LA ARQUEOMETRIA APLICADA AL ESTUDIO DE CERAMICAS PINTADAS (1)

LA
ARQUEOMETRÍA
APLICADA AL
ESTUDIO DE
CERÁMICAS
PINTADAS
Raúl López Villa
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
ÍNDICE
CONSIDERACIONES GENERALES
Discusión terminológica y evolución de la Arqueometría
3
ESTUDIO ARQUEOMÉTRICO DE LA CERÁMICA PINTADA
5
Contextualización de la muestra
5
Criterios para la elección de las técnicas de análisis
7
Análisis compositivos para determinar procedencias
8
Pigmentos
9
TÉCNICAS DE ANÁLISIS
11
Análisis de lámina delgada mediante microscopio óptico petrográfico
13
Microscopio electrónico de barrido (SEM)
22
Difracción de Rayos X (XRD)
30
Fluorescencia de Rayos X (XRF)
36
Microespectroscopía Raman (MRS)
41
Espectrometría de absorción molecular mediante infrarrojos por
Transformada de Fourier (FTIR)
46
Espectroscopía de emisión de Rayos X inducida por partículas (PIXE)
y espectroscopía de retrodispersión elástica de partículas (RBS)
50
Espectrometría de emisión atómica con plasma de acoplamiento inductivo
(EEA - ICP)
53
Métodos voltoamperométricos
56
CONCLUSIONES GENERALES
57
BIBLIOGRAFÍA
59
2
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
CONSIDERACIONES GENERALES
Discusión terminológica y evolución de la Arqueometría
En primer lugar, a la hora de afrontar este trabajo, deberíamos establecer a qué
hacemos referencia cuando hablamos de Arqueometría. A lo largo del curso hemos
visto cómo la aplicación de determinados procedimientos de análisis de distinta
naturaleza al estudio de elementos arqueológicos, con una base y un desarrollo teórico
y práctico propios del ámbito científico, se ha convertido en una corriente de estudio
cada vez más importante que ofrece interesantes posibilidades para el avance de la
investigación arqueológica.
Éstas técnicas, en su mayoría, han sido generadas para su aplicación en campos que
nada tienen que ver con la Arqueología, como el del desarrollo de técnicas aplicadas a
procesos industriales de distinto tipo o a investigaciones militares o criminalistas; y sin
embargo han demostrado su utilidad en procesos de estudio que aportaban una
información importante para la investigación arqueológica.
Así, podemos decir que existe una tendencia en la Arqueología, quizás sería demasiado
prematuro hablar de disciplina o de especialidad (al menos en nuestro contexto), que,
como hemos mencionado, se basa en la aplicación al estudio de elementos
arqueológicos de técnicas propias del ámbito “científico”. Sin embargo, en esta
afirmación yace implícita una diferenciación entre Arqueología y Ciencia, cuando es
una realidad que la primera, a pesar de que se mueve y habita en el campo de las
Humanidades, se desarrolla y tiene su razón de ser en la aplicación de los postulados
de la segunda para lograr sus objetivos.
Quizás un pequeño resumen de la aparición y la evolución del término (y por tanto del
concepto) “Arqueometría” nos permita obtener un conocimiento más claro de cuál es
el contexto en el que debemos entender los contenidos de la asignatura.
La aparición del término está vinculada al nombre de la revista Archaeometry, fundada
en 1958 por el Research Laboratory for Archaeology and the History of Art de la
Universidad de Oxford. La línea seguida por esta publicación, centrada en los análisis
físico-químicos de materiales arqueológicos, desembocó en un predominio del uso del
término Arqueometría asociado al de análisis cuantitativo de estos materiales.
Además, la utilización de otros términos como “Archaeological Science” o “Sciencebased Archaeology” con una acepción que los vinculaba en mayor grado a las ciencias
naturales, contribuyó a reforzar la restricción del término Arqueometría.
En castellano la utilización del término “Arqueología Científica” o “Arqueología de base
científica”, no ha tenido tanto arraigo como el de Arqueometría. Los motivos quizás
tengan que ver con esa contradicción semántica a la que aludíamos más arriba, ya que
no tendría sentido hablar de Arqueología Científica cuando está plenamente aceptado
que la disciplina y la práctica arqueológica sólo tiene sentido en base a la aplicación de
los postulados del método científico.
3
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Y es que “no debe confundirse el uso de técnicas científicas en la investigación
arqueológica con el procedimiento científico que la arqueología sigue en su
investigación” (Montero Ruiz et al.2007). Según estos autores, la distinción entre los
términos ingleses Archaeometry y Archaeological Science tiende a desaparecer y son
cada vez más los partidarios de adoptar el término de Arqueometría en su sentido más
amplio. También hacen una propuesta de los campos de actuación propios de la
Arqueometría:
-
Datación.
Análisis físico-químicos de materiales, incluyendo tecnología, origen y uso de
los mismos.
Estudios paleoambientales.
Prospección geofísica y teledetección espacial.
Empleo de métodos matemáticos y estadísticos.
En cuanto a los antecedentes de la Arqueometría, Pollard y Heron recopilan algunos
de los primeros estudios analíticos de materiales arqueológicos como el de Klaproth
fechado en 1795 sobre composición de monedas, el estudio de pigmentos romanos
por Davi publicado en 1815, y la orientación de algunos estudios pioneros para
resolver problemas arqueológicos como la procedencia del material, siendo el estudio
de Gobel fechado en 1842 un buen ejemplo de ello (Pollard y Heron, 1996)
Sobre todo tras la II Guerra Mundial, aparecen nuevas técnicas de análisis que tendrán
un amplio uso en el ámbito de la Arqueología. En 1955 Alan Walsh desarrolla la
espectroscopía de absorción atómica y en 1966 Harry Bowman y su equipo publican
los primeros análisis con fluorescencia de energía de dispersión de rayos X. En el
campo de la datación los principios del arqueomagnetismo se presentan en 1936, la
datación por flúor en la década de los 40, el carbono14 (C14) a fines de esta misma
década y los principios de la termoluminiscencia en 1953, aunque su uso generalizado
en arqueología no será hasta los años 70.
A partir de la década de los 70 se cuenta con una gran diversidad de técnicas y se
produce el avance en el desarrollo de la instrumentación gracias al control digital de
los procesos, a la estandarización de las plataformas informáticas que los soportan, la
aparición de nuevo software y el desarrollo de equipos portátiles, lo que redunda en
una mayor precisión en los análisis (Montero Ruiz et al.2007).
4
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
ESTUDIO ARQUEOMÉTRICO DE LA CERÁMICA PINTADA
Contextualización de la muestra
Como punto de partida para elaborar nuestro trabajo vamos a utilizar una de las
muestras de materiales arqueológicos proporcionadas en los primeros días de clase. En
concreto partiremos del fragmento de cerámica pintada para tratar de profundizar en
las técnicas más apropiadas para la caracterización de material cerámico y, en
particular, para el estudio de pigmentos aplicados sobre este tipo de material.
En cuanto a la muestra, se trata de un fragmento de cerámica de pasta homogénea, y
bien cocida, de color anaranjado y con un tamaño de grano y de desgrasantes
pequeño. Presenta una decoración en bandas de color rojizo más oscuro que el de la
pasta, y sabemos de ella que se ha datado, por su contexto de excavación, en época
ibérica.
Fig. 1. Imagen de la muestra.
A continuación, expondremos las técnicas más apropiadas para su estudio
arqueométrico, ejemplificando su aplicación y determinando qué tipo de información y
qué utilidad podemos obtener de cada una de ellas a través de la referencia a estudios
realizados. Además, trataremos de hacer especial hincapié en el análisis y la
identificación de los pigmentos utilizados.
La especial atención a este determinado rasgo responde a varios motivos. Por un lado,
en la mayoría de las publicaciones consultadas, los estudios arqueométricos vinculados
a materiales cerámicos se basan principalmente en la determinación y el análisis de
los componentes de la pasta dejando el estudio de los pigmentos utilizados en la
decoración (en caso de existir) en un segundo plano o directamente sin tratar. Por otro
lado, el hecho de que la decoración pictórica constituye un elemento diferenciador
sobre las demás muestras cerámicas proporcionadas en clase, por lo que nos servirá
5
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
para tratar de aportar alguna información en este trabajo que no redunde en la
aportada por otros compañeros. Por último, el hecho de que el análisis de pigmentos
constituye un campo de estudio que puede extenderse a objetos de diferente
naturaleza y contexto cultural y temporal, y para el que pueden encontrarse múltiples
aplicaciones, como la determinación de la procedencia geográfica o la datación de un
determinado objeto arqueológico, pero también la atribución de una determinada
obra a un determinado artista o tradición cultural.
En cuanto a los fundamentos de actuación y los procedimientos de cada una de las
diferentes técnicas, expondremos una visión general de los principios básicos, sin
entrar a detallarlos en profundidad. Esta decisión también responde a varios motivos.
En primer lugar el hecho de que, como arqueólogos, no disponemos de la formación
necesaria para llegar a comprender y valorar en profundidad los diferentes procesos,
reacciones y variaciones que se producen en la muestra y que permiten la obtención
de los datos correspondientes, de la misma manera que no sabemos “leer” esos datos
si no es con ayuda de un técnico especializado. En segundo lugar, el hecho de que, en
realidad, no corresponde a la figura del arqueólogo llevar a cabo esas técnicas, aunque
sin duda es su deber conocer de su existencia y saber qué tipo de información puede
ofrecerle cada una y cómo aplicarlas a su investigación. Trataremos de desarrollar esos
aspectos más adelante.
En definitiva, y como se ha expuesto en varias ocasiones durante el transcurso de la
asignatura, lo que nos interesa como arqueólogos es, no tanto los pormenores de los
procesos que intervienen en cada una de las técnicas a desarrollar, sino más bien el ser
conscientes de las posibilidades y el tipo de información que podemos obtener de la
aplicación de estas técnicas al estudio de nuestros materiales. No obstante, sí que se
hace necesario un cierto conocimiento de cada una de estas técnicas para poder
decidir cuál de ellas es aplicable a una casuística concreta, en relación, sobre todo, a lo
que tiene que ver con la forma en que la técnica interactúa con el objeto y con los
procesos de preparación de las muestras.
En base a estas consideraciones, y como hemos dicho, trataremos de exponer cada
una de las técnicas hablando brevemente de las características de su proceso de
análisis, reflexionando acerca de su utilidad de cara al estudio de materiales
arqueológicos (y en concreto de cerámicas pintadas) y haciendo referencia a diferentes
estudios o trabajos que ejemplifican aplicaciones concretas de estas técnicas.
6
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Criterios para la elección de las técnicas de análisis
La elección de una determinada técnica de análisis a la hora de acometer el estudio
arqueométrico de materiales arqueológicos dependerá de una serie de aspectos que
hemos de valorar de forma previa a esta elección:
-
La información que pretendemos obtener.
-
La naturaleza química de la pieza.
-
Su estado de conservación.
-
La importancia o no de su integridad en función de los procesos de preparación
de la muestra necesarios para desarrollar cada una de las técnicas, ya que
algunas exigirán la destrucción de una parte, en ocasiones mínima, del material
para su procesado y su posterior análisis.
-
El presupuesto o los recursos disponibles.
En nuestro caso, la información que pretendemos obtener es la referente a la
composición, tanto de la pasta cerámica como de los pigmentos, para poder establecer
estudios comparativos que nos permitan formular hipótesis acerca de la pertenencia
de la muestra a, por ejemplo, un taller o una zona de procedencia concreta.
Estos estudios analíticos deben complementar un trabajo previo de documentación
arqueológica, estudio tipológico, análisis de los elementos decorativos, etc., que nos
ofrecerá la posibilidad de conocer en profundidad el material que estamos sometiendo
a análisis, el contexto donde ha aparecido y demás datos importantes que nos
ayudarán en la interpretación de los datos obtenidos y que también nos servirán para
poder exponer claramente a las personas encargadas de realizar los análisis, sino
somos nosotros mismos, qué problemática queremos resolver o que datos concretos
queremos obtener con la aplicación de estas técnicas.
Igualmente, hemos de tener claro que, por norma general, la mejor opción será la
utilización de diferentes técnicas sobre una misma pieza, de manera que podamos
contrastar y completar los datos ofrecidos por cada una de ellas, como se aprecia en
los estudios que proponemos como ejemplos.
7
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Análisis compositivos para determinar procedencias
La utilización del análisis químico para establecer la procedencia de las materias primas
empleadas en la fabricación de cerámicas empieza a darse ya a finales del s. XIX y
principios del XX, aunque no es hasta las décadas de 1950 y 1960 cuando empiezan a
obtenerse resultados equiparables a lo que hoy entendemos como caracterización
química, al amparo del desarrollo de la tecnología vinculada a este tipo de análisis. En
el plano teórico, el postulado de proveniencia propuesto en 1977 por Weigand daba
un reconocimiento oficial a la teoría de que el estudio compositivo de una cerámica
podía ponerla en relación con la materia prima de la que procedía, y que “la
variabilidad natural que presentaban las cerámicas procedentes de un mismo origen
eran menores respecto de su centroide que del de cualquier otro grupo de un origen
diferente” (Buxeda i Garrigós, 1999), esto es, que si comparamos el análisis
compositivo de varios materiales arqueológicos, aquellos que provengan de una
misma fuente mostrarán una concordancia mayor entre ellos que la que mostrarán
respecto a materiales cuya materia prima haya sido extraída de una fuente distinta.
Obviamente, a la hora de encontrar el factor diferenciador en el análisis compositivo
de un material concreto, que nos permita ponerlo en relación con una fuente y, por
tanto, con un lugar de procedencia determinado, no deberemos fijarnos en los
elementos mayoritarios más comunes, sino en aquellos que por su singularidad y
escasez nos permitan plantear estas hipótesis, los llamados “elementos traza”.
Normalmente estos elementos aparecen en una proporción muy reducida, por lo que
debemos asegurarnos de que el rango de detección de la técnica empleada nos
permita discriminarlos.
8
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Pigmentos
La elaboración de sustancias colorantes adaptadas a las necesidades decorativas y
funcionales de los objetos y las superficies sobre las que se aplican ha sido una
constante en la historia de la Humanidad. De hecho, y aunque no profundizaremos en
este tema ya que pensamos que no se trata de una cuestión a desarrollar ampliamente
en este trabajo, se pueden reconocer a lo largo de la historia determinados pigmentos
característicos de determinadas épocas o zonas geográficas o culturales.
Esta peculiaridad, provocada por la lógica correspondencia entre las posibilidades
tecnológicas y de obtención de recursos primarios de la sociedad que desarrolla un
determinado pigmento, podría llevarnos a pensar que se podría establecer, a través de
la identificación de las peculiaridades de los mismos mediante técnicas de análisis
arqueométrico, una atribución cultural, temporal o geográfica de un objeto que
presentara algún tipo de decoración pintada. Sin embargo, el hecho es que existe una
gran gama de coloraciones básicas que se han conseguido, durante milenios, con las
mismas premisas. Esto es, muchos de los colores utilizados a lo largo de la historia se
han obtenido a partir de tratamientos similares de una misma materia prima en
diferentes culturas y sociedades separadas en el tiempo y en el espacio. Así, si
encontramos un objeto decorado con un pigmento rojizo, un análisis arqueométrico
nos proporcionará, en muchos casos, la evidencia de que en su preparación se ha
utilizado hematites u óxidos de hierro.
A pesar de esto, sí que existen una serie de colorantes y pigmentos determinados que,
gracias a las fuentes, podemos atribuir a momentos y espacios culturales
determinados, por lo que nos pueden ofrecer, sino una datación y una atribución
cultural absoluta, al menos sí unos parámetros relativos que nos sirvan para avanzar
en nuestra investigación.
De la misma manera, tampoco podemos descartar la existencia de particularidades
compositivas en la elaboración de estos pigmentos, es decir, la aparición de esos
elementos traza que en ocasiones se localizan en las pastas cerámicas y que nos
permiten acotar la procedencia de la materia prima.
A la hora de acometer una clasificación de los tipos de pigmentos conocidos nos
encontramos con que ésta sería prácticamente inabarcable, pues, sólo teniendo en
cuenta los pigmentos naturales (entendiendo éstos como los que no requieren
procesos industriales o de síntesis para su uso) ya obtendríamos una nómina
demasiado extensa como para abordarla en este trabajo. Si a ello añadimos aquellos
en los que se llevan a cabo procesos químicos o de manipulación industrial para su
obtención, sobretodo en época moderna, el objetivo se hace prácticamente
inalcanzable.
No obstante, apreciamos en algunos tratados de producción de pinturas de época
contemporánea cómo algunos pigmentos usados desde la Antigüedad han seguido
utilizándose (aunque muchos otros han caído en desuso, muchas veces por razones de
salubridad, como el albayalde o blanco de plomo, PbCO3) hasta nuestros días, como el
azul egipcio (silicato de cobre), el minio (tetraóxido de plomo), los óxidos de hierro
9
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
(sobre todo la hematita, Fe2O3), o el púrpura (en la Antigüedad obtenido de moluscos
gasterópodos del género Murex, que debido a su dificultad de obtención empezaron a
ser sustituidos por la conocida chinchilla a principios de la Edad Media) (Santini, 1951).
Esto nos da una idea de que existen una serie de pigmentos “estándar”, ampliamente
utilizados durante grandes períodos de tiempo y en distintos ámbitos culturales.
Sin embargo, para el contexto que nos ocupa, el del estudio de materiales
arqueológicos, una de las fuentes más útiles y completas acerca de la elaboración de
pigmentos (aunque más centrada en decoraciones murales y arquitectónicas que en la
de objetos cerámicos) son los diez libros de Arquitectura de Vitruvio.
Vitruvio dedica los capítulos del VII al XIV de su libro VII a describir las características y
los procesos de fabricación de los diferentes pigmentos empleados en la época,
prestando especial atención al bermellón, el azul, el ocre quemado, el albayalde, el
cardenillo, la sandáraca y el púrpura. Igualmente apunta una diferenciación entre lo
que denomina “colores minerales” (los que se extraen directamente de la tierra) y los
“colores artificiales” (obtenidos a partir de procesos que mezclan varios de los otros)
(Ortiz y Sanz, 1787).
A esta diferenciación, que se correspondería con la que hemos apuntado
anteriormente, cabría anteponer, o superponer, otra que quizás responda a criterios
más modernos que los utilizados por Vitruvio y que es importante tener en cuenta a la
hora de buscar las técnicas de análisis arqueométrico más adecuadas: la diferenciación
entre colorantes orgánicos y colorantes inorgánicos. Como decimos, es importante la
discriminación de la naturaleza química de la pieza ya que de ella dependerá el uso de
uno u otro sistema de análisis.
Por ejemplo, si hablamos de espectroscopías, podemos establecer dos grandes grupos
de técnicas en función de su aplicación a materia orgánica o inorgánica. De forma
general, podemos identificar los sólidos inorgánicos con estructuras atómicas, y la
materia orgánica con estructuras moleculares, y en base a esta diferencia podemos
clasificar cada una de las técnicas. Así, por ejemplo, si hablamos de espectroscopías de
emisión podemos diferenciar entre espectroscopías de emisión atómica (Fluorescencia
de Rayos X, Espectroscopía de Energía Dispersiva, Espectroscopía por Interacción de
Iones o Espectroscopía de Rotura Inducida por Láser) y espectroscopías de emisión
molecular (Resonancia Magnética Nuclear o Microscopía RAMAN).
Igualmente, si hablamos de espectroscopías de absorción, podremos diferenciar entre
espectroscopías de absorción atómica (AAS) y espectroscopías de absorción molecular
(mediante Infrarrojo por Transformada de Fourier o mediante Rayos UV o de luz
visible).
Al hilo de estas consideraciones recordamos que en el contexto de los estudios
arqueológicos, por razones obvias de paso del tiempo y condiciones de conservación
(contextos de enterramiento, etc.), lo habitual es enfrentarnos al estudio de materias
inorgánicas, que resisten mucho mejor que las orgánicas este devenir del tiempo y los
complejos procesos de deterioro, erosión, modificación química, solubilidad… que
conlleva.
10
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
TÉCNICAS DE ANÁLISIS
Existe una interesante variedad de técnicas que podemos aplicar para la
caracterización de cerámicas históricas. A la hora de acometer una clasificación
podríamos establecer diferentes criterios más o menos generalistas, como si son de
carácter destructivo o no, si son aplicables a materias orgánicas o inorgánicas, si se
basan en estudios atómicos o moleculares, si se trata de técnicas de análisis o de
observación, en función del tipo de energía o de longitud de onda que se emplea en su
análisis, etc.
R. Vigil de la Villa Mencía y R. García Giménez proponen una clasificación que nos
parece bastante completa (Vigil de la Villa Mencía y García Giménez, 2008):
Técnicas no destructivas:
-Observación óptica: lupa, microscopio.
-Métodos radiográficos y xeroradiográficos.
-Emisión de Rayos X inducida por protones (PIXE externo).
Técnicas destructivas:
-Mineralógicas:
-Microscopía petrográfica:
-Lámina delgada (TX)
-Análisis textural (TA)
-Microscopía electrónica:
-Transmisión (TEM)
-Barrido (SEM)
-Difracción de Rayos X (XRD)
-Análisis de minerales pesados (HMA)
-Químicas:
-Técnicas de activación neutrónica (NAA)
-Espectroscopia de plasma acoplado inductivamente (ICP)
-Fluorescencia de Rayos X (XRF)
-Electrodos selectivos (SE)
-Espectroscopia de Absorción Atómica (AAS)
11
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
-Microsonda electrónica. Energía dispersiva Rayos X (XDE)
-Espectrofotometría visible (Vis), infrarroja (IR), ultravioleta (UV)
-Espectrometría Mössbauer (EM)
-Emisión de rayos gamma inducida por protones (PIGME)
-Mixtas:
-Dilatometría (DA)
-Análisis térmico diferencial (DTA)
-Análisis termogravimétrico (TGA)
Al margen de esta extensa y diversificada propuesta, que a pesar de todo no recoge la
totalidad de las técnicas disponibles para el estudio arqueométrico de materiales
arqueológicos, y basándonos en los estudios consultados, nos centraremos en
aquellas técnicas que nos parecen más útiles para nuestro caso concreto y que vienen
siendo las más utilizadas en el estudio de materiales cerámicos y en el análisis de
pigmentos.
Así, en este trabajo hablaremos de las siguientes técnicas:
12
-
Análisis de lámina delgada mediante microscopio óptico petrográfico (de luz
polarizada o no).
-
Análisis mediante microscopio electrónico de barrido asociado a un
espectrómetro de energía dispersiva.
-
Análisis de difracción de Rayos X.
-
Análisis de fluorescencia de Rayos X.
-
Análisis mediante microespectroscopía Raman.
-
Análisis de espectrometría de absorción molecular mediante infrarrojos por
transformada de Fourier.
-
Análisis mediante espectroscopía de emisión de Rayos X inducida por partículas
y mediante espectroscopía de retrodispersión elástica de partículas.
-
Análisis de espectrometría de emisión atómica con plasma de acoplamiento
inductivo.
-
Análisis mediante métodos voltoamperométricos.
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Análisis de lámina delgada mediante microscopio óptico petrográfico
El análisis de lámina delgada mediante microscopio óptico petrográfico se basa en la
observación de una muestra seccionada de la pieza a estudiar a través de un
microscopio óptico de luz transmitida (polarizada o no). La muestra en lámina delgada,
como indica su nombre, ha de ser lo suficientemente fina como para permitir el paso
de la luz a través de ella, de manera que se obtiene una visión clara de su composición
microscópica. En muchas ocasiones también se obtienen microfotografías que facilitan
este análisis.
Preparación de la muestra
Se trata de una técnica destructiva, ya que la preparación de la muestra requiere la
manipulación de un fragmento de la misma. Éste ha de presentar un corte en sección
representativo de la composición de la pasta. Mediante cortadora o devastado se
obtiene una pieza lo más fina posible que después, mediante micropulido, se termina
de adaptar a las exigencias de la técnica, obteniendo una lámina lo suficientemente
delgada y de superficie lo suficientemente homogénea como para permitir a la luz del
microscopio atravesarla y ofrecer una imagen clara de la composición de la pasta. En la
mayoría de los casos, para facilitar el manipulado de la muestra ésta se embute en una
pastilla de resina sintética.
Fig. 2. Proceso de pulido de la muestra.
Fig. 3. Muestra embutida.
13
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Proceso de análisis
Ya sabemos que el funcionamiento del microscopio óptico se basa en la utilización de
un sistema de lentes que nos permite obtener una visión aumentada del objeto
colocado en la pletina. En cuanto a los sistemas de iluminación de la muestra, pueden
emplearse luz incidente o luz transmitida. En el caso del análisis de lámina delgada,
como hemos mencionado, la luz empleada es transmitida, ya que atraviesa la muestra.
Fig. 4 Partes principales de un microscopio óptico
Además, esta luz puede ser polarizada mediante un polarizador que se instala entre el
condensador y la muestra. Este polarizador cuenta con un cristal de cuarzo y otro de
Nícol (de ahí la expresión vista con “nícoles cruzados” que podemos encontrar en
algunos estudios). De esta manera se modifica la vibración de la luz emitida de forma
que determinados compuestos inorgánicos se hacen reconocibles a través de la
extinción o la aceptación de la luz. Ello nos ayuda a reconocer con mayor facilidad
(siempre que conozcamos el aspecto de las partículas y su reacción a la luz polarizada)
determinados componentes de la pasta.
14
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Esta técnica también permite la obtención de microfotografías de la muestra, que
pueden resultar muy útiles tanto para su estudio como para el desarrollo de la
investigación y su divulgación.
Fig. 5. Ejemplo de microfotografía de lámina delgada (luz normal)
Fig. 6. Ejemplo de microfotografía de lámina delgada (luz polarizada)
El análisis de lámina delgada mediante microscopio óptico petrográfico es utilizado en
numerosas ocasiones para llevar a cabo una primera aproximación visual a los
elementos compositivos de las pastas cerámicas (segunda o tercera si tenemos en
cuenta el análisis visual o mediante lupa binocular), así como para contrastar datos
aportados por otras técnicas.
Ejemplos de aplicación
Como señalan J. Capel et al., en su trabajo acerca de la caracterización de materiales
cerámicos procedentes de varios yacimientos de la Edad del Bronce, este método “ya
ha demostrado, con creces, su eficacia en la determinación de procedencia de
materiales” (Capel et al., 1999). Además, en este trabajo, y en base a esta validez
probada que otorgan al análisis de lámina delgada, llevan a cabo una contrastación
mediante esta técnica de los resultados obtenidos a través de otra que consideran
“experimental”, el análisis mediante espectrometría de masas de isótopos ligeros
estables del oxígeno y del carbono.
15
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
La finalidad del trabajo es avanzar en el uso de sistemas de análisis que permitan
discriminar de una forma más clara la procedencia de las arcillas empleadas en la
fabricación de cerámicas, ya que existe la problemática real de que, en muchos casos,
las características mineralógicas de estos materiales son muy similares por proceder de
rocas de igual composición y haber sido sometidos a iguales procesos de alteración y
transformación. Sin embargo, para nosotros resulta ilustrativo en cuanto al
mencionado uso de la técnica del análisis de lámina delgada mediante microscopio
óptico petrográfico para contrastar la información obtenida a través de otras técnicas,
así como por la categorización que ofrece de la información que nos proporciona.
Así, los autores obtienen datos acerca de la textura y el color (y una primera
aproximación a su composición) de su masa basal, la “contextura b” (disposición y
naturaleza de cristales y granos), la existencia y los tipos de desengrasantes, de poros,
de nódulos, de revestimientos e hiporrevestimientos y de microfósiles.
En base a la observación de las láminas establecen tres grupos de matrices:
-
El primero, caracterizado por la presencia de un determinado tipo de
microfósiles, una porosidad de tamaño fino y desgrasantes homogéneos de
tamaño medio.
-
El segundo, caracterizado por una matriz fina de desgrasante muy pequeño,
porosidad heterogénea y existencia de grietas paralelas el borde de la pieza.
-
El tercero, caracterizado por la presencia de desgrasantes de un tamaño mucho
mayor.
Esta información ha dado pie a la propuesta de la existencia de dos tipos distintos de
materiales (el utilizado para la elaboración de la piezas del grupo I y el usado para los
grupos II y III), aunque ni el análisis de lámina delgada ni el de isótopos estables
permiten atribuir una procedencia concreta a las muestras estudiadas.
Por su parte, Cardell et al., en su trabajo acerca del estudio de la composición y
procedencia de las cerámicas fenicias del yacimiento del Cerro del Villar (Málaga),
mencionan como el estudio mediante microscopía óptica petrográfica de láminas
delgadas de las muestras cerámicas “ha permitido caracterizar mineralógica y
texturalmente tanto la pasta cerámica como el desgrasante, morfologías, textura,
proporciones, transfusiones y transiciones de fases, etc.” (Cardell et al., 1999). Los
autores tratan de corroborar, mediante el estudio arqueométrico de estas piezas, la
hipótesis arqueológica de la existencia en el lugar de un centro alfarero en los ss. VII y
VI a. C.
La finalidad del estudio es tratar de poner en relación varias muestras de materiales
arcillosos de zonas de obtención próximas al yacimiento con las pastas empleadas en
la fabricación de las cerámicas para tratar de establecer su carácter autóctono o
alóctono, así como profundizar en el conocimiento de aspectos característicos de estas
pastas tales como su composición, la posible selección del material según la función
que fuera a cumplir la pieza, las temperaturas alcanzadas durante la cocción o el tipo
de atmósfera en la que esta se llevo a cabo.
16
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
En cuanto a las muestras empleadas para el estudio, se emplean un total de 16
muestras cerámicas y 4 muestras de material geológico. En cuanto a las muestras
cerámicas, todas son fragmentos de piezas que no han sido concretadas con seguridad,
aunque los autores del estudio las clasifican en 7 grupos en función de un primer
análisis visual:
-
Grupo 1: relacionadas con el proceso de fabricación (prismas, escorias…).
Muestras 1-1 y 1-2.
-
Grupo 2: con algún tipo de defecto de fabricación. Muestras 2-1 y 2-2.
-
Grupo 3: cerámicas con engobe rojo destinadas al servicio de mesa. Muestras
3-1 (trozo de plato) y 3-2 (trozo de vaso).
-
Grupo 4: fragmentos de vasijas de gran tamaño con decoración polícroma.
Muestras 4-1 y 4-2.
-
Grupo 5: cerámicas con aspecto de haber sido cocidas en atmosfera reductora
y posiblemente destinadas a su uso doméstico como vajilla de mesa. Muestras
5-1, 5-2 y 5-3.
-
Grupo 6: fragmentos aparentemente modelados a mano y posiblemente
destinados a su uso en cocina. Muestras 6-1, 6-2 y 6-3.
-
Grupo 7: fragmentos de ánforas. Muestras 7-1 y 7-2.
En cuanto a las muestras de material geológico, como hemos mencionado, se obtienen
de las proximidades del yacimiento, con distancias máximas al mismo de entre 4 y 6
km., considerando las posibilidades de transporte de la época y la necesidad de una
fuente de materia prima cercana al propuesto alfar. Los tipos de materiales son:
-
Muestra A: marga amarillenta con microfauna del Mio – Plioceno.
-
Muestra B: arcilla gris del Terciario, muy compacta y fracturada.
-
Muestra C: arcilla amarillenta del Terciario.
-
Muestra D: arcilla gris oscura del Cuaternario.
Como resumen de la información más significativa arrojada por el estudio de las pastas
cerámicas mediante microscopía óptica petrográfica de lámina delgada podemos
destacar lo siguiente:
• En cuanto a la matriz (a la que los autores se refieren también con el término
de “pasta cerámica”), se trata de un material arcilloso en el que el análisis de
lámina delgada permite distinguir una serie de impurezas tales como cuarzo,
calcita o plagioclasas (grupo de feldespatos correspondiente a la clase de
silicatos alumínicos de sodio y calcio). Un aspecto especialmente interesante
que nos aporta información acerca del proceso de elaboración y nos permite
establecer hipótesis acerca de la tecnología empleada es el hecho de que, en
los grupos de muestras 4, 5 y 6, así como en las muestras 2-1 y 3-1, los
17
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
filosilicatos propios de la arcilla son visibles, lo que indica que no se han
alcanzado temperaturas muy altas en la cocción (en todo caso menos de 850º C
y en aquellos en los que aún podemos reconocer restos de caolinita menos de
550º C).
Es significativo el hecho de que sean los grupos 1 y 7 los que presenten
evidencias de haber alcanzado temperaturas más altas en el proceso de
fabricación. Por un lado, el grupo 1 estaba formado por muestras que habíamos
considerado relacionadas con el proceso de fabricación, por lo que podemos
suponer que fueran sometidas a procesos de cocción no controlados e incluso
que permanecieran en el horno más tiempo que las demás piezas o fueran
sometidas a más de una cocción. Por otro, los fragmentos del grupo 7 son
fragmentos de ánforas, que no son otra cosa que contenedores para almacenar
y transportar productos, en ocasiones muy valiosos, y que por tanto es
razonable pensar que fueran objeto de un empeño especial en su fabricación
para que pudieran cumplir con su función sin poner en peligro su carga.
En esta línea, si observamos la utilidad atribuida a las muestras de los grupos 3,
5 y 6, se trata de fragmentos de cerámicas dedicadas al uso cotidiano, por lo
que lo normal es que fueran piezas de una calidad mediocre y probablemente
(atendiendo también a la opinión de los autores que hablan de una “intensa
ocupación” en la zona durante más de un siglo), cuya elaboración se ajustara
más a criterios de rentabilidad y rapidez de producción que a criterios de
resistencia o calidad.
En lo referente al grupo 2, hemos considerado las muestras como procedentes
de piezas con problemas de cocción, por lo que, probablemente, los procesos
de cocción se vieron alterados.
Por último, el grupo 4 lo componen muestras de cerámicas con decoración
polícroma. Este hecho acarrea un componente decorativo indiscutible que,
además, no se aprecia en las otras muestras. Esto me hace pensar en que
quizás las piezas fueran creadas para cumplir una función eminentemente
ornamental y por ello se prestara una mayor atención a criterios de decoración
que a criterios de excelencia mecánica.
• En cuanto a los desgrasantes, se establece a través de su morfología y su
identificación que se corresponden con la mineralogía de las zonas de arenas
erosionadas que atraviesa el río Guadalhorce, lo que nos permite acotar una
zona de captación, al menos para estos componentes de la cerámica. También
se aprecia un porcentaje mucho mayor de desgrasantes en la cerámica hecha a
mano (grupo 6) que en la modelada a torno (aproximadamente el 50% frente a
menos del 10%).
18
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Las conclusiones a las que llegan los autores (sumando al estudio mediante lámina
delgada la aplicación del microscopio electrónico de barrido y el estudio por difracción
de rayos-X) tienen que ver con la temperatura de cocción de las distintas piezas, la
tecnología de cocción, la relación entre composición y funcionalidad de las piezas o la
procedencia de materias primas.
En cuanto a las temperaturas de cocción, se establecen unos rangos de temperatura
de entre 750 – 800ºC para las muestras de los grupos 6 y 7, y de en torno a los 1000ºC
para las muestras del grupo 1 y una de las muestras del grupo 2. Para las demás
muestras se establece una temperatura media de cocción de unos 850ºC.
En cuanto a las posibles relaciones entre la composición de la pasta y el uso al que se
destinaba la pieza, se aprecia un uso de desgrasantes de mayor tamaño y en mayor
cantidad en las piezas destinadas a la cocina, lo que se pone en relación con la
necesidad de presentar una mayor resistencia técnica y mecánica frente a los cambios
bruscos de temperatura. En cambio, las piezas destinadas a servicio de mesa presentan
menos desgrasantes y de menor tamaño, lo que permite un acabado más fino.
En cuanto a la procedencia de la materia prima, no se puede llegar a una atribución
contrastada a través del estudio, ya que la realidad geológica de la zona no se
corresponde con la de la época correspondiente al momento de fabricación de las
cerámicas. Sin embargo, los autores determinan que las arcilla debía proceder de
zonas próximas al asentamiento ya que en ellas se aprecian características (como el
tipo de microfósiles o la presencia de sodio y magnesio) propias de materiales
originarios de una zona de estuario y/o próxima a la línea de costa, lo que sí se
corresponde con la realidad del asentamiento fenicio, que se encontraba situado en
una pequeña isla en medio del estuario formado por la desembocadura del río
Guadalhorce.
Otro ejemplo de aplicación de la técnica del análisis de lámina delgada mediante
microscopio óptico petrográfico es el que nos proporciona el estudio de C. Rísquez y J.
M. Molina sobre las cerámicas del yacimiento de Las Calañas de Marmolejo, Jaén
(Rísquez Cuenca y Molina Cámara, 1999). En él se encontraron restos de lo que debió
ser un centro de producción de cerámica (datado en torno al s. VII – VI a. C.), y
mediante el estudio arqueométrico de los materiales hallados se pretende dar
respuesta a la cuestión de si todas las formas cerámicas localizadas en el mismo (y
clasificadas tipológicamente con anterioridad) se producían allí.
Al igual que hemos visto en el trabajo de Capel et al., la técnica de la lámina delgada se
emplea aquí para contrastar los resultados obtenidos mediante otras técnicas de
análisis, en este caso la Difracción de Rayos X, la Fluorescencia de Rayos X (técnicas
que abordaremos más adelante) y la absorción atómica. También hay que decir que
este estudio vuelve a tener como propósito principal la determinación de las zonas de
procedencia de la materia prima empleada para la producción de la cerámica, y que va
parejo a un detallado estudio geológico del asentamiento y de su área de captación.
19
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
La clasificación tipológica había establecido la existencia de cuatro grupos en el
conjunto de piezas a estudiar, que también presentaban peculiaridades en cuanto a la
pasta cerámica.
A grandes rasgos podemos hablar de:
-
Grupo I: formas cerradas (pastas claras).
-
Grupos II y III: formas abiertas (pastas grises).
-
Grupo IV: cerámica de cocina.
Después de esta clasificación tipológica y de uso de las piezas se lleva a cabo un
estudio de láminas delgadas mediante microscopio óptico petrográfico que permite
diferenciar dos grupos en base a la composición de las pastas, más en concreto y como
factor principal de diferenciación, en base a la presencia o no de foraminíferos (fósiles
susceptibles de ser clasificados por la forma de su concha):
-
El primero se caracteriza por la presencia de estos foraminíferos, en general en
muy buen estado de conservación. Además presentan fragmentos de cristales
de minerales habituales en la arcilla (cuarzo, feldespato, mica, calcita)
dispuestos sin que se aprecie laminación o bandeado. Particularmente, se
aprecia la presencia de dos tipos de fragmentos de cuarzo en función de su
tamaño y forma: de menos de 1 mm. con forma redondeada y de entre 1 y 2.5
mm. con formas muy angulosas (menos abundantes). La matriz es de grano
muy fino y bastante homogénea. A este grupo pertenecen la mayor parte de las
formas abiertas de pasta gris.
-
El segundo se caracteriza por la ausencia de foraminíferos así como por una
mayor presencia de cristales de cuarzo de formas angulosas y tamaño mayor
que en el otro grupo (1.5 a 3 mm.), por la presencia de restos carbonizados de
materia orgánica y por un cierto bandeado en la matriz.
Con estos datos en la mano, los autores del trabajo llevan a cabo un estudio geológico
del asentamiento y de la zona de captación del mismo (5 km. alrededor), analizando
las muestras desde un punto de vista petrológico y micropaleontológico para ponerlas
en relación con las muestras cerámicas. Esta comparación permite establecer con
bastante seguridad hipótesis acerca de aspectos relacionados con la procedencia de la
materia prima (y, en este caso concreto, por extensión con el lugar de fabricación) de
la cerámica, pero también acerca de aspectos relacionados con los procesos de
fabricación de la misma y el contexto tecnológico en el que se llevaron a cabo.
Por un lado, la coincidencia en el análisis de microfacies (microfósiles, forma, tamaño y
disposición de los granos y composición mineral) entre las muestras de arcillas y las
muestras cerámicas permite establecer una correspondencia entre las arcillas de zonas
muy cercanas al yacimiento y algunos tipos de muestras cerámicas halladas en el
mismo (sobre todo con las formas abiertas de tonos grises).
20
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Por otro, el perfecto estado de conservación de los microfósiles que aparecen en las
muestras cerámicas del primer grupo indica que la temperatura de cocción no debió
superar los 800-850ºC, temperatura a partir de la cual los filosilicatos presentes en los
esqueletos fósiles reaccionan con la calcita presente en la pasta y dan lugar a la
gehlenita (que a su vez da lugar a la wollastonita a partir de los 950ºC).
En cuanto al grupo en el que no aparecen foraminíferos, no es posible fijar una zona de
procedencia de la materia prima, aunque a nivel tecnológico parece claro que el papel
de desgrasantes que cumplían los microfósiles en el otro grupo es sustituido en este
por la adición de fragmentos de cuarzo de tamaño considerable así como de
fragmentos de materia orgánica.
Por último, los autores señalan como la caracterización de las pastas cerámicas
halladas en Las Calañas y la determinación de algunas zonas de captación de materias
primas da pie a una posterior investigación acerca de la existencia de posibles
relaciones comerciales con otros asentamientos de la zona en base al análisis de
materiales hallados en los mismos.
Conclusiones
El análisis de lámina delgada mediante microscopio óptico nos permite obtener
información acerca del tipo de componentes de la pasta cerámica (y en menor medida
de las capas de pigmentos), la calidad de la cerámica en cuanto a la pureza de la
materia prima, el uso y las características de los desgrasantes empleados, la existencia
o no de determinados procesos acaecidos durante la cocción, etc. Esta información
nos permite plantear una serie de primeras hipótesis en relación a las posibles zonas
de procedencia de la materia prima utilizada para la elaboración de la pasta o los
pigmentos, la tecnología empleada para su elaboración o los pormenores de estos
procesos tecnológicos (como el grado de temperatura alcanzado a través de la
detección de elementos generados a partir de la transformación de otros sometidos a
ciertos rangos de temperatura), etc.
Así, y a pesar de tratarse de una técnica de observación más que de una técnica
analítica, y a pesar de su carácter destructivo, se trata de una herramienta muy útil y
muy utilizada a la hora de acometer el estudio de materiales cerámicos.
Es curioso observar como el estudio de láminas delgadas mediante microscopio óptico
nos proporciona una información tan completa y valiosa que, en más de una ocasión,
valida otras informaciones obtenidas mediante procedimientos mucho más complejos
y que proporcionan, a priori, análisis más profundos. Seguramente esta circunstancia
tiene que ver con el carácter experimental atribuido a estas técnicas y a su reciente
aplicación al campo de la Arqueometría y la investigación arqueológica. Quizás cuando
su uso se asiente y se normalicen los criterios a seguir en su aplicación, y cuando se
sistematice la interpretación a hacer de los resultados obtenidos estas técnicas sean
consideradas tan validas como la lámina delgada.
21
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Microscopio electrónico de barrido (SEM)
El uso de esta técnica está generalizado en los estudios arqueométricos de materiales
arqueológicos, tanto por la información que proporciona como por su relativa
accesibilidad.
Preparación de la muestra
A la hora de plantearse la aplicación de esta técnica a nuestra investigación hay que
tener en cuenta que se trata de una técnica de carácter destructivo. La muestra ha de
prepararse extrayendo un fragmento de la pieza a estudiar y adecuando su tamaño a
las características del cargador del microscopio (normalmente un cubo de menos de
un cm. de arista, aunque depende del modelo de microscopio empleado). Además,
para que se pueda llevar a cabo el análisis, hay que metalizar la muestra (en el
supuesto, como es nuestro caso, de que se trate de un material no metálico), para
permitir la conductividad. Este metalizado se suele realizar recubriendo la cara de la
muestra que será objeto de análisis de una fina capa de oro.
También hay que tener en cuenta que muchos de estos equipos funcionan en vacío
(aunque también existen equipos que funcionan en circunstancias ambientales
normales) por lo que es muy importante que la muestra no contenga agua ni otros
líquidos que pueden interferir en el buen funcionamiento del mismo.
Fig. 7. Microscopio electrónico de barrido.
Proceso de análisis
El estudio de materiales arqueológicos mediante microscopio electrónico de barrido
permite obtener imágenes de la muestra con un aumento y un nivel de detalle que va
mucho más allá de las posibilidades de los microscopios ópticos. Además, si se emplea
asociado a un espectómetro de energía dispersiva, permite llevar a cabo análisis
químicos de la composición del material.
22
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Sin embargo, este análisis tiene unas características determinadas que hay que tener
en cuenta. Por un lado, la analítica responde a la composición de la zona del material
sobre la que está enfocado el microscopio, por lo que sus resultados no pueden ser
considerados como representativos de toda la pieza. Si pretendemos obtener unos
resultados ilustrativos de la composición general deberemos realizar varias mediciones
en diferentes zonas de la muestra, tratando de que estas nos den una imagen lo más
completa posible y teniendo en cuenta eventuales particularidades (zonas con
decoración, añadidos, zonas deterioradas o con concreciones…), para después obtener
los valores medios.
Por otro, la capacidad de penetración del haz de electrones es limitada, lo que puede
resultarnos especialmente útil para el análisis compositivo de pigmentos, engobes,
recubrimientos, etc.
Su funcionamiento, como hemos avanzado y a grandes rasgos, se basa en la incidencia
sobre el material de un haz de electrones. Los electrones se aceleran en un campo
eléctrico (para aprovechar de esta manera su comportamiento ondulatorio), proceso
que se lleva a cabo en el cañón del microscopio. Los electrones acelerados salen del
cañón, y son enfocados por una lente condensadora y otra objetiva, cuya función es
reducir la imagen del filamento, de manera que incida en la muestra un haz de
electrones lo más pequeño posible (para así tener una mejor resolución). Con unas
bobinas deflectoras se barre este fino haz de electrones sobre la muestra, punto por
punto y línea por línea. Cuando el haz incide sobre la muestra, se producen muchas
interacciones entre los electrones del mismo y los átomos de la muestra. La energía
que pierden los electrones al incidir en la muestra puede hacer que otros electrones
salgan despedidos (electrones secundarios), y producir rayos X, electrones Auger, etc.
El más común de los procedimientos de análisis es el que detecta electrones
secundarios, y es con el que se logran la mayoría de las imágenes de microscopios de
barrido.
Fig. 8. Esquema del funcionamiento de un microscopio electrónico de barrido. (1: carcasa; 2: emisor de
electrones; 3: haz de electrones; 4: cátodo; 5: ánodo; 6: inductor de enfoque; 7: muestra; 8 y 9:
detectores, en nuestro caso se trataría de un Espectómetro de Energía Dispersiva; 10: pantalla de
absorción)
23
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Ejemplos de aplicación
Como ejemplo de aplicación del análisis mediante microscopio electrónico de barrido
asociado a un espectrómetro de energía dispersiva podemos señalar varios trabajos.
En primer lugar, nos referiremos a un estudio que nos resulta interesante tanto por lo
ilustrativo de las conclusiones e hipótesis que genera como por tratarse de una
caracterización específicamente centrada en un pigmento. Se trata del trabajo de J. M.
Román y E. Navas acerca del estudio de un fragmento de pigmento mineral “azul
egipcio” aparecido en un contexto de época iberorromana del yacimiento del Cerro de
la Mora (Granada) (Román Punzón y Navas Guerrero, 2006).
En este caso no se trata de una decoración pintada, sino de un fragmento de la propia
materia colorante, por lo que no es aplicable la mencionada característica de la técnica
que nos ocupa que la hace especialmente indicada para el análisis de recubrimientos y
capas superficiales en un objeto (y que sí que veremos rentabilizada en posteriores
ejemplos). Además, y como veremos, es muy probable que su utilización no tuviera
que ver con la decoración cerámica. Sin embargo, se trata de uno de los pocos estudios
que hemos encontrado que se centre en el análisis de un pigmento de la Antigüedad y
en él queda patente la utilidad de la información que nos proporciona la identificación
de determinadas sustancias de las que conocemos sus usos y su atribuciones
cronológicas.
En un primer momento tras su descubrimiento, se consideró que en realidad se
trataba de un fragmento de pasta vítrea, aunque tras someter la muestra a un análisis
mediante SEM quedó claro que se trataba de un fragmento de “azul egipcio” o “azul
pompeyano”, sustancia mineral usada en la Antigüedad como pigmento y de la que
conocemos sus usos principales y el contexto geográfico y temporal del comienzo de
su uso sistemático a través de diversas fuentes antiguas (Vitruvio, Plinio, Teofrasto…).
Concretamente, se descubrió que se trataba de la variedad de silicato de calcio y cobre
(CaCuSi4O10, que se obtenía a través de un proceso que lo convierte en uno de los
pigmentos sintéticos más antiguos del mundo, y cuyos principales usos tenían que ver
con las decoraciones murales pintadas (sobre todo en Egipto y Mesopotamia, aunque
también en el mundo romano), la elaboración de cosméticos y fármacos, la coloración
de vidrios y el teñido de fibras textiles.
Para determinar el uso de este pigmento en el yacimiento, los autores lo ponen en
relación con su contexto material. La aparición de fusayolas, pondus y otros objetos
relacionados con los trabajos textiles (alfileres, punzones…), sumado al hecho de que
apenas existen en zonas próximas al yacimiento especies vegetales susceptibles de ser
utilizadas como colorante, hacen pensar en su uso como tinte textil.
Esta consideración, unida al prestigio, expresado entre otros por Estrabón, de los
textiles y la lana de la zona en el mundo turdetano y romano y al carácter de mercado
rural atestiguado en el asentamiento, lleva a los autores a pensar acerca de las
implicaciones de una posible importación de este pigmento en relación a la posible
existencia de una producción textil destinada al comercio.
24
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
En primer lugar, esta importación se hace obligada (al menos a la luz de los
descubrimientos realizados en el yacimiento hasta la publicación del artículo) ya que
no se han documentado en el Cerro de la Mora atribuibles a hornos capaces de
generar la temperatura necesaria para la obtención del “azul egipcio” (850ºC durante
24 horas). Sin embargo, no se hace posible la identificación de la procedencia del
pigmento, ya que, según los autores, no se han realizado suficientes hallazgos ni
analíticas de este pigmento como para permitir establecer una atribución geográfica.
En segundo lugar, el hecho de importar una sustancia tan específica y cara como la que
nos ocupa lleva a pensar que no se limitara su uso al ámbito doméstico, sino que
parece más apropiado pensar en una amortización de este elevado coste mediante la
comercialización de productos textiles tintados, producidos en un taller de cierta
envergadura (del que no se han encontrado restos), empleando como plataforma ese
mercado rural al que hemos hecho referencia anteriormente.
Observamos en este trabajo la importancia y la calidad de la información que podemos
obtener al poner en relación un pigmento concreto con su contexto arqueológico,
aunque hay que tener en cuenta que el caso del “azul egipcio” es una excepción. Se
trata de uno de los pocos casos en que su especificidad química nos remite a un
producto muy concreto del que además conocemos excepcionalmente su uso y su
consideración en el mundo antiguo, cuando lo normal es encontrarnos (sobre todo en
el análisis de cerámicas arqueológicas de ápoca antigua) con decoraciones pintadas
realizadas mediante el uso de pigmentos y colorantes muy comunes, empleados a
través de la práctica totalidad de la Historia de la Humanidad y a los que las fuentes
antiguas no prestan una atención específica (como los óxidos de hierro).
Fig. 9. Microfotografía SEM de fragmento de pigmento “azul egipcio” (resaltada la zona donde se realiza
el análisis compositivo). (Román Punzón y Navas Guerrero, 2006).
25
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Fig. 10. Gráfica del análisis mediante microscopio electrónico de barrido asociado a espectrómetro de
masas de un fragmento de pigmento “azul egipcio”. (Román Punzón y Navas Guerrero, 2006).
Otro ejemplo de aplicación de la técnica del análisis mediante microscopio electrónico
de barrido al estudio de materiales arqueológicos es el estudio llevado a cabo por J.
Pérez-Arantegui et al. acerca de la estructura y composición de cerámica vidriada de
época romana y medieval (Pérez – Arantegui et al., 1999). A pesar de que en él no se
aborda el análisis de decoraciones pintadas, sí que queda de manifiesto la utilidad de
esta técnica para el análisis de recubrimientos. De hecho, en el planteamiento de este
estudio los autores corroboran esta utilidad a la hora de hablar de los diferentes tipos
de información que proporciona esta técnica.
Hay que decir, no obstante, que en este trabajo no se lleva a cabo un estudio para
resolver una cuestión determinada en el marco de una investigación arqueológica
concreta, sino que se trata de describir las peculiaridades compositivas de algunos
tipos de vidriados. Si bien este hecho no avanza directamente en la línea de uno de los
objetivos básicos de este trabajo (ejemplificar de forma concreta posibles casos de
aplicación de las diferentes técnicas de análisis arqueométrico a la investigación
arqueológica), sí que nos sirve para adquirir conciencia de las posibilidades reales de
este tipo de análisis y de posibles aplicaciones.
El trabajo gira en torno al estudio de seis apartados:
26
-
Los vidriados cerámicos al plomo.
-
Las gradaciones de color en la cerámica de lustre metálico.
-
La decoración de la cerámica en blanco y azul.
-
La decoración aplicada bajo el vidriado.
-
La decoración de “cuerda seca”.
-
Las alteraciones posteriores del vidriado.
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
En cuanto a los vidriados cerámicos al plomo, los autores hablan de cómo esta técnica
(documentada desde el s. I a. C. en Oriente Próximo) fue muy utilizada en época
romana en todo el ámbito mediterráneo, por lo que sería muy interesante avanzar en
el estudio de su composición y estructura, lo que nos permitiría establecer si existen
diferencias significativas en función del tipo de objeto o de su procedencia. Estas
conclusiones nos permitirían profundizar en cuestiones relacionadas con la
especialización en la fabricación, así como en el conocimiento de la realidad comercial
y los avances tecnológicos de cada época.
Se habla en el estudio de cómo la aplicación del SEM nos permite conocer la
composición química elemental del vidriado y determinar qué elementos son
responsables del color o de determinadas propiedades del mismo.
En los datos aportados por los autores se pueden apreciar hechos como la presencia
en época romana de cobre en los vidriados verdes o de hierro en los vidriados
mielados, o como en época islámica se aplica una capa intermedia entre la cerámica y
el vidriado compuesta por varios elementos entre los que se encuentra el plomo. En
todo caso, vemos cómo el análisis mediante microscopio electrónico de barrido
asociado a un detector de energía dispersiva nos permite obtener información precisa
de la composición química, la estructura o la coloración del vidriado, o cómo nos
permite discriminar entre la penetración de determinados elementos (como el plomo)
del vidriado en la pasta cerámica o su adición intencionada en la preparación de la
misma.
En relación a las gradaciones de color en la cerámica de lustre metálico, gracias a la
aplicación de esta técnica se puede determinar que estas gradaciones tienen que ver
con la composición química del vidriado. En el caso que nos ocupa se establece que los
cambios de tonalidad de rojo pardo oscuro hacia tonos más claros tienen que ver con
la relación cobre/hierro en la composición (menor concentración de cobre cuanto más
claro). En este tipo de aplicación se hace especialmente patente las ventajas de esta
técnica de análisis frente a otras posibles, ya que el SEM, gracias a su forma de incidir
en la muestra, permite discriminar en el análisis entre la decoración (de unos 2 – 3 μm.
de espesor) y el vidriado (de unos 600 μm. de espesor).
En el caso de la cerámica en blanco y azul, el análisis permite a los autores diferenciar
la composición de los distintos tipos de maneras de preparar el soporte y el vidriado, lo
que les permite atribuir a esta diferencia compositiva el hecho de que los motivos
decorativos queden mejor definidos cuando son aplicados sobre vidriados al plomo
que cuando se elaboran sobre vidriados alcalinos. El hecho es que la decoración azul
contiene alrededor de un 10% de PbO, por lo que se funde a una temperatura más
baja que el fondo blanco, que sólo presenta alrededor de un 1% de PbO. Esta
diferencia en la temperatura de fusión es la que provoca el difuminado de los
contornos. En los vidriados al plomo, sin embargo, decoración y fondo blanco
presentan una proporción similar de PbO, lo que provoca que la temperatura de fusión
también sea similar y por tanto la solidificación se lleve a cabo a la par y sin problemas
de disolución de una sustancia en otra.
27
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Esta interpretación más limitada y descriptiva de los materiales estudiados se repite en
el caso de las cerámicas con decoración aplicada bajo el vidriado y en el de las
decoradas mediante la técnica de la “cuerda seca”. En ambos casos los autores se
limitan a señalar la utilidad de la técnica para la obtención de información referida,
principalmente, a la composición química.
En cuanto a las alteraciones posteriores del vidriado, los autores ejemplifican la
utilidad del SEM para su estudio a través de dos casos concretos. Por un lado, hablan
del proceso de fijación de fósforo que muchas veces afecta a los vidriados (sobre todo
a los vidriados al plomo) durante el enterramiento de la pieza. Gracias al uso de esta
técnica se han podido detectar con claridad las distintas zonas de alteración del
vidriado a causa de la interacción del fósforo con el plomo, y como el vidriado va
empobreciendo su concentración de este elemento y recubriéndose de una capa de
fosfato de plomo (sal blanquecina).
El otro ejemplo concreto de estudio de las alteraciones que sufren los objetos
vidriados a través de la aplicación del microscopio electrónico de barrido es el que
hace referencia al deterioro de azulejos vidriados (sobre todo de estilo mudéjar) que
recubren fachadas y torres de algunos edificios. A menudo se observa en ellos se un
proceso de deterioro que provoca una pérdida de color y una alteración y pérdida del
vidriado. En un primer momento se había considerado que la causa debía estar
relacionada con la exposición a los agentes atmosféricos y contaminantes. Sin
embargo, en los trabajos de restauración de una de estas piezas se planteó la
necesidad de investigar las causas de este deterioro y determinar el color original del
azulejo. Gracias al empleo del microscopio electrónico de barrido asociado a un
espectómetro de energía dispersiva se pudo determinar que en realidad este deterioro
era producido por la interacción del yeso que consolidaba ladrillos y azulejos con el
vidriado del azulejo. Así, el plomo del vidriado daba lugar a sulfato de plomo,
provocando el empobrecimiento del mismo y a la aparición de una capa de color
blanquecino y muy insoluble. Por su parte, el cobre que daba el color verde original se
convertía en sulfato de cobre, en este caso soluble en agua, por lo que se perdía
fácilmente con el paso del tiempo y la acción de los agentes atmosféricos, lo que
generaba la consiguiente pérdida de color.
Por último, aunque podríamos referirnos a otros muchos trabajos de investigación
arqueométrica en los que se ha utilizado la técnica del microscopio electrónico de
barrido, volveremos a hacer referencia al de estudio de Cardell et al. sobre las
cerámicas fenicias del Cerro del Villar (Cardell et al., 1999), trabajo que hemos
mencionado a la hora de abordar el comentario acerca de la utilización del estudio de
láminas delgadas mediante microscopio óptico petrográfico. Las razones para volver a
referirnos a este trabajo son, por un lado, tratar de ejemplificar la importancia y
utilidad del empleo de varias técnicas analíticas a la hora de llevar a cabo un estudio
sobre materiales arqueológicos, los que nos permite contrastar la información
obtenida, pero también completar y aumentar esta información. Por otro lado, en los
dos anteriores ejemplos ha primado la utilización del SEM para la obtención datos
28
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
referidos a la composición química. En este caso, además, se pone claramente en valor
la capacidad de esta técnica de generar imágenes extremadamente detalladas y a un
nivel de aumentos inaccesible para otro tipo de instrumental técnico, lo que permite
un estudio microanalítico y textural de las fases mucho más exhaustivo de lo que
permitía, por ejemplo, la lámina delgada.
Así, los autores obtienen nítidas imágenes de las vacuolas generadas en la pasta,
consecuencia del fundido parcial de algunos de los componentes de la pasta cerámica,
e incluso de cuerpos esféricos correspondientes a algunos de estos componentes que
no llegaron a estallar durante el proceso de cocción.
Esta información resulta muy útil a la hora de establecer los rangos de temperatura de
cocción que proponen los autores del estudio en las conclusiones a las que nos hemos
referido más arriba.
Conclusiones
Como conclusiones, podemos decir que la técnica del microscopio electrónico de
barrido nos proporciona información que puede ser considerada en dos vertientes. Por
un lado nos da información en la misma línea que el análisis de lámina delgada, es
decir, la observación de las características de la pasta y la identificación de sus
componentes, aunque la posibilidad de obtener imágenes en alta resolución de hasta
100.000 aumentos de los materiales nos proporciona un análisis mucho más profundo
de las características de esta composición.
Además, es habitual la utilización acoplada de un Espectómetro de Energía Dispersiva
(EDS), lo que nos proporciona datos cualitativos sobre los elementos químicos que
intervienen en la composición.
A esto hay que añadir que el hecho de que la toma de datos se lleve a cabo mediante
la incidencia de un haz de electrones sobre una zona concreta y muy pequeña de la
muestra, y de que, además, este haz incida sólo de una forma superficial en la materia,
hace de esta técnica un recurso muy válido (como hemos visto) para estudiar todo tipo
de recubrimientos y decoraciones aplicadas en superficie, e incluso zonas concretas
dentro de esa decoración.
29
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Difracción de Rayos X (XRD)
La caracterización de materiales mediante el análisis por difracción de Rayos X, como
hemos podido comprobar a través de la bibliografía consultada para elaborar este
trabajo, es una técnica profusamente utilizada y que se lleva aplicando muchos años al
campo de la Arqueometría. Según José V. Navarro Gascón, la XRD es una “técnica que
nos va a permitir obtener información cualitativa, cuantitativa y estructural
(cristalográfica) de las sustancias cristalinas” (Navarro Gascón, 2008)
En cuanto a la utilidad de su aplicación para el estudio de cerámicas pintadas,
observamos cómo presenta ventajas y desventajas respecto a las técnicas vistas hasta
ahora. Sin duda, las ventajas van en la línea de la determinación de la composición
mineralógica de la cerámica. Realmente, lo que nos proporciona el análisis mediante
XRD es una caracterización mineralógica cualitativa o semicuantitativa, es decir, los
valores atribuidos a cada uno de los componentes no son valores absolutos expresados
en unidades determinadas, sino que lo que obtenemos es una información
comparativa que sí nos permitirá establecer en qué medida están presentes cada uno
de los componentes mediante porcentajes respecto al total.
La forma de preparación de la muestra de la que obtendremos los datos, unida a un
rango de detección mayor que en el caso de microscopio electrónico de barrido
asociado a un espectómetro de energía dispersiva, nos permitirá obtener unos
resultados más ajustados de esta composición mineralógica, que además podrá ser
considerada representativa de la totalidad de la pieza (siempre teniendo en cuenta la
forma en que obtengamos el material necesario para la preparación de la muestra).
Esta característica puede ser considerada, a su vez, una desventaja en cuanto al
estudio de pigmentos o decoraciones en superficie, aunque cuando hablemos del
proceso de preparación de la muestra veremos cómo, en determinadas ocasiones, el
hecho de obtener una u otra información dependerá de este proceso.
Preparación de la muestra
El análisis mediante difracción de Rayos X es una técnica destructiva. Para su aplicación
es necesario que la muestra se encuentre en estado sólido, seca y molida con un
tamaño de grano homogéneo e inferior a 20 μm. En cuanto a la cantidad necesaria,
ésta viene condicionada por las características del portamuestras, y suele ser necesario
en torno a 0,5 gr., aunque existen unos portamuestras especiales, como los soportes
de monocristal de silicio, que permiten obtener buenos resultados de muestras en
cantidades mucho más pequeñas (en torno a 0,001 gr.).
Este hecho conlleva la obvia desventaja que supone la fragmentación de la pieza
aunque, por otro lado, el que se someta a análisis una muestra homogénea y unitaria
puede arrojar resultados más representativos de la composición general de la pieza
que los proporcionados por otras técnicas como el SEM o la XRF, que obtienen sus
datos de zonas concretas de la misma. Además, estas técnicas (sobretodo el SEM)
presentan limitaciones en cuanto a la penetración del haz en el material, por lo que el
análisis se restringe a una zona superficial del mismo.
30
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
En el caso de las arcillas, sin embargo, es necesaria una preparación especial de las
muestras para lograr una correcta determinación de los minerales. Estas técnicas se
basan en la obtención de suspensiones de la arcilla que se dejan evaporar sobre un
portamuestras obteniendo los llamados “agregados orientados”, que pueden ser
analizados directamente o tras u proceso de solvatación (asociación con un solvente)
con etilenglicol o tras ser calentados (normalmente a 550ºC).
Lo que más nos interesa, como arqueólogos, es ser conscientes de que para llevar a
cabo este análisis necesitamos obtener un pequeño fragmento de la pieza y de que, en
función de este fragmento, el análisis nos proporcionará una información u otra.
Si lo que queremos es un estudio de la composición de la pasta cerámica tendremos
que obtener una muestra del núcleo de esta pasta. Si queremos analizar los pigmentos
de una posible decoración, deberemos efectuar un raspado de la superficie para
obtenerlos. Si preparamos una muestra a partir de un fragmento que incluya pasta y
decoración deberemos tener en cuenta que la analítica mostrara valores conjuntos. Si
queremos obtener valores referidos al conjunto deberemos procurar (dentro de lo que
nos permita el objeto) que éste sea lo más representativo posible de la composición
general.
Proceso de análisis
Esta técnica se basa en el análisis de la radiación emitida por un material cuando un
haz de rayos X incide sobre su materia. Esta radiación se caracteriza en función de los
elementos compositivos de la materia, por lo que podemos obtener una analítica de
los mismos. Concretamente, en las sustancias cristalinas, los átomo, iones o moléculas
que conforman la materia presentan un ordenamiento interno en base a modelos
geométricos que se repiten dando lugar a la red cristalina.
Los rayos X son una forma de radiación electromagnética de elevada energía y
pequeña longitud de onda. Cuando un haz de rayos X incide en un material sólido,
parte de este haz se dispersa en todas direcciones a causa de los electrones asociados
a los átomos o iones que encuentra en el trayecto, pero una parte del haz puede dar
lugar a la difracción de rayos X. Este fenómeno tiene lugar si existe una disposición
ordenada de átomos y si se cumplen las condiciones que vienen dadas por la Ley de
Bragg, que relaciona la longitud de onda de los rayos X y la distancia interatómica de la
materia con el ángulo de incidencia del haz difractado. Si no se cumple la ley de Bragg,
la interferencia es de naturaleza no constructiva y el campo del haz difractado es de
muy baja intensidad y no ofrece las peculiaridades que permiten obtener la
información relativa a la composición del material.
En este sentido, la preparación de las muestras para un difractómetro en polvo suele
ser un aspecto delicado, ya que es necesario conseguir un desorden aleatorio en la
orientación de las partículas (algunas sustancias, como la mica o el yeso, tienden a
producir una orientación preferente)
31
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Fig. 11. Esquema del proceso de la difracción de Rayos X.
En lo que se refiere a la obtención e interpretación de los difractogramas, hay que
decir que se emplea para ello un software específico que puede variar de un estudio a
otro y que suele estar desarrollado por las empresas que comercializan los equipos
técnicos y, en ocasiones, por proyectos de investigación vinculados a otros ámbitos. A
través de estos programas se comparan los difractogramas obtenidos con los datos
almacenados en una serie de bases de datos que actúan como patrones.
Esta característica es común para la mayoría de las técnicas de análisis que
comentaremos más adelante.
Ejemplos de aplicación
Desde hace tiempo se viene utilizando la Difracción de Rayos X para la caracterización
de materiales arqueológicos, como demuestra el estudio de Gabriela Antón Bertet
sobre cerámicas ibéricas valencianas (Antón Bertet, 1973). En él se pretende avanzar
en el conocimiento de la composición, los procesos de cocción, las técnicas de
elaboración y los pigmentos empleados en la decoración de este tipo de cerámicas, a
través del estudio de muestras procedentes de varios yacimientos (tres en concreto)
de la Comunidad Valenciana.
En concreto, se establecen como objetivos del estudio:
32
-
Comparar los resultados del análisis mediante XRD de las muestras procedentes
de cada uno de los yacimientos para establecer una clasificación.
-
Profundizar en el estudio técnico de las cerámicas grises en base a la
determinación de circunstancias como la temperatura y atmósfera de cocción.
-
Investigar las características de las piezas engobadas.
-
Analizar las muestras arcaizantes.
-
Determinar la composición de los pigmentos.
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
La autora pone de manifiesto de forma expresa el hecho de que este estudio no
supone un fin en sí mismo, sino más bien un intento de demostrar (recordemos que se
trata de un estudio de 1973) la utilidad de la aplicación de disciplinas propias del
ámbito científico a la investigación arqueológica, defendiendo “una posible más
estrecha colaboración entre la Facultad de Ciencias y el Servicio de Investigación
Prehistórica (de la Diputación de Valencia) y la cátedra de Arqueología de la Facultad
de Filosofía y Letras”. Se trata de una clara reivindicación de la interdisciplinariedad y
del empleo de ciencias auxiliares en la Arqueología.
Tras una introducción en la que se habla de los procesos de transformación que sufre
la arcilla en función de los diferentes rangos de temperatura a la que se somete
(pérdida de agua, procesos de transformación, combustión, cristalización o
recristalización o vidriado –que no se dan en cerámica ibérica porque los hornos no
alcanzaban la temperatura necesaria-) y en la que se localizan los tres yacimientos, la
autora clasifica las muestras de cada uno de los yacimientos en base al color de la
pasta cerámica.
En cuanto al proceso de preparación de las muestras, estas se muelen en un mortero
de ágata y después se introducen en un micromolino para lograr una descomposición
lo más homogénea posible. En este proceso se aísla también el pigmento de la
decoración “por medio de una cuchilla de afeitar” para someterlo a XRD, y también se
separan las partes de una misma cerámica que presentan una coloración
marcadamente distinta.
Gracias a la identificación de la presencia de metacaolín, la temperatura de cocción de
las cerámicas se establece entre 550ºC (temperatura a partir de la cual la caolinita da
lugar al metacaolín) y 1200ºC (temperatura a la cual el metacaolín se transforma en
mullita).
En cuanto al análisis de los pigmentos, la autora menciona que también se someten a
un estudio mediante Fluorescencia de Rayos X (técnica de la que hablaremos a
continuación). En cuanto a su análisis por XRD, aparecen picos de óxidos férricos γ
(hematites) y α, además de “los elementos corrientes de la pasta, debido a que es
imposible separar el pigmento sin contaminación alguna de las capas contiguas de la
muestra”.
De este análisis se deduce que el pigmento empleado es fundamentalmente hematites
roja, indicando la presencia de óxido férrico α los casos en que las muestras han sido
sometidas a temperaturas superiores a 1000ºC.
También podemos referirnos a otros estudios más recientes que demuestran la
vigencia de esta técnica y su utilidad para el análisis composicional de materiales
arqueológicos.
En primer lugar, reiterando la idea de la conveniencia de la utilización de varias
técnicas que nos permitan contrastar y complementar los datos obtenidos a través de
la investigación arqueométrica, volveremos a referirnos al trabajo de Cardell et al.
33
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
sobre la caracterización de las cerámicas fenicias del yacimiento de Cerro del Villar
(Cardell et al., 1999). A los ya mencionados estudios de lámina delgada mediante
microscopio óptico petrográfico y análisis mediante microscopio electrónico de barrido
se suma el análisis de las muestras mediante difracción de Rayos X.
En este estudio se aprecia claramente un mayor conocimiento y dominio de la técnica
respecto al estudio anteriormente citado, en aspectos como la preparación de las
muestras. Éstas se someten a un proceso de eliminación de la materia orgánica y de
carbonatos con ácido diluido y se separa la fracción arcillosa de la fracción limo y de la
“fracción gruesa” mediante decantación y centrifugado. A los compuestos arcillosos
resultantes, de los que se obtendrán los difractogramas, se les añaden unos solventes,
en concreto se someten a un proceso de “tratamiento con dimetilsulfóxido,
calentamiento a 850ºC y tratamiento con etilenglicol”
En el marco de este estudio, la técnica de la XRD ofrece a los autores datos de la
composición mineralógica de la cerámica necesarios para completar las conclusiones
obtenidas mediante la aplicación de los otros procesos (lámina delgada, SEM), basados
en el examen visual de las muestras y que se completarán con un análisis de
compuestos químicos mediante fluorescencia de Rayos X.
Otro ejemplo de aplicación del análisis mediante difracción de Rayos X al estudio de
materiales arqueológicos es el que proponen Domínguez-Bella et al. en su trabajo
sobre la producción cerámica en la bahía de Cádiz en época púnica y romana
(Domínguez-Bella et al., 2003)
En él, de nuevo vemos como el objetivo principal que se plantea es tratar de relacionar
los distintos centros alfareros dedicados a la producción de ánforas documentados en
la zona con sus zonas de obtención de materia prima. Los barreros de los que se
extraen las muestras se determinan en función de tres criterios principales: la
presencia cercana de una fuente de agua dulce, la existencia de una salida directa al
mar y la cercanía a los alfares.
Para poder determinar las características propias de cada una de las muestras de
material geológico los autores recurren al análisis mediante difracción de Rayos X y
mediante fluorescencia de Rayos X. En realidad, el trabajo se queda en la
caracterización de los barros mencionados, que servirá como base para poder
establecer esas relaciones de las que hablamos más arriba a través del estudio de
cerámicas de la zona (resultados que no están disponibles para los autores en el
momento de publicar su trabajo).
34
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Conclusiones
Hemos visto como el análisis mediante difracción de Rayos X es, probablemente, el
método más usado para la caracterización mineralógica de materiales arqueológicos,
pero también para la caracterización mineralógica de los barros y arcillas procedentes
de posibles zonas de extracción de materia prima a poner en relación con estos
materiales.
Obviamente, el poder establecer estas relaciones es muy importante para la
investigación arqueológica, ya que en base a ellas podemos llegar a conclusiones
respecto a la producción local o importación de las piezas de un determinado alfar o
asentamiento, obtener pistas que nos ayuden a buscar estructuras de producción
cercanas a zonas de extracción identificadas, etc.
En cuanto a la aplicación de la técnica al estudio de pigmentos, sin embargo, vemos
que, aunque en realidad la técnica es válida para efectuar el análisis, se plantean
problemas a la hora de obtener una muestra de pigmento no contaminada por la pasta
cerámica.
Debido a estas ventajas e inconvenientes, sobre todo a la mencionada capacidad para
ofrecernos información relativa a la composición mineralógica, observamos como en
muchos de los trabajos que hemos consultado (parte de los cuales hemos resumido en
este apartado), se emplea la técnica de la difracción de Rayos X como complemento a
otras, especialmente a aquellas que nos ofrecen datos relacionados con la
composición química, como la fluorescencia de Rayos X.
35
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Fluorescencia de Rayos X (XRF)
Se trata de una técnica versátil que reconoce un gran número de elementos químicos y
que presenta los resultados en tiempo real, permitiendo decidir la necesidad de la
aplicación de otras técnicas de análisis adicionales ante resultados analíticos no
concluyentes. Como hemos mencionado, es una técnica muy empleada para
complementar los resultados proporcionados por técnicas como la XRD.
Además, logra alcanzar unos límites de detección de hasta 0.002% (20 ppm), lo que
puede resultar útil a la hora de detectar peculiaridades compositivas que nos aporten
indicios acerca de la procedencia de las materias primas utilizadas para la fabricación
de la cerámica o los pigmentos correspondientes, los llamados “elementos traza”.
Como también hemos visto, una de los objetivos principales a la hora de realizar un
estudio de cerámicas arqueológicas, y en esta línea avanzan la mayoría de estudios de
este tipo, es poder ubicar su lugar de fabricación ya que a partir de este dato podemos
generar una gran cantidad de información a varios niveles. En este sentido, el análisis
por fluorescencia de Rayos X resulta especialmente útil para detectar esas
peculiaridades que pueden permitirnos poner en relación una cerámica o un pigmento
con una determinada zona de extracción de materia prima.
Además, existen espectrómetros portátiles que facilitan su aplicación y amplían su
contexto de uso. Sin embargo, en ocasiones, estos equipos portátiles cuentan con un
límite de detección menor, con lo que el análisis puede no ser todo lo exhaustivo que
necesitaríamos, aunque sin duda resultan muy prácticos a la hora de hacer una
primera caracterización química del material, además de evitar el desplazamiento de
las piezas al laboratorio, que en ocasiones resulta muy costoso.
Preparación de la muestra
El análisis mediante fluorescencia de Rayos X es una técnica no destructiva, ya que el
haz de Rayos X incide directamente sobre la pieza sin necesidad de una preparación
previa y no provoca ningún daño a la misma. Sólo en piezas de un tamaño
excepcionalmente grande o que se encuentren en una situación que dificulte su
manipulación encontraríamos problemas a la hora de someterlas a al análisis, y aún en
esos casos quizás el uso de equipos portátiles podría ayudarnos a solventar el
problema.
Proceso de análisis
La técnica de la fluorescencia de rayos X utiliza la emisión secundaria o fluorescente de
radiación que se genera al excitar una muestra con una fuente emisora de rayos X. La
radiación X incidente o primaria expulsa electrones de capas interiores del átomo.
Entonces, los electrones de capas más externas ocupan los lugares vacantes, y el
exceso energético resultante de esta transición se disipa en forma de fotones: la
36
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
llamada radiación X fluorescente o secundaria. Esta radiación de fluorescencia es
característica para cada elemento químico. Por lo tanto, es posible identificar un
elemento dentro del espectro de la muestra si se conoce la longitud de onda de los
mismos. La concentración de cada elemento se detecta midiendo la intensidad de la
energía asociada a cada transición de electrones. Es decir, la salida de un análisis XRF
es un espectro que muestra la intensidad de radiación en función de la energía y que
nos ofrece una descripción de la composición química de la muestra.
Ejemplos de aplicación
La utilidad y la validez del análisis de materiales arqueológicos mediante fluorescencia
de Rayos X para obtener datos acerca de su composición química ha sido validada por
García Heras et al. en su estudio acerca de la caracterización de cerámicas
arqueológicas, en el que se contrastan los resultados obtenidos a través de la XRF con
los obtenidos a través de la utilización de técnicas de análisis mediante activación de
neutrones (García Heras et al., 1999). Según los autores, las técnicas de activación de
neutrones han venido siendo las más utilizadas desde fechas tan tempranas como la
década de 1970 para este tipo de estudios por sus altas prestaciones, por lo que,
además, se ha logrado generar una amplia base de datos que permite establecer
comparaciones e interpretar los datos de una manera rápida y efectiva. Sin embargo,
este tipo de técnicas presentan claros inconvenientes debido al alto coste que supone
su aplicación y a las dificultades para acceder a los reactores nucleares.
En este trabajo, se somete a análisis mediante XRF una muestra de un tipo de arcilla
analizado y ampliamente contrastado mediante técnicas de activación neutrónica, que
se utiliza como referencia. Los autores demuestran que existe una buena correlación
entre los resultados arrojados por una y otra técnica y señalan varias ventajas de la
XRF, algunas magnificadas por las características de la técnica con que se compara:
-
La facilidad de acceso al equipo necesario, sin duda mucho más accesible que
los reactores nucleares.
Su bajo coste, tanto económico como de tiempo.
La reducida cantidad de muestra requerida (que señalan como de 10 mg.), pese
a que las técnicas de activación neutrónica son técnicas no destructivas.
Como venimos diciendo, la técnica del análisis mediante XRF viene siendo
ampliamente utilizada en el estudio de materiales arqueológicos, pero también en el
campo de la conservación y restauración de bienes culturales por su carácter de
técnica no destructiva y la utilidad de la información que proporciona.
Otro ejemplo concreto de aplicación de la técnica del análisis mediante fluorescencia
de Rayos X que podemos mencionar en relación a los objetivos de este trabajo es el
estudio de Clodoaldo Roldán y David Juanes acerca de la caracterización de los
pigmentos azules empleados en la decoración de la cerámica valenciana desde el s. XIV
hasta el s. XX (Roldán García y Juanes Barber, 2008).
37
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
En él, los autores tratan de profundizar en el estudio de las cerámicas pintadas
valencianas, ya que defienden que han sido las que menos atención han recibido por
parte de los investigadores a pesar del gran volumen de producción que se da, sobre
todo a partir de finales del s. XIII y en torno a los centros productores de Manises y
Paterna. Su objetivo principal es catalogar los pigmentos de azul cobalto empleados en
la decoración de la cerámica valenciana a través de la Historia, dando respuesta a las
cuestiones acerca de los tipos y la procedencia de las materias primas empleadas para
la obtención de estos pigmentos.
Para ello se someten a análisis mediante un espectrómetro portátil a un total de 73
piezas cerámicas procedentes de la colección del Museo Nacional de Cerámica y que
abarcan una cronología que va desde el s. XIV hasta el s. XX. Todas ellas presentan
decoración a base de azul cobalto y la mayoría (todas menos cuatro) un vidriado a base
de plomo. Para obtener los datos relativos al pigmento se hacen mediciones de zonas
sin decoración y de zonas con decoración y se comparan las analíticas.
Es interesante un comentario que se hace en el trabajo y que nos habla de las
limitaciones de esta técnica. No se detectan en las analíticas ciertos elementos traza
que suelen aparecer en relación a los yacimientos de cobalto en Europa, como son el
indio, el bismuto, el antimonio o el uranio, hecho que puede deberse, según los
autores, a que estén presentes en una concentración tan baja que escape a los límites
de detección del equipo o a que sus líneas de fluorescencia se solapen con las de otros
elementos de presencia mayoritaria en los pigmentos.
Como resumen de las conclusiones principales podemos decir que este estudio
establece relaciones entre la cronología de las cerámicas y la aparición de ciertos
componentes en los pigmentos. Así, la presencia de níquel se evidencia a partir del s.
XV, la de arsénico a partir del s. XVI, el cobre y el cinc se detectan principalmente en
ejemplos previos al s. XVI, mientras que el manganeso se detecta en ejemplos que van
del s. XIV al XIX.
En base a estas asociaciones del cobalto con otros elementos se establecen cuatro
grupos de pigmentos:
-
-
-
38
El que presenta la asociación Fe - Co – Zn, detectado en ejemplos de los siglos
XIV y XV.
El formado por aquellas muestras en las que se detecta manganeso (Mn - Fe Co, Mn - Fe - Co - Zn, Mn - Fe - Co - Cu o Mn - Fe - Co - Ni), con una cronología
que va, como hemos comentado, del s. XIV al XIX.
El caracterizado por la presencia de níquel (asociaciones Fe-Co-Ni-Cu y Fe-CoNi). La asociación Co - Ni- Cu se detecta en ejemplos de los siglos XIV y XV,
mientras que en ejemplos del XV al XX no se detecta el Cu.
El caracterizado por la presencia de arsénico (asociación Fe – Co – Ni – As),
propio de ejemplos del s. XVI.
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Sin embargo, los autores no son capaces de establecer la procedencia del mineral.
Esta característica de la XRF de permitir obtener de forma accesible una analítica fiable
de la composición química de los materiales a estudiar ha hecho que se emplee con
asiduidad para completar la información obtenida mediante la aplicación de técnicas
como las vistas hasta ahora en este trabajo. Así vemos como se aplica en este sentido
en varios de los trabajos ya comentados (Cardell et al., 1999; Domínguez-Bella et al.,
2003 o Rísquez Cuenca y Molina Cámara, 1999) .
En el caso concreto de la muestra cerámica que nos sirvió como punto de partida para
la elaboración de este trabajo, la sometimos a un análisis de fluorescencia de Rayos X
mediante el equipo portátil del laboratorio de la UAM. El resultado obtenido fue el que
se refleja en el siguiente gráfico:
Fig. 12. Resultado del análisis por fluorescencia de Rayos X de nuestra muestra cerámica.
Como se puede comprobar, el análisis arroja una composición en la que aparecen
mayoritariamente calcio, silicio y hierro. Se trata de una información poco
concluyente, ya que el calcio y el silicio son dos componentes principales de la práctica
totalidad de las pastas cerámicas. El cuanto a la masiva presencia de hierro, hay que
39
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
tener en cuenta que el análisis se llevó a cabo haciendo incidir el haz de Rayos X sobre
una zona con pigmento de la cerámica. Lo que hace la analítica es corroborar algo que
ya suponíamos, el hecho de que el componente principal de este pigmento es el
hierro, seguramente hematita que, como hemos mencionado, ha sido
tradicionalmente empleada para la obtención de pigmentos de tonos rojizos.
La aplicación de esta técnica a nuestra muestra fue posible gracias a los responsables
del laboratorio el propósito era tener un contacto directo con este análisis además de
obtener algo más de información acerca de nuestra pieza, por lo que sólo se llevó a
cabo una medición, aunque hubiera sido interesante realizar una medición de la zona
sin decoración para tratar de obtener una idea de qué cantidad de hierro forma parte
de la pasta y cuál del pigmento.
Conclusiones
En atención a lo expuesto, queda clara la utilidad de la XRF para obtener información
acerca de la composición química de cerámicas, utilidad fundamentada,
principalmente, en su carácter de técnica no destructiva, en su límite de detección, en
la rapidez de obtención de resultados, en su bajo coste y en la posibilidad de utilizar
aparatos portátiles. Comprobamos como en muchos de los estudios consultados esta
es una de las técnicas básicas para la caracterización de materiales en pos de su
estudio arqueológico, pero también para desarrollar acciones de conservación y
restauración.
En cuanto al análisis de pigmentos, presenta la desventaja de que la incidencia de los
Rayos X en la muestra es mayor y más profunda que en la microscopía electrónica de
barrido asociada a un espectrómetro de energía dispersiva, por lo que para poder
discriminar los datos que se refieren a pigmentos o recubrimientos debemos hacer, al
menos, dos mediciones y compararlas. Sin embargo, presenta la ventaja de que es una
técnica no destructiva y de que su límite de detección es muy alto. Por último, no hay
que olvidar que, a diferencia de las técnicas vistas hasta ahora, la XRF nos ofrece la
composición química elemental de la muestra, un dato básico y fundamental para
poder saber a qué nos enfrentamos en nuestra investigación.
40
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Microespectroscopía Raman (MRS)
La espectroscopía Raman es una técnica fotónica de alta resolución que proporciona
en pocos segundos información química y estructural de casi cualquier material o
compuesto orgánico y/o inorgánico permitiendo así su identificación. En cuanto al
coste de su aplicación y la accesibilidad a los equipos, la MRS es equiparable a otras
técnicas que hemos visto hasta ahora como la XRF o la XRD.
Preparación de la muestra
Se trata de una técnica de análisis que se realiza directamente sobre el material a
analizar sin necesitar éste ningún tipo de preparación especial y que no conlleva
ninguna alteración de la superficie sobre la que se realiza el análisis, es decir, es una
técnica no destructiva.
Proceso de análisis
El análisis mediante espectroscopía Raman se basa en el examen de la luz dispersada
por un material al incidir sobre él un haz de luz monocromático. Una pequeña porción
de la luz interactúa con las vibraciones del material experimentando ligeros cambios
en su longitud de onda (efecto Raman). Esa pequeña y significativa parte de la
radiación dispersada, que se conoce como “dispersión Raman” nos proporciona
información de la composición molecular de la muestra, de la que se deriva
información acerca de su naturaleza química y de su estado físico.
Fig. 13. Esquema del proceso de análisis de la espectroscopía Raman.
41
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
El hecho de que esta técnica sea especialmente útil para el análisis de elementos cuya
estructura está basada en moléculas la hace muy apropiada para el estudio de
materias orgánicas. Otra ventaja de esta técnica que deberemos tener en cuenta, es
que permite el análisis de muestras en estado sólido, líquido y gaseoso, aunque en
nuestro ámbito concreto de investigación nos enfrentaremos fundamentalmente a
muestras sólidas.
Si la comparamos con las técnicas vistas hasta ahora, nos damos cuenta de que el
análisis basado en el estudio mediante microespectroscopía Raman resulta muy
interesante, aunque mantenemos la idea de que lo ideal es llevar a cabo varios análisis
con distintas técnicas que nos permitan contrastar y complementar los datos
obtenidos. Como hemos mencionado, se trata de una técnica no destructiva, además,
por ejemplo, la difracción de Rayos X sólo permite determinar la composición a nivel
atómico de cristales y aleaciones inorgánicas muy bien ordenadas, la fluorescencia de
Rayos X no nos habla de la estructura molecular, etc.
Precisamente, el análisis de pigmentos es uno de los campos en que la técnica de la
microespectroscopía Raman ha demostrado ser más útil.
Ejemplos de aplicación
Como ejemplo de aplicación podemos mencionar el trabajo de Sánchez – Vizcaíno et
al. acerca de la caracterización de los recubrimientos y decoraciones de materiales
cerámicos hallados en los contextos arqueológicos de los yacimientos de Convento 2,
una estructura que se ha relacionado con una función simbólica y ritual, compuesta
por cuatro muros enmarcando un pozo, descubierta en Montemayor, Córdoba (de
época orientalizante, s. VII a.C.) y de la necrópolis de Tutugi, en Galera, Granada (de
época ibérica, s. IV a.C.) (Sánchez Vizcaíno et al., 2005).
En él se combinan los datos aportados por la microscopía Raman con los aportados por
la difracción de Rayos X para obtener información relativa a la composición de
recubrimientos y pigmentos y es un trabajo interesante e ilustrativo de las
posibilidades de aplicación de esta técnica a la investigación arqueológica.
En cuanto a los objetivos concretos del estudio, los autores hacen referencia a una
múltiple intencionalidad. Por un lado se pretende demostrar la utilidad de la aplicación
de esta técnica en el campo de la arqueometría, así como obtener datos relativos a la
composición de los materiales que sirvan de base a futuras investigaciones acerca de la
autoctonía o aloctonía de los mismos. Estos son, básicamente, los objetivos principales
que hemos visto que se perseguían en la gran mayoría de los estudios consultados. Sin
embargo, resulta interesante que los autores mencionen junto a estos objetivos la
importancia de la información obtenida de cara a la conservación y restauración de los
materiales (algo que también se menciona en numerosos trabajos de forma
tangencial) y, sobretodo, el papel que puede jugar esta información a la hora de la
puesta en valor de los yacimientos, sin duda muy útil a la hora de explicar procesos de
producción pero también a la hora de realizar reproducciones o en el campo de la
arqueología experimental.
42
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
En cuanto a las virtudes de la técnica, los autores señalan su carácter no destructivo y
su elevada resolución espacial, que permite (de una forma similar a lo que hemos visto
para la microscopía electrónica de barrido) centrar el análisis en un punto concreto y
muy pequeño de la muestra e incluso discriminar una zona concreta en un
recubrimiento o un pigmento heterogéneo, además de la versatilidad que hemos
mencionado más arriba.
En cuanto a los inconvenientes de su aplicación, se señala un límite de detección
relativamente bajo (aspecto en el que parece que se está trabajando mediante el
desarrollo de nuevos detectores), los problemas para obtener análisis cuantitativos (se
dan variaciones de resultados en función del equipo utilizado) y el hecho de que los
metales puros y las aleaciones no generan señal alguna cuando se analizan mediante
MRS. También se señala como principal inconveniente de la técnica el problema del
“ruido” que se produce en ocasiones al aplicar esta técnica. Existen determinados
elementos que generan una fluorescencia que puede enmascarar los resultados,
aunque los propios autores señalan varias opciones de procedimiento para minimizar
este problema.
También se ejemplifica claramente en este estudio la aplicación complementaria de
varias técnicas de análisis. Las muestras que se analizan corresponden a revocos y a
decoraciones pintadas obtenidas de los dos yacimientos. De la necrópolis de Tutugi se
obtienen cinco muestras de recubrimiento blanco, una de pigmento rojo oscuro, dos
de pigmento rojo claro y una de pigmento negro. De Convento 2 se obtiene una
muestra de pigmento rojo y una de recubrimiento blanco. El conjunto de las muestras
se somete a un primer análisis mediante XRD, para después, en función de los
resultados obtenidos y para corroborar y/o completar la información, realizar una
selección de muestras que son sometidas a análisis mediante MRS.
Así vemos como en el caso de Tutugi, el difractograma del recubrimiento blanco arroja
que el componente mayoritario es el yeso, apreciándose también dolomita y cuarzo.
Esta información resulta concluyente para los autores, aunque deciden someter una
de las muestras a un análisis mediante MRS que confirma esta información.
La aplicación del MRS resulta más útil y necesaria en el caso del pigmento negro. En
esta ocasión la XRD detecta el yeso y la dolomita que contaminan el pigmento, pero no
ofrece información acerca del componente del mismo. Sometida la muestra a un
análisis mediante microespectroscopía Raman, los resultados hablan claramente de la
presencia de carbón, del que además se puede decir que ha sido generado a partir de
la combustión de materias vegetales o aceites y no de hueso o marfil, debido a la
inexistencia de fosfatos.
Algo parecido ocurre con el pigmento rojo. El análisis mediante XRD vuelve a reflejar el
yeso y la dolomita, pero no aparecen elementos a los que se pueda atribuir la
pigmentación. El análisis mediante MRS nos habla de la presencia de hematita en las
tonalidades oscuras y de gohetita en las tonalidades más claras.
43
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Esto mismo ocurre con las muestras procedentes de Convento 2, en las que la MRS
confirma los datos obtenidos mediante XRD en cuanto al recubrimiento blanco, y
delata la presencia, que pasa desapercibida para la difracción de Rayos X, de hematita
en el pigmento rojo.
Fig. 14. Difractograma de la muestra MS2 de recubrimiento blanco del yacimiento de Convento 2
(Sánchez Vizcaíno et al., 2005).
Fig. 15. Espectro Raman de la muestra MS2 de recubrimiento blanco del yacimiento de Convento 2
(Sánchez Vizcaíno et al., 2005).
44
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Respecto a estos resultados, cabe mencionar los comentarios de los autores acerca de
la presencia en los análisis mediante MRS de los pigmentos rojos de magnetita, que se
atribuye a la acción del láser sobre la hematita, así como al hecho de que la XRD no
detecte la hematita, algo que se atribuye a una falta de cristalinidad de la muestra.
Por tanto, se desprende de este trabajo la utilidad de la aplicación de la
microespectroscopía Raman al estudio de materiales arqueológicos y, especialmente
de recubrimientos y pigmentos, ya que como dicen los autores del mismo “con esta
última técnica se han podido completar y en algún caso también superar los datos
obtenidos mediante XRD. Concretamente, la identificación de pigmentos negros que
emplean carbón vegetal es simple, rápida e inequívoca mediante la aplicación de
MRS”.
Conclusiones
En relación al tema de nuestro trabajo, y en base a las características y peculiaridades
del proceso de análisis y a los ejemplos de aplicación de la técnica de la
microespectroscopía Raman, podemos decir que es especialmente útil para obtener
información referida a la estructura molecular, y por tanto a la composición química,
tanto de materiales cerámicos como, sobre todo, de pigmentos y recubrimientos, en
especial, de aquellos que tienen origen orgánico.
Además, por el tipo de información que proporciona, por su versatilidad, por tratarse
de una técnica no destructiva y por no resultar especialmente costosa, su aplicación en
estudios arqueométricos como complemento de otras técnicas sería muy deseable.
45
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Espectrometría de absorción molecular mediante infrarrojos por
transformada de Fourier (FTIR)
Como hemos podido observar durante el proceso de documentación para elaborar el
trabajo, la FTIR ha encontrado un campo de aplicación y desarrollo importante en los
estudios que tienen que ver con el análisis de pigmentos.
Preparación de la muestra
La espectrometría de absorción molecular mediante infrarrojos por transformada de
Fourier es una técnica destructiva. La preparación de la muestra también requiere de
un proceso semejante al que hemos descrito para la XRD, por lo que, a la hora de
interpretar los resultados, deberemos tener en cuenta las mismas consideraciones que
señalábamos para esta técnica.
Las muestras sólidas se pueden preparar principalmente de dos maneras. La primera
es moler la muestra con un agente aglomerante para la suspensión (usualmente nujol,
una parafina líquida aceitosa con un espectro de infrarrojos bastante simple y fácil de
discriminar) en un mortero de mármol o ágate.
El segundo método es triturar finamente una cantidad de la mezcla con una sal
especialmente purificada (usualmente bromuro de potasio) para remover posibles
efectos dispersores de los cristales grandes. Esta mezcla en polvo se comprime en una
prensa de troquel mecánica para formar una pastilla translúcida a través de la cual
puede pasar el rayo del espectrómetro.
Proceso de análisis
En cuanto a la FTIR, cabe decir que sus principios de actuación son semejantes a los de
otras espectroscopías, como la XRF o el Raman, es decir, que se basa en la detección y
el análisis de las variaciones producidas en la naturaleza de un haz de energía (en este
caso infrarroja) después de incidir en la materia. Sin embargo, esta técnica, al igual que
la microscopía Raman, nos ofrece una característica que puede resultarnos muy útil a
la hora de detectar e identificar ciertos pigmentos y aglutinantes: su carácter de
espectroscopía de emisión molecular, es decir, su capacidad para el análisis de
estructuras moleculares que, en la mayoría de los casos, son las que presenta la
materia orgánica.
46
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Fig. 16. Diagrama de un espectrofotómetro por Transformada de Fourier.
Ejemplos de aplicación
Como mencionábamos más arriba, y a juzgar por los estudios consultados, parece que
el análisis por espectrometría de absorción molecular mediante infrarrojos por
transformada de Fourier es una técnica muy utilizada en el ámbito de los estudios
vinculados a la caracterización de pigmentos, y más concretamente, como demuestran
los trabajos de Domínguez Bella (Domínguez Bella, 2003) o Feliu et al. (Feliu et al.,
2003), aplicada a la identificación de aglutinantes orgánicos.
Pese a que no hemos encontrado ejemplos de aplicación que se ajusten exactamente
al ámbito en torno al que gira nuestro trabajo, es decir, al estudio de cerámicas
pintadas, si que podemos referirnos a estudios, como los anteriores, que se valen de la
FTIR para avanzar en la investigación acerca de pigmentos en otros contextos.
Es el caso del trabajo de Edreira et al. acerca de la caracterización de las pinturas
murales romanas de la Casa del Anfiteatro de Mérida (Edreira et al., 2003). En él,
señala expresamente que es la complejidad que presentan las muestras (diferentes
componentes, procesos de degradación…) lo que le lleva a aplicar diferentes técnicas
de análisis, aunque como ya hemos visto a lo largo del trabajo, no resulta en ningún
caso fiable basar nuestras hipótesis en los resultados obtenidos a través de la
aplicación de una sola técnica.
Así, por un lado se lleva a cabo una caracterización cromática, y por otro un análisis
químico. En este estudio de la composición química, que se aplica tanto a muestras de
pigmento como a muestras del substrato sobre el que se asienta, se emplean las
47
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
técnicas de análisis mediante microscopía electrónica de barrido asociada a un
espectrómetro de energía dispersiva, mediante difracción de Rayos X y mediante
espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier. Como señalan los autores, el
análisis mediante FTIR permite detectar e identificar el aglutinante empleado en la
preparación del pigmento y complementa la información aportada por las otras
técnicas.
En cuanto a las muestras, los autores establecen una clasificación en función de
criterios basados en la caracterización cromática, y dividen el conjunto en varios
grupos:
-
Colores rojos.
Colores ocres.
Colores verdosos.
Colores blancos.
Colores negros.
En cuanto a los colores rojos, dejando de lado la colorimetría, el análisis mediante SEM
asociado a EDS revela la presencia de magnesio, aluminio, silicio, calcio y hierro, una
información elemental que se completa con la información mineralógica que nos
proporciona la XRD, que nos habla de la presencia de cuarzo, calcita, silicatos y óxidos
de hierro, mayoritariamente hematites. Por su parte el FTIR corrobora esta
información y añade la presencia de yeso. De estos datos se deduce que el pigmento
está compuesto en su mayor parte por óxidos de hierro sobre un mortero de
carbonato cálcico.
En los colores ocres se detecta la presencia de calcio, azufre, hierro y silicio, y los
análisis mediante FTIR indican que el pigmento está compuesto por óxidos de hierro
amarillos (quizás limonita, aunque su presencia no puede confirmarse ya que, al
tratarse de una sustancia amorfa no es detectable mediante esta técnica) y no
muestran indicios de la presencia de sustancias de tipo orgánico.
En cuanto a los colores verdes, el análisis mediante SEM y XRD lleva a los autores a
pensar que se trata del pigmento llamado “tierras verdes” dada la presencia de
silicatos y de clinocloro, característico de este pigmento.
El análisis mediante FTIR de la muestra de color blanco desprende que se trata
mayoritariamente de carbonato cálcico o calcita, y permite asegurar que no se han
añadido pequeñas cantidades de pigmento azul para aumentar la luminosidad.
Por último, en cuanto al color negro, resulta significativo que no resulta posible para
los autores determinar la naturaleza compositiva del mismo mediante la aplicación de
las técnicas mencionadas, ya que la XRD no detectaba carbón en forma cristalina y el
análisis mediante FTIR no permite detectar la probable presencia de carbón amorfo de
origen orgánico. Apuntamos lo útil que hubiera sido la aplicación en este caso de un
48
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
análisis mediante microespectroscopía Raman que,, como hemos visto más arriba, ha
demostrado su eficacia a la hora de caracterizar pigmentos negros de origen orgánico.
Tenemos que decir que los resultados del estudio no son especialmente significativos
en lo que se refiere al aporte que la composición de los pigmentos pueda hacer al
avance de la investigación arqueológica (aparte de la importancia misma de obtener
datos fehacientes de la realidad de los materiales con los que se trabaja en esta
investigación), ya que parecen corresponderse con las sustancias habituales en el
mundo romano, aunque sí que es un ejemplo ilustrativo de la aplicación del análisis
por espectrometría de absorción molecular mediante infrarrojos por transformada de
Fourier a la caracterización de pigmentos, de su capacidad de complementar los datos
obtenidos mediante otras técnicas y también de las limitaciones que presenta.
Conclusiones
Como conclusión podemos decir que la técnica de análisis a través del uso de la
espectrometría de absorción molecular mediante infrarrojos por transformada de
Fourier, aunque también discrimina sustancias inorgánicas, resulta especialmente
interesante y útil para la detección e identificación de compuestos y sustancias de
origen orgánico.
En este sentido, y centrándonos en el tema de nuestro trabajo, habría que decir que su
aplicación más deseable sería la del estudio de las decoraciones y los pigmentos, en
pos de obtener una información que complemente la obtenida por medio de algunas
de las técnicas comentadas anteriormente, que se han mostrado más útiles para la
caracterización de la pasta cerámica (como el análisis de lámina delgada mediante
microscopio óptico petrográfico, la difracción de rayos X o la fluorescencia de rayos X).
49
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Espectroscopía de emisión de Rayos X inducida por partículas (PIXE) y
espectroscopía de retrodispersión elástica de partículas (RBS).
Se trata de dos técnicas de especial utilidad a la hora de plantearnos el estudio de
materiales arqueológicos, y las cerámicas pintadas no serían, ni mucho menos una
excepción. Además de tratarse de técnicas no destructivas, permiten obtener análisis
de zonas muy concretas de la pieza y, sobre todo, tienen unos límites de detección
especialmente altos y, por tanto, especialmente adecuados para tratar de detectar
esos “elementos traza” que pueden aportarnos una valiosa y diferenciadora
información acerca de la composición de pastas cerámicas y de pigmentos. Además
ofrecen resultados de un forma casi inmediata (entre tres y diez minutos en función de
los materiales) y tienen un carácter multielemental (el uso conjunto de PIXE y RBS
permite detectar y analizar todos los elementos).
El gran inconveniente de estas técnicas es que se basan en la utilización de
aceleradores de iones o de origen nuclear, herramientas muy poderosas pero también
escasas. El acceso a estos equipos y su aplicación puede resultar muy costosa si la
investigación se desarrolla desde un ámbito externo a la entidad que dispone del
acelerador, aunque para aquellos que tienen la suerte de contar con uno de estos
equipos dentro de su instrumental, el coste de su aplicación puede ser equiparable al
de una XRD o una FRX. También debemos señalar que estos equipos permiten realizar
varios tipos de análisis simultáneamente, en función de los receptores de los que se
disponga.
Preparación de la muestra
Como hemos dicho, una de las grandes ventajas de este tipo de técnicas de análisis es
su carácter de técnicas no destructivas. Quizás cabría señalar en este apartado el
hecho de que, a diferencia de otros sistemas que hemos comentado, por ahora parece
lejano el día en que se disponga de equipos portátiles que ofrezcan las prestaciones de
los voluminosos aceleradores de partículas. Así, hay que contar con el traslado de las
piezas al lugar donde se encuentre el equipo.
Esta circunstancia puede considerarse como una desventaja, aunque en lo que se
refiere al estudio de cerámicas arqueológicas pintadas, el traslado de las piezas puede
ser un proceso delicado pero no tanto como para limitar la aplicación de estos
procesos.
Proceso de análisis
El proceso de análisis se basa en la interactuación de un haz de iones, acelerado y
enfocado por el acelerador, con la materia. Como explica J.L. Ruvalcaba Sil (Ruvalcaba
Sil, 2008), se dan diversas interacciones entre los haces de iones positivos producidos
por un acelerador y los átomos que componen un material. Cada una de estas
interacciones es susceptible de ser captada y analizada para obtener distintos tipos de
información, y de todas ellas, el fenómeno más probable de todos los descritos para la
mayoría de elementos es el que da lugar al análisis PIXE.
50
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
El funcionamiento del acelerador de neutrones, básicamente y muy a grandes rasgos,
consiste en un generador del que parten los iones, que son acelerados mediante el
paso a través de campos magnéticos de distinta polaridad. Después, se genera el haz
de iones mediante la focalización por medio de lentes y este haz se conduce por la vía
correspondiente al tipo de análisis que se pretende realizar. Normalmente, para
optimizar el rendimiento de estos equipos, se montan varias vías preparadas para
realizar distintos tipos de análisis a partir del mismo generador, con sus
correspondientes calibraciones, detectores, etc.
Fig. 17. Vista general del acelerador de partículas y las vías de análisis del Centro de Microanálisis de
Materiales de la UAM.
Un aspecto interesante de este tipo de técnicas es la capacidad de penetración del haz
de iones en la muestra (“alcance”). Este alcance puede modificarse en función de la
energía generada, por lo que podemos adaptarlo a nuestras necesidades. Así, con un
mismo equipo podemos llevar a cabo análisis superficiales, orientados a la
caracterización de decoraciones o pigmentos, o podemos obtener datos del conjunto
de la pieza.
Otro aspecto importante en relación a la forma en que el haz de partículas que
estimula la muestra penetra en la misma, y que es bueno tener presente, es la
característica de la técnicas basadas en la utilización de aceleradores de que el haz
penetra de una forma directa y sin apenas dispersión de su interacción en el interior de
la muestra. Si comparamos, por ejemplo, la manera en que inciden este tipo de
técnicas con la manera en que incide el microscopio electrónico de barrido, vemos que
el SEM incide más superficialmente y su radiación se expande en el interior de la
muestra formando un área de incidencia de tipo globular que puede no
corresponderse exactamente con la zona que vemos afectada por el análisis en
superficie. En cambio, el haz de partículas generado por un acelerador incide de una
manera más profunda y lineal. Las partículas continúan su trayectoria hasta que
prácticamente se han quedado sin energía.
51
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Ejemplos de aplicación
En cuanto a los ejemplos de aplicación, volvemos a citar el mencionado trabajo de
Ruvalcaba Sil, en el que se nos habla de la utilización de la técnica PIXE para la
determinación de la procedencia de materiales de distinta naturaleza (obsidianas,
rubíes…), y hace una mención especial a la utilidad de la técnica para reconocer
pigmentos.
Conclusiones
Como conclusiones debemos mencionar una idea que viene repitiéndose a lo largo de
todo el trabajo, y es, una vez más, el hecho de la conveniencia de aplicar varias
técnicas complementarias a la hora de integrar los procesos de estudio arqueométrico
a nuestra investigación arqueológica. En el caso concreto de las técnicas basadas en el
uso de equipos de aceleración de partículas, debido las características que hemos
señalado en la introducción, se hace especialmente útil la previa utilización de otras
técnicas de análisis que permiten su aplicación mediante equipos portátiles (como la
fluorescencia de rayos X) para lograr una primera aproximación que nos permita
seleccionar que piezas o que muestras sometemos a un análisis más profundo.
Esta utilización conjunta de técnicas vuelve a justificarse en el hecho de que, por
ejemplo, el análisis PIXE es más proclive a excitar elementos ligeros, mientras que
otras técnicas, como la difracción de rayos X tienden más a interactuar con elementos
pesados. Por tanto, lo ideal sería la aplicación de ambas técnicas y la contrastación de
resultados.
52
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Espectrometría de emisión atómica con plasma de acoplamiento
inductivo (EEA - ICP)
Proceso de análisis
Se trata de una técnica de análisis multi-elemental que utiliza una fuente de plasma de
acoplamiento inductivo para disociar los átomos o iones que constituyen la muestra,
excitándolos a un nivel donde emiten luz de una longitud de onda característica. Un
detector mide la intensidad de la luz emitida y calcula la concentración de ese
elemento, en particular, de la muestra. Al ser una técnica de análisis de emisión
atómica se hace especialmente útil para la detección e identificación de materias
inorgánicas.
Preparación de la muestra
Para poder aplicar el estudio mediante ICP es necesario que la muestra se encuentre
en estado líquido, por lo que en el caso de los materiales objeto de nuestro trabajo, se
hace necesaria una digestión ácida, así como descomposiciones por fusión. A la hora
de realizar la disolución, el técnico encargado deberá ser especialmente cuidadoso y
deberá estar al corriente de cuál es la realidad de los materiales sometidos a análisis,
así como de los objetivos de nuestra investigación para evitar que los diluyentes
empleados pueden ocultar detalles de la información que puedan resultarnos útiles.
Durante el proceso de preparación de la muestra deberá interferirse lo menos posible
en la naturaleza compositiva de la misma.
Ejemplos de aplicación
Como ejemplo de aplicación del estudio mediante EEA – ICP de cerámicas
arqueológicas podemos señalar el trabajo de Domínguez Arranz et al. acerca de la
composición de las pastas de los restos de cerámica de barniza negro hallados en el
yacimiento de La Vispesa, en Huesca (Domínguez Arranz et al., 2005) .
En el yacimiento se han reconocido restos de cerámica de tipo Campaniense A,
Campaniense B (dentro del cual los autores distinguen dos subgrupos: campaniense B
etrusca y campaniense del círculo de la B), el grupo que denominan “producciones de
los Talleres Occidentales”, producciones áticas y campanienses de pasta gris. De este
conjunto, se somete a análisis para su caracterización a un total de 34 piezas de los dos
grupos mayoritarios, es decir del grupo de la Campaniense A y de la Campaniense B.
Hay que decir que este análisis arqueométrico está precedido de un análisis tipológico
de las piezas. Este análisis tipológico, unido al conocimiento de las estructuras
aparecidas y de la realidad arqueológica del yacimiento llevan a los autores a proponer
para el asentamiento un proceso de ocupación basado en dos o tres fases:
53
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
-
La primera, correspondiente al s. III a.C., en el que junto a un sustrato indígena
aparecerían materiales áticos y de los Talleres Occidentales.
-
Otra, que se correspondería con el pleno s. II a.C., en el que aparecen formas de
Campaniense A.
-
Una tercera, correspondiente a finales del s. II y comienzos del s. I a.C., fijado
por la aparición de la Campaniense B.
A partir del análisis mediante EEA – ICP los autores pretenden aportar una
caracterización química de las pastas que permita la comparación con otros
yacimientos.
Resulta interesante el tratamiento estadístico que se hace de los datos manejados en
el estudio, y su representación a través de dendrogramas para optimizar su manejo e
interpretación. Así mismo, también resulta interesante el juicio de los autores acerca
de la inconveniencia de realizar atribuciones al conjunto de las denominadas cerámicas
calenas basándose en criterios formales, sin contrastar esta información con datos
referidos a la composición de las pastas cerámicas.
Otro ejemplo de aplicación de la técnica de la EEA – ICP para la caracterización de
pastas cerámicas que podemos citar es el de Pérez – Arantegui et al. sobre la cerámica
mudéjar de los ss. XIV a XVI en Zaragoza y Teruel (Pérez-Arantegui et al., 2005). En él,
los autores pretenden, a través de un estudio arqueométrico, determinar las
características tecnológicas de la producción de cerámicas esmaltadas de los centros
productores de Teruel y de Muel (Zaragoza) con el fin de establecer diferencias y
similitudes entre un centro y otro, así como respecto a otros centros y en función de la
fecha de producción.
Para el análisis de los esmaltes se emplea el microscopio electrónico de barrido, cuya
eficacia para este tipo de aplicaciones ya hemos expuesto en este trabajo, mientras
que para la caracterización de las pastas se emplea, como ya hemos comentado, el
análisis mediante EEA – ICP.
De los resultados obtenidos a partir del análisis de casi cien muestras procedentes del
Museo de Teruel y del Museo de Zaragoza, los autores realizan, en primer lugar, una
diferenciación entre pastas calcáreas (que presentan una concentración de óxido de
calcio superior al 10%) y no calcáreas (de menos de un 10% de CaO). Resulta curioso el
hecho de que en el trabajo mencionado más arriba de Domínguez Arranz et al.
también se establece esta diferenciación.
Además, se establece una diferenciación de tipos de pastas utilizadas en uno y otro
centro en función del uso y/o de la decoración del objeto. Así, por ejemplo, todas las
muestras de cerámica de Teruel decoradas en verde y morado pertenecen al grupo de
pastas no calcáreas, mientras que las muestras decoradas en azul, tanto de Teruel
como de Muel, así como las de reflejo metálico, pertenecen al grupo de las pastas
calcáreas.
54
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Conclusiones
A partir de lo visto podemos concluir que la técnica del análisis de materiales
arqueológicos mediante espectrometría de emisión atómica con plasma de
acoplamiento inductivo es una opción válida para la caracterización de pastas
cerámicas, aunque sin duda su aplicación viene condicionada por el hecho de que se
trata de una técnica destructiva.
En cuanto al análisis de pigmentos, el proceso de análisis y de preparación de la
muestra hace que esta técnica resulte menos útil en este contexto que otras de las que
hemos hablado en este trabajo.
Por otra parte cabe decir que la utilización de la EEA – ICP en el contexto de la
Arqueometría no está excesivamente asentada, ya que los pocos ejemplos de
aplicación que hemos encontrado son de fechas relativamente recientes.
55
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Métodos voltoamperométricos
La última técnica a la que haremos referencia en este trabajo es el análisis mediante
métodos voltoamperométricos. Se trata de una técnica de la que no hemos
encontrado ejemplos de aplicación al campo de la Arqueometría, seguramente debido
a lo reciente de su desarrollo, pero hemos querido mencionarla, por un lado, por ese
mismo carácter novedoso, y por otro, porque su desarrollo teórico ha sido puesto
directamente en relación con el campo que nos ocupa en la Tesis Doctoral presentada
por M. del C. Saurí Peris en la Universidad de Valencia en 2007 “Desarrollo de métodos
voltamperométricos para la identificación de pigmentos en objetos artísticos y
arqueológicos” (Saurí Peris, 2007).
A pesar de que las explicaciones halladas acerca de los fundamentos de actuación de
esta técnica superan nuestros conocimientos físico-químicos, Saurí Peris habla en su
tesis de que la Voltoamperometría de micropartículas se basa en el registro del
comportamiento electroquímico de un conjunto de partículas sólidas inmovilizadas
sobre un electrodo inerte en contacto con un electrolito. La respuesta
voltamperométrica del sistema permite la obtención de información cualitativa y
cuantitativa sobre la composición química, especiación y entorno estructural de
materias sólidas. Es decir, podemos obtener datos a varios niveles y de distinta
naturaleza acerca de la composición y realidad estructural de nuestros materiales.
Además, a pesar de que necesita de la obtención de una muestra de la pieza a
estudiar, esta muestra es tan escasa que puede considerarse prácticamente una
técnica no destructiva, y permite la caracterización de elementos tanto orgánicos
como inorgánicos.
En palabras de la autora de la tesis, “esta metodología, dada la elevada sensibilidad y
especificidad de los registros electroquímicos, posee un interés elevado en relación a
la identificación de pigmentos en muestras pictóricas procedentes de obras de arte y
objetos arqueológicos, al permitir el empleo de cantidades de muestra inferiores al
microgramo”
56
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
CONCLUSIONES GENERALES
Como conclusión a este trabajo, y por extensión a la asignatura, podemos decir que el
desarrollo de diferentes técnicas de análisis y estudio (sobretodo compositivo) de
materiales, por lo general procedentes de ámbitos distintos al de la investigación
arqueológica, ha generado una serie de herramientas novedosas que deben ser
conocidas por el arqueólogo, por la importancia y la utilidad de la información que
pueden ofrecerle.
Hemos visto cómo, gracias al uso de estas técnicas, podemos determinar aspectos tan
relevantes para la investigación arqueológica como el ámbito espacial de procedencia
de un objeto, o su cronología, la tecnología empleada en su elaboración, el uso que se
le atribuyó, etc. Y también, gracias a esta información, cuestiones como la existencia o
no de contactos culturales o comerciales entre dos o más grupos, el grado de
desarrollo de una determinada cultura, o incluso cuestiones relativas a hábitos
alimenticios, etc. Por otro lado, también hemos visto la importancia y la utilidad del
uso de estas técnicas de cara a la conservación, a la restauración y a la puesta en valor
de restos arqueológicos.
Sin embargo, hemos de ser muy cuidadosos con la información que obtenemos de la
aplicación de estos estudios. Esta información, en todos los casos, nos proporciona una
serie de referencias, unas pautas basadas en datos cualitativos que nos permiten
profundizar en una investigación en la que habrá sido necesaria una labor previa de
documentación y estudio de las fuentes, del contexto de aparición de los objetos, de
contrastación con otros estudios existentes, etc.
Para que esta información obtenida a través de la realización de los estudios
arqueométricos sea realmente útil deberemos, como arqueólogos, conocer con
exactitud todas las cuestiones referidas a la pieza que podamos averiguar por otras
vías y tener muy claro qué información podemos obtener de ella y cómo podemos
aplicarla a nuestra investigación. En este sentido, el conocimiento de la situación es
fundamental en cuanto a nuestra relación con los técnicos encargados de llevar a cabo
esos análisis y de hacer una primera interpretación de los datos obtenidos. En la
medida en que sepamos trasladar a estas personas la problemática sobre la que
queremos avanzar y la naturaleza del objeto que estamos analizando la utilización de
estas técnicas será más o menos útil y nos permitirá rentabilizar, en forma de
conocimiento, el perjuicio económico y material que suponen para nuestro proyecto.
Así, otra conclusión que podemos obtener es la necesidad de la existencia de un
metodología de trabajo que guíe nuestra actuación desde el comienzo de la excavación
hasta el momento en que llevamos a cabo las pruebas, ya que también hemos visto a
lo largo de las clases como una actuación indebida sobre las piezas (falta de elementos
de protección, limpiezas demasiado profundas…) puede deteriorar, contaminar o
conllevar la pérdida de elementos necesarios para aplicar ciertas técnicas.
57
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
Por tanto, es necesario que la persona que lleve a cabo una investigación arqueológica
tenga al menos un conocimiento somero de todas esas herramientas que tiene a su
disposición para poder valorar la posibilidad de su aplicación y afrontar su actividad
con este condicionante en mente.
Al hilo de estas reflexiones, y como conclusión final, señalaremos la inexistencia (al
menos en nuestro ámbito y a nivel nacional) de una figura profesional que suponga un
puente entre la figura del arqueólogo y la figura del técnico. También ha quedado claro
a lo largo de las clases que sería prácticamente imposible que, una sola persona,
acumulara los conocimientos teóricos y prácticos necesarios para poder desempeñar
cada una de las técnicas de estudio y análisis susceptibles de ser aplicadas al contexto
de la Arqueología y, además, disponer de los conocimientos de corte humanístico y
cultural propios de esta disciplina. Sin embargo, quizás sí que sería posible, como un
primer paso hacia el avance de la Arqueometría y en pos de la diversificación de las
posibilidades de estudio vinculadas a ella, el tratar de introducir en determinados
ámbitos de formación el concepto de que la aplicación de ciertas técnicas y
procedimientos científicos a la investigación arqueológica puede ser un campo de
desarrollo profesional que arroje interesantes avances en una y otra dirección, en la de
la aparición de nuevas aplicaciones y técnica científicas y en la de la diversificación del
conocimiento de las culturas del pasado.
58
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
BIBLIOGRAFÍA
59
-
ABASCAL PALAZÓN, J. M. “La cerámica pintada romana de tradición indígena en
la Península Ibérica. Centros de producción, comercio y tipología”, Madrid,
1986.
-
ANTÓN BERTET, G. (1973) “Análisis por difracción de Rayos X de cerámicas
ibéricas valencianas”, Valencia, 1973.
-
BARRIO MARTÍN, J. (coord.) “Innovación tecnológica en conservación y
restauración del Patrimonio”, Madrid, 2006.
-
BUXEDA I GARRIGÓS, J. (1999) “Problemas en torno a la variación
composicional”, Arqueometría y arqueología, Granada, 1999, pp. 305-322.
-
CAPEL MARTÍNEZ, J. et al. (1999), “Identificación de la procedencia de
materiales cerámicos mediante la técnica de Espectrometría de Masas de
Isótopos Ligeros Estables y estudio petrológico en Lámina Delgada”,
Arqueometría y Arqueología, Granada, 1999, pp. 89-105.
-
CARDELL, C. et al. (1999) “Arqueometría de cerámicas fenicias de “Cerro del
Villar” (Guadalhorce, Málaga): Composición y procedencia”, Arqueometría y
Arqueología, Granada, 1999, pp. 107-120.
-
DOMÍNGUEZ ARRANZ, A. et al. (2005) “La cerámica de barniz negro helenístico
del yacimiento de La Vispesa (Huesca, España). Análisis de las pastas”, Avances
en Arqueometría. Actas del VI Congreso Ibérico de Arqueometría, Girona, 2005,
pp. 47-58.
-
DOMÍNGUEZ-BELLA, S. (2003) “Pinturas murales romanas en la neápolis
gaditana (Cádiz). Análisis de pigmentos minerales y caracterización de estucos”,
Avances en Arqueometría, Cádiz, 2003, pp. 201-207.
-
DOMÍNGUEZ-BELLA, S. et al. (2003) “La producción cerámica en la Bahía de
Cádiz en época púnica y romana. Análisis arqueométrico de las materias primas
minerales y las producciones anfóricas”, Avances en Arqueometría, Cádiz, 2003,
pp. 155-160.
-
EDREIRA, M. C. et al. (2003) “Caracterización químico-física de las pinturas
murales romanas de la Casa del Anfiteatro de la ciudad de Mérida (Badajoz)”,
Avances en Arqueometría, Cádiz, 2003, pp. 231-238.
-
FELIU, M. J. et al. (2003) “Estudio espectroscópico del color del edificio del
antiguo Gobierno Militar de Cádiz”, Avances en Arqueometría, Cádiz, 2003, pp.
216-221.
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
60
-
GARCÍA HERAS et al. (1999) “Análisis de cerámicas arqueológicas mediante
Fluorescencia de Rayos X por Reflexión Total y contrastación mediante análisis
por Activación de Neutrones”, Arqueometría y Arqueología, Granada, 1999, pp.
173-186.
-
MONTERO RUÍZ, I. et al. (2007) “Arqueometría: cambios y tendencias actuales”,
Trabajos de Prehistoria vol.64, Madrid, 2007, pp. 23-40.
-
NAVARRO GASCÓN, J. V. (2008) “Aplicaciones de la difracción de rayos X al
estudio de los bienes culturales”, La Ciencia y el Arte. Ciencias experimentales y
conservación del Patrimonio Histórico, Madrid, 2008, pp. 134-139.
-
ORTÍZ Y SANZ, J. (1787) “Los diez libros de architectura de M. Vitruvio Polión,
traducidos del latín y comentados”, Madrid, 1787.
-
PÉREZ-ARANTEGUI, J. et al. (1999) “La aplicación de la microscopía electrónica
de barrido y el microanálisis por Rayos X al estudio de la cerámica vidriada”,
Arqueometría y Arqueología, Granada, 1999, pp. 221 -229.
-
PÉREZ-ARANTEGUI, J. et al. (2005) “La tecnología de la cerámica mudéjar entre
los siglos XIV y XVI: las producciones esmaltadas de las zonas de Teruel y
Zaragoza”, Avances en Arqueometría. Actas del VI Congreso Ibérico de
Arqueometría, Girona, 2005, pp. 89-96.
-
PERICOT, L. “La cerámica ibérica”, Barcelona, 1978.
-
POLLARD, A. Y HERON, C. (1996) “Archeological chemistry”, Royal Society of
Chemistry, Washington, 1996.
-
RÍSQUEZ CUENCA, C. y MOLINA CÁMARA, J. M. (1999) “Estudio de cerámicas
arqueológicas en lámina delgada”, Arqueometría y Arqueología, Granada, 1999,
pp. 121-132.
-
ROMÁN PUNZÓN, J. M. Y NAVAS GUERRERO, E. (2006) “Consideraciones acerca
del hallazgo de un fragmento de pigmento mineral “azul egipcio” en el
yacimiento del Cerro de la Mora (Moraleda de Zafayona, Granada, España)”,
@arqueología y Territorio nº3, Granada, 2006, pp. 169 – 177.
-
ROLDÁN GARCÍA, C. y JUANES BARBER, D. (2008) “Fluorescencia de rayos X
mediante equipo portátil aplicada al estudio y conservación del Patrimonio
Cultural”, La Ciencia y el Arte. Ciencias experimentales y conservación del
Patrimonio Histórico, Madrid, 2008, pp. 140-150.
-
RUVALCABA SIL, J. L. (2008) “Las técnicas de origen nuclear: PIXE y RBS”, La
Ciencia y el Arte. Ciencias experimentales y conservación del Patrimonio
Histórico, Madrid, 2008, pp. 151-172.
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.
61
-
SÁNCHEZ VIZCAÍNO, A. et al. (2005) “Microscopía Raman en dos contextos
arqueológicos de época orientalizante e ibérica”, Avances en Arqueometría.
Actas del VI Congreso Ibérico de Arqueometría, Girona, 2005, pp. 175-182.
-
SANTINI, L. (1951) “Colores y pinturas. Estudio y fabricación de los pigmentos
en la elaboración de pinturas de todas clases”, ed. Ossó, Barcelona, 1951.
-
SAURÍ PERIS, M. DEL C. (2007) “Desarrollo de métodos voltamperométricos
para la identificación de pigmentos en objetos artísticos y arqueológicos”, Tesis
Doctoral, Valencia, 2007.
-
VIGIL DE LA VILLA MENCÍA, R. y GARCÍA GIMÉNEZ, R. (2008) “Cerámica y su
caracterización”, La Ciencia y el Arte. Ciencias experimentales y conservación
del Patrimonio Histórico, Madrid, 2008, pp. 223-233.
“La Arqueometría aplicada al estudio de cerámicas pintadas”. Raúl López Villa.
Máster en Arqueología y Patrimonio. UAM. Septiembre 2009.