica. En cada uno de estos perfiles sehan utilizado distintas configuraciones

(Wenner-Schlumberger, Dipolo-Dipolo yWenner) y distinto espaciamiento de elec-trodos (0,5 y 1 m), con la intención debuscar la mejor resolución. En los prime-ros niveles de investigación, el dispositi-vo Dipolo-Dipolo permite definir bien loscambios de resistividad verticales, pese almayor error general del modelo. Por otrolado, el espaciamiento de electrodos másadecuado debe ser menor o igual al diá-metro del elemento investigado (en estecaso 0,5m).

En el Sector I, en los primeros 1,5 mse detectan resistividades bajas, que se in-terpretan como facies constituidas pormateriales finos (lutitas o arenas finas). Apartir de los 1,5 metros, las resistividadesaumentan, lo que se asocia a un nivelbasal de conglomerados. En ambos perfi-les, en el primer metro de profundidad,aparecen dos estructuras verticales. Estasestructuras tienen distinta respuesta eléc-trica, lo que permite hablar de estructuraprincipal (muro constituido por bloquesde areniscas), y muro auxiliar, construidode bloques pequeños de areniscas conmateriales aglomerantes. Estas estructu-ras se han puesto de manifiesto en unaposterior campaña de limpieza y docu-mentación arqueológica.

En el Sector II se han realizado tresperfiles. En dos de ellos se han detectadorestos de estructuras antrópicas. Sin em-bargo, en este caso, no se han realizadocampañas de excavación posterior.

Agradecimientos

Los autores agradecen a O. Pueyo yA. Muñoz la revisión del manuscrito.

Referencias

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