Avances en Arqueometría: 3-9 (2003). Universidad de Cádiz.
ANÁLISIS POROSIMÉTRICOS DE MATERIALES CERÁMICOS TEMPRANOS DEL NOROESTE ARGENTINO Vidal, Aixa Solange Instituto Nacional de Antropología y Pensamiento Latinoamericano (Argentina) / Becaria Museo Arqueológico Nacional (España).
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Palabras clave: cerámica, porosimetría, funcionalidad, tecnología
Es muy frecuente leer en los manuales de introducción a la Arqueología que la cerámica es un vestigio “casi indestructible si se la ha elaborado correctamente” (Renfrew y Bahn 1993: 49). Esta aseveración, si bien es cierta en lo que se refiere al material en si, tiene algunas salvedades cuando tratamos con cerámicas arqueológicas. En un estudio arqueológico, las vasijas aportan una gran cantidad de información a nivel de la sociedad que las elaboró: dan pautas de la organización social, las capacidades tecnológicas, el uso de los recursos, las modas e, incluso, las relaciones entre los grupos y con el ambiente. Este enorme bagaje de datos es medianamente recuperable en el caso de obtener los recipientes completos o casi completos; lamentablemente, en la gran mayoría de los casos, el hallazgo de cerámicas en un sitio arqueológico se reduce a cierto número de fragmentos con mayor o menor preservación según sus cualidades físicas. Asimismo, hay regiones particularmente sensibles a ciertas alteraciones y con mayores posibilidades de ruptura. El ejemplo que aquí presentamos se caracteriza, justamente, por un marcado grado de fragmentación de los materiales cerámicos. EL CASO DE ESTUDIO El material estudiado proviene de un sitio arqueológico de la puna meridional, en la localidad de Antofagasta de la Sierra, provincia de Catamarca, Argentina. La región es de extrema aridez (clima árido andino puneño) con precipitaciones de régimen estival inferiores a 100 mm anuales y una temperatura media anual de 9,5º C, con gran amplitud térmica diurna/nocturna y estacional, y baja presión atmosférica. En la vegetación domina la estepa arbustiva, con presencia de estepa halófila, estepa herbácea y vegas (Cabrera 1976). La fauna se caracteriza por vicuñas (Lama vicugna), llamas (Lama glama), roedores (Ctenomis sp., Lagidium sp., etc.), carnívoros (Felis concolor) y aves (especialmente Pterocnemia pennata sp. y especies de laguna) en pampas y laderas. Debido a las características propias de este ambiente puneño, dentro de la región se encuentra una distribución irregular de nutrientes que se concentran en el fondo de cuencas endorreicas y en las quebradas laterales. Asimismo, la diversidad de recursos se ve incrementada por las grandes variaciones en clima, topografía, geología y biomasa animal y vegetal en distintos sectores de la puna. Estos factores, en particular las diferencias térmicas y los cambios hidrológicos, ejercen cierta influencia en la preservación de los materiales. Sin embargo, estudios tafonómicos realizados en el área (Olivera 1991) permitieron determinar que las características ambientales no son una causa de preocupación en lo que a conservación de restos físicos se refiere. La prácticamente total desaparición de las vasijas completasse debería, fundamentalmente, a factores humanos como la reocupación de espacios –con la misma finalidad o no- y, en un contexto contemporáneo, a las apropiaciones de los materiales por particulares. Nuestro caso de estudio comprende el material cerámico utilitario fragmentado proveniente del sitio denominado Casa Chávez Montículos (CChM; Figura 1), cuya ocupación ininterrumpida desde el 3000 al 1000 A.P. corresponde exclusivamente a una
aldea Formativa (Olivera 1988). Esta singular característica permite analizar momentos tempranos del uso y la manufactura de la cerámica sin interferencia de materiales provenientes de momentos posteriores. El registro cerámico de CChM fue analizado hace poco más de una década desde una perspectiva tecnotipológica (sensu Olivera 1991, 1997), con especial referencia a los fragmentos decorados. Este análisis demostró importantes variaciones, permitiendo una separación por grupos representados de manera diferente en los dos niveles de ocupación registrados para el sitio, ambos correspondientes a momentos agroalfareros tempranos. Sin embargo, en aquel trabajo no se ahondó en el estudio de los materiales cerámicos no decorados debido a que la técnicas disponibles no aportaban información significativa. A partir del año 2000 (Vidal 2002) se comenzó a enfocar la problemática basando el interés fundamentalmente en el desarrollo de la tecnología cerámica durante toda la ocupación del sitio sin pretender aislar la alfarería del contexto local y regional. Se señaló que a menudo, los análisis tecnológicos se focalizan sólo en una serie de atributos propios de los artefactos como su función, forma y propiedades físicas. Con menor frecuencia se tiene en cuenta la capacidad por parte del artesano en términos de selección de las propiedades específicas de los materiales con que trabaja y el producto final que logra. Pero esta consideración es fundamental en el caso de la cerámica, debido a que el alfarero puede modificar la arcilla de muchas maneras y lograr un producto totalmente distinto mediante la cocción.
Figura 1: Ubicación de Casa Chávez Montículos en la localidad de Antofagasta de la Sierra.
La cerámica utilitaria presenta una serie de ventajas para el tratamiento de cuestiones tecnológicas: es muy abundante en el registro, su escasa notoriedad la hace poco propensa a manifestar influencias de otras áreas, y suele presentar gran variabilidad en su composición y manufactura según el uso a que potencialmente está destinada (Rice 1987; Shepard 1957). Tradicionalmente, la cerámica utilitaria no fue objeto de gran interés para los arqueólogos debido a que las diferencias visibles a ojo desnudo en la cerámica utilitaria son
relativamente pocas (Cremonte 1983/85). Sin embargo, la utilización de métodos de las ciencias exactas y naturales, poco frecuente en el ambiente arqueológico, permitió acceder a una nueva esfera del material que ofrece un abanico de herramientas analíticas para interpretar el papel de estas vasijas dentro de la vida cotidiana (Bishop et al. 1982; Olaetxea 2000). En nuestro trabajo, consideramos interesante ponerlos a prueba en el material de CChM para poder medir la variabilidad existente dentro de la cerámica utilitaria, determinar el grado de desarrollo tecnológico e inferir de allí la existencia o no de una especialización. La propuesta fue, básicamente, analizar el registro de cerámica utilitaria recuperado en CChM para identificar la presencia de variabilidad tecnológica. Se pretendió, además, avanzar un paso más y analizar esta cerámica en términos de su función potencial (grupo tecnofuncional, sensu Rice 1996) y de una posible estandarización (sensu Costin y Hagstrum 1995) de la técnica de manufactura desarrollada en este contexto Formativo. Esta propuesta tuvo en cuenta tanto las características macroscópicas tradicionales (tratamiento de superficie, grosor, presencia de sustancias adheridas, etc.) como las físico-químicas (contenido composicional, porosidad, resistencia a la flexión), con el fin de brindar un panorama lo más amplio posible de los cambios experimentados en la tecnología cerámica en los dos momentos de ocupación del sitio. Desde nuestra perspectiva, habíamos planteado que la variabilidad hallada dentro del registro cerámico de este sitio respondía a un grado diferente de especialización. Ello implicaba no sólo una diferenciación de los artefactos por su tecnofunción potencial sino también una progresiva estandarización en el tiempo de las variables tecnológicas más representativas, como la resistencia, la composición y la porosidad, entre otras. Estas propiedades técnicas básicas son comunes a todos los tipos de cerámica. También son propiedades que pueden evaluarse en relación con la adaptación de una vasija a la función a que está destinada: un ejemplo claro es la permeabilidad de una tinaja de almacenamiento para mantener el agua contenida en su interior lo más fresca posible. La determinación de este tipo de propiedades permite evaluar la calidad técnica del producto y el conocimiento manejado por el artesano. Sin embargo, hay una diferencia fundamental entre la descripción de las propiedades técnicas de la cerámica y la evaluación de una etapa específica del desarrollo tecnológico alcanzado. El análisis de la calidad técnica consiste principalmente en describir el producto final. Las vasijas conservan un registro tangible plausible de ser interpretado con los métodos y las técnicas adecuados. Por otro lado, la naturaleza fragmentaria del registro cerámico no afecta en gran medida las interpretaciones que permite el enfoque tecnológico, como ocurre en el caso del diseño. Esto no implica que las variables tecnológicas tengan mayor significancia que las estilísticas dentro del comportamiento de los grupos humanos. Ambos factores son de igual importancia en el producto final. Sin embargo, al hablar de cerámica utilitaria, la cuestión decorativa suele pasar a un segundo plano, no porque esta cerámica carezca de decoración (se han registrado piezas sumamente elaboradas desde un punto de vista artístico que fueron utilizadas para cocción) sino porque las propiedades buscadas están más relacionadas con las cuestiones físicas que con las decorativas. De esta manera, contábamos con una importante cantidad de material cerámico pero, debido a la alta fragmentación de las vasijas, no fue posible realizar reconstrucciones ni mediciones morfométricas según los sistemas de análisis tradicionales. Ello llevó a diseñar una serie de análisis físico-mecánicos que aportaran datos de validez funcional. En este trabajo presentamos algunos resultados y dificultades originados por la aplicación de técnicas de medición de porosimetría en la cerámica. ANÁLISIS POROSIMÉTRICOS Tras una primera aproximación al material mediante lupa binocular de 20x en cortes frescos en la totalidad de los fragmentos cerámicos (n=1.092), se determinó la utilidad de realizar ensayos porosimétricos, ya que la textura de la pasta parecía señalar diferencias importantes. Además, la porosidad, al estar vinculada directamente a la estructura del cuerpo de las vasijas, constituye una de las propiedades básicas de la cerámica ya que
afecta no sólo a la densidad y la permeabilidad de la pieza sino también a la resistencia a la abrasión y al desgaste (la dureza), a la fragmentación o fisura (la fuerza), al choque térmico (la conductividad calórica) y a la erosión química y mecánica. La medición directa de la porosidad de un cuerpo cerámico suele restringirse a la porosidad aparente (o absorción) más que a la porosidad total, debido a que los métodos de absorción no pueden ingresar en los poros cerrados. Por esta razón, la porosidad se calcula en términos de densidad. La densidad aparente es una proporción entre el peso total y el volumen externo; o sea, función de la porosidad total y la densidad real (Rice 1987). Debido a que los poros cerrados constituyen una parte del material, si bien mínima en el caso de la cerámica arqueológica, la densidad real es el peso total dividido por el volumen total de sólidos. La fórmula usada en nuestro caso para el cálculo de la porosimetría en la cerámica analizada fue la siguiente: t = (1 - a/r) . 100 donde t es porosidad total; a es densidad aparente y r es densidad real. Prácticamente todos los materiales cerámicos tienen poros que forman espacios entre o dentro de las partículas sólidas. Los poros se pueden caracterizar por su tamaño, forma y posición en la cerámica como cerrados o abiertos a la superficie exterior (Figura 2). Los poros abiertos pueden ser encapsulados (con una pequeña abertura o cuello), microporos (demasiado pequeños para contener líquidos bajo presiones normales), poros encadenados (conectados a otros poros en la superficie), poros continuos (que se extienden de una a otra superficie) y poros superficiales (que no tienen conexiones) (Grimshaw 1971). También están los poros cerrados, sin ninguna conexión al exterior y difíciles de medir con los métodos disponibles.
a: poros cerrados b: poros encapsulados c: poros superficiales d: poros encadenados e: poros superficiales f: microporos
Figura 2: Tipos de poros (Rice1987)
La porosidad de una cerámica se define como la proporción de espacios en relación con el volumen total (Rice 1987; Shepard 1957). Una propiedad relacionada es la permeabilidad, importante en las vasijas que contienen líquidos. Se la define como el paso de gases y líquidos a través de las paredes de un sólido poroso (Shepard 1957). La permeabilidad depende sólo de aquellos poros que cruzan de una a otra pared de la vasija. Por lo general, la porosidad es una medición más útil de la estructura de la vasija. La porosidad real es el cálculo de la totalidad de los espacios ocupados por todos los tipos de poros; la porosidad aparente se calcula sólo a partir de los poros externos, pero los poros cerrados son mínimos en el caso de la cerámica prehistórica, con lo cual la porosidad aparente se asemeja bastante a la real. La porosidad es una de las propiedades básicas de la cerámica. El volumen y el tamaño de los poros afecta la densidad, la permeabilidad, la resistencia al desgaste y la abrasión, el grado de decoloración y la acción destructiva de ácidos y otros fluidos, la absorción de sales y la resistencia mecánica y térmica. Esta última se debe a que los granos dentro de una matriz porosa tiene mayor libertad de movimiento que en una textura compacta, y también a que permite la liberación de las fuerzas producidas por cambios repentinos en la temperatura (Shepard 1957). Por otro lado, la mayor porosidad repercute en un aumento de la depositación de elementos carbonosos.
En la actualidad existen numerosos métodos porosimétricos. El más utilizado es la medición de diferencias en el volumen de los tiestos por absorción de agua. Si bien es un método sencillo, rápido y económico, presenta una serie de inconvenientes (García Llorca y Cahiza 1997, 1999; véase discusión en Cammino y Vidal 2000). Otras de las técnicas es la medición de la porosidad por intrusión de mercurio El ensayo porosimétrico que utilizamos se realizó mediante la combinación de dos tipos de mediciones: 1) la medición de la densidad aparente mediante la intrusión de mercurio en los poros externos de una muestra colocada dentro de una bomba de vacío, y 2) la medición de la densidad real mediante la absorción de metanol (HCH 2OH) en los poros internos de la muestra (Chandler 1968). En la medición de la densidad aparente, se forzó la entrada del mercurio en los poros de la cerámica mediante presión. Esta técnica permitió estimar la distribución de los poros externos. La densidad real aporto aquí nuevos datos, porque el metanol es un vehículo sumamente volátil que penetra en las menores fisuras, cubriendo prácticamente todos los vacíos del material. Este método es mucho más preciso que la tradicional medición en agua y menos destructivo de la estructura de las piezas, pero, en las condiciones disponibles para la realización del ensayo, presentó una serie de inconvenientes -además de su alto costo- los cuales necesitan ser evaluados y estandarizados en un futuro para obtener resultados comparables. PROBLEMAS DE APLICACIÓN Las fuentes de error en la realización del análisis porosimétrico pueden provenir de dos factores principales: la muestra utilizada y las condiciones de experimentación. En cuanto a la muestra, los factores que afectan la porosidad incluyen "the type of clay used, the nature (organic or inorganic), size and quantity of the tempering material, and firing temperatures" (Matson 1941). También las condiciones generales de la experimentación influyen de manera diferente en cada uno de los ensayos debido fundamentalmente a tres características: el tipo de atmósfera en la que se realiza el ensayo, el grado de volatilización del vehículo utilizado, y el equipo necesario para el ensayo, que repercute en el procesamiento de la muestra. El ensayo de densidad aparente es el menos conflictivo debido a que se realiza en condiciones de vacío donde no interfieren factores atmosféricos que podrían alterar el resultado, ni la variación de tiempo es importante. En cuanto al grado de volatilización, el mercurio no se evapora en las condiciones del ensayo y la única precaución que hay que tomar en cuenta es evitar que el metal se derrame. El equipo con que contamos permite que las probetas de la muestra pueda tener un tamaño óptimo sin necesidad de ser fragmentadas. Por el contrario, el ensayo de densidad real puede presentar varias dificultades vinculadas con las variables que hemos señalado. Al realizarse en condiciones atmosféricas normales no controladas, una variación muy marcada de temperatura o presión atmosférica altera el resultado obtenido. Si bien el resultado pude mostrar sólo una pequeña variación, al combinar este ensayo con el de porosidad aparente, la determinación final de la porosimetría cambia de manera notable. Pese a que el equipo disponible no nos permitió controlar los factores atmosféricos, en nuestro caso el ensayo se realizó en una habitación cerrada, con acondicionador de aire, lo que mitigaría en cierta forma el error experimental. El grado de volatilización del vehículo utilizado fue uno de los valores que determinó un mayor error en el ensayo. Para la realización de los ensayos utilizamos metanol, que presenta la desventaja de ser sumamente volátil, por lo cual debe manipularse en el menor tiempo posible. Por otro lado, esta misma volatilización es la que permite una medición más
fiel de la porosidad interna de la muestra debido a su alta absorción. El grado de volatilización se ve reflejado en las diferencias que presentan las mediciones en los distintos tiempos utilizados. Como conclusión parcilal podríamos argumentar que una manera de mitigar el grado de error experimental sería reducir el tiempo transcurrido en la realización del ensayo al mínimo o, en su defecto, mantenerlo constante en las mediciones de todas las muestras que se quieren comparar (Tabla 1). Fragmento N° 222-558 10 seg. 20 seg. Dens.aparente 1.817 1.817 Densidad real 2.360 2.442 Porosimetría 23.034 25.626 Variación mínima: 12%
Fragmento N° 146-1461 30 seg. 10 seg. 20 seg. 1.817 2.027 2.027 4.914 2.348 3.021 63.037 13.661 32.899 Variación máxima: 385%
30 seg. 2.027 4.009 49.432
Tabla 1: Ejemplificación de las variaciones de resultados con mediciones a distintos tiempos.
Por último, consideramos las dificultades que presenta el equipo utilizado. Restricciones formales como el tipo de recipiente empleado repercuten directamente en las características de la probeta que puede medirse y en los valores que se obtienen de la medición. Para testear esta variable, hemos tomado en cuenta dos aspectos: el grado de fragmentación de la probeta (Tabla2) y su peso (Tabla 3). En el caso de la medición de la densidad real, los resultados que obtuvimos en el testeo de ambos aspectos fueron diametralmente opuestos.
Dens. Aparente Densidad real Porosimetría Variación mínima: 10%
Fragmento N° L3-1 3 fg. 10 fg. 1.762 1.762 2.271 2.211 22.410 20.303
Fragmento N° 44-111 Molido 3 fg. 10 fg. Molido 1.762 1.961 1.961 1.961 1.933 2.561 2.330 2.150 8.851 23.427 15.849 8.815 Variación máxima: 213%
Tabla 2: Grado de fragmentación de la muestra. Fragmento N° L4-1 Fragmento N° 44-111 Igual* mayor* Menor* igual* mayor* menor* Dens.aparente 1.796 1.796 1.796 1.961 1.961 1.961 Densidad real 2.283 2.354 2.303 2.293 2.305 2.330 Porosimetría 21.354 23.729 22.045 14.478 14.911 15.849 (* comparado con la muestra del ensayo de densidad aparente) Variación mínima: 0,5% Variación máxima: 11% Tabla 3: Peso de la muestra.
Interpretamos que, como lo que se está midiendo son los poros internos y justamente la fragmentación responde a una reducción de la cantidad y el tamaño de los mismos o su cambio de tipo, los resultados se condicen con nuestras expectativas. Lamentablemente, no hemos encontrado los métodos estadísticos para estandarizar los valores obtenidos en muestras con diferentes grados de fragmentación (Shennan 1992), con lo cual los resultados no serían comparables a menos que se realizaran siempre con el mismo grado de fragmentación, o sea, con probetas estandarizadas. Por los mismos motivos, el peso no influyó mayormente en los resultados, ya que su proporción de poros internos en relación con el tamaño de la probeta se mantiene estable. Estos inconvenientes fueron solucionados en distinta medida durante la realización de los ensayos. Algunos factores aún quedan fuera de nuestro alcance, como las condiciones de experimentación, pero aun así consideramos que la porosimetría estimada por este método puede proporcionarnos información valiosa sobre la tecnología cerámica de las sociedades pasadas.
ALGUNOS RESULTADOS En cuanto a la muestra de CChM que trabajamos con esta metodología, los resultados permitieron algunos resultados de interés: En ambos Componentes temporales, la mayoría de los valores se agrupan en torno a una media de 25%. Este valor es coincidente con la media que manejan otros autores para la cerámica arqueológica de carácterísticas similares, como Rice (1987:352) y Shepard (1957:128). Esta agrupación en torno a la media es más notoria en el Componente Superior que en el Inferior. Por lo general, los valores más altos de porosidad se condicen con una textura que macroscópicamente consideramos como granular y los inferiores con texturas más compactas. Además, las atmósferas reductoras, ya sean iniciales o producidas por la exposición reiterada de la vasija en fogón abierto, arrojaron valores más altos de porosidad que los tiestos con atmósferas oxidantes. En ambos Componentes aparecen valores muy bajos de porosidad (de 1% a 20%) que se incrementan en el Componente Inferior. También aparecen en ambos casos valores excesivamente altos (53%, 74% y 78%) que serán descartados del análisis por su improbabilidad. Pese a que se revisó la muestra y se duplicó el ensayo para subsanar este error, no pudimos encontrar qué lo causó ni obtener otros valores.
%
Porosidad 100.0000 80.0000 60.0000 40.0000 20.0000 0.0000
C. Superior C. Inferior
0
20
40
60
Fragmento Figura 3: Resultados del ensayo de porosimetría.
En cuanto al origen de la porosidad, además de la temperatura en que fue cocida la vasija hay otros factores que intervienen. Según Bronitsky (1986), la porosidad aumenta con la cantidad de inclusiones y con la mayor fineza de las mismas y se reduce cuando se incrementa la temperatura de cocción. Shepard (1957) también sostiene que las arcillas difieren en cuanto a la porosidad alcanzada resultante de la cocción por sus características diferentes. Otro determinante de la porosidad es la textura, por ejemplo, la uniformidad en el tamaño del grano puede generar mayor porosidad. Cuando los tamaños de antiplástico son variables, los poros entre ellos se reducen, ya que los granos más finos quedan entre los espacios de los gruesos formando texturas más compactas. En nuestro caso, la correlación de los valores de porosidad con el tamaño de los antiplásticos o desgrasantes (Tabla 4) presenta evidencia contradictoria. Por un lado, se condice con lo postulado para la distribución unimodal, ya que los tiestos que arrojaron valores más altos son aquellos que tienen un solo tamaño de antiplástico. Por otro lado, no
es claro un vínculo entre distribuciones uni o bimodales y tipo de porosidad para los valores medios y bajos. Porosidad Baja Media Alta
Distribución del antiplástico Unimodal Bimodal 0 14 7 7 2 1
Trimodal 6 5 0
Acabado de superficie Alisado Muy alisado 14 3 17 1 2 0
Tabla 4: Relaciones entre el acabado de superficie, el tamaño del antiplástico y la porosidad.
En cuanto al acabado de superficie, la relación entre superficies muy alisadas y reducción de la porosidad es evidente. Esto nos lleva a reflexionar sobre dos cuestiones: la obturación de los poros externos para reducir el tránsito de líquidos y el consecuente error de método que se produce al no poder medir los espacios dentro de los poros obturados. Esto podría significar no una reducción de la porosidad sino de la permeabilidad. De cualquier manera, las diferencias relativas entre valores no son tan altas para invalidar el método, pero si para plantear algunos ajustes al mismo. CONCLUSIONES La aplicación de técnicas provenientes de las distintas disciplinas vinculadas con la composición, estructura y características de los materiales que fueron manipulados por las sociedades a lo largo de la historia proporciona un importante cúmulo de datos que no deberían ser desdeñados en los estudios arqueológicos. Por el momento, aún hay muchos inconvenientes que subsanar y la falta de estandarización en la realización de ensayos y en la publicación de los resultados es uno de ellos. Quizás se deba a su reciente aplicación dentro de nuestra área de estudio o a la dificultad en encontrar contrapartes para establecer una discusión seria sobre el tema. De cualquier manera, la necesidad de un lenguaje básico entre los distintos participantes en esta etapa analítica es evidente dados los resultados que se están obteniendo. No podemos desmerecer la naturaleza de los materiales que estamos estudiando, como tampoco podemos dejar de lado la importancia de la capacidad, creativa y esfuerzo humanos en modificar su entorno y adaptarlo, adaptándose él mismo a su vez, a las necesidades sociales. Desde nuestra perspectiva, la consecución de resultados válidos con respecto a los materiales arqueológicos desde una perspectiva de la conducta humana es fundamental en estos momentos para reconocer la variabilidad y la riqueza de las sociedades humanas de todos los tiempos. AGRADECIMIENTOS Al Dr. Daniel Olivera por encaminar y dirigir esta serie de estudios. A la Lic. Silvina Vigliani por atreverse a comenzar con ellos y a Silvina Cammino, Lorena Grana y Paula Campo por la colaboración en las horas de laboratorio y procesamiento. Y, muy especialmente, a la Dra. Cukierman y los Lic. Bonelli y Basso por facilitar la realización de estos ensayos.
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