¿Cuáles son las técnicas que más se usan en Arqueometría y cuáles son las más adecuadas para cada objeto arqueológico?

El número de técnicas que se utilizan en el amplio campo que ocupa la arqueometría es numeroso, y la elección de una u otra técnica puede variar en función de diversos factores:

1. Tipo de material que se pretende analizar.
2. Disposición de los equipos en el área de trabajo.
3. Conocimiento personal de las técnicas usadas.
4. Versatilidad de las técnicas.
5. Corrientes o “modas” que favorecen el uso de una determinada técnica.
6. Otros factores.

Antes de explicar estos factores es conveniente recordar cuáles son los diferentes ámbitos en los que se pueden clasificar los estudios arqueométricos:

1.- ANÁLISIS FÍSICO-QUÍMICO DE MATERIALES ARQUEOLÓGICOS.

2.- ESTUDIOS DE DATACIÓN

3.- ESTUDIOS PALEOAMBIENTALES

4.- PROSPECCIÓN GEOFÍSICA Y TELEDETECCIÓN ESPACIAL

De los 4 grupos, el que ocupa un mayor peso en lo que se refiere a publicaciones y a estudios arqueométricos es el de la caracterización físico-química de objetos arqueológicos y dentro de este grupo, el más estudiado es el de los materiales cerámicos (Peña Poza et al. 2011).

En este campo, y a lo que las técnicas de análisis se refiere, existe un predominio de una técnicas sobre otras.  Como ejemplo, la Microscopía Electrónica de Barrido (SEM en inglés) es muy utilizada por su versatilidad (Factor 4), ya que permite la observación microscópica y el análisis químico cuando el equipo tiene acoplado un EDS (Espectroscopio de energía dispersiva de Rayos X).

En realidad, el uso de una técnica concreta está muy ligado a su disponibilidad o al perfil del usuario que va a realizar el análisis (Factores 2 y 3). Por tanto, en la mayoría de los casos se hace uso de las técnicas que se encuentran accesibles y las que uno controla y sabe interpretar. El investigador, antes de llevar a cabo cualquier análisis arqueométrico deberá tener en cuenta varios aspectos en relación a la elección de la técnica adecuada:

1. el tipo de material arqueológico (Factor 1)
2. las  incógnitas o cuestiones que se pretenden resolver con el estudio arqueométrico.
3. La adecuación de las técnicas al objeto de estudio. No todas las técnicas miden lo mismo, y por tanto, no todas son aptas para responder a estas incógnitas.

El uso de unas técnicas ha estado también condicionado por varias tendencias (Factor 5), y existen periodos históricos en los que unas han predominado sobre otras (Montero et al. 2007).

En esta entrada se incluye una clasificación y una descripción resumida de las diferentes técnicas que se emplean en el ámbito de la arqueometría correspondientes a la caracterización físico-química:

1.- ANÁLISIS FÍSICO QUÍMICO DE MATERIALES ARQUEOLÓGICOS:

En primer lugar, y aunque los siguientes puntos se van a tratar de manera más detallada en próximas entradas, se ha querido destacar cuáles son las principales aportaciones que derivan de la caracterización química y física de materiales arqueológicos:

• CREACIÓN DE GRUPOS DE REFERENCIA CERÁMICOS o GR: Se refiere a los grupos químicos usados como patrón identificador de un taller o centro productor.
• ESTUDIOS DE PROVENIENCIA: Se refiere a la determinación del lugar del que proceden las materias primas usadas en la elaboración del objeto arqueológico.
• ASPECTOS TECNOLÓGICOS: relacionados con el proceso de elaboración y uso del material.
• ESTUDIOS DE CONSERVACIÓN Y RESTAURACIÓN DEL PATRIMONIO: relacionados con el conocimiento y reproducción de materiales arqueológicos con materias primas actuales para la conservación y restauración de Bienes de interés Arqueológico-histórico, etc.
• AUTENTIFICACIÓN DE MATERIALES ARQUEOLÓGICOS O ARTÍSTICOS.

En relación al tipo de técnicas empleadas, se puede establecer una clasificación en función del tipo de análisis: 1)químico, 2) mineralógico y 3) térmico. En la tabla final se exponen aquellas técnicas más utilizadas (siglas en inglés) y se detalla cuáles de éstas son utilizadas en unos y otros materiales arqueológicos.

1) Técnicas de análisis químico, que a su vez pueden ser divididas en función del método empleado para la medición de los elementos químicos: de rayos X, de incandescencia, IBA (Ion Beam analysis), de neutrones o de compuestos químicos y minerales.

• Técnicas basadas en la emisión de rayos X sobre la muestra a analizar:
  • Fluorescencia de Rayos X o (XRF), una técnica destructiva o no destructiva que se emplea para el análisis de todo tipo de materiales arqueológicos. Mide la mayoría de los elementos químicos.
  • Microscopio Electrónico de barrido con espectroscopía de energía dispersiva (SEM-EDS), una técnica semi-destructiva que combina la observación microscópica con el microanálisis químico (EDS). Se utiliza en todo tipo de materiales.
  • Microscopio Electrónico de transmisión (TEM-EDS), que cumple las mismas funciones que el SEM-EDS aunque con mayor capacidad de aumento.
• Técnicas basadas en la incandescencia o espectroscopía, en el que se analiza la interacción entre la radiación electromagnética y el objeto analizado:
  • Espectrometría de Absorción atómica (AAS), analiza la muestra en estado gaseoso. Es una de las técnicas más empleadas por detrás de SEM, XRF y NAA dado su aplicación a todo tipo de materiales.
  • Espectrometría de emisión óptica por plasma acoplado inductivamente (ICP-OES). Se trabaja con la muestra líquida que posteriormente se nebuliza. Permite medir la mayoría de los elementos químicos aunque se deben medir uno a uno los elementos.
  • Espectrometría de masas por plasma acoplado inductivamente (ICP-MS), con un sistema de medición similar al ICP-OES aunque es el espectrómetro de masas quien detecta los iones de los elementos químicos. Se deben medir uno a uno los elementos.
  • Espectrometría de plasma por inducción láser (LIBS), se ionizan los átomos mediante el calentamiento de tan solo la superficie de la muestra, por lo que se utilizará sobre materiales arqueológicos que no requieren de un análisis global de la muestra, como en pastas cerámicas.
• Técnicas basadas en la medición de la incidencia de haces de iones sobre las muestras:
  • Emisión de Rayos X inducida por partículas (PIXE), utilizado sobre todo sobre superficies. Mide una serie de elementos concretos.
  • Emisión de Rayos Gamma inducida por partículas (PIGE), empleado también sobre superficies de cualquier tipo de material. Permite medir elementos de bajo peso molecular.
  • Espectroscopía de masas de iones secundarios (SIM), una técnica que permite medir superficies y en profundidad. Se emplea principalmente en materiales metálicos, vítreos, huesos, o pigmentos.
• Técnicas basadas en la medición de la radioactividad a partir de una estimulación con neutrones. La más empleada es:
  • Análisis por activación neutrónica (NAA), una técnica de análisis que permite determinar con gran precisión la totalidad de los elementos químicos.
• Técnicas basadas en la espectrometría molecular en la que interactúan moléculas con ondas electromagnéticas o haces de partículas, aplicándose tanto a materiales orgánicos como inorgánicos:
  • Espectroscopía de Raman (RA), una técnica aplicable a todo tipo de material no destructiva. Se utiliza principalmente en pigmentos y materias orgánicas (maderas, papel, tejidos, etc.).
  • Espectroscopía de Infrarrojos (FTIR), usada principalmente en materiales de origen orgánico, como ámbar, pigmentos, huesos, etc.

2) Técnicas de análisis mineralógico-cristalográfico:

• Difracción de Rayos X (XRD), se trata de la técnica más empleada en la caracterización mineralógica de materiales arqueológicos cristalinos.
• Microscopía petrográfica, utilizada en el estudio de rocas, minerales o materiales cerámicos. Permite identificar minerales, su forma, tamaño, alteraciones de la muestra, etc.

3) Técnicas de análisis térmico:

• Análisis termogravimetría (TG), en el que se mide la variación de peso por la pérdida de OH, carbonatos, etc. de una muestra que es calentada en una atmósfera inerte u oxidante. Es una técnica que suele ir acoplada a un DSC o DTA.
• Análisis térmico diferencial (DTA), en que se miden las diferentes transformaciones endotérmicas y exotérmicas.
• Calorimetría diferencial de barrido (DSC), igual que la técnica anterior, con la diferencia en que en ésta se miden las variaciones de calor existentes entre la muestra y otra de referencia (inerte-polvo alúmina) y en el DTA se miden las diferencias de temperatura entre ambas.
• Análisis dilatométrico (TMA), en el que se miden las variaciones de tamaño (contracción y dilatación) de materiales cerámicos y metálicos en un proceso de calentamiento controlado.