Electrical Resistivity Survey and Archaeological Evaluation of Subterranean Structures South of the Savatra Theatre

Abstract

Archaeological research conducted at the ancient city of Savatra has focused in recent years on identifying buried architectural remains without disrupting the integrity of the archaeological site. In this context, electrical resistivity measurements were carried out in 2024 in the southern part of the Savatra theater to investigate possible underground structures, voids, passages, and buried archaeological spaces. Electrical resistivity data were obtained across nine different measurement profiles using Wenner-Alpha, Wenner-Beta, and Wenner-Gamma electrode arrays. The measurement results revealed significant anomalies, particularly in profiles P2, P3, and P8, suggesting that these anomalies may be related to possible underground voids located approximately 2–4 m below the surface. Targeted archaeological excavations (01KM24 and 02KM24) conducted in line with these anomalies resulted in the discovery of two underground structures containing ceramic fragments, spindle whorls, terracotta weaving weights, and human and animal remains. Archaeological excavation results have revealed a strong correlation between identified resistivity anomalies and buried subsurface structures. This study demonstrates that the combined evaluation of electrical resistivity data and archaeological findings can make significant contributions to the identification of buried archaeological sites, the development of targeted excavation plans, and the non-destructive investigation of archaeological areas in Savatra.

Keywords

• Savatra archaeological exploration
• Electrical resistivity anomalies
• Underground spaces & tombs
• Archaeological excavation.

Savatra Tiyatrosu'nun Güneyindeki Yeraltı Yapılarının Elektrik Direnci Araştırması ve Arkeolojik Değerlendirmesi

Abstract

Savatra Antik Kenti’nde yürütülen arkeolojik araştırmalar, son yıllarda arkeolojik alanın bütünlüğünü bozmadan gömülü mimari kalıntıların tespitine odaklanmıştır. Bu kapsamda, Savatra tiyatrosunun güney kesiminde olası yeraltı yapıları, boşluklar, geçitler ve gömülü arkeolojik mekânların araştırılması amacıyla 2024 yılında elektriksel özdirenç ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Elektriksel özdirenç verileri, Wenner-Alfa, Wenner-Beta ve Wenner-Gama elektrot dizilimleri kullanılarak dokuz farklı ölçüm profili boyunca elde edilmiştir. Ölçüm sonuçları özellikle P2, P3 ve P8 profillerinde belirgin anomaliler ortaya koymuş ve bu anomalilerin yer yüzeyinin yaklaşık 2–4 m altında bulunan olası yeraltı boşluklarıyla ilişkili olabileceğini göstermiştir. Bu anomaliler doğrultusunda gerçekleştirilen hedefli arkeolojik kazılar (01KM24 ve 02KM24), seramik parçaları, ağırşaklar, pişmiş toprak dokuma ağırlıkları ile insan ve hayvan kalıntıları içeren iki yeraltı yapısının ortaya çıkarılmasıyla sonuçlanmıştır. Arkeolojik kazı sonuçları, belirlenen özdirenç anomalileri ile gömülü yeraltı yapıları arasında güçlü bir ilişki bulunduğunu ortaya koymuştur. Bu çalışma, elektriksel özdirenç verileri ile arkeolojik bulguların birlikte değerlendirilmesinin; gömülü arkeolojik mekânların tespiti, hedefli kazı planlamalarının yapılması ve arkeolojik alanların tahribatsız yöntemlerle araştırılması açısından Savatra’da önemli katkılar sağlayabileceğini göstermektedir.

Keywords

• Savatra arkeolojik araştırması
• Elektriksel yerdirenci anomalileri
• Yeraltı boşlukları ve mezarlar
• Arkeolojik kazı.

References

1. [1] S. Negri, G. Leucci, Geophysical investigation of the temple of Apollo (Hierapolis, Türkiye), Journal of Archaeological Science, 33, 11, 1505-1513, 2006.
2. [2] T. Astin, H. Eckardt, S. Hay, Resistivity imaging survey of the Roman barrows at Bartlow, Cambridgeshire, UK, Archaeological Prospection, 14, 1, 24-37, 2007.
3. [3] M. H. Loke, Tutorial: 2-D and 3-D Electrical imaging surveys, Revised Edition (Jan. 15th 2022), Webpage, www.geotomosoft.com, UK, 221, 2022.
4. [4] N. G. Diamanti, G. N. Tsokas, P. I. Tsourlos, A. Vafidis, Integrated interpretation of geophysical data in the archaeological site of Europos, (Northern Greece), Archaeological Prospection, 12, 2, 79-91, 2005.
5. [5] B. Ullrich, T. Günther, C. Rücker, Electrical resistivity tomography methods for archaeological prospection, Proc. of the 35th Int. Conf. on Computer App. and Quantitative Methods in Archaeology (CAA), Berlin, Germany, 25, Apr. 2-6, 2007.
6. [6] M. G. Drahor, M. A. Berge, T. O. Kurtulmus, M. Hartmann, M. A. Speidel, Magnetic and electrical resistivity tomography investigations in a Roman legionary camp site (Legio IV Scythica) in Zeugma, Southeastern Anatolia, Turkey, Archaeo. Prospection, 15, 3, 159-186, 2008.
7. [7] G. I. Riddle, C. J. Hickey, D. R. Schmitt, Subsurface tunnel detection using electrical resistivity tomography and seismic refraction tomography: A case study, 23rd EEGS Symp. on the Application of Geophysics to Engineering and Environment Problems, Keystone, Canada, (cp-175-00064). Publ. by European Association of Geoscientists & Engineers, 2010.
8. [8] M. Bano, J. Ortega-Ramiro, L. A. Villa-Alvarado, P. Sailhac, J. L. Punzo, A. V. Herrera, J. Robles-Camacho, Applying GPR amplitude maps and ERT for characterizing archaeological site of Tingambato, Michoacan, Western Mexico, 9th Congress of the Balkan Geophysical Society, Nov, 5-9th, 2017, Antalya, Turkey, European Assoc. of Geoscientists & Engineers, (No. 1, 1-5), 2017.

9. [9] M. Sun, J. Ou, T. Li, C. Cao, R. Liu, Application of electrical resistivity tomography (ERT) in detecting abandoned mining tunnels along expressway, Applied Sci, 15, 5, 2289, 2025.
10. [10] L. Bermejo, A. I. Ortega, R. Guérin, A. Benito-Calvo, A. Pérez-González, J. M. Parés, E. Carbonell, E. 2D and 3D ERT imaging for identifying karst morphologies in the archaeological sites of Gran Dolina and Galería Complex (Sierra de Atapuerca, Burgos, Spain), Quaternary International, 433, 393-401, 2017.
11. [11] G. N. Tsokas, K. Jung‐Ho, P. I. Tsourlos, G. Angistalis, G. Vargemezis, A. Stampolidis, N. Diamanti, Investigating behind the lining of the Tunnel of Eupalinus in Samos (Greece) using ERT and GPR, Near Surface Geophysics, 13, 6, 571-583, 2015.
12. [12] M. K. Gokay, K. Dogan, ERT measurements to detect features of concrete lining cracks, Observation note, TCDD-Afyon Maintenance Branch, 6, 2007.
13. [13] F. Fischanger, G. Catanzariti, C. Comina, L. Sambuelli, G. Morelli, F. Barsuglia, A. Ellaithy, F. Porcelli, Geophysical anomalies detected by electrical resistivity tomography in the area surrounding Tutankhamun's tomb, J. of Cultural Heritage, 36, 63-71, 2019.
14. [14] W. Zhao, G. Tian, Q. Lin, X. Wang, Y. Wang, K. Bie, Integrated characterization of ancient burial mounds using ERT and limited drillings at the Hepu Han Tombs, in coastal area of Southern China, Journal of Archaeological Science: Reports, 23, 617-625, 2019.
15. [15] R. Deiana, J. Benetton, A. Mazzariol, Integrated electrical resistivity tomography and ground penetrating radar measurements applied to tomb detection, Surveys in Geophysics, 39, 6, 1081-1105, 2018.
16. [16] C. Balkaya, Y. L. Ekinci, O. Cakmak, M. Blömer, J. Arnkens, M. A. Kaya, A challenging archaeo-geophysical exploration through GPR and ERT surveys on the Keber Tepe, City Hill of Doliche, Commagene (Gaziantep, SE Turkey), Journal of Applied Geophysics, 186, 104272, 2021.
17. [17] A. El-khteeb, W, M. Mabrouk, K. S. Soliman, O. M. EL Aguizy, A. Metwally, Archeological exploration via integrated shallow geophysical methods: case study from Saqqara, Giza, Egypt, npj Heritage Science, 13, 1, 38, 2025.
18. [18] K. Belke, M. Restle, Galatien und Lykaonien (Tabula Imperii Byzantini 4), Vienna: Osterreichische Akademie der Wissenschaften, 1984.
19. [19] S. Mitchell, Anatolia, Land, Men And Gods In Asia Minor: The Celts And The Impact Of Roman Rule. I-II, Oxford Univ., Press, 1993.
20. [20] M. A. Kaya, Anadolu’daki Galatlar ve Galatya tarihi, Ege University, Faculty of Letters Press, 2000.
21. [21] M. Kadıoğlu, Eski Anadolu uygarlıkları, Roma döneminde Anadolu, Ministry of Culture, Culture Portal of Turkey Project, 2009.
22. [22] I. Işık, Lykaonia bölgesi kuzeydoğu kesimi tarihi ve yerleşim yerleri, Selcuk Univ., Journal of Faculty of Letters, 40, 191-206, 2018.
23. [23] I. Işık, H. Budak, Savatra Antik Kenti mozaikli kilise apsis ve çevresinde bulunan bir grup mezar örneği. Amasya Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 10, 17, 90-111, 2025.
24. [24] T. Dahlin, B. Zhou, A numerical comparison of 2D resistivity imaging with 10 electrode arrays, Geophysical Prospecting, 52, 5, 379-398, 2004.
25. [25] C. C. Okpoli, Sensitivity and resolution capacity of electrode configurations, Int. Journal of Geophysics, 1, 608037, 2013.
26. [26] Y. Albayrak, S. I. Mutlu, S. Mutlu, B. Celik, Sogmatar’da Sunakli Kaya Oyugu Mezarlar, Karadeniz Uluslararasi Bilimsel Dergi, 41, 263-274, 2019.
27. [27] S. Saglan, Kelenderis dogu nekropolünde bulunan kuyu mezar buluntulari, MSc Thesis, Selcuk Universitesi Sosyal Bilimler Enstitusu, Klasik Arkeoloji Bilim Dali, Konya, Turkey, 117, 2004.
28. [28] M. A. Liston, S. I. Rotroff, L. M. Snyder, A. Stewart, The Agora Bone Well, Hesperia Supplements, 50, 1-186, 2018.
29. [29] L. Vitale, “Sleeping with the dogs": Animal sacrifices in the infant cemeteries. Examples from Late-Antiquity Italian necropolis. The Society for the Study of Childhood in the Past 10th International Conference, Templo Mayor Museum, Mexico City, Mexico, 2017.