La_Arqueometria_al_servicio_de_la_Arqueo.pdf

Semana de la Ciencia 2009
Universidad Complutense de Madrid 06.07.11.2009
C.A.I. AAA: Prof. Alfredo Jimeno, Complutense University of Madrid,
Fac. Geografía y Historia, C/ Profesor Aranguren, s/n, 28040 Madrid
La Arqueometría al servicio de la Arqueología

C.A.I. AAA de Arqueometría y Análisis Arqueológico
ARQUEOLOGÍA
Se interesa por la comprensión del genero humano,
por el conocimiento global de la experiencia humana
en el pasado.
El objetivo esencial de la investigación arqueológica es
proporcionar a la sociedad un mayor y mejor conocimiento
del pasado humano, tratando de dar respuesta a las
preguntas e inquietudes de la sociedad actual.
La visión del pasado es producto de su propio tiempo,
ya que en cada momento histórico se interroga o se hacen
preguntas al pasado, en función de las preocupaciones e
intereses del presente. Lo que es importante es realizar
la pregunta correcta y aplicar el método adecuado
para contestarla
Objetivo de la Arqueología

Pero el estudio de la experiencia humana es amplio y complejo, ya que hay que
contestar a muchas y variadas preguntas:
9cómo se organizaba la gente en grupos sociales
9cómo explotaba el entorno
9qué comían, hacían y creían;
9cómo se comunicaban
9por qué cambiaron sus sociedades
Sin duda alguna las preguntas ¿Por qué eran así las cosas? y ¿Por qué
cambiaron?, son, en cierto sentido, las más interesantes de todas.
En primer lugar, para abordar y ordenar todas estas apasionantes cuestiones, lo
primero que necesitamos es un marco espacial y temporal (cronología relativa,
por métodos arqueológicos, y absoluta por métodos arqueométricos)
Preguntas

Las fuentes o documentos de estudio de la Arqueología son los restos materiales
de la actividad humana, ya desaparecidos; a través de su estudio el arqueólogo
trata de reconstruir la vida de los pueblos pretéritos.
Distintas categorías de restos materiales:
9Artefactos: objetos utilizados, modificados o hechos por las personas (todo tipo de útiles y
elementos de un yacimiento o paisaje modificado por el hombre)
9Ecofactos: restos orgánicos y medioambientales no artefactuales (huesos de animales, restos
de plantas, así como suelos y sedimentos, objeto de análisis en laboratorio)
Importancia del contexto: su nivel estratigráfico, su situación y asociación con otros
hallazgos, son elementos indispensables para su interpretación
Característica de las fuentes Arqueológicas

El estudio arqueológico
¿Qué comprende el estudio arqueológico?
Planteamiento teórico: la teoría, las ideas, las preguntas es lo que mueve la investigación
Prospección: la exploración de un territorio en busca de indicios materiales que muestren la
existencia de yacimientos arqueológicos (por metodología arqueológica y/o técnicas
científicas)
Excavación: es una actividad destructiva ya que supone la alteración del registro arqueológico
y no es posible excavar lo mismo en dos ocasiones. Por lo tanto requiere una sistemática
bien definida y la elaboración de una documentación completa
Trabajo de laboratorio: limpieza, consolidación, dibujo, registro de las piezas encontradas
en un yacimiento, análisis arqueométricos y estudio
Interpretación

La práctica de la arqueología es similar a la de otro científico, recoge
datos (evidencias), realiza experimentos, formula una hipótesis (una
proposición para explicar los datos), contrasta las hipótesis con más
datos y, como conclusión elabora un modelo (una descripción que
parece idónea para resumir el patrón observado en la evidencia).
El arqueólogo tiene que desarrollar una imagen coherente del pasado,
del mismo modo que el científico ha de elaborar una visión coherente del
mundo natural.
Práctica científica

ARQUEOMETRÍA
Técnicas físico-químicas y biológicas aplicadas al estudio arqueológico. Proporciona ayuda
tanto en las actividades previas como posteriores a la propia excavación, abriendo nuevas
perspectivas a la investigación arqueológica.
“El arqueólogo está todavía en los comienzos de su tarea; quedan por abrirse
campos inmensos de conocimiento … , depende cada vez más de la ayuda de los
recursos de la ciencia y tecnologías modernos … señalan el camino hacia un mayor
progreso en el descubrimiento del pasado común de la humanidad” (Don Brothwell y
Eric Higgs, 1969)
La arqueometría ocupa hoy un lugar tan importante en nuestra disciplina que ha llevado a decir
a algunos autores, que “los mayores avances de la arqueología en el siglo XXI se
producirán en el laboratorio, y ya no en las propias excavaciones y prospecciones de
campo” (Douglas Price, 2007)
Arqueometría: El ojo no basta

Revista Archaeometry, 1958, Universidad de Oxford (centrada más en análisis
físico-químicos de materiales)
Journal of Archaeological Science, 1974 (abiertos a las ciencias naturales)
En los últimos años los Congresos Internacionales de Arqueometría han abierto sus puertas
a la sección de biomateriales.
Se acepta, en general, que los campos de actuación de la Arqueometría son:
9Datación
9Análisis físico-químico de materiales, incluyendo tecnología, origen
y uso de los mismos.
9Estudios paleoambientales
9Prospección geofísica y teledetección espacial
9Métodos matemáticos y estadísticos (como herramientas para la
interpretación de los datos de los otros campos de estudio)
9Un último campo propuesto es el relacionado con la conservación
de materiales, del Patrimonio.
Campos de la Arqueometría

Campos de aplicación recientemente explorados
Prospección:
Excavación:
Trabajo de laboratorio:
Aplicación de técnicas geofíscas
Aplicación de nuevas técnicas de imagen
Análisis químico y técnicas de datación

Servicios “clásicos” – Ciencias Naturales
Geofísica
● prospecciones
Búsqueda ordenada y sistemática para establecer
la definición y los limites reales de un yacimiento.
– Radar
- Sísmica
- Eléctrica
- Química
Previa a la excavación
C.A.I. AAA Arqueometría y Análisis Arqueológico

El radar del subsuelo o geo-radar o GPR (Ground Penetrating Radar) se basa en la emisión y
recepción de ondas electromagnéticas.
La incidencia de la energía de una onda electromagnética sobre los componentes heterogéneos
del subsuelo, provocará fenómenos de reflexión, refracción y difracción que serán detectados por
la antena receptora, localizando e identificando de forma cuantitativa cambios en las
características eléctricas y magnéticas de esos componentes.
La interpretación cuantitativa puede variar en función del radar y las características del
terreno: profundidad, orientación, tamaño y forma de los objetos enterrados; así como de la
densidad y del contenido en agua de suelos, y mucho más.
El georadar tiene una resolución más alta en la proyección de la imagen del subsuelo, que
cualquier otro método geofísico, acercándose a centímetros bajo condiciones apropiadas.
‰Estas técnicas ahorran tiempo y dinero a la investigación y algo más importante
sacrificar la menor superficie de yacimiento (de Patrimonio) objeto de estudio
Ejemplo 1: Prospección geofísica por Radar de subsuelo

Toma de datos
Ejemplo 1: Georadar – Toma de datos
Malla de radargramas
sobre el terreno de
yacimiento
Elección de la antena
adecuada (1 GHz, 500
y 250 MHz)
Frecuencia más alta:
menos profundidad
pero mayor resolución
Georeferenciación (GPS)
Numancia (Garray, Soria) el 30.06.2009
Antena de 250 MHz

Ej. 1: Georadar – Tratamiento y representación gráfica

Ejemplo 2: Escaneo tridimensional por láser
Es una técnica cuyo objetivo es el conocimiento de las dimensiones y la posición
de objetos en el espacio, a través de la medida o medidas realizadas a partir de
la intersección de dos o más escaneos digitales, así como reconstruir el modelo
digital del terreno correspondiente al lugar representado.
Tiene potencial de sustituir técnicas establecidas como
la fotogrametría y el dibujo arqueológico.
Características Faro Photon 80
Láser: 785 nm a 20 mW
Rango: 1.0 m – 75 m
Distancia de error: ± 2 mm a 25 m
Repetibilidad: @10m: 0.4mm RMS @90% refl.
Medición de la velocidad: Hasta 600.000 puntos por segundo.
Opción Color: Hasta 39 millones de píxel
Campo de visión: 320° x 360°
Sensor de inclinación: precisión de 0,02°; resolución 0.001°

Ejemplo 2: Escaneo 3D - Toma de datos
Georeferenciación
Puntos de Referencia de escaneo
Escaneo de diferentes ángulos
Cámara fotográfica para colorear nube de puntos

Ej. 2: Representación gráfica de la nube de puntos
Unir diferentes escaneos a modelo 3D
Mediante las funciones de
análisis y el tratamiento de
datos, la información se
prepara para su exportación
a un sistema CAD
Software Faro Scene 4.6
visualización, administración
y el tratamiento de puntos
de medición
Además de poder medir
distancias entre diferentes
objetos, se pueden calcular
superficies y volúmenes,
con funciones especiales se
verifican la totalidad de
suelos y paredes, etc.

Prospección:
Excavación:
Trabajo de laboratorio:
Aplicación de técnicas geofíscas
Aplicación de nuevas técnicas de imagen
Análisis químico y técnicas de datación
Campos de aplicación recientemente explorados

Análisis
Diferenciación y separación completa de las partes
de un todo hasta llegar a conocer sus principios
o elementos.

Servicios “clásicos” Aplicaciones Análisis
● Microscopía Electrónica
● Elementos Traza
● Composición quimica
● Relación Isotópica
● Propiedades Físcas
● Propiedades Mecánicas
● Propiedades Térmicas
● Arqueometalurgia
Problema: ¿ Se pueden distinguir suelos
arqueológicos de diferentes usos ?
Análisis de componentes
mayoritarios y de minoritarios
por fluorescencia de Rayos X
Propuesta
Alternativa Análisis de elementos traza
por ICP/MS (mucho más sensible)

Ejemplo 3: Análisis por XRF
La fluorescencia de rayos X por energía dispersiva (EDXRF) utiliza la emisión
secundaria o fluorescente de radiación X 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 emite en forma de fotones: la
llamada radiación X fluorescente o secundaria.
Esta radiación de fluorescencia es característica para cada elemento químico, por lo
tanto, es posible identificar cada elemento dentro del espectro de la muestra si se
conoce la energía entre los orbitales atómicos implicados (longitud de onda).
Es decir, la salida de un análisis EDXRF es un espectro que muestra la intensidad de
radiación en función de la energía.

Etapas del Análisis
Toma de muestra
Tratamiento: Secado, Molienda, Tamizado,
Preparación de pastillas
1
2
3 4
5
6 7
8
9
10
11
12
13
14
Numancia (Garay, Soria) el 09.09.2009
V86, 15P
´V202, 15O´
Manzana XXIII

Medida y obtención de datos
Instrumentación Espectro XRF de ejemplo

Ejemplo 3: Análisis por XRF - Interpretación
Los datos disponibles en la literatura especializada no son muy consistentes, pero se
pueden extraer algunos conclusiones sobre la relación del contenido en elementos
traza y la antigua funcionalidad del suelo investigado.
Estructuras enterradas: Ca, Sr ↑ (encima del nivel medio del yacimiento)
Área de cocina, fogón: K, Mg↑ : Ba, Ca, Cu, Sr, Zn, Pb ↑
Tumbas: P, Ca, Sr ↑
Establo: P ↑
Estercolero, jardín, establo, campo arable: todos los elementos ↓, a excepción de P.
Elementos que no tienen relación con restos arqueológicos: Ti, V, Al, Zr.
Por lo general, se mide la concentración de:
Al, Ba, Ca, Co, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, Sr, Ti, V, Y, Zn
Más investigación necesaria (y en curso)

Datación
● carbono catorce
● termoluminescencia
● arqueomagnetismo
● alpha-coil track
● ESR
● huellas fisión
● otras técnicas
Fijación de la fecha absoluta o relativa
de una creación o suceso.
Establece cronología
- Tefra estratos
- Hidratación de la obsidiana
- Cronología de las varvas
- Dendrocronología
- Racemización de aminoácidos

Ejemplo 4: Datación por arqueomagnetismo
X
Z
Y
Y
X
Los estudios arqueodireccionales necesitan muestras orientadas: Toma de muestra

Tratamiento de muestras
C.A.I. AAA Arqueometría y Análísis Arqueológico
Consolidación de las muestras
garantizar la resistencia mecánica
Tratamiento al vacío con TEOS
Secado a T ambiental
Tratamiento mecánico
Corte de cubos o taladro de
cilindros aptos para los aparatos
de medida
Ejemplo 4: Datación por arqueomagnetismo

La cronología de una estructura arqueológica o, mejor dicho, SU ULTIMO USO, se determina
comparando la orientación de la imanación (y/o la intensidad) con los valores descritos por la Curva
de Variación Paleosecular de la Región1
que le corresponde.
Medidas preliminares
• Intensidad de la imanación remanente natural (NRM) - Orientación de la NRM (inf. preliminares sobre la
estabilidad de la señal magnética) Magnetómetro de tipo rotativo (spinner) o criogénico
• Susceptibilidad inicial (informaciones sobre la concentración en minerales magnéticos)- Puente de susceptibilidad
Las dos medidas dan informaciones sobre la concentración de minerales ferromagnéticos, los que son capaces de
retener la señal magnética, lo que se relaciona con la intensidad del proceso de calentamiento experimentado por
los materiales
Medidas direccionales: spinners o criogénico - determina la orientación
Desimanador térmico (horno) o por campos alternos decrecientes (AF): desimanación paulatina de las muestras.
1) se mide orientación
2) se calienta de 50 grados en 50 grados: calientas 1 hora, se enfría (en campo zero) 1 hora
3) se mide
4) se repite el proceso 1-3 hasta la desimanación completa.
1.) M. Gómez-Paccard, Ph. Lanos, A. Chauvin, G. McIntosh, M.L. Osete, G. Catanzariti, V.C. Ruiz-Martínez, J.I. Nuñez. (2006)
The first archaeomagnetic secular variation curve for the Iberian Peninsula. Comparison with other data from Western Europe and with global geomagnetic field models.
GEOCHEMISTRY, GEOPHYSICS, GEOSYSTEMS. V. 7, N. 12.
Ejemplo 4: Datación por arqueomagnetismo - Medidas

Ejemplo 4: Instrumenatción arqueomagnética
Magnetómetro
de tipo rotativo
Desimanador térmico
Desimanador AF
Magnetómetro
criogénico

Ejemplo 4: Datación por arqueomagnetismo: Resultados
Datación arqueomagnética combinada Datación radiométrica
95%
[603 ; 1001]
[1547 ; 1571]
95%
720 y 740 d.C
770 y 900 d.C.
Declinación e Inclinación

Existen, además de las técnicas expuestas, una variedad muy
amplia de otras ciencias “auxiliares”, por ejemplo:
Geología: Cristalografía, Arqueobotánica, Arqueozoología,
Reconstrucción de Paisaje,…
Medicina: Análisis de ADN antiguo, Análisis Forense,
Reconstrucción facial, …
Informática: Software de aplicación en arqueología, Infografía, ….
Otros Servicios arqueométricos

Sería necesario un mayor entendimiento y comunicación entre investigadores de ambos
campos.
9Si la Arqueometría se limita sólo a las cuestiones analíticas esa investigación es en realidad
ciencia de materiales y tecnología, que nada tiene que ver con la Arqueología (Aitken, 1982)
9Es necesario que estas aplicaciones y análisis estén integrados en la explicación e
interpretación arqueológica, que es la investigación de base que plantea la obtención de esos
datos (Anderson, 1987).
________
Bibliografía de referencia (Montero, I.; García, M.; López-Romero, E. (2007): Arqueometría: cambios y tendencias actuales.
T.P., 64:23-40
Problemas de articulación entre Arqueología y Arqueometría

9Los laboratorios están en las facultades de ciencias, por lo que los investigadores trabajan en
un ambiente de ciencias, aislado del mundo de las humanidades, salvo casos excepcionales.
9Revistas de ciencias publican artículos sobre materiales arqueológicos o históricos pero el
problema principal que abordan es el metodológico, pero no el histórico, que queda relegado.
9En las Facultades de Historia se pueden dar nociones sobre las distintas aplicaciones de la
Arqueometría pero no se dispone de laboratorios, salvo excepciones, para profundizar en
aspectos de análisis.
9En las Facultades de Ciencias se pueden ofrecer conocimientos analíticos, pero no
arqueológicos o históricos.
‰ La Arqueometría aporta datos que hay que aplicar y entender, no solo en el contexto
arqueológico, sino en el contexto analítico. La investigación arqueométrica se basa en
ambos contextos y el riesgo de interpretación errónea es elevado cuando se carece de
uno de ellos.
Problemas de articulación…

C.A.I. AAA de Arqueométría y Análisis Arqueológico
Necesidad de una verdadera colaboración interdisciplinar
Para conseguir una integración entre la investigación arqueológica y las
aplicaciones analíticas es necesario un sistema educativo que reconozca un mayor
reconocimiento institucional de la Arqueometría, en las universidades y centros
públicos de investigación.
La ubicación de laboratorios con esta finalidad en las Facultades de Historia,
como el C.A.I. AAA, permitirán que el investigador independientemente de su
formación en un área de ciencias, puede mantener una relación más fluida
con las humanidades, permitiendo la integración de la investigación de forma más
coherente y asumiendo su publicación en el ámbito de las humanidades.
Interdisciplinaridad

C.A.I. AAA Arqueométrica y Analísis Arqueológico
Conclusiones
• Los arqueólogos de la UCM a la hora de efectuar análisis concretos (químicos, físicos,
geológicos etc.), por lo general recurren a laboratorios externos, lo que, además de
resultar costoso y lento, limita en muchas ocasiones la realización de una investigación
mas profunda e interdisciplinar de las muestras.
• El C.A.I. AAA es un centro interdisciplinar que pretende ser un puente entre las
Ciencias Analíticas y la Arqueología, teniendo como base la estructura de un servicio de
laboratorio. Pretende ser un punto de referencia para aquellas áreas de conocimiento
interesadas en el campo de la investigación arqueológica.
• Proporcionar una plataforma, que sirva para enlazar la investigación en
Arqueología con todas las áreas académicas de la UCM capaces de proveer
conocimiento esencial en este campo.

La UCM realiza proyectos en:
5 Comunidades Autónomas
11 Paises: Brasil, Ecuador, Etiopía, Guatemala, Israel, Italia, Marruecos,
México, Perú, Sudán, Tanzania.
Destacan yacimientos tan significativos como
Atapuerca, Olduvai, Pompeya, Numancia, Tikal, Oxkintok, Tell Hatsor.
-Total número de Investigadores, Proyectos, Facultades, Departamentos,
Comunidades Autónomas y Países implicados:
Número de investigadores ………. 35
Número de proyectos …………….. 39
Número de Facultades …………… 3
Número de Departamentos ……… 7
Número de C. Autónomas ……….. 5
Número de países …………………. 11
C.A.I. AAA Arqueometría y Analísis Arqueológico
Proyectos arqueológicos en la UCM

Gracias por su atención
C.A.I. AAA Arqueométrica y Analísis Arqueológico
Contacto con el C.A.I.
Telefóno Dirección
91 394 6006
Técnico Área Análisis
653 808 188
Técnico Área Geofísica
645011527
Página Web
http://www.ucm.es/
info/arqueoanalisis/
Email: cdietz@quim.ucm.es
Telefóno Servicios
91 394 7776

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