Tarih Öncesi Yerleşim Bathonea da Uygulanan Jeofizik Çalışmalar Geophysical Application of a Prehistoric Settlement at Bathonea Ertan Pekşen 1, Türker Yas 2, İsmail Kaplanvural 3, Hamdullah Livaoğlu 4, Şerif Barış 5, Şengül Aydıngün 6 1 Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fak. Jeofizik Müh. Böl., Umuttepe Yerleşkesi,KOCAELi (ertanpeksen@kocaeli.edu.tr) 2 Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fak. Jeofizik Müh. Böl., Umuttepe Yerleşkesi,KOCAELi (turker.yas@kocaeli.edu.tr) 3 Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fak. Jeofizik Müh. Böl., Umuttepe Yerleşkesi,KOCAELi (ismail.kaplanvural@kocaeli.edu.tr) 4 Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fak. Jeofizik Müh. Böl., Umuttepe Yerleşkesi,KOCAELi (hamdullah.livaoglu@kocaeli.edu.tr) 5 Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fak. Jeofizik Müh. Böl., Umuttepe Yerleşkesi,KOCAELi (sbaris @kocaeli.edu.tr) 6 Kocaeli Üniversitesi Fen Edebiyat Fak. Arkeoloji Böl., Umuttepe Yerleşkesi,KOCAELi (s.aydingun@kocaeli.edu.tr) Özet: İstanbul ili, Küçükçekmece de bulunan Bathonea antik kentinde jeofizik çalışmalar yapılmıştır. Jeofizik çalışmalar doğru akım özdirenç ve yer radarı yöntemleridir. Doğru akım özdirenç verileri çok elektrotlu sistem ile alınmıştır. Toplanan bu verileri yorumlamak için bir yazılım geliştirilmiştir. İki boyutlu yapıların modellenmesi için geliştirilen MATLAB programı Poisson denklemini sonlu farklar yöntemine göre çözmektedir. Yazılımın ters çözüm kısmı ridge regression yöntemine göre çalışmaktadır. Veriler düz bir bölgede toplandığından değerlendirmelere topoğrafya etkisi katılmamıştır. Yer radarı verileri 300 MHz lik kapalı anten ile toplanmıştır. Yer radarı verileri ticari bir yazılım olan Prism2.59 yazılımı ile değerlendirilmiştir. Jeofizik verilerinin yorumuna göre kazı yerleri önerilmiştir. Kazılan bölgelerde başarılı bir şekilde antik kalıntılar bulunmuştur. Anahtar Kelimeler: Bathonea, iki boyutlu sonlu farklar yöntemi, doğru akım özdirenç yöntemi, yer radarı Abstract: Geophysical studies have been conducted in the ancient city of Bathonea, in Küçükçekmece-İstanbul. Direct current resistivity and ground penetrating radar were applied. Direct current resistivity data were acquired with a multielectrode system. To interpret the acquired data, software has been developed. The developed program solves the Poisson equation based on finite difference method in two dimensions in MATLAB environment. Inversion part of the code uses 'ridge regression' method. Since the data were collected on a flat area, we did not consider topography as interpretation. Ground penetrating radar data were collected with a 300 MHz shielded antenna. Ground penetrating radar data were evaluated with a commercial software Prism2.59. According to the interpretation of geophysical data, we suggested some excavation sites. The ancient ruins were found in the suggested area successfully. Keywords: Bathonea, two-dimensional finite difference method, direct resistivity method, GPR GİRİŞ Jeofizik uygulamalar başarılı bir şekilde arkeolojide uzun zamandan beri uygulanmaktadır ve başarılı sonuçlar alınmaktadır. Bu çalışmada Küçükçekmece de uygulanan jeofizik araştırmalar ve sonuçları anlatılacaktır. Bu tarihi kentte çalışmalar 2007 yılından beri devam etmektedir. Bölgede 2013 yılında, Küçükçekmece gölünün kuzey kısmında doğru akım özdirenç ve yer radarı yöntemleri uygulanmıştır. Yapılan jeofizik çalışmalar sonucunda bazı bölgelere kazı önerilmiştir. Yapılan kazı çalışmalarında başarılı sonuçlar elde edilmiştir. BATHONEA Bathonea, İstanbul il sınırları içinde Küçükçekmece gölünün çevresinde bulunan tarih öncesi bir kenttir (Şekil1). Bathonea ile ilgili daha fazla bilgiye www.bathonea.org adresinden ulaşılabilir. İstabul da bulunan Yarımburgaz Mağarasına sadece 1,5 km uzaklıkta, Küçükçekmece göl kıyısında fener yapısına ait kalıntılar, kale-liman yapısı, yol, çeşitli yerleşim yerleri gölün muhtelif yerlerinde Helenistik-Genç Roma-Bizans dönemlerine ait çok sayıda yapılar tespit edilmiştir. Antik kentte kazılar ve araştırmalar 2007 yılından beri Kocaeli Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Arkeoloji Bölümü, Prehistorya ABD tarafından yürütülmektedir (Aydıngün ve Öniz, 2008 ve Aydıngün, 2009).
Şekil 1. Marmara Bölgesi (sol üst köşe) ve Küçükçekmece gölü (Image Landsat Data SIO, NOAA, U.S. Navy, NGA, GEBCO 2013 Basarsoft, Google Earth) Bölgede olası antik yapıların yüzeyden yapılan jeofizik yöntemlerle yerlerinin tespit etme çalışmaları 2013 yılında devam etmiştir. Bu çalışmada 2013 Mayıs ayında bölgede uygulanan jeofizik yöntemlerin sonuçları verilmiştir. Jeofizik yöntemlerde doğru akım özdirenç yöntemi, yer radarı ve manyetik yöntemler uygulanmıştır. Burada jeofizik çalışmalara göre önerilen yerlerde antik yapı, muhtemel antik su kanalı ve bazı diğer antik duvar ve yol benzeri arkeolojik kalıntılar başarılı bir şekilde tespit edilmiştir. Manyetik ölçümlerinde elde edilen verilerin sürekli değişik değerler elde edilmesinin manyetometredeki bir arızadan kaynaklandığı anlaşılmış ve bu yöntemle toplanan veriler değerlendirmeye alınmamıştır. Doğru akım özdirenç ve yer radarı verilerinin sonuçları tartışılacaktır. JEOFİZİK YÖNTEMLER Doğru Akım Özdirenç Yöntemi Bathonea da çok elektrotlu doğru akım özdirenç yöntemi kullanılmıştır. Toplam 30 adet elektrot, 2 m elektrot aralığına ile Wenner, Schlumberger ve dipol-dipol elektrot dizilimlerine göre ölçüler alınmıştır. Toplanan veriler sonlu farklar yöntemine göre geliştirilen iki boyutlu ters çözüm yazılımı ile yorumlanmıştır. Geliştirilen programın düz çözümü Dey ve Morrison (1979) verdiği sonlu farklar yöntemine dayanmaktadır ve Poisson denkleminin sayısal çözümünü nokta kaynağa göre hesaplamaktadır. Fourier dönüşüm katsayıları Xu (2000) tarafından geliştirilen yöntem ile optimize edilmiştir. Geliştirilen algoritma sayısal sonuçları ve analitik çözüm karşılaştırılmıştır. Programın sonuçları ve analitik çözüm %0.2 hata ile benzerlik göstermektedir. Yazılımın ters çözüm kısmında Meju (1992) tarafından verilen ridge regression yöntemi uygulanmıştır. Şekil 2 de yorumlanmış özdirenç kesitleri verilmiştir. Şekil 3a ve 3b de kazı öncesi ve sonrası alanın fotoğrafı ve üzerine çizilmiş rezistivite profilleri görülmektedir. Yer Radarı Yöntemi Yer radarı yöntemi 300 MHz lik kapalı anten ile uygulanmıştır. Uygulanan alan arkeologlar tarafından ikinci alan olarak isimlendirilmiştir. Alan, 9.5 m x 10 m boyutundadır. Ölçülerde kayıt süresi 50 ns tutulmuş, her bir iz ise 512 kere örneklenerek kayıt edilmiştir. Radargramlardaki hiperbollerden ortamın hızı 8.6 cm/ns olarak saptanmıştır. Yer radarı verileri Prism2.59 ticari yazılım ile gerçekleştirilmiştir. 20 th The International Geophysical Congress & Exhibition of Turkey, 25-27 November, Antalya
(a) (b) (c) Şekil 2. Profillere ait ters çözüm sonuçları (a) (b)
Şekil 3. Çalışma alanının kazı sonrası fotoğrafları Şekil 4. İkinci alan bölgesinde toplanan yer radarı verisine ait zaman dilimi a) 25 cm derinlikteki zaman dilimi b) yorumlanmış hali. Her izde aynı derinlikte görülen yansımalar arka plan düzeltmesi ile giderilmiştir. Ayrıca antenin merkez frekansı göz önünde bulundurularak 50 MHz 900 MHz arası bir band geçişli süzgeç uygulanmış ve istenmeyen frekanslar sinyalden atılmıştır. Zaman-derinlik çevrimi yapılmış ve antenler arası mesafeden kaynaklanan hatayı düzeltmek için kayma (NMO) düzeltmesi uygulanmıştır. Şekil 4 te ise 25 cm derinlikteki zaman dilimi ve yorumlanmış hali yer almaktadır. SONUÇLAR Bathonea antik kentinde yapılan jeofizik yöntemlerden doğru akım özdirenç ve yer radarı uygulamalarının sonuçlarına göre, bölgede arkeolojik kalıntıların yerleri için kazı yerleri önerilmiştir. 20 th The International Geophysical Congress & Exhibition of Turkey, 25-27 November, Antalya
Önerilen yerlerde yapılan kazılar sonucunda antik kalıtılar bulunmuştur. Çalışmalar devam etmektedir. Teşekkür Arazi çalışmalarında bize yardım eden Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü öğrencilerinden Demirkan Baylar, Erdinç Duman, Fatma Kübra Kılıç, Güngör Doğan ve Tulu Uygunel e, proton manyetometre cihazındaki sorunu tespit ederek, onaran B.Ü. Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü nden Metin Zobu ya çok teşekkür ederiz. KAYNAKLAR Aydıngün, Ş. G., Öniz, M., 2008,İstanbul-Küçükçekmece Kıyıları Arkeolojik Yüzey Araştırması, 12. Sualtı Bilim ve Teknolojileri Toplantısı, Ege Üniversitesi. Aydıngün, Ş. G., 2009, Dünden Bugüne Küçükçekmece: Küçükçekmece Gölü nde Arkeolojik Çalışmalar, 288-303. Dey, A., Morrison, H. F., 1979, Resistivity modelling for arbitrarily shaped two-dimensional structures, Geophys. Prosp., (27), 106-136. Meju, M. A., 1992, An effective ridge regression procedure for resistivity data inversion, Computers & Geoscience, (2), 99-118. Xu, S., B. Duan, and D. Zhang, 2000, Selection of the wavenumber k using an optimization method for the inverse Fourier transform in 2.5D electrical modeling, Geophys. Prosp., (48), 789-796. www.bathonea.org (erişim tarihi 20 Eylül 2013).