“Termometría Arqueológica” aplicada a pastas de cerámicas Nasca
mediante difracción electrónica
Alcides López1,2,*, Julio Santiago1,3
1
Dirección de Investigación y Desarrollo, Instituto Peruano de Energía Nuclear, Av. Canadá 1470,
Lima 41, Perú
2
Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Ingeniería, Av. Túpac Amaru S/N, Lima 25, Perú
3
Facultad de Química e Ing. Química, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Av. Venezuela
S/N, Lima 1, Perú
Resumen
Se han estudiado fragmentos de 10 vasijas cerámicas provenientes de la Cultura Nasca por
medio de la Microscopia Electrónica de Transmisión en el modo de Difracción de Electrones
de Área Selecta y nos ha permitido identificar los minerales utilizados en su fabricación. Se
identificó la presencia de illita en todas las muestras, lo que indica que la temperatura de
cocción a la que fueron sometidos los fragmentos analizados no superaron los 800 °C.
Abstract
Fragments from ceramics of the Nasca Culture have been studied by transmission electron
microscopy in Selected Area Electron Diffraction mode, allowed us to detect minerals used
in the fabrication. The presence of illita in all the samples suggests the firing temperature for
preparing the Nasca Ceramic did not surpass 800°C.
1.
Análisis por Activación Neutrónica (AAN)
[3, 4], la Espectrometría de Emisión Óptica
de Plasma Inductivamente Acoplado (ICPOES) [5, 6] y la Espectrometría de Masas de
Plasma Inductivamente Acoplado (ICP-MS)
[7-9]. Estas técnicas son multielementales y
tienen alta sensibilidad.*
Introducción
La Cultura Nasca se desarrolló a 49 km de la
actual ciudad de Nazca (500 km al sur de
Lima), sobre la cuenca del río Grande. Esta
cultura floreció ente los años 50 y 650 D.C.
[1]. Es particularmente conocida por los
grandes geoglifos (líneas de Nazca)
encontrados en las Pampas de Nazca. Su
cerámica ha sido clasificados en nueve fases
estilísticas [2], aunque en la actualidad se
sabe que sólo siete fases (de 1 a 7) pertenecen
al estilo Nasca mientras que las otras dos (8 y
9) corresponden a la cultura Wari.
Adicionalmente, la pasta puede ser estudiada
por diferentes técnicas que hacen uso de
microscopios. Estas técnicas son variadas y
tienen un carácter no destructivo, su fácil
manejo y los bajos costos de la microscopia
de luz [10, 11], permiten realizar análisis de
muestras o fragmentos de ellas. Se puede
observar las características de la matriz, pero
sobretodo la naturaleza y características de
los agregados presentes en ella. De otro lado,
la observación de láminas delgadas de la
pasta entre 0,003 y 1,00mm de espesor, a
través de un microscopio con luz polarizada
constituye la técnica conocida como
petrografía y permite identificar los minerales
utilizados en su fabricación así como los
procesos sufridos por los tratamientos
térmicos [11-14].
Para poder diferenciar los cerámicos Nasca
de los cerámicos Wari, los arqueólogos se
basan
en
la
iconografía,
aspectos
morfológicos o características del hallazgo de
la muestra para deducir la procedencia de un
cerámico. Sin embargo estos aspectos son a
veces muy subjetivos.
Para un estudio analítico de procedencia de
cerámicos generalmente se analiza las
diferencias encontradas en la composición
elemental de la pasta de un gran grupo de
cerámicos, empleando para ello herramientas
estadísticas (análisis multivariado) en base a
la identificación de ciertos elementos
presentes en ellos [2-4]. Entre las técnicas
analíticas que permiten la caracterización
elemental de la pasta de cerámicos tenemos el
Otras técnicas microscópicas mas sofisticadas
son la Microscopía Electrónica de Barrido
(MEB) y la Microscopía Electrónica de
Transmisión (MET), ambas técnicas dan
*
25
Correspondencia autor: alopez@ipen.gob.pe
información sobre la morfología de la pasta a
escalas mucho más pequeña que la
microscopía de luz. Adicionalmente, cuando
la MEB y la MET están acoplados a un
analizador elemental por espectroscopia de
rayos X característicos (EDX o EDS) permite
la caracterización de los elementos presentes
en la zona de estudio [12, 15]. La MET
permite
también
determinar
la
microestructura cristalina aprovechando la
difracción de los electrones [16]. Es una
técnica costosa pero en cambio requiere de
cantidades pequeñísimas de muestras, del
orden de los microgramos y permite obtener
información sobre los compuestos cristalinos
presentes en los materiales estudiados
pudiendo realizarse una caracterización
mineralógica de gran parte de ellos, así como
estimar el tamaño de partícula, densidad,
permeabilidad, porosidad, calidad de
mezclado, calidad del calcinado, entre otras.
Tanto la MEB como la MET se han
empleado con éxito en numerosos estudios de
identificación de muestras arqueológicas [1720]. Como en muchas otras técnicas, la
información obtenida por la difracción de
electrones es complementaria con la
información obtenida por la difracción de
rayos X.
fracturada. Una vez elegida la zona
representativa se hizo un decapado de
aproximadamente 0,5mm de espesor con
ayuda de una fresa carburada de forma
esférica de 2mm de diámetro, montado sobre
un taladro miniatura de velocidad variable.
La muestra a ser estudiada por MET fue
preparada a partir del polvo obtenido con la
fresa en la zona decapada de la muestra.
Posteriormente se añadió agua para formar
una suspensión y luego decantar las
partículas más grandes. Una gota de esta
suspensión fue colocada sobre una rejilla
portamuestras estándar para microscopía
electrónica de 300 mesh con membrana de
parlodion, dejándolo secar una hora a
temperatura ambiente. La muestra se analizó
con un Microscopio Electrónico de barridotransmisión, STEM EM400 Philips, operando
a 80kV.
En el caso particular de los cerámicos Nasca,
se están estudiando muestras provenientes de
los sitios de Marcaya y Cahuachi por AAN y
LA-ICP-MS [4, 21, 22]. En la presente
investigación se muestran los resultados del
estudio microcristalino de la pasta de 10
fragmentos de vasijas cerámicas de la Cultura
Nasca por MET en sus modos de imagen y de
difracción de electrones.
3.
2.
2.1
Los análisis fueron realizados tanto en el
modo Imagen como en el modo de
Difracción de Electrones de Área Selecta
(DEAS). En el análisis se miden las
distancias interplanares de cada familia de
planos de los componentes cristalinos de cada
muestra y se correlacionan con el tipo de
fases cristalinas presentes [23].
Resultados y Discusión
En el análisis de la muestra en el modo
imagen, se pudo apreciar una gran cantidad
de partículas de aspecto inorgánico de
tamaño muy pequeño y algunos de forma
acicular. La cristalinidad de estas partículas
ha sido confirmada mediante el análisis de los
patrones de difracción de electrones de área
selecta aplicada en ellos, figura 1. A partir de
estos patrones de difracción se han
identificado un gran número de distancias
interplanares. Estas distancias constituyen
rasgos característicos de cada muestra,
mientras más altos sean sus valores son más
discretos entre ellos y pueden servir para
identificarlos en la base de datos del Joint
Committee on Powder Diffraction Standards
JCPDF [23]. Con esta metodología se ha
determinado los minerales mostrados en la
tabla 1.
Experimental
Muestras arqueológicas
Las muestras estudiadas corresponden a
fragmentos de vasijas cerámicas halladas en
el valle de Nazca, Ica, y fueron
proporcionados por el Museo de Arqueología
y Antropología de la Universidad Nacional
Mayor de San Marcos. Los códigos de las
muestras que se usan en este trabajo son los
mismos códigos del museo.
En todas las muestras se han encontrado
componentes comunes como el cuarzo, illita
[K0,5(Al, Mg, Fe)3(Si,Al)4O10(OH)2], y dos
tipos de micas, la lepidonita (K-Mg-Fe-Al-Siy
la
lepidomelana
O-H2O)
(KMgAlFe2,3O13.86H2O). Esta última se ha
encontrado en los fragmentos catalogados por
los arqueólogos como pertenecientes a las
2.2. Preparación de las muestras para
análisis por MET
Las muestras fueron limpiadas con aire
comprimido para eliminar el polvo y material
contaminante, la zona elegida para la
extracción de la muestra fue la parte
26
cocido de dichas cerámicas no se alcanzó los
800oC, ya que a esta temperatura la illita
cambia de fase [24]. Sin embargo, cuando los
artefactos cerámicos son cocidos en hornos
artesanales la temperatura que se alcanza es
bastante variada pudiendo encontrarse
diferencias hasta de 250ºC en un solo
proceso, haciendo que no todas los artefactos
tengan las mismas condiciones de cocido ni
los mismos resultados [25].
fases tempranas (II-IV), mientras que la
lepidonita se ha encontrado en fases
posteriores (IV-VII). Algunos de los
fragmentos también presentaban arcillas
como
la
montronita
(Na0,3Fe2(Si,
y
montmorillonita
Al)4O10(OH)2.nH2O)
O10(OH)2.nH2O),
((Na,Ca)0,3(Al,Mg)2Si4
además
de
la
ferripirofilita
(Fe2Si4O10(OH)2.4H2O).
La presencia de Illita en todas las muestras
analizadas sugiere que en el proceso de
Figura 1: Patrones de difracción de electrones de área selecta de las diez muestras de cerámicas Nasca.
27
Tabla 1: Muestras analizadas y materiales cristalinos que muestran coincidencia con las distancias
interplanares encontradas experimentalmente.
Códigos
Período
Materiales cristalinos
765
VIII
Cuarzo, Illita, Pb8Bi6S17, CaO, CaFeO2, 3K2S2O3.H2O, Mn3GaNO5
490
VII
Cuarzo, Illita, Ferripirofilita, Nontronita, Pb3FeSi3O10(Cl,OH), (Pb,Mo)8O8Cl2
2210
VII
Cuarzo, Illita, Lepidolita, NaMgAlSiO2(OH)H2O, Montmorillonita
3918
V
Cuarzo, Illita, Lepidolita
452
V
Cuarzo, Illita, Lepidolita, Hg2OCl, Fucalita
1584
IV
Cuarzo, Illita, Nontronita, Ferripirofilita, Lepidolita
2385
IV
Cuarzo, Illita, Lepidomelana, Lepidolita
5085
III
Cuarzo, Illita, Lepidomelana
2445
III
Cuarzo, Illita, Lepidomelana, 2MgHBO3, Ca4B10Si2O23.5H2O, Be2SiO4
2213
II
Cuarzo, Illita, Lepidomelana, 2MgHBO3, Ca4B10Si2O23.5H2O, Be2SiO4
4.
messina, catania, lentini and siracusa (sicily).
Archaeometry. 2005; 47:745-762.
Conclusiones
Los resultados obtenidos por MET han
permitido la identificación de una variedad
de materiales de naturaleza cristalina en los
cerámicos Nasca, entre ellos la illita. La
presencia de este mineral nos permite
concluir que la temperatura que alcanzaron
los artefactos cerámicos al momento de su
cocción no superaron los 800°C.
5.
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Agradecimientos
Al Arqueólogo Javier Alcalde del Museo de
Arqueología y Antropología de la
Universidad Nacional Mayor de San Marcos
por facilitar las muestras. Al Ing. J. Gago del
Lab. de MET del IPEN por el cálculo de las
distancias interplanares. Al Organismo
Internacional de Energía Atómica por el
financiamiento parcial a este proyecto: CRP
PER13058.
6.
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