ESTUDIO DE UN BRAZALETE PREHISPANICO DEL NOROESTE ARGENTINO: RESULTADOS RECIENTES Y TRABAJOS FUTUROS

Guillermo A. M. Alvarez (1) yMario Garavaglia (2)

(1) Profesional Adjunto, Comision de Investigaciones Cientificas (CIC) de la Provincia de Buenos Aires, Laboratorio de Entrenamiento Multidisciplinario para la Investigacion Tecnologica (LEMIT), La Plata E-mail: guillermo_alvarez@uol.com.ar

(2) Profesor Titular Extraordinario Emerito, Departamento de Fisica, Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Nacional de La Plata, e Investigador Superior, Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas, Centro de Investigaciones Opticas (CONICET - CIC), La Plata. E-mail: garavagliam@ciop.unlp.edu.ar

RESUMEN:

Se realizaron ensayos fisicos no destructivos para caracterizar la superficie y el cuerpo de un brazalete prehispanico del Noroeste Argentino. Se emplearon tintas penetrantes, radiografias por Rayos X y por Rayos fÁ , microscopia metalografica, fotografias por microscopia electronica de barrido, analisis de composicion elemental con una sonda EDAX, analisis de composicion elemental por espectroscopia de plasma inducido por radiacion laser (Laser Induced Plasma Spectroscopy - LIPS), analisis por difraccion de Rayos X, y procesamiento de imagenes. Se presentan algunos de los resultados obtenidos que se consideran mas interesantes, y se brindan algunas interpretaciones plausibles.

1. INTRODUCCION

Se estudio un brazalete perteneciente a la Cultura Condorhuasi, el que, segun el Prof. Alberto Rex Gonzalez [1], puede ser la primera pieza de oro de esa cultura estudiada en profundidad por tantos metodos fisicos. A pesar de eventuales posteriores deformaciones, el brazalete conserva la forma que presumiblemente tuvo al momento de su confeccion. Considerando una proyeccion plana de la pieza, podria reconocerse que tiene forma oval. Su largo total es de 144 mm, su ancho maximo es de 53 mm, y su espesor, relativamente uniforme, oscila entre los 340 y los 530 fÊm. El peso de la pieza es de 27,4 g. El brillo metalico del oro es bien reconocible en la pieza. No obstante en las areas trabajadas con cincel se aprecian sin dificultad trazas de una patina rojiza. No obstante haberse empleado ocho tecnicas fisicas diversas y complementarias, solo se describiran brevemente a los efectos de este informe, algunos de los resultados mas significativos, los que motivan conclusiones interesantes.

2. DESCRIPCION DE LOS RESULTADOS SEGUN LAS TECNICAS OBSERVACIONALES

A continuacion se describen los resultados mas significativos obtenidos hasta ahora y que motivan los comentarios que se intercalan.

2.1. Radiografias por Rayos X y por Rayos fÁ

Las Figuras 1 y 2 muestran reproducciones de dos radiografias por Rayos X, procesadas segun dos metodos, a saber, a) el de diapositiva de transferencia de las radiografias, y b) el de barrido optoelectronico directo de las radiografias, y otra obtenida por Rayos fÁ (Figura 3) procesada segun el metodo de barrido optoelectronico directo. En las imagenes de las Figuras 1 y 2 es facil reconocer bandas transversales al eje longitudinal del brazalete, de anchos estrechos y de niveles de grises uniformes, las que parecen ser claros vestigios de un proceso de laminacion por rodillo, presumiblemente asistido por martillado, en lugar del esperado martillado simple, lo que implica que la temperatura a la que se produce la fluencia de la masa metalica es relativamente baja, comparada con la temperatura de fusion del oro, que es de 1064,43 C.

Figura 1 Figura 2

Asimismo, en los bordes de los motivos decorativos se reconocen facilmente las imagenes de las improntas del empleo del cincel para la produccion de los dibujos en relieve.

2.2. Analisis por sonda EDAX

En una transicion entre superficie y fisura localizada en la parte convexa central del brazalete fueron observados los espectros de la composicion elemental del material que se muestran en las Figuras 4 y 5. Se trata de una pieza de oro con escasos contenidos de aluminio, silicio, plata, hierro y cobre. Los elementos que componen la pieza aparecen en la superficie y en la fisura, excepto el cobre que solo se registra nitidamente en la superficie.

2.3. Difractograma de Rayos X [2]

El difractograma por rayos X mostrado en la Figura 6 fue obtenido de la parte convexa central del brazalete, en la que las condiciones de procesamiento mecanico por laminado han dejado casi intactos los planos de difraccion de su estructura metalica, lo que, a su vez se refuerza por la calidad de los picos de difraccion observados sobre un fondo practicamente constante. Teniendo en cuenta la composicion elemental de la pieza indicada en la Seccion 2.2., el difractograma evidencia la presencia de un compuesto intermetalico binario Au4Al y de un eutectico AuSi. Asimismo, seria posible atribuirlo a otro compuesto intermetalico, este ternario, formado por oro y escaso contenido de plata y cobre, Au-Ag-Cu.

Figura 3 Figura 4 Figura 5 Figura 6

2.4. Diagramas de Fases de Aleaciones Binarias y Ternarias de Oro.

Las Figuras 7 y 8 reproducen los diagramas de fases del compuesto intermetalico binario Al-Au, y del eutectico Au-Si, respectivamente [3]. Puede observarse en el primer diagrama que el compuesto intermetalico Au 4 Al tendria un punto de fusion cercano a los 500 C, mientras que del segundo, el eutectico Au Si tiene un punto de fusion de 316,01 C.

Estos datos deben alertar sobre la necesidad de revisar los procedimientos empleados en la fundicion de los materiales destinados a la confeccion de piezas como la estudiada. Y tambien a reconocer la posibilidad del empleo de una tecnica de laminado, en lugar del simple martillado, como ya fue sugerido por la interpretacion de las imagenes radiograficas mostradas en la Seccion 2.1.

Asimismo, la posibilidad de existencia de un compuesto intermetalico ternario Ag-Cu-Au con las proporciones encontradas en la pieza bajo estudio e indicadas en la Seccion 2.2., lleva a una conclusion sorprendente. Tal compuesto intermetalico ternario presenta un color superficial rojo amarillento [4], con lo que los restos de la patina rojiza observada actualmente en los extremos del brazalete, seria propia de la naturaleza del compuesto con oro con que esta confeccionada la pieza y no producto de pinturas. La Figura 9 reproduce el diagrama de fases del compuesto intermetalico ternario correspondiente a la seccion de 300 C - el mas cercano a la temperatura ambiente que se encuentra publicado- en la que aparece la fase f¿ , que es una solucion solida de Ag-Cu-Au [3], mientras que la Figura 10 reproduce la paleta de colores que muestra tal compuesto a la temperatura ambiente [4].

Figura 7 Figura 8 Figura 9 Figura 10

3. RESUMEN DE LOS RESULTADOS Y PRIMERAS INTERPRETACIONES

De la informacion obtenida con las diversas tecnicas fisica de analisis, la que fuera descripta en la Seccion 2, se pueden resumir los resultados mas interesantes y las primeras interpretaciones que ellos motivan.

3.1. Es facil reconocer en las bandas transversales uniformes de cambios de niveles de grises, claros vestigios del proceso de laminacion por rodillo de la pieza bajo estudio, en lugar del esperado martillado simple, lo que implica que la temperatura a la que se produce la fluencia de la masa metalica es relativamente baja, comparada con la temperatura de fusion del oro, que es de 1064,43 C.

3.2. En los bordes de los motivos decorativos se reconocen facilmente las imagenes de las improntas del empleo del cincel para lograr los dibujos en relieve.

3.3. El analisis por sonda EDAX en una transicion entre superficie y fisura localizada en la parte convexa central de la pieza permitio obtener los espectros de la composicion elemental del material que se muestran en las Figuras 4 y 5. Se trata de una pieza de oro con contenidos escasos de aluminio, silicio, plata, hierro y cobre.

3.4. Teniendo en cuenta la composicion elemental de la pieza indicada en la Seccion 2.2., el difractograma de la Figura 6 evidencia la presencia de un compuesto intermetalico binario Au4Al y de un eutectico AuSi. Asimismo, seria posible atribuirlo a otro compuesto intermetalico ternario formado por oro y escasos contenidos de plata y cobre, Au-Ag-Cu. Finalmente, podria atribuirse a la sumatoria de las tres contribuciones.

3.5. De los diagramas de fases del compuesto intermetalico binario Al-Au, y del eutectico Au-Si, respectivamente [3], puede concluirse que el compuesto intermetalico Au 4 Al tendria un punto de fusion del orden de los 500 C, mientras que el eutectico Au-Si tiene un punto de fusion de 316,01 C. Estos datos deben alertar sobre la necesidad de revisar los procedimientos empleados en la fundicion de los materiales destinados a la confeccion de piezas como la estudiada, lo que lleva a reconocer la posibilidad del empleo de una tecnica de laminado, presumiblemente asistida por martillado del rodillo laminador, en lugar del simple martillado.

3.6. Asimismo, la posibilidad de existencia de un compuesto intermetalico ternario Ag-Cu-Au con las proporciones encontradas en la pieza bajo estudio e indicadas en la Seccion 2.2., puede llevar a una conclusion sorprendente. Tal compuesto intermetalico ternario presenta un color superficial rojo amarillento [4], con lo que resulta posible que la patina rojiza observada seria propia de la naturaleza del compuesto terciario basado en oro con que esta confeccionada la pieza y no producto de pintados por o de inmersiones en colorantes.

4. PERSPECTIVAS DE ANALISIS FUTUROS

El resumen de los resultados y primeras interpretaciones apuntadas en la Seccion 3 permiten, al menos, adelantar algunas perspectivas de trabajo futuro.

4.1. Experimentos con metales modernos

4.1.1. Se intentara demostrar experimentalmente la conjetura planteada en la Seccion 2 de que una mezcla de oro, plata, cobre, aluminio y silicio como la descubierta en el brazalete, puede ser fundida a temperaturas del orden de los 500 C.

4.1.2. Asimismo, se intentara demostrar experimentalmente que a partir de un disco fundido constituido con la mezcla de oro, plata, cobre, aluminio y silicio, podra ser confeccionado una pieza semejante al brazalete, empleando una tecnica de laminado.

4.1.3. Tambien se intentara verificar si en la superficie de la pieza obtenida con los procedimientos indicados en 4.1.1. y 4.1.2. aparece en forma natural la patina rojiza.

4.2. Herramienta para laminar

Se tratara de determinar las caracteristicas de la herramienta que se conjetura fue empleada en la produccion del brazalete.

4.3. Aporte teorico a la arqueometalurgia

Si la conjetura planteada en la Seccion 2, en el sentido de que una mezcla de oro, plata, cobre, aluminio y silicio como la descubierta en el brazalete funde a temperaturas del orden de los 500 C, se verifica experimentalmente, significa que debera revisarse el principio de que la jerarquia, el prestigio y el poder estan en directa relacion con la cantidad de energia requerida para producir las piezas de valor simbolico que las representas.

5. REFERENCIAS

[1] Alberto Rex Gonzalez. Comunicacion privada.

[2] R. Sus and C. Cretu, in MSSA Proceedings, Editors: M. McLean, J.A.A. Engelbrecht, J.H. Neethling, C. Dennison, D. Mycock and R.H.M. Cross, Microscopy Society of Southern Africa, Johannesburg, 28, 20, 1998.

[3] ASM Handbook, Volume 3, Alloy Phase Diagrams, 1992.

[4] Cristian Cretu and Elma van der Lingen, Gold Bulletin, 32, 115, 1999.

6. AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen a la Fundacion Antorchas el subsidio que les concediera para financiar los aspectos mas relevantes de las investigaciones que condujeron a los resultados presentados en este informe.

Asimismo, los autores agradecen la realizacion de los diversos servicios ejecutados mas alla del limite de lo formal. Desean mencionar, asimismo, a los que los llevaron a cabo, Dr. Alberto G. Alvarez, Dr. Patricio Fay, Dr. Gabriel Bilmes, Dr. Daniel Schinca, Dr. Mario Sanchez, Ing. Eduardo Cortizo, Ing. Marcelo Bulfon, DCV Graciela Benitez, Tecnicos Radiologos Medicos, Daniela Papasodaro, Susana Molina, Alejandra Martin, Osvaldo Raul Figueroa y Christian Ojeda, y Tecnico Radiologo Industrial Oscar Astarita. Asimismo, varios tratamientos de imagenes fueron realizados por Karina Videla, Javier Cambiaggio, Ciro Novarini, Pablo F. Meilan y Gustavo Videla.

Finalmente, agradecen a la Lic. Magdalena V. Garavaglia sus sugerencias respecto a la realizacion de las experiencias con metales modernos y su contribucion a la discusion sobre aportes teoricos a la arqueometalurgia.