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II Jornadas Regionales de Historia y Arqueologia
 

 


ESTUDIO ARQUEOMETALURGICO DE ELEMENTOS DE AJUARES FUNERARIOS DE CERRO MESA, MALARGÜE

Pifferetti Adrián Ángel*


1.- INTRODUCCIÓN

En excavaciones realizadas bajo la dirección del Dr. Humberto Lagiglia en el cementerio indígena de Cerro Mesa, Malargüe, se ha recuperado una gran cantidad de artefactos metálicos en aleación de cobre que formaban parte de los ajuares funerarios y que actualmente integran las colecciones del Museo de Historia Natural de San Rafael. Estos materiales, en su gran mayoría elementos de adorno, se han clasificado por su forma en discos, copas o hemiesferas, conos, cilindros, cascabeles, etc. Junto a ellos se han hallado elementos de hierro (tijeras, cuchillos, etc.) y cuentas de vidrio, pero no loza y fragmentos de vidrio. (Lagiglia, comunicación personal)

Si bien las condiciones de los enterramientos corresponden a una cronología tardía, la magnitud del yacimiento y la marginalidad de la zona lo hacen muy atractivo para analizar las características del extenso período de contacto hispano-indígena que llega hasta mediados del siglo pasado.

Nos interesaba particularmente estudiar la composición y tecnología de las aleaciones para determinar si se trata de material obtenido por interacción con españoles o criollos o si, al menos en parte, es de características prehispánicas.

En su momento presentamos un informe preliminar de este trabajo (Pifferetti, 1997a), mientras que las conclusiones técnicas se dieron a conocer en las Jornadas SAM’98-IBEROMET V (Pifferetti et al., 1998). También nos referimos parcialmente a materiales provenientes de Cerro Mesa en otros trabajos mas generales (Pifferetti, 1997d, 1998).


2.- DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL


Todos los fragmentos suministrados se encuentran recubiertos por una pátina pareja y uniforme de productos de corrosión de color verde oscuro con algunas zonas o manchas mas claras de tamaño variable. El espesor del material es en todos los casos muy uniforme, sin variaciones apreciables, lo que denotaría que ha sido elaborado con técnicas industriales.

Los cascabeles presentan dos tamaños: grande y chico y además dos formas características. En todos los casos están constituidos por dos semiesferas unidas por soldadura de estaño, pero en un caso estas se abren formando un ángulo y la zona de empalme sobresale ligeramente mientras que en el otro terminan en una pestaña perpendicular a la superficie de varios milímetros de ancho. La sonaja en algunos casos es una esfera metálica y, en otros, orgánica (semilla vegetal).

En un único fragmento correspondiente a un disco hemos encontrado un repujado de pequeños círculos poco profundos y de fondo plano rodeando el borde.

Algunas muestras presentan fisuras, originadas posiblemente por la acción concomitante del medio corrosivo y las tensiones introducidas en el material por el proceso de laminación ( tensocorrosión).





3.- CARACTERIZACION ARQUEOMETALURGICA


Para la caracterización del material se han utilizado tanto técnicas físicas como químicas: observación macrográfica, estudios micrometalográficos, análisis químico por microsonda EDAX asociada a microscopía electrónica de barrido y evaluación de propiedades mecánicas por medio de determinaciones de microdureza.


4.- ANÁLISIS QUÍMICOS


Los análisis con microsonda electrónica Edax sobre cuatro fragmentos provenientes de una hemiesfera, de un cono, de un disco y de un cascabel han determinado que en todos los casos se trataba de aleaciones de cobre y cinc, es decir latones (Pifferetti et al., 1998).

La muestra correspondiente al fragmento de cono dio 82,08 % en peso de cobre; 3,90 % de cinc; 1,98 % de calcio; 0,66 % de cloro; 0,70 % de potasio; 0,08 % de hierro; 2,69 % de aluminio; 6,25 % de azufre y 7,66 % de silicio.

La muestra correspondiente al fragmento de disco dio 91,33 % de cobre; 4,61 % de cinc; 0,36 % de calcio; 1,50 % de cloro; 0,25 % de hierro; 0,13 % de aluminio; 1,43 % de azufre y 0,39 % de silicio.

En ambos casos los análisis corregidos, es decir eliminando todos aquellos elementos químicos provenientes del medio ambiente y de los procesos corrosivos indicarían que se trata de la aleación de 95 % de cobre y 5 % de cinc denominada actualmente CuZn5 o latón 95/5, similoro 95/5 o tumbaga 95/5. Es este un material, no muy difundido , de muy buena deformabilidad en frío y de un hermoso color dorado muy semejante al del oro, cuyo principal uso es la fabricación de municiones para armas de pequeño calibre y las aplicaciones decorativas. Aunque, por tratarse de análisis superficiales y ser el cinc el componente menos noble, es muy posible que se trate, en realidad, de la mucho mas común aleación CuZn10 con 10 % de cinc y las mismas características y aplicaciones.

Los productos de corrosión del recubrimiento están constituidos por silicatos, cloruros y sulfuros de los metales componentes de la aleación y de calcio, potasio, aluminio e hierro aportados principalmente por el terreno.

El tercer análisis correspondiente al fragmento de hemiesfera dio una composición superficial de 64,27 % de cobre; 21 % de cinc; 7,38 % de plomo; 1,11 % de calcio; 0,42 % de cloro; 1,01 % de potasio; 0,89 % de hierro; 1,92 % de silicio y 2,01 % de titanio. Esto no corresponde a ninguna aleación comercial actual, ya que los latones no suelen contener mas de 3 % de plomo, pero coincide significativamente con los valores encontrados por Fester y Retamar (1955) al analizar fragmentos de latón colonial, tanto fundidos como laminados, procedentes de Santa Fe La Vieja. Se trata de:

  • un fragmento fundido hallado en la Iglesia de la Merced (Nº 34.29l) que dio 69,76 % de cobre; 15,18 % de cinc; 8,46 % de plomo; 2,70 % de hierro; 2,47 % de estaño y 0,13 % de arsénico;

  • un fragmento de chapa procedente de la ruina 29 (Nº 34.787) que dio 63,75 % de cobre; 28,17 % de cinc; 4,07 % de plomo; 0,47 % de hierro y 0,91 % de arsénico;

  • un fragmento procedente de la casa de Cristóbal Garay (Nº 15.860) que es mas bien un bronce ya que posee mas estaño que cinc, que dio 68,99 % de cobre; 10,59 % de estaño; 9,05 % de plomo; 8,67 % de cinc; 0,69 de hierro y 0,16 % de arsénico.

La presencia del plomo vuelve mas frágil a la aleación aunque mejora la colabilidad en piezas fundidas. Una característica común con los fragmentos de Cerro Mesa es contener cantidades variables de hierro, en cambio una diferencia notable es la presencia de arsénico que falta totalmente en nuestras muestras. Habría que analizar las características del terreno en ambos casos, ya que en un trabajo anterior detectamos que el arsénico era una contaminación proveniente del medio ambiente (Pifferetti, 1997c). Asimismo las muestras deben tener un contenido real de plomo inferior al detectado. En otras oportunidades hemos señalado los inconvenientes que el plomo acarrea cuando interviene en la aleación, ya que los glóbulos del mismo forman óxidos y carbonatos que tienden a aflorar y localizarse en la superficie o las capas superiores próximas a ella, dando entonces los análisis superficiales, valores mayores a los reales. (Pifferetti A.A. 1995, 1996)

Esto se ve reafirmado por la observación mediante microscopía electrónica de barrido, de la presencia en la superficie de precipitados blancos que analizados dieron una composición de 31,58 % de cobre; 19,01 % de cinc; 17,06 % de plomo; 10,41 % de silicio; 5,95 % de hierro; 6,56 % de calcio; 5,39 % de titanio y otras impurezas como potasio, fósforo y azufre en menor proporción. (Pifferetti et al. 1998)

Salvo por los precipitados ricos en plomo y la presencia del Ti, aportado seguramente por un terreno rico en rutilo (bióxido de titanio), la composición de los productos de corrosión es similar a la de las otras muestras.

El fragmento de cascabel dio una composición superficial de 47,29 1,76 % de aluminio, 1,59 % de hierro y 1,20 % de azufre. Se trata casi seguramente de una aleación CuZn37 conocido como latón común, latón amarillo o latón de embutir, muy utilizado en bijuterie, pasamaneria, candados y cadenas.

Existe un análisis de un cascabel colonial, también de Santa Fe La Vieja (Fester y Retamar, 1955) pero se trata de un latón con menor contenido de cinc: 80,83 % de cobre; 18,96 % de cinc; 0,77



5.- ESTUDIOS METALOGRAFICOS


En cuanto a la caracterización metalográfica se efectuaron observaciones mediante microscopía óptica utilizándose aumentos variables entre 100 y 1000 X en muestras obtenidas de fragmentos de un cilindro, una hemiesfera, un cascabel y un disco. (Pifferetti et al., 1998)

En todos los casos se observa una estructura monofásica de solución sólida a del Zn en el Cu, sin óxidos o inclusiones anormales, y un mayor o menor grado de deformación plástica en frío.

Pueden apreciarse, en el perfil, ataques localizados de tipo crateriforme con formación, en algunos casos, de óxidos y otros productos de corrosión con un marcado proceso de disolución preferencial del cinc.

El cascabel presenta en la superficie un marcado ataque corrosivo que progresa hacia el interior en forma intergranular provocando la decohesión de los granos. A esta corrosión intergranular se suma un proceso incipiente de picado localizado dentro del grano que interesa la totalidad del espesor, (fot.1). En algunas zonas se observa la presencia de cobre metálico debido a un proceso de dealeado o descincificación, (fot.2). El metal de soldadura muestra una fase eutéctica con estructura dendrítica típica de fundición, con cierto grado de porosidad de tamaño variable.

El cilindro presenta una estructura de granos poligonales maclados. El ataque corrosivo progresa hacia el interior del material siguiendo los bordes de grano y las maclas y bandas de deslizamiento, (fot.3).

La hemiesfera presenta granos equiaxiales con maclas de recocido y se advierte un notable proceso de fisuración por tensocorrosión, (fot.4) y corrosión intergranular que interesa prácticamente a todo el espesor, (fot.5).

En cuanto al disco, los granos presentan cierta deformación con formación de fisuras transgranulares. Su estructura es monofásica con maclas y bandas de deslizamiento. Se observa además un ataque localizado de tipo crateriforme que interesa tanto el borde como el interior de los granos; este proceso se acentúa en la superficie, (fot.6).


6.- RESISTENCIA MECÁNICA

Las propiedades mecánicas se evaluaron efectuando mediciones de microdureza mediante un microdurómetro Leitz Durimet usando carga de 300 y 200 gramos, los resultados obtenidos fueron los siguientes (indicamos los valores máximos y mínimos de microdureza Vickers):


Disco repujado................... HV0,3 = 98 - 108


Cilindro.............................. HV0,3 = 114 - 138


Cascabel .........chapa.......... HV0,3 = 73 - 75

soldadura.... HV0,2 = 107 - 108


Hemiesfera ......................... HV0,3 = 96


Cabe consignar que si bien las mediciones de dureza se realizaron sobre fragmentos que no necesariamente coincidían con las mismas muestras de los análisis químicos, estos valores son los esperables en los materiales analizados con distintos grados de deformación en frío. Los valores normales para el latón CuZn5 son: HV = 68 al estado recocido y HV = 89-125 deformado en frío, para el CuZn10: HV = 63 al estado recocido y HV = 79-130 deformado en frío y para el CuZn37: HV = 68 al estado recocido y HV = 105-125 deformado en frio. (Tablas D1, D2 y D7 del CIDEC, 1970)


7.- PROCESOS CORROSIVOS ( DEGRADACIÓN )


Los elementos metálicos que han formado parte de ajuares funerarios se caracterizan por presentar un alto grado de degradación, presentando procesos corrosivos aun no bien determinados. Esto es debido a que el medio ambiente en que han estado inmersas suma a las características agresivas propias del terreno, las de aquellas sustancias orgánicas generadas por la descomposición de los cadáveres sobre los que se encontraban.

La flora bacteriana asociada a la descomposición de la materia orgánica puede influenciar los procesos corrosivos en forma directa o indirecta.

Los ataques corrosivos que progresan intergranularmente con desprendimiento de los granos es típica de las aleaciones de cobre de origen arqueológico y se atribuye a la acción del terreno sobre recubrimientos porosos como los sulfuros en medio relativamente seco, en que se produce una penetración estructuralmente selectiva a través de las zonas mas desordenadas cristalograficamente, es decir mas reactivas, como los bordes de grano.

Además el cobre tiene al igual que otros metales como la plata o el níquel la propiedad de disolver pequeñas cantidades de oxígeno que penetrando por difusión al interior del material, oxida en forma preferencial aquellos componentes de la aleación menos nobles como el silicio. A temperaturas elevadas resulta favorecida tanto la difusión del oxigeno como la nucleación de los óxidos por lo que estos precipitan en el interior de los granos, mientras que a bajas temperaturas la difusión y la nucleación resultan obstaculizadas y los óxidos se localizan en las zonas mas energizadas de acumulación de dislocaciones como los bordes de grano y las bandas de deslizamiento provocando una oxidación selectiva intergranular. (Bianchi y Mazza, 1975).

Si estas aleaciones de cobre que han sufrido oxidación interna entran en contacto con hidrógeno a cierta temperatura pueden producirse fisuraciones debidas a la acción de los vapores generados por la reacción del hidrógeno con el óxido.

Las fisuras transgranulares, es decir que atraviesan la estructura cristalina del material, que hemos señalado tanto en el disco como en la hemiesfera son típicas de los procesos de fisuración bajo tensiones internas (deformación en frío) y externas (peso del terreno) de todas las aleaciones de cobre y muy particularmente de los latones en presencia de ambientes amoniacales (sales de amonio, aminas, etc.). Fenómeno agravado en fase gaseosa y estimulado por la presencia de humedad, oxigeno y anhídrido carbónico.

El proceso denominado tradicionalmente descincificación y mas correctamente dealeado, ya que no se produce solamente con el cinc y en los latones, consiste en una disolución selectiva del componente menos noble de la reacción. Se lo ha detectado en los latones, en los bronces al aluminio y en bronces al estaño de origen arqueológico ( Leone et al., 1991).

Hasta no hace mucho se pensaba que las aleaciones se comportaban en forma similar a los metales que no son miscibles entre si, atacándose el menos noble en una proporción tanto mayor cuanto mayor es la diferencia de sus potenciales de ionización. De este modo resultaba que la velocidad de disolución del cinc era 37 veces mayor que la del cobre. (Bianchi y Mazza, 1975: 57) Hoy sabemos que en realidad el fenómeno responde a complejas condiciones fisico-químicas y se produce en dos etapas, en la primera se disuelve la aleación y en la segunda ocurre una redeposición del cobre metálico.


8.-CONCLUSIONES


Como resultado del estudio realizado podemos concluir que:

  1. Ninguna de las muestras analizadas corresponde ni en composición ni en características a la metalurgia indígena prehispánica.

  2. Todas ellas corresponden a latones, es decir a aleación cobre-cinc.

  3. Como ya hemos dicho la gran uniformidad del espesor del material indica que se trata de productos semielaborados con técnicas industriales y no artesanales.

  4. El hecho de que la composición química corresponda a aleaciones CuZn5, CuZn10 y CuZn37 haría pensar en una cronología reciente. Sin embargo la ausencia de loza y fragmentos de vidrio en el contexto non remite a épocas no posteriores al siglo XVIII.

  5. Todos los cascabeles corresponden al tipo “saturno” que se han datado entre fines del siglo XVII y comienzos del XVIII (South et al.,1988). Sin embargo la presencia de dos variantes distintas de este tipo, la segunda de las cuales no aparece entre los materiales de Santa Fe La Vieja (donde, por otra parte, el tipo “saturno es minoritario, predominando tipologías mas antiguas) y las sonajas metálicas indicarían una cronología mas reciente que la de este último sitio. (Pifferetti, 1997b)

  6. El repujado de uno de los discos, formado por pequeños círculos en bajorrelieve de fondo plano, (fot.7 y 8), presenta marcada diferencia con el de una placa de Alamito correspondiente al período formativo de las culturas indígenas de nuestro Noroeste formado por círculos de fondo hemisférico de mayor diámetro, pero también con un colgante triangular de latón procedente de Santa Fe La Vieja y que presenta en bajorrelieve una serie de impresiones oblongas de profundidad no uniforme. Mientras el disco en cuestión fue grabado con una punzón de fondo plano perpendicularmente a la superficie, el colgante triangular lo fue mediante un punzón de fondo mas redondeado y aplicado formando un ángulo con la superficie. Esto sólo pudo efectuarse utilizando herramientas de acero lo que denota una tecnología mas reciente que la utilizada en Santa Fe La Vieja. (Pifferetti, 1998).

  7. Se observan importantes procesos corrosivos en todas las muestras con notables muestras de corrosión intergranular, tensocorrosión y dealeado (descincificación).


En conclusión se trata de un contexto metalúrgico de elaboración no indígena con la presencia exclusiva de la aleación cobre-cinc (latón). Por otra parte la composición coincidente con latones comerciales actuales, la uniformidad del espesor que denota producción por laminación y la tipología tanto de los cascabeles, posteriores a los de Santa Fe La Vieja (1573- fines siglo XVII), como del repujado (punzón de acero) nos indica un período de contacto cultural mas bien tardío. El otro límite cronológico está dado por la presencia en el contexto arqueológico de cuentas de vidrio y la total ausencia de fragmentos de loza y vidrio lo que lo limita a la época colonial. Por lo tanto, habría que datar este material entre la segunda mitad del siglo XVIII y comienzos del XIX.


9.- AGRADECIMIENTOS


Nuestro agradecimiento al Dr. Humberto Lagiglia que permitió la realización de este trabajo, a la Dra. N.E. Walsöe de Reca y a su personal del PRINSO (Programa de Investigaciones en Sólidos) que efectuaron los estudios de microscopía electrónica de barrido y los análisis químicos mediante microsonda EDAX, y a la Ing. Liliana Nosei que colaboró en los estudios metalográficos y obtuvo las fotomicrografías que lo acompañan.


10.- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS


BIANCHI G. y F. MAZZA. 1975. Corrosione e protezione dei metalli. Tamburini Ed. Milan, Italia.

CIDEC Conseil International pour le Developpement du Cuivre.1970. Tablas D1 Cu Zn5, D2 Cu Zn10 y D7 CuZn37. Ginebra, Suiza.

FESTER, Gustavo A. y J.A. RETAMAR. 1955. Examen de piezas provenientes de la antigua ciudad de Santa Fe. Revista de la Facultad de Ingeniería Química 38 (XXIV): 95-105, Santa Fe.

LEONI Massimo, M. DIANA, G. GUIDI y F. PERDOMINICI. 1991. Sul fenomeno della destannazione dei manufatti bronzei di provenienza archeologica. La Metallurgia Italiana 83 (11). Milan, Italia

PIFFERETTI, Adrián Angel. 1995. Técnicas metalúrgicas en Condorhuasi-Alamito (Siglos III a V D.C.) Actas de FAUSASMAT 95. En prensa en numero extraordinario de Anales de AQA Asociación Química Argentina. Buenos Aires.

--------------- 1996. Corrosión de aleaciones metálicas enterradas durante tiempos prolongados. VII Jornadas Argentinas de Corrosión y Protección. Asociación Argentina de Corrosión. Mendoza. Anales editados como programa en Word 6.0.

--------------- 1997a. Estudio de Elementos Metálicos de Ajuares Funerarios de Cerro Mesa, Malargüe. Informe preliminar. Reunión de Arq. Histórica y de Contacto en el Centro-Oeste de la Argentina. Mza. M.S.

--------------- 1997b. Criterios para la datación de artefactos metálicos en Santa Fe La Vieja. Reunión de Arq. Histórica y de Contacto en el Centro-Oeste de la Argentina. Mza.

--------------- 1997c. Arqueometalurgia de un “hacha ceremonial” Santamariana del Alto río Diamante, Mendoza. XII Congreso Nacional de Arqueología Argentina., La Plata.

--------------- 1997d Los Ensayos no Destructivos en el estudio y caracterización de piezas metálicas arqueológicas”. Actas CORENDE, 49-53. Mendoza.

--------------- 1998. Tecnología y cronología. Primera aproximación a la tipología del repujado indígena. Segundas Jornadas de Arq. Histórica y de Contacto del Centro Oeste de la Argentina. Rio Cuarto, Cordoba.

---------------, L. NOSEI y N. WALSOE de RECA. 1998. Estudio analítico-estructural de artefactos metálicos de un cementerio indígena. Jornadas SAM’98 e IBEROMET V. Rosario. En prensa.

SOUTH Stanley, R.K. SKOWRONEK y R.E. JOHNSON. 1988. Spanish Artifacts from Santa Elena. Antropological Studies 7. The University of South Carolina. Columbia U.S.A.



Fotomicrogafia nro 1 100X




Fotomicrogafia nro 2 200X


Fotomicrogafia nro 3 200X





Fotomicrogafia nro 4 200X



Fotomicrografia nro 5 800X




Fotomicrografia nro 6 200X






Foto nro 7



Foto nro 8

* CEMAT Rueda 1095, 2000 Rosario (Santa Fe) - apiffere@ ipolitec.unr.edu.ar

 

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