Jeomanyetik yöntem yardımıyla yer manyetik alanının bileşenleri (düşey, yatay ve toplam) ya da yer manyetik alanının şiddetindeki değişimler ölçülür. Bu değişiklikler yardımıyla mıknatıslanmış cisim ile mıknatıslanmamış cisim birbirinden ayrılabilir. Yöntem duyarlık yoğunluğuna (indüklenmiş manyetizasyon değişimlerinden dolayı) ve ısıl kalıcı (thermoremanent) ya da viskoz mıknatıslanmanın varlığına duyarlıdır. Kalıcı manyetizasyonun arkeolojik nesnelerin belirlenmesindeki etkisi hemen hemen yokken, ısıl kalıcı manyetizasyon bu nesnelerin belirlenmesindeki en önemli etkendir. Böylece arkeolojik alanlarda oldukça yoğun biçimde bulunan keramik, hammaddesi olan kilin ısıtılması ve soğuması sırasında manyetik bir özellik kazanır (Şekil 1).
Şekil 1: Gömülü bir fırının üzerindeki manyetik anomali oluşumunun şeması (Smelkalova vd., 2008).
Sığ jeofiziksel araştırmalar kapsamında yapılan jeomanyetik araştırmalarda en önemli olgu toprağın manyetik özelliğindeki değişimlerdir. Bu konuda birçok araştırıcı toprağın manyetik özelliklerinde değişim oluşturan demir oksit dönüşümü ve bunu ortaya çıkaran oksidasyon süreci ile ilgili ayrıntılı araştırmalar yapmıştır. Bunun dışında topraktaki bakteri indirgemesi yoluyla oluşan demir oksit dönüşümleri de araştırılmaktadır. Ayrıca jeolojik özelliklere bağlı olarak bazı kayaç birimlerinin içerdikleri yüksek demir oksit nedeniyle bir fermantasyona uğradığı ve bunun da demir oksit dönüşümünde etkili olduğu ortaya çıkmıştır. Genelde insan etkinliği sonucunda yanmaya uğramış birimler (kil, seramik, ocak vb) ısıl kalıcı bir manyetizasyon kazanırlar. Bu da arkeolojik amaçlı manyetik prospeksiyonda anomali oluşumunun ana nedenlerinden biridir. Çukur, hendek, duvar, yol, boşluk, demir gibi yapı ve malzemeler arkeolojik alanlarda yaygın olarak görülürler. Bu yapı ve maddeler içerdikleri farklı manyetik duyarlık değerleri ya da ısıl bir işlem sonucu kazandıkları ısıl kalıcı manyetizasyon nedeniyle manyetik yöntem kullanılarak belirlenebilir bir özellik kazanırlar. Daha sonra bu tür yapılar insan eliyle ya da doğal koşullarla dolar ya da doldurulur. Dolan bu tür yerler, doldukları malzemenin özelliklerine bağlı olarak farklı bir manyetik duyarlılığa sahip olacaklardır. Özellikle arkeolojik alanlarda çöplerin atıldığı çukurlar ve benzeri yerler içerdikleri organik maddeler nedeniyle, sonradan bozuşmaya uğrayarak güçlü bir manyetik özellik kazanabilirler ve böylece belirlenebilir duruma gelirler. Yine bu tür yerler yakılmış olabilir ve böylece daha farklı bir fiziksel olgu nedeniyle çok daha yüksek manyetik özellik kazanmaları olasıdır. Eğer yapılarda volkanik birimler kullanılmışsa bu birimlerin olduğu yerlerde yüksek manyetik değerlerde anomaliler elde edilebilmektedir (Şekil 2). Demirin manyetik özelliği oldukça yüksektir ve bu genelde arkeolojik aramalarda, özellikle yerleşim planının ortaya çıkarılması gibi durumlarda sıkıcı sonuçların alınmasına neden olmaktadır. Ancak aranılan hedef demir nesnelerse, bu durumda bunların değişik manyetometreler yoluyla belirlenmesi kolayca yapılabilmektedir. Demirli nesnelerin bir diğer dezavantajı da oldukça keskin ve tanımsız anomaliler üretmesidir. Özellikle çalışılan alanda güncel demirli atık malzemeler yaygınsa, bu durum araştırmanın sağlık derecesini olumsuz olarak etkileyecek ve hatta herhangi bir sonucun elde edilebilmesini engelleyecektir. Böylesi bir durumda, olası ise yüzeyden bir miktar toprağın kaldırılarak, bu tür demirli nesnelerin alandan uzaklaştırılması ve daha sonra araştırmaların sürdürülmesi önerilir (Drahor, 2007).
Şekil 2: Bazı kayaçların manyetik duyarlıkları (Smekalova vd., 2008).
Arkeolojik amaçlı manyetik çalışmalarda bazı arkeolojik özelliklerin birkaç nT düzeyinde belirti ürettiği göz önüne alındığında, aletlerin duyarlığının bu tür araştırmalarda ne derece önemli olduğu ortaya çıkmaktadır. Teknolojideki gelişimlerin etkisiyle manyetik cihazlarla günümüzde birkaç hektarlık bir alan bir gün içinde ölçülüp, görüntülendirilebilmektedir. Böylece manyetik yöntem arkeologlara kazı sürelerini kısaltma ve kazı maliyetlerini düşürme gibi iki önemli yardım sağlamaktadır. Arkeolojik alanlardan manyetik verilerin toplanması oldukça kolaydır. Bu işlemde öncelikle çalışılacak alanın araştırma amacına bağlı olarak gridlenmesi gerekmektedir. Gridlenen alanlar uygun bir manyetometre yoluyla ölçülerek gerekli veriler elde edilebilir. Gridlenmiş bu tür alanlar üzerinde jeofizik veri toplaması üzerine gerekli ayrıntılar Drahor (2006) tarafından verilmiştir. Arkeolojik araştırmalarda yaygın olarak fluxgate ve sezyum gradyometreleri kullanılmaktadır. Bu tür gradyometreler genelde alıcı aralıkları sabit, duyarlık düzeyleri yüksek ve hızlı ölçüm alabilen cihazlardır. Böylesi bir gradyometre yoluyla günde birkaç hektardan fazla alan kolayca ölçülüp, görüntülendirilebilmektedir (Drahor, 2006).
Gömülü arkeolojik yapıları belirlemede en önemli etkenlerden biri de uygun değerlendirme ve görüntülendirme tekniklerini kullanmaktır. Herhangi bir noktada ölçülen manyetik alan o noktada derinden yüzeye değin tüm yapıların etkisini içinde barındırır. Bu nedenle kullanılacak alıcı yüksekliğinin aranılan hedefi belirlemede büyük önemi vardır ve toplanan veri, uygun sinyal analiz teknikleri ile değerlendirildikten sonra aranılan hedef daha iyi bir biçimde belirlenebilmektedir. Arkeolojik bir alandan toplanan manyetik veri her ne kadar sığ derinlikteki hedeflerin etkisini yansıtıyorsa, süzgeçleme (alçak, yüksek, band geçiş gibi) teknikleri kullanılarak, yüzeye yakınlığı konusunda nitel bazı yorumlara olanak sağlanabilir. Ayrıca, manyetik verilerin değerlendirilmesinde kullanılan diğer tüm sinyal analiz yöntemlerini de (aşağı-yukarı analitik uzanım, manyetik kuzey kutba indirgeme, ters süzgeçleme, güç spektrumu gibi) kullanma olanağı bulunmaktadır. Verinin yorumlanmasında görüntülendirme tekniklerinin büyük önemi bulunmaktadır. Bu işlemlerde pixel analizleri yapılarak, anomalilerin kenar çizgilerinin belirlenmesi, bulanıklıkların giderilmesi, gölgelendirme ve ışıklandırma rölyeflerinin kullanılması gibi birçok yöntem yardımıyla, görüntü en uygun biçime getirilmeye ve böylece daha fotografik bir görüntü elde edilmeye çalışılır. Bu tür teknikler, arkeolojik bir alandan sağlanan manyetik verinin görüntü kalitesinin yükseltilmesi ve daha etkili bir yüzeyaltı görüntülendirmede büyük öneme sahiptirler (Drahor, 2006).