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Mittels Geophysik in den Boden blicken – ohne Ausgrabung

Zum Vorgehen der archäologischen Prospektion an der Kapelle St. Elisabeth in Bärnau

Die frühen Phasen der historischen Entwicklung der Stadt Bärnau nachzuvollziehen ist weiterhin ein Bedarf in der stadtarchäologischen Forschung im Grenzgebiet zwischen Böhmen und der Oberpfalz. Die Ausgrabungen im Stadtkern in den vergangenen zwei Jahren im Ackerbürgerhaus, sowie in der Bischof-Senestry-Straße[1], haben Befunde zu Tage gebracht, die in die Zeit um die Stadtgründung im frühen 14. Jahrhundert einzuordnen sind.

Aus historischen Quellen ist belegt, dass auf der markanten Spornlage unterhalb des Grenzkamms bereits Bärnau als Reichsdorf bestand und auch eine Burg wird genannt. Die Quellen aus dem späten 13. Jh. weisen somit ebenfalls in eine Zeit vor der Stadtgründung[2]. Neben den Kellerbefunden aus dem Ackerbürgerhaus sind also weitere Befunde aus der Zeit vor dem späten 13. Jh. zu erwarten.

Um weitere Erkenntnisse zu früheren Phasen der Stadtgenese zu erlangen, haben wir vergangene Woche an der Kapelle St. Elisabeth eine archäologische Voruntersuchung, eine Prospektion, durchgeführt.

Mit einem Forschungsteam bestehend aus Studierenden und Wissenschaftlern des Geoarchäologischen Labors von der Philipps-Universität Marburg, der Juniorprofessur für Informationsverarbeitung in der Geoarchäologie der Otto-Friedrich-Universität Bamberg und des Lehrstuhls für Archäologie des Mittelalters und der Neuzeit (ebenfalls Uni Bamberg) haben wir innerhalb von vier Tagen das Gelände um die Kapelle intensiv untersucht.

Dabei haben wir zwei geophysikalische Methoden angewandt, mit denen wir hoffen, einen Einblick in die Befundlage innerhalb des Kapellenhügels und des näheren Umkreises des Untersuchungsobjekts zu erhalten.

Planung eines Messrasters

Ziel unserer Voruntersuchung war es anhand zwei verschiedener Methoden, möglichst viele Querschnittsprofile des Kapellenhügels zu erhalten, ohne in den Boden eingreifen zu müssen.

Zunächst haben wir dafür um die Kapelle herum ein Raster festgelegt, das zu mehreren parallel verlaufenden Bahnen längs und quer den Kapellenhügel umfasst. Die Endpunkte einer jeden Bahn werden “ausgepflockt” mittels GPS eingemessen. So ist jedes einzelne Profil georeferenziert und kann genau verortet werden.

Zudem haben wir ein zweites, strahlenartig von der Kapelle ausgehendes, radiales Messnetz angelegt, um eine weitere Perspektive des Hügelinneren zu erlangen.

Messung mit dem Georadar

Bei einer Messung mit dem Bodenradar werden elektromagnetische Wellen (also eine Radiofrequenz) in den Boden geleitet, in unserem Fall mit 400 MHz. Schichtgrenzen bzw. allgemein Objekte im Boden reflektieren, absorbieren oder streuen das Signal. Der Empfänger im Messgerät nimmt die Signale wieder auf. Je nach Signalveränderung ist ableitbar, ob beispielsweise historische Baubefunde im Boden erhalten sind. Aufgrund der veränderten Leitfähigkeit der Schichtveränderung variiert die Geschwindigkeit, mit der die Radiowellen wieder empfangen werden. Über die Zeitdauer, die ein Signal braucht, um zurück zum Sender zu gelangen, kann dann auf die Tiefe der sich im Boden befindlichen Struktur geschlossen werden[3].

Ausrichtung des Georadars auf der Messlinie bei 50 cm (Foto: V. Diederich)

Wir haben in einem Abstand von 0,5 m Profile gemessen. Um nicht die Orientierung im reliefierten Gelände zu verlieren, werde Leitlinien und Maßbänder, sowie Fluchtpunkte gesetzt, eine geradlinige Führung des Geräts ist durchaus wichtig.
Da das Gerät selbst von GPS-Signalen gestört wird, ist es wichtig alle Mobilfunkgeräte in der Nähe auszuschalten, bevor eine Messung beginnt. Um die Messung dennoch exakt im Raum verorten zu können, wird die Länge des Profils anhand eines Streckenmessers am Hinterrad ermittelt. Dieser wird am Anfang und Ende einer Bahn jeweils ein und wieder ausgeschaltet. Das Raster wird dann mäandierend, also „wie der Pflug geht“ abgetastet. Dabei ist sicherzustellen, dass das Messgerät stehts stabilen Bodenkontakt hat. Zudem ist eine eindeutige Bezeichnung der gemessenen Daten, die mit der spezifischen Profilbezeichnung korreliert, sinnvoll.

Präsentation einer Bodenradarmessung (Video: V. Diederich).

 Messung mittels Geoelektrik:

Ergänzend haben wir eine Bodenwiderstandsmessung durchgeführt. Dabei wird mittels in einer Reihenschaltung verbundenen Sonden der elektrische Widerstand des Bodens gemessen. Je nach Beschaffenheit des Untergrundes variiert der Widerstand und kennzeichnet hoch- oder niedrigohmige Bereiche. Archäologische Befunde haben eine andere Leitfähigkeit als das umgebende Erdmaterial. Mit einem geübten Blick sind die Anomalien gut erkennbar, die es ermöglichen archäologische Befunde wie Gräben oder auch Mauern zu identifizieren.

Unsere Profile umfassten in der Regel 30-35 Sonden, die in 1 m Abstand gesetzt wurden. Die Messungen wurden hauptsächlich in dem radialen System durchgeführt. Da je nach Einstellung der Messparameter die Empfindlichkeit der Sonden variiert, haben wir darauf geachtet, jeweils drei Messungen mit unterschiedlichen Einstellungen vorzunehmen. Es gilt desto hochauflösender das Bild sein soll, desto empfindlicher für Störungen ist das Signal. Und im Umkehrschluss je robuster das Signal, desto niedriger die Auflösung. Durch den Einsatz drei verschiedener Konfigurationen ist es aber möglich, die Stärken und Schwächen jeweils auszugleichen[4].

Geoelektrische Messungen an der Kapelle St. Elisabeth in Bärnau (Foto: V. Diederich).

Mit zunehmender Länge des Profils, d. h. zunehmender Anzahl der Sonden, verlängert sich übrigens auch die Messdauer. Unser längstes Profil von ca. 120 m Länge hat für die Messungen gute 1,5 h benötigt.

Nächster Schritt:

Ein erster Blick auf die Daten sieht bereits vielversprechend aus, doch ist es derzeit noch zu früh näheres zu bestimmen. Die Auswertung der Daten und Interpolierung der gemessenen Profile steht nun als nächstes an. Diese wird im Rahmen einer Lehrveranstaltung im kommenden Sommersemester an der Otto-Friedrich-Universität Bamberg stattfinden. Somit müsst Ihr euch noch etwas gedulden, bis die Auswertungsergebnisse bekannt werden. Je nach Ergebnislage möchte ich eine weitere Prospektionskampagne vornehmen, in der das Untersuchungsfeld großzügig erweitert wird. Methodisch wird dann eine geomagnetische Untersuchung vorgenommen.

Bis bald!

Eure Viviane Diederich

Anmerkungen/Quellen:

[1] Die Grabungen an der Bischof-Senestry-Straße wurden jüngst im Zuge von Straßenarbeiten von der Firma In Terra Veritas ITV durchgeführt. Publikation ausstehend.

[2] A. Busl, Bärnau Stadt und Land. Geschihcte bis zum Ende des Alten Reichs (Pressrath 2014), 15.

[3] mit einem herzlichen Dank für die Durchführung der Radarmessung an F. Linsel M.A.

[4] mit ebenso herzlichen Dank für die Durchführung der Elektrikmessungen an F. Hoffmann M.A. (geoarchäologische Labor des Vor-und Frühgeschichtlichen Seminars an der Philipps-Universität Marburg).

Tipp

Kurze Vlogs zur Prospektionskampagne findet ihr jetzt auch hier auf TikTok & und Instagram

Ankündigung: Geophysikalische Prospektion an der Kappl vom 15.03.-18.03.2022

Nächste Woche gehts wieder nach Bärnau. Dieses Mal steht jedoch nicht das Ackerbürgerhaus im Fokus unserer Forschung, sondern die Kapelle St. Elisabeth südwestlich der Kleinstadt – genauer gesagt liegt der Fokus bei dem Hügel auf dem die Kapelle im 17. Jh. errichtet wurde.

Luftbild der Kapelle St. Elisabeth bei Bärnau (Foto: F. Linsel/V. Diederich)

Wir vermuten, dass es sich bei dem Hügel um ein Relikt einer mittelalterlichen Turmhügelburg, oder auch Motte, handeln könnte. Im digitalen Geldändemodell der Stadt Bärnau und ihres Umfeldes ist die kreisrunde Erhebung des Kapellenhügels [1] sehr gut zu erkennen, der von einem Grabenrelikt konzentrisch umgeben zu sein scheint.

Um zu prüfen, ob sich archäologische Befunde in diesem Bereich erhalten haben, führen wir nächste Woche geophysikalische Messungen durch. Das besondere ist hier, dass die Messungen oberflächennah und ohne Eingriff in die Erde vorgenommen werden können.

Mittels elektrischer Signale, bzw. Radarsignale, die in regelmäßigen Abständen in den Boden geleitet werden, können verdeckte Bodenstrukturen erfasst werden. Je nach Beschaffenheit der Strukturen variiert die Leitfähigkeit des Bodens. Stößt ein Signal zum Beispiel auf Gebäudereste aus Holz oder aus Mauern, sowie Grubenbefunde usw. wird das Signal verändert zurückgeleitet, und weist eine sog. Anomalie aus. Die gemessenen Daten können zu einem späteren Zeitpunkt dann digial ausgewertet und interpretiert werden. So erhalten wir einen ersten Eindruck von der archäologischen Befundlage entlang der Kappl, ohne eine Ausgrabung vornehmen zu müssen.

Wie immer sind interessierte herzlich eingeladen, an der Kampagne teilzuhaben, mit zu machen und Fragen zu stellen. Wir freuen uns auf euch!

Ausgrabungen in der künftigen Mitmachbrauerei des Ackerbürgerhauses

Ausgrabungen im Ackerbürgerhaus gehen diesen Juli weiter

Ab dem 13.07. werde ich zusammen mit einer studentischen Hilfskraft für zwei Wochen die Ausgrabungen in den Innenräumen des Ackerbürgerhauses fortführen. Insbesondere die Untersuchung des Raumes 00.08 im Erdgeschoss steht dabei an.

Bauvorlage für den Umbau und die Sanierung des Ackerbürgerhauses mit farblicher Hervorhebung des Raums 00.08 (Plan: Architektur- und Ingenieursbüro Roider+Sollfrank GrB)

In den Räumen 00.09 und 00.08 sollen in absehbarer Zeit die Gär- und Lagertanks sowie die Mitmachbrauerei ihren Platz finden. Für die Anlage der Tanks muss ein neuer, leicht zu reinigender Fußboden verlegt werden. Davor muss jedoch der vorhandene Fußboden deutlich abgetieft werden, damit die Tanks auch in der Höhe genug Platz finden und statische Maßnahmen ergriffen werden können. Das bedeutet einen Eingriff in den Boden und damit in die Kulturschichten unterhalb des heutigen Ziegelbodens. Im März 2020 hatten wir im Zuge der Lehrgrabung bereits mit der Abnahme des Ziegelbodens begonnen, bis wir die Grabung aufgrund der Coronaschutzmaßnahmen abbrechen mussten. Ich bin gespannt, wie oder ob sich die Befundlage aus Raum 00.09 nach Süden hin in Raum 00.08 fortsetzt.

Bauvorlage für den Umbau und die Sanierung des Ackerbürgerhauses mit der Einbindung der bisher erfassten Holzbauphase in Raum 00.09 (eigene Grafik, Plan: Architektur- und Ingenieursbüro Roider+Sollfrank GrB)

Anders als bei den Räumen für die Brautanks, sind in den übrigen Räumen im Erdgeschoss sowie im östlichen Bereich des Hinterhofes keine Bodeneingriffe notwendig oder eingeplant. Die Bodendenkmäler sind in diesen Räumen vorerst in ihrem “natürlichen Umfeld” geschützt und können daher zu einem späteren Zeitpunkt archäologisch untersucht werden.

Wie immer sind interessierte (Laien) herzlich eingeladen, bei den Grabungen im Ackerbürgerhaus vorbeizuschauen und Fragen zu stellen.

Bis bald in Bärnau!

zweite Grabungskampagne im Ackerbürgerhaus März/April 2020

“offene Grabung” geht in eine zweite Runde

Vom 09. März bis zum 04. April werden die Ausgrabungen im Ackerbürgerhaus Bärnau im Rahmen einer zweiten, vierwöchigen Grabungskampagne fortgesetzt. Wie auch im letzten Jahr handelt es sich um eine Lehrgrabung mit Studierenden der Otto-Friedrich-Universität Bamberg, an der auch Freiwillige Interessierte Bürger aus Bärnau und Umgebung teilnehmen dürfen.

Sowohl im Hinterhof als auch im Inneren des Gebäudes wird eine neuer Schnitt angelegt, der ehemalige Zugang zum Gewölbekeller soll ebenfalls weiter untersucht werden.

Baubegleitung im Ackerbürgerhaus

Die Sondagen im Frühjahr 2019

Im Frühjahr 2019 begann die baubegleitende archäologische Untersuchung im Ackerbürgerhaus im Rahmen der statischen Untersuchungen der Fundamente.

In Absprache mit der Bauforschung und dem Statiker wurden sechs Stellen für sog. Sondageschnitte ausgewählt. Sondagen sind kleinere Suchschnitte, die nach sorgfältiger Überlegung an ausgewählten Stellen mit einer gezielten Fragestellung angelegt werden. Im Ackerbürgerhaus sollte anhand der ca. 1 x 1 m großen Songadeschnitte die Fundamenttiefe und die Art der Fundamentmauer untersucht werden. So konnte zum einen die Stabilität der Außenwände vom Statiker eingeschätzt werden. Andererseits, ermöglicht die Betrachtung der Fertigungsart der Fundamentmauern und die Analyse der Schichtenfolge, Archäologen und Bauforschern Rückschlüsse auf die Bauphasen zu ziehen.

Die Sondageschnitte dienen darüber hinaus als Orientierungsschnitte, denn anhand der Befunde in den Sondagen wurden die Grabungsschnitte für die Ausgrabung im Sommer 2019 ausgewählt.

nach Südwesten ausgerichteter Grundriss des Ackerbürgerhauses mit den skizzierten Sondagen (Plan: Architekturbüro Roider/Solfrank, eigene Skizze)
Montage der in den Sondagen untersuchten Fundamente (eigene Abb.)

Die Suchschnitte wurden zu gleichen Teilen innerhalb und außerhalb des Ackerbürgerhauses festgelegt.

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