An interpretation of gravity and magnetic anomalies of the Butte district, Montana, is based on the analysis of five gravity profiles constructed from Bouguer gravity data of the Butte district observed during the summer of 1974 and give concurrent magnetic profiles constructed from U.S. Geological Survey high-level aeromagnetic data of the district. Of primary concern in this analysis is the interpretation of the Bouguer gravity high and aeromagnetic low associated with the Butte orebody. Results of this interpretation yield a configuration for the Butte orebody characterized by vertical contacts extending from the surface or directly beneath Cenozoic basin fill to 4,500 feet below sea level, with a central core, elongate in the north -south direction, surrounded by a variable outer zone, which is more pronounced in the southern and western portions of the district. The central core is interpreted as a region of zero magnetic susceptibility with three density distributions, all of which are of higher densities than the surrounding host rock and are related to the varying degrees of mineralization and alteration present in this region. The laterally variable outer zone is interpreted as a zone of low magnetic susceptibility with a density equal to that of the host rock. This zone is related to the peripheral mineralization and alteration of the Butte orebody.

The depths to buried bodies, characterized by anomalous gravity and magnetic properties, are determined by a combination of two numerical techniques. An upward continuation integral is solved by a method by Paul and Nagy using elemental squares and low order polynomials to describe the behavior of the gravity or magnetic data between observed data points. Downward continuation of the magnetic or gravity data is done by a finite difference technique as described by Bullard and Cooper. The applicability of the techniques are determined by comparison to depths determined by other means over the same anomalies and by comparison to various rule-of-thumb methods prevalent in the geophysical literature. The relative speed and cost of the particular computer system used is also considered in the applicability. The results show that although the initial costs of the computer program are high, the combined technique is as good as and at times better than the rule-of-thumb methods in determining the depth to the anomaly-causing body and is useful when more than just an approximate depth is of interest.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή μελετά την παράκτια ζώνη, της Αλεξάνδρειας (Αιγύπτου) με σκοπό: (1) την ανάπλαση του παράκτιου παλαιοπεριβάλλοντος στο οποίο αναπτύχθηκε η Ελληνιστική Αλεξάνδρεια και πώς αυτό επηρέασε στην ίδρυση και στην εξέλιξη της πόλης, (2) τον εντοπισμό ναυαγίων, καταβυθισμένων λιμενικών εγκαταστάσεων και άλλων μαρτυριών ανθρώπινης δραστηριότητας. Για την επίτευξη των παραπάνω στόχων xρησιμοποιήθηκαν εξειδικευμένες θαλάσσιες γεωφυσικές τεχνολογίες, όπως ηχοβολιστής πλευρικές σάρωσης, τομογράφος υποδομής πυθμένα, απλό και διαφορικό GPS. Η ανάλυση και επεξεργασία των συλλεγέντων δεδομέμων πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια των υπολογιστικών πακέτων Matlab και ArcGIS. Δημιουργήθηκαν πρωτότυπα και εύχρηστα μεθοδολογικά σχήματα (PalaeogAn και TargAn), με τη βοήθεια σύγχρονων μεθόδων επεξεργασίας και ανάλυσης εικόνας, με σκοπό την επεξεργασία των αναλογικών γεωφυσικών καταγραφών, σε ένα αυτοματοποιημένο ψηφιακό περιβάλλον. Η ανάλυση των γεωφυσικών καταγραφών έδειξε την ύπαρξη μίας kurkar δομής σχήματος Τ παρόμοιας σε σχήμα, σύσταση και προσανατολισμό με το δομικό σύστημα νήσος Φάρος-Επταστάδιο-Λιμένες της Αλεξάνδρειας, μετατοπισμένη προς τα ΒΑ. Η μελέτη των μεταβολών της στάθμης της θάλασσας και η ανάλυση των τομογραφιών, έδειξε ότι η παράκτια ζώνη της Αλεξάνδρειας διαμορφώνεται από μία σειρά επάλληλων παλαιοακτών, σε βάθη νερού 16, 14, 12, 10, 8 m, οι οποίες αντιστοιχούν στην ακτογραμμή της περιοχής το 3300π.Χ (βασίλειο Harpoon), 2700π.Χ, 2000π.Χ, 1400π.Χ (οικισμός Ραχώτιδας), και 300π.Χ (Πτολεμαϊκή Αλεξάνδρεια) αντίστοιχα. Η δομή Τ ήταν πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας και διαμόρφωνε ασφαλές αγκυροβόλιο (3300-2000π.Χ), ενώ αργότερα βυθίστηκε (2000-300π.Χ) αρχικά στα -2m (1400π.Χ) και στη συνέχεια στα -4m βάθος (300π.Χ), ενεργώντας ως φυσικός κυματοθραύστης που προστάτευε την ακτή από τη διάβρωση και τη θαλασσοταραχή. Επίσης φαίνεται ότι η είσοδος του Ανατολικού Λιμένα στα Πτολεμαϊκά χρόνια ήταν πολύ στενή (600m), στα ΒΑ της Άκρας Λοχιάδος και στο εσωτερικό του Ανατολικού Λιμένα εκείνη την εποχή υπήρχαν βραχονησίδες, το 92% της Άκρας Λοχιάδος είναι σήμερα καταβυθισμένο. Τέλος επιτεύχθηκε α) ο εντοπισμός ενός αρχαίου ναυαγίου, δύο περιοχών με έρματα αρχαίων πλοίων, δύο αρχαίων προβόλων, δύο σχηματισμών που πιθανώς αποτελούν αρχαία ναύδετα, β) ο εντοπισμός 57 στόχων, η αρχαιολογική σημασία των οποίων αξιολογήθηκε με τη βοήθεια του TargAn και πολυδιάστατων στατιστικών μεθόδων γ) η υπόδειξη νέων περιοχών αρχαιολογικού ενδιαφέροντος. / The aim of this PhD is twofold: (a) to reconstruct the palaeoenvironmental setting where Hellenistic Alexandria was developed, (b) to detect the presence of any prehistorical and historical shipwrecks and evidence of human activity. In order to accomplish the above a geophysical survey was carried out, using a sidescan sonar and a subbottom profiler system, while the positioning was provided by a GPS and DGPS. The geophysical data were analyzed using a Matlab and an ArcGIS software. New, user-friendly methodological schemes, referred to as PalaeogAn και TargAn, were developed using image analysis techniques, in order to analyse analogue geophysical data in a digital environment. The geophysical data analysis shows the presence of a Τ-shape kurkar ridge, which stands at a minimum water depth of 11m below the seasurface at the north end of the Eastern Harbour of Alexandria. This kurkar formation is almost identical with that of the Pharos island–Heptastadion-Alexandria Harbours. Sea level changes and geophysical data analysis suggest that Alexandria’s coastal zone is characterized by a series of parallel submerged palaeoshorelines, at water depths of 16, 14, 12, 10 and 8 m, which represent the coastlines of 3300 BC (kingdom of Harpoon), 2700 BC, 2000 BC, 1400 BC (ancient Rachotis), and 300 BC (Ptolemaic Alexandria) respectively. The Τ-shape structure between 3300-2000BC was above msl creating a safe anchorage for ancient ships. In 1400 BC and 300 BC it was 2m and 4m under msl respectively, acting as a natural breakwater and protecting the coast from wave action. During the Hellenistic times (300 BC) the Eastern Harbour entrance was much smaller (600m) than today. At the northeastern end of Cape Lochias and in the inner Eastern Harbour dangerous shoals and reefs were scattered. Cape Lochias was much larger than it is today as the most of it (92%) is at present submerged. The insonification revealed (a) the existence of an ancient shipwreck, two areas with ship ballast, two structures which might have been used as buoys, two structures that were propably used as moles, (b) the presence of 57 acoustic anomalies, which were analyzed using the TargAn and multivariate statistical methods, (c) new areas of archaeological importance to be surrveyed in the near future. The results of the statistical analysis classified the acoustic anomalies into groups showing their archaeological validity.