Η αλλαγή στην στάθμη της θάλασσας καθώς και καταστροφικά φαινόμενα που έχουν συμβεί τα τελευταία 10.000 χρόνια έχουν οδηγήσει στην καταβύθιση αρχαίων λιμενικών εγκαταστάσεων. Μέρος των εγκαταστάσεων των αρχαίων λιμένων Ζέας και Μουνιχίας βρίσκονται σήμερα κάτω από το επίπεδο της θάλασσας. Για την μελέτη αυτών, είναι απαραίτητη η χρήση σύγχρονων συστημάτων θαλάσσιας γεωφυσικής διασκόπισης με σκοπό: (α) την κατασκευή λεπτομερούς βυθομετρικής αποτύπωσης στους αρχαίους λιμένες Ζέας και Μουνιχίας καθώς και των παράκτιων περιοχών πλησίον τους, (β) την μελέτη της στρωματογραφίας της ακολουθίας ιζημάτων (γ) τον προσδιορισμό της παλαιογεωγραφικής εξέλιξης της περιοχής Ζέας – Μουνιχίας και (δ) τον εντοπισμό στόχων, επιφανειακών και υποεπιφανειακών με πιθανό αρχαιολογικό ενδιαφέρον. Οι θαλάσσιες γεωφυσικές έρευνες πραγματοποιήθηκαν τον Νοέμβριο του 2011 από το Ε.ΘΑ.ΓΕ.Φ.Ω σε συνεργασία με το Danish Institute και το Zea Project. Στην παρούσα διπλωματική αναλύθηκαν και επεξεργάστηκαν τα γεωφυσικά δεδομένα που συλλέχθηκαν με τομογράφο υποδομής πυθμένα 3.5 kHz, ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης (EG&G 272 TD) καθώς και βυθόμετρο (Elac Nautic Hydrostat). Η μελέτη στης σεισμοστρωματογραφίας με τομογράφο υποδομής πυθμένα έδειξε τρεις σεισμικές ιζητογενείς ακολουθίες για κάθε έναν από τους αρχαίους λιμένες και οδήγησε στην κατασκευή χάρτη ισοπαχών. Οι τρείς ακολουθίες πιθανώς σχετίζονται με διαφορετικές χρονικές περιόδους των λιμένων. Τα δεδομένα του ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης εντόπισαν περιοχές του πυθμένα των λιμένων που πιθανώς σχετίζονται με αρχαίες κατασκευές. Επιπλέον από τα δεδομένα του ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης προέκυψαν χάρτες μορφολογικής αποτύπωσης του πυθμένα καθώς και στόχοι με πιθανό αρχαιολογικό ενδιαφέρον. Συγκεκριμένα εντοπίστηκε ένας μεγάλος αριθμός στόχων που χαρακτηρίζονται από εύρος τιμών όσον αφορά στις γεωμετρικές παραμέτρους και στις παραμέτρους ανακλαστικότητας. Το λογισμικό TargAn εφαρμόσθηκε για την παραμετροποίηση όλων των στόχων ενώ επιπλέον εφαρμόσθηκαν στατιστικές τεχνικές πολυδιάστατης ανάλυσης για την ταξινόμηση των στόχων σε ομάδες με βάση την αρχαιολογική τους σπουδαιότητα. / Sea level change and catastrophic events that have occurred in the last 10.000 years have led to the submergence of ancient harbors and facilities. Parts of the facilities of Zea and Mounichia ancient harbors are now below sea level. This research was carried out with use of marine geophysical methods in order to: (a) map with detail the bathymetry of the two harbors and the near shore area, (b) map the seismic stratigraphy of the area, (c) determine the palaeogeographical evolution of the area and (d) to identify targets with possible archaeological interest. Marine geophysical survey took place in October 2011 by Laboratory of Marine Geology and Physical Oceanography in collaboration with the Danish Institute and Zea Harbour Project. Subbuttom profiler, side-scan sonar and echosounder were used. The processing and analysis of the subbuttom profiler data revealed three distinctive acoustic units for each of the ancient harbours and led to a detailed map of isopachs. Those three different units can be related to the two different faces of the harbor. The side-scan sonar data identified areas of the harbors that are related to ancient structures and facilities. From the same data set 65 targets were detected and analyzed with the use of TargAn software in order to classify them based on their archaeological valuation.

Rome et Éphèse sont deux villes portuaires emblématiques de la Méditerranée antique ; la première fut le centre de l’Empire romain et la seconde devint la capitale romaine d’Asie mineure à la fin du 1er s. av. J.-C. Leur rayonnement économique et commercial en Méditerranée reposa notamment sur leur système portuaire. Cette étude a pour vocation de retranscrire le développement économique de ces deux cités par le signal des paléo-pollutions. Pour mener à bien ces travaux, nous avons prélevé des carottes dans les archives sédimentaires des bassins portuaires sur lesquels les isotopes du plomb ont été mesurés. La reconstitution des paléo-environnements par la géochimie élémentaire a été un préalable indispensable. Sur le temps long, la dynamique des masses d’eau portuaires fut visiblement soumise à la progradation des systèmes deltaïques, ainsi qu’aux interventions humaines qui modifièrent les environnements aquatiques initialement ouverts et bien oxygénés au profit de milieux fermés en déficit de dioxygène. Ce confinement des bassins portuaires franchit un seuil irréversible pour la navigation dès lors qu’un régime épilimnique se mit en place en raison d’une trop faible profondeur de la colonne d’eau. Les niveaux de contamination au plomb ont relativement bien enregistré l’état de santé économique de Rome et d’Éphèse qui évolua notamment au gré des périodes de prospérité et de troubles. Cependant, l’évolution des conditions environnementales et les multiples dragages semblent avoir altéré une partie de ces enregistrements. Les données isotopiques du plomb, converties en paramètres géologiques (Tmod, μ et к), nous ont également permis d’émettre des hypothèses sur les sources d’approvisionnement en minerais de plomb à l’origine de ces pollutions. On peut en retenir que les stratégies d’alimentation en plomb à l’époque romaine furent locales. En effet, il semble assez logique que ces deux cités aient dominé les espaces économiques environnants avec lesquelles elles étaient en contact. En revanche, alors que l’entrée dans le Moyen Âge s’accompagne du déclin de Rome, Éphèse retrouve sa prospérité passée avec l’importation de plomb hercynien d’Europe de l’Ouest produit massivement à la suite de la révolution économique médiévale. / Rome and Ephesus are two iconic harbor cities of the ancient Mediterranean; the first was the center of the Roman Empire and the second became the Roman capital of Asia Minor at the end of the 1st c. BC. The economic and commercial influence of these two ports in the Mediterranean depended heavily on their harbor systems. The aim of this study is to discern the economic development of Rome and Ephesus from the geochemical signals of the pollution they were exposed to. To this end, we drilled cores through the sedimentary archives of the two ancient harbors and measured major and trace element concentrations and Pb isotope compositions. Both harbors were subject to delta progradation, Rome by the Tiber and Ephesus by the Caÿster, which changed the aquatic environments from being initially open and well oxygenated to becoming closed and anoxic. The harbor basins finally shut down for shipping when an epilimnic system came into place due to too shallow a depth of the water column. Although changing environmental conditions and multiple dredgings appear to have altered some parts of the geochemical record, the pollution levels of lead quite accurately reflect the state of the economic health of Rome and Ephesus, which evolved the most during periods of prosperity and disorder. Pb isotope data, converted into geological parameters (Tmod, μ and к), further allowed deducing the provenance of the geological sources of lead ores at the origin of the pollution. Based on these results, it appears that lead ore supplies during the Roman period were of local origins, reflecting how Rome and Ephesus dominated the surrounding economic areas with which they were in contact. However, while the beginning of the Middle Ages is accompanied by a decline of Rome, Ephesus regains its past prosperity with the importation of Hercynian lead from western Europe. It was produced massively as a result of the medieval economic revolution that Europe experienced from the 10th century onward.