Técnicas de ultrasonido para la caracterización de vidrios volcánicos

• Cowes, Diego Alejandro ^[1] ; Salgán, María Laura ^[3] ; Mieza, Juan Ignacio ^[2] ; Gómez, Martín Pedro ^[2]
  1. [1] Universidad Nacional de Tres de Febrero

     Universidad Nacional de Tres de Febrero

     Argentina

     
  2. [2] Universidad Nacional de San Martín

     Universidad Nacional de San Martín

     Tarapoto, Perú

     
  3. [3] IEF

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• Localización: Tecnura: Tecnología y Cultura Afirmando el Conocimiento, ISSN-e 2248-7638, ISSN 0123-921X, Vol. 23, Nº. 60, 2019 (Ejemplar dedicado a: April - June), págs. 27-37
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Ultrasonic techniques applied to the characterization of volcanic glass
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• Resumen
  • español

    Contexto: La caracterización geoquímica de materiales arqueológicos de obsidiana o vidrio volcánico, utilizado en el pasado para la confección de herramientas líticas, permite trazar su procedencia geológica e inferir formas de interacción y rangos de movilidad de antiguas poblaciones humanas. La caracterización de la composición geoquímica de la obsidiana por análisis de activación neutrónica permite determinar con un buen grado de certidumbre su procedencia; sin embargo, es una técnica costosa y destructiva, por lo que no es recomendable para piezas arqueológicas. Otras técnicas más accesibles como la fluorescencia de rayos X o la espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente han sido utilizadas con éxito para esta aplicación pero con un mayor nivel de incertidumbre. En este trabajo se busca asistir al problema por medio del uso de otras técnicas no destructivas que pudieran ser aplicables al patrimonio arqueológico.

    Método: Se exploraron las propiedades mecánicas de una muestra de obsidiana a través de métodos de ultrasonido. Se evaluaron la velocidad de fase y atenuación de ondas longitudinales, y se cuantificó la densidad de las muestras por picnometría de gases, que posibilita determinar los módulos elásticos dinámicos. Además, se repitieron las mismas mediciones en probetas de vidrio de manufactura industrial.

    Resultados: Se observó que la velocidad, la densidad y el módulo longitudinal son mayores para la muestra de vidrio industrial que para la muestra de obsidiana. Por otro lado, la atenuación resultó ser mayor para el caso de la obsidiana y se observó una mayor dependencia con la frecuencia.

    Conclusiones: Los resultados obtenidos demuestran la capacidad del método para distinguir entre materiales con composición química diferente, por lo que sería viable para ser aplicado a estudios arqueológicos. Además, las diferencias observadas en la atenuación muestran que el método también es sensible a la microestructura del material, por lo que aportaría información no accesible mediante técnicas convencionales de arqueometría.

  • English

    Context: The geochemical characterization of archeological materials of obsidian or volcanic glass (used in the past for the preparation of lithic tools) allows to trace origin and infer forms of interaction and ranges of mobility of ancient human populations. The characterization of the geochemical composition of obsidian by analysis of Neutron Activation allows to determine with a good degree of certainty its origin; however, it is a costly and destructive technique, not recommended for archeological pieces. Other more accessible techniques, such as X Ray Fluorescence or Mass Spectrometry with inductively coupled plasma have been used successfully for this application but with a higher level of uncertainty. This work seeks to provide solutions through the use other non-destructive techniques that may be applicable to archeological heritage.

    Method: The mechanical properties of an obsidian sample were explored through ultrasound methods. The phase velocity and the attenuation of longitudinal waves were measured, and the density of the samples was quantified with gas pycnometry, which makes it possible to determine the dynamic elastic modules. Additionally, the same measurements were repeated on glass samples of industrial manufacture.

    Results: It was observed that the speed, density, and longitudinal modulus were higher for the industrial glass sample than for the obsidian sample. Conversely, the attenuation was greater in the case of obsidian, and a greater dependence on frequency was observed.

    Conclusions: The results obtained demonstrate the ability of the method to distinguish between materials with different chemical composition; thus, it would be useful in archeological studies. Moreover, the differences observed in the attenuation show that the method is sensitive to the microstructure of the material, so it would provide information not accessible by conventional archaeometry techniques.