Arqueometría: Técnicas de Rayos x aplicadas al análisis
Quimico en Patrimonio Cultural

R. Álvarez, S. Ugarteche, S. Amore, N. Loiacono, M. Schvartz
INTI Quìmica
J. Spina
UNLA
D. Álvarez
ADVENTVS
ralvarez@inti.gob.ar


Introducción
La difracción de Rayos X (XRD) permite
identificar fases cristalinas y la Fluorescencia
de Rayos X (FRX) permite identificar y/o
cuantificar elementos, datos útiles para la
arqueometría, que es el análisis de los
materiales para aportar a los estudios
arqueológicos.
Una característica general de este tipo de
muestras, debido a su procedencia, es que se
dispone de poca cantidad y se debe preservar
para otros análisis. Ante este incoveniente, las
técnicas de Rayos X han demostrado aportar
datos confiables para la caracterización de
materiales por técnicas no destructivas,
trabajando con poca cantidad de muestra.
Las técnicas se aplicarán a 2 casos.

Horno de fundicion previo a la colonización
Estudios recientes dan pistas sobre las
comunidades originarias y la actividad
metalúrgica del Valle de Hualfín, región que
estuvo bajo la órbita del imperio incaico hace
más de quinientos años. El INTI participa de la
investigación a través del Laboratorio de
Especies Cristalinas.
Hace un lustro, una expedición arqueológica
descubrió 32 hornos metalúrgicos incaicos en
el valle de Hualfín, ubicado en el departamento
del Belén en pleno corazón de la Provincia de
Catamarca. Este hallazgo permitió arrojar luz
sobre cómo era la vinculación entre las
comunidades originarias y el Estado Inca.

Monedas antiguas
El empleo de técnicas instrumentales para el
estudio de composiciones metálicas tiene y
tuvieron como objetivo obtener información
acerca del contexto económico del período,
estableciendo la devaluación de la moneda a
través de la reducción paulatina del metal
precioso principal, es decir, la ley de la especie
monetaria emitida en un lapso de tiempo
específico. A diferencia de nuestra moneda
actual, en la antigüedad su valor estaba
definido por el contenido de metal precioso.

Objetivo

Este trabajo se propone aportar, desde el
conocimiento y desarrollo de técnicas, a
quienes están trabajando en rescatar parte de
la historia para recuperar el patrimonio cultural

En el caso de los hornos precolombinos
pudimso identificar los residuos de fundición
presentes en hornos metalúrgicos a partir de
muestras procedentes de los recintos y suelos
del Valle de Hualfin.



Figura 1: Morfometria horno de fundición.

En las muestras de monedas romanas nos
propusimos aportar información relevante para
establecer la autenticidad de las piezas en
cuestión, por medio de métodos no
destructivos.

Descripción
Todos los análisis por DRX se realizan con un
Difractómetro de Rayos X PW1730/10
Panalytical, tubo de Cu, en condiciones
habituales. Para el análisis elemetal por FRX
se usó un equipo de Fluorescencia de Rayos
(XRF) PW2400 Panalytical, tubo de Rh que
cuenta con un programa que permite hacer un
análisis cualitativo y/o semicuantitativo de
elementos con número atómico mayor a 8 (del
oxígeno en adelante).

Horno de fundicion previo a la colonización:
Las 13 muestras analizadas constituian parte
de las incrustaciones internas de hornos
presentes en el sitio.

En esta oportunidad pudo medirse para hacer
una caracterización general de la muestra y
sumar a los ensayos realizados por otras
técnicas. Pudimos extraer fracciones mínimas
para complementar con ensayos de DRX.
Se analizaron ademas muestras provenientes
del entorno, como ser suelos y rocas.



Figura 2: Muestra Nº 13, incrustación interna en
microscopio. Vistas en lupa aumento 45x

Numismatica:
Las muestras son monedas de la época de la
Anarquia Militar (235 dC – 285 dC) auténticas y
falsas, y monedas del Bajo Imperio Romano
(284 dC – 476 dC). En el primer caso
identificamos por FRX los elementos presentes
asi como sus cantidades relativas. Las
monedas auténticas tienen una composición de
elementos característica tanto en sus
componentes mayoritarios, que fue variando
con el tiempo, como en las trazas. En el
segundo caso, monedas del Bajo Imperio, la
composición de las pátinas depende de las
condiciones en que se fueron oxidando las
monedas de cobre. Analizamos por FRX y DRX
la composición de las monedas y los
compuestos de las pátinas.



Figura 3: Muestras de monedas del periodo “Anarquia
Militar”, las dos primeras autenticas y la ultima falsa.
Vistas en lupa aumento 7x


Resultados


Horno de fundicion previo a la colonización


M13 M14 M19 Suelo
SiO2 g/100g 64 67 70 66
Al2O3 g/100g 17 16 14 17
Fe2O3 g/100g 6.2 5.8 4.9 1.8
K2O g/100g 3.4 2.7 3.4 4.4
MgO g/100g 2.3 2.2 1.8 0.65
CuO g/100g < 0.01 0.04 0.03 << 0.005
SO3 g/100g < 0.01 < 0.01 0.01 0.1

Tabla 1: FRX en tres muestras de incrustaciones de
hornos a modo de ejemplo y muestra de suelo
proveniente del sitio.

Monedas antiguas

N°1a
Entera
Clara
Autentica
Gordiana
249 d.C.
N°1e
Degollado
Autentica
Gordiana
249 d.C.
N°2 Falsa
Gordiana
Moneda bajo
Imperio N°1
Pátina
Auténtica
Moneda bajo
Imperio N°3
mayor espesor
c/manchas
pesada 4,5835 g 3,0591 g 3,6114 g 1,7406 g 2,3690 g
Plata (Ag) 66 91 86 2,1 1,7
Cobre (Cu) 30 3,6 6,7 70 78,7
Silicio (Si) 1,4 1,6 2,1 5,2 2,0
Aluminio (Al) 0,58 0,80 0,76 0,78 0,47
Azufre (S) 0,24 0,42 0,45 0,47 2,5
Plomo (Pb) 0,08 0,10 ---- 3,8 0,49
Arsénico (As) 0,03 ---- ---- ---- ----
Calcio (Ca) ---- 1,2 1,84 3,6 ----
Niquel (Ni) ---- ---- ---- ---- ----
Potasio (K) ---- ---- 0,3 0,42 0,13
Yodo (I) ---- ---- ---- 1,9 ----
Hierro (Fe) ---- 0,78 0,4 1,7 ----
Oro (Au) ---- 0,18 ---- ---- ----
Ag – Cu - Ag – dudoso Ca CuO
Cu2O – Cu –
CuCl – Cu2CO3
Malaquita
VERDE –
Cu2(OH)3Cl
DRX
FR
X
-
el
em
en
to
s
ex
pr
es
ad
os
e
n
g/
10
0g


Tabla 2: Resultados comparativos DRX y FRX en cinco
muestras de monedas


Conclusiones

En el caso de los hornos precolombinos,
pudimos identificar la presencia de vestigios de
cobre en las incrustaciones y deducir que no
fueron aportados por el medio, lo que abona la
idea que eran hornos para fundir dicho metal.

En el análisis de las monedas, los resultados
obtenidos por FRX le permitieron al especialista
corroborar la falsedad de algunas monedas,
basándose en la prescencia de ciertas
impurezas. En el caso de las monedas del bajo
imperio, fue posible aportar datos útiles sobre
la composicion de la patina al especialista a fin
de sumar a los criterios de autenticidad.

Los análisis por Rayos X resultan adecuados
para la cracterización de materiales en forma
no destructiva y utilizando poca cantidad de
muestra.