Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 45.

This thesis advances the application of integrated non-destructive geophysical
techniques for archaeological prospection through targeted case studies at the
Saqqara necropolis, Egypt. By synthesizing Seismic Refraction Tomography
(SRT), Electrical Resistivity Tomography (ERT), and Ground-Penetrating Radar (GPR),
the research resolves subsurface features while preserving site integrity. to non-
invasively investigate subsurface archaeological features within two adjacent study
blocks at the UNESCO World Heritage Site of Saqqara, Giza, Egypt. Conducted as
Phase II of Cairo University’s exploration project, the survey targeted burial structures
from the New Kingdom and earlier periods beneath complex stratigraphy:
unconsolidated aeolian sands (0.5-3 m thickness) overlying Eocene limestone
bedrock.
We are applying our integrated geophysical techniques at different locations in the
study area, and the results yielded positive outcomes into different adjacent blocks.
In Block 1, SRT resolved a shallow sandstone layer (Vp = 400-1100 m/s) and deeper
limestone (Vp = 1200-1900 m/s), with low-velocity anomalies (Vp < 600 m/s) indicating
potential voids. ERT delineated high-resistivity limestone (>1000 Ω·m) and low-
resistivity zones (10-200 Ω·m) correlated with mud-brick architecture. GPR detected
linear anomalies (walls/paths) and low-amplitude reflections suggesting clay-filled
chambers. Integrated analysis identified three anomalies (A-1, A-2, and A-3) at
approximate depth 2 m.
In Block 2, adjacent to Block 1, the same methodology revealed anomalous
structures at 2-4 m depth, including chambers, walls, and enclosed spaces. GPR resolved architectural elements, while ERT distinguished anthropogenic from natural
features. SRT constrained deeper geological discontinuities.
3D visualization of velocity/resistivity models validated anomalies across both
blocks, demonstrating architectural consistency with known tomb designs. The study
confirms that multi-technique integration overcomes limitations of singular methods
(e.g., GPR attenuation in conductive sediments) and reduces false positives by >40%.
Results provide a robust framework for targeted excavation, emphasizing the efficacy
of surveys in preserving cultural heritage while mapping buried archaeological
landscapes. This approach is scalable to other high-sensitivity heritage sites globally.
The framework establishes a replicable protocol for non-invasive exploration at
culturally sensitive heritage sites globally.

تُعزِّز هذه الأطروحة تطبيق التقنيات الجيوفيزيائية المتكاملة غير التدميرية في الاستكشاف الأثري من خلال دراسات حالة مستهدفة بمقابر سقارة الأثرية في مصر. ومن خلال التكامل بين التصوير الانكساري الزلزالي (SRT) والرسم الطبقي للمقاومة الكهربائية (ERT) ورادار اختراق الأرض (GPR)، تمكن الباحث من دراسة المعالم الأثرية تحت السطح بطريقة غير جارحة مع الحفاظ على سلامة الموقع.
وقد أُجري هذا المسح ضمن المرحلة الثانية من مشروع الاستكشاف بجامعة القاهرة، مستهدفًا الهياكل الجنائزية من الدولة الحديثة والفترات الأقدم تحت تسلسل طبقي معقد: طبقات رملية تياريه غير متماسكة (سمكها 0.5-3 م) تغطي صخرًا أساسيًا من الحجر الجيري الايوسين.
طُبّقت التقنيات الجيوفيزيائية المتكاملة في مواقع مختلفة ضمن منطقة الدراسة، وأسفرت النتائج عن اكتشافات إيجابية في كتل مجاورة مختلفة.
في المنطقةالأولى، كشف التصوير الانكساري الزلزالي (SRT) عن طبقة رملية سطحية ضحلة (سرعة الموجة 400-1100 م/ث) وصخرًا كلسيًا أعمق (سرعة الموجة 1200-1900 م/ث)، وظهرت شذوذات ذات سرعة منخفضة (< 600 م/ث) تشير إلى وجود فراغات محتملة. وحدَّد التصوير الطبقي للمقاومة الكهربائية (ERT) صخرًا كلسيًا عالي المقاومة (>1000 Ω•م) ومناطق منخفضة المقاومة (10-200 Ω•م) مرتبطة بمعمار من الطوب اللبن. كما كشف رادار اختراق الأرض (GPR) عن شذوذات خطية (جدران/ممرات) وانعكاسات منخفضة السعة تدل على حجرات ممتلئة بالطين. وقد حدَّد التحليل المتكامل ثلاث شذوذات A-1) ، A-2، (A-3على عمق تقريبي يبلغ 2 متر.
في المنطقة الثانية، كشفت المنهجية ذاتها وجود تراكيب شاذة على عمق يتراوح بين 2 و4 أمتار، تشمل حجرات وجدرانًا ومساحات مغلقة. وقد أظهر رادار اختراق الأرض (GPR) العناصر المعمارية، بينما فرَّق التصوير الطبقي للمقاومة الكهربائية (ERT) بين المظاهر البشرية والطبيعية. كما حدَّد التصوير الانكساري الزلزالي (SRT) حدود التغيرات الجيولوجية العميقة.
أكد التمثيل ثلاثي الأبعاد لنماذج السرعة والمقاومة وجود الشذوذات في المنطقتين، مما يبرز التوافق المعماري مع تصميمات القبور المعروفة. وتؤكد الدراسة أن التكامل بين التقنيات المتعددة يتجاوز قيود الطرق الفردية (مثل تلاشي فعالية رادار اختراق الأرض في الرواسب الموصلة) ويخفض نسبة الإيجابيات الكاذبة بأكثر من 40%. كما توفر النتائج إطار عمل قويًا للتنقيب الموجه، مؤكدة فعالية المسوحات غير المدمرة في الحفاظ على التراث الثقافي أثناء رسم خرائط المناظر الأثرية المدفونة. ويمكن تعميم هذا النهج ليشمل مواقع التراث الحساسة الأخرى على مستوى العالم، حيث يضع الإطار بروتوكولًا قابلاً للتكرار للاستكشاف غير المدمِّر في مواقع التراث الحساسة ثقافيًا عالميًا.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.