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Análisis de isótopos de plomo en la investigación arqueológica de la minería prehistórica e histórica del sudoeste hispano
p. 169-182
Texte intégral
I. — Introducción
1Este trabajo se centra en aplicación del análisis de isótopos de plomo a la investigación arqueológica en relación con la procedencia de los minerales utilizados en la producción metálica y, por lo tanto, también en relación con la minería1. En el ámbito de la investigación arqueológica se ha prestado un especial interés a la determinación de la procedencia última del «soporte» del registro arqueológico metálico, no sólo para la determinación del origen del propio artefacto, sino también como base para tratar de recomponer teóricamente, a través de él, desaparecidos sistemas de abastecimiento, comerciales y, también, de intercambios e interrelaciones.
2Con los intentos realizados, hace ya décadas, de determinar el origen de los metales a través de su composición química/elemental, desacreditados desde hace tiempo1, uno de los métodos que actualmente está considerado como de mayor eficacia, aunque con limitaciones e incluso detractores, para determinar la procedencia de ítems arqueológicos es el análisis de isótopos de plomo. Ahora, en este trabajo, el método de isótopos de plomo se trata en su aplicabilidad en relación con la minería antigua (y con la metalurgia, respecto a la que la minería formaría el antecedente necesario), exponiendo sucintamente los principios en los que se basa, las limitaciones que se han argumentado y los campos de aplicación en relación con la investigación arqueológica minera. Se ha intentado mostrar esa aplicabilidad del método a través de la exposición de proyectos concretos, tanto propios como realizados por otros equipos de investigación, y los resultados obtenidos.
3A modo de aclaración indicamos que, siguiendo su definición actual, las referencias a la minería incluyen todos los aspectos relacionados con la detección de los depósitos minerales (prospección) y la extracción del mineral. Por lo tanto, esta actividad estaría limitada, lógicamente, a las áreas de los depósitos minerales. Como se ha mencionado, en la producción de metales, a la minería le suceden toda una serie de procesos que quedan englobados en el término metalurgia y que incluyen la preparación del mineral (concentración, por ejemplo), su fundición (metalurgia extractiva) y los tratamientos a los que el metal se somete para obtener el objeto final, con características concretas. Todos esos procesos metalúrgicos se pueden haber llevado a cabo tanto a pié de mina como, por diversos factores, en lugares alejados de los depósitos minerales.
4Así, una de las aplicaciones básicas del método de isótopos de plomo, aunque ni mucho menos la única como se explica más adelante, es precisamente establecer la relación entre los objetos recuperados de contextos arqueológicos (desde minerales a objetos elaborados, pasando por productos semielaborados, como los lingotes) y los depósitos minerales de donde procedía el mineral con el que fueron producidos. También en relación con la aplicabilidad del método de isótopos de plomo, hay que indicar que la propia naturaleza destructiva de la actividad minera hace que los restos de las actividades más antiguas tiendan a ser destruidos por explotaciones más recientes, normalmente con mayor capacidad tecnológica. Casos paradigmáticos se encuentran en las cortas a cielo abierto que desde finales del siglo xix se emplearon en la explotación de los depósitos minerales de sulfuros masivos de la Faja Pirítica de la zona sudportuguesa, algunas de las cuales arrasaron necesariamente cualquier vestigio de actividad minera anterior (fig. 1). Como también se verá más adelante, a través del análisis de isótopos de plomo se puede determinar si un depósito fue explotado en una época concreta aunque haya desaparecido toda evidencia de actividad minera de ese momento.
Fig. 1. —Vista actual de Corta Atalaya. Minas de Río Tinto (Huelva) [cliché M.A. Hunt ortiz]

II. — El método de isótopos de plomo: principios teóricos, origen y aplicación
5El esfuerzo que se ha hecho para utilizar la «huella digital» química (composición química, también de elementos traza) para establecer el origen del mineral utilizado para la producción de los objetos metálicos se ha mostrado ineficaz y el interés para la consecución de este objetivo se ha centrado en los isótopos de plomo1. El método es complejo en su totalidad, desde la inicial preparación de muestras (aunque se ha simplificado significativamente en los últimos años con la introducción del láser), hasta la interpretación de los resultados, en la que se han de tener en cuenta factores múltiples y de diferente naturaleza, que se irán exponiendo más adelante.
6Como se explicará pormenorizadamente, el plomo (Pb) tiene 4 isótopos estables pero en la naturaleza presenta un amplio rango de composiciones isotópicas porque 3 de esos isótopos están al final de las cadenas de decaimiento radioactivas. Efectivamente, se constató que, en el caso de plomo, tenía 4 átomos estables (con el mismo número atómico) con masas diferentes:204Pb,206Pb, 207Pb y208Pb, debido a un número diferente de neutrones. Estos átomos fueron denominados isótopos (isos, igual, y topos, lugar): átomos que tienen el mismo número atómico pero distinta masa, debido a que sus núcleos contienen distinto número de neutrones. Para lo que aquí interesa, los isótopos de un elemento —Pb en este caso— serían átomos que, aunque tienen distinta masa atómica tienen iguales características y comportamiento químico2.
7De esos 4 isótopos de plomo, sólo uno, el204Pb es «natural» y ha permanecido en una cantidad igual desde su composición primigenia con la formación de la tierra (4500 millones de años). Los otros tres isótopos de plomo estables,206Pb,207Pb y208Pb, son de origen radiogénico: son los productos finales estables del decaimiento radiogénico, respectivamente, de los isótopos radioactivos de uranio y thorio:238U,235U y232Th3, cada uno de ellos con complejas series de transformaciones nucleares y diferentes vidas medias4, que van modificando las proporciones relativas de los isótopos.
8Así, el plomo que se encuentra actualmente en la tierra se denomina plomo común y es resultado del plomo que estaba presente cuando la tierra se formó, plomo primigenio, con la adición del plomo que se ha ido formando, en tiempo geológico, por el decaimiento radioactivo de los isótopos de uranio y torio (denominado plomo radiogénico). En el momento de formación del mineral de plomo común, como la galena, el plomo se separó del uranio y del torio y su composición isotópica (entendida como las proporciones relativas de los 4 isótopos) ha permanecido constante desde ese momento. También se han detectado otro tipo de depósitos minerales de plomo, denominados plomos anómalos, con inusualmente altos contenidos de Pb radiogénico5.
9Por estas razones, las composiciones isotópicas de plomo que se encuentran en las rocas y en los depósitos minerales son resultado de la evolución, en tiempo geológico, con muchos factores que pueden intervenir, presentando una amplia variabilidad que no es otra cosa que el reflejo de historias geológicas individuales6. El plomo común, o simplemente plomo, es un elemento relativamente abundante en la tierra y tiene como principales minerales la galena (PbS) y sus minerales secundarios, como cerusita (PbCO3) o anglesita (PbSO4).
10En cuanto al nacimiento y afianzamiento del método de isótopos de plomo, interesa remarcar que estuvo estrechamente relacionado, además de con los avances técnicos en el campo de la espectrometría de masas (a partir de 1930), con la investigación geológica, concretamente con la geocronología de los depósitos minerales, donde ya estaba bien desarrollada en la década de 19607, y desde donde se aplicó a la investigación arqueológica. Inicialmente, se constató en los minerales analizados que existía una relación entre la composición isotópica y la posible edad geológica de la formación del depósito mineral, disminuyendo sistemáticamente las proporciones relativas de isótopos radiogénicos respecto al natural al incrementarse la edad del depósito mineral8. De hecho, en base a los principios del método de isótopos de plomo (y al análisis de muestras de la fase triolite del meteorito Canyon Diablo) se ha establecido la composición del plomo primigenio del sistema solar y de la tierra. Conociendo la composición original del plomo y la vida media de los isótopos radiogénicos9, quedó abierta la investigación geocronológica a partir de las composiciones isotópicas de los depósitos minerales; un campo cuyo desarrollo está imbricado con la aplicación a la Arqueología, ya que los resultados analíticos de procedencia geológica son perfectamente utilizables para la investigación arqueológica, como se ha realizado en el suroeste de la Península Ibérica y en depósitos minerales de otros ámbitos geográficos, habiéndose comprobado, además, la concordancia de los datos obtenidas por diversos laboratorios10.
11En la década de 1960, partiendo de la constatación de diferencias significativas en la composición isotópica de los distintos depósitos minerales se planteó la posibilidad de relacionar la composición isotópica de objetos arqueológicos con los depósitos minerales explotados para obtener la materia prima, el mineral, para su fabricación, asumiendo dos principios básicos que se habían de cumplimentar necesariamente11:
La diferente (y determinable) composición isotópica de plomos de distintos depósitos minerales.
A diferencia de lo que ocurría con los análisis químicos elementales, la inmutabilidad de la composición isotópica característica de un depósito mineral a lo largo de todos los procesos, físico-químicos, naturales o antrópicos, a que pudiese someterse el mineral (oxidación, reducción, corrosión, etc.).
12Esa estabilidad respecto a procesos naturales químicos, físico-químicos o bioquímicos fue argumentada prontamente12, así como respecto a los procesos antrópicos (fundición, reducción, copelación…), durante los que los ratios isotópicos se mantienen inalterados, esté el plomo como componente principal o a nivel de trazas13.
13Respecto a lo que ahora interesa sobre el método de isótopos de plomo, es importante para su aplicabilidad que los depósitos minerales, cada uno de ellos con su compleja historia geológica, tengan una composición isotópica más o menos homogénea en sí mismos, y que, desde luego, esa composición sea distinguible de los otros depósitos minerales.
14La composición isotópica de un depósito mineral, como se ha indicado, estaría determinada en un primer orden por el momento geológico de su formación (edad geológica), aunque pueden existir factores secundarios complejos (como se refleja en los modelos de evolución del plomo) que podrían modificar las composiciones14. Esto ha llevado a afirmar que es muy remota la posibilidad de que depósitos minerales de edades geológicas similares en diferentes áreas geográficas puedan presentar composiciones isotópicas similares o completamente coincidentes15. Por otra parte, la similitud de composiciones de los depósitos minerales concretos de la misma región metalogenética, está demostrada para el caso de los grandes depósitos de sulfuros masivos del Complejo Vulcano-Sedimentario del suroeste de la Península Ibérica16. Se ha llegado a afirmar que los estudios de proveniencia «[…] en una pequeña escala regional, basados sólo en la composición isotópica es imposible»17.
15También es importante aclarar que, respecto a la homogeneidad de las composiciones isotópicas en los depósitos minerales, se ha constatado que la mayoría de ellos tienen una composición que varía muy poco en sí misma, independientemente del tipo de mineral que contenga el plomo y de la topografía del mineral dentro del depósito18, como se mostró específicamente para el depósito mineral de sulfuros masivos de Aznalcóllar, en la provincia de Sevilla19.
16Es importante remarcar que el plomo que aparece en un depósito mineral —ya sea como componente principal (galena, por ejemplo) o como traza (en cualquier mineral, como por ejemplo malaquita) y se encuentre en cualquier parte del depósito mineral—, presentaría la misma composición isotópica. Así un depósito mineral polimetálico (con minerales de cobre, plata, plomo…), frecuentes en la Península Ibérica, en su estudio arqueológico isotópico, puede ser investigado en relación con la producción de cualquiera de los metales que contenga20.
17Aunque existen excepciones (depósitos minerales anómalos, yacimientos minerales que presentan varios episodios metalogenéticos, etc.), los depósitos minerales se caracterizan isotópicamente por tener un rango de composiciones relativamente homogéneo, pero se considera importante analizar un número suficiente de muestras para su buena caracterización, que se ha estimado en un número de entre 12 y 2021, una recomendación que no se cumple en la práctica.
18En un momento temprano de la aplicación del método de isótopos de plomo fueron señaladas sus posibles limitaciones que, de manera resumida serían22:
La mezcla de plomos (es decir, minerales o sus productos y subproductos) de distinta procedencia.
Se podría dar casos de distintos depósitos minerales con diferente ubicación geográfica con composición isotópica de plomo igual o similar.
Siempre se estaría limitado a la hora de establecer conclusiones por el banco de datos disponible: no se tendrían caracterizadas todas las posibles fuentes.
Además, existirán depósitos, aunque excepcionales, con composiciones isotópicas tan amplias que podrían presentar dificultades interpretativas.
19Aunque sobre algunas de esas posibles limitaciones se continúa debatiendo23 y teniéndolas en consideración, sobre lo que hay consenso es respecto a la fiabilidad del método a la hora de establecer conclusiones negativas24.
20Es importante resaltar que, consecuentemente a lo expuesto y atendiendo a la rigurosidad, en el caso de que la composición de un objeto coincidiese con el de un depósito mineral concreto, la composición de ese objeto sería consistente con la del depósito (con tener su origen en ese depósito mineral concreto); si las composiciones isotópicas fuesen diferentes (y no existiesen factores distorsionadores de las composiciones isotópicas), la aseveración sería absoluta: el objeto no provendría de la materia prima de ese determinado depósito mineral25.
21La aplicabilidad del método de isótopos de plomo a la investigación arqueológica es enorme y en la mayoría de los casos relacionada con la explotación minera: se puede aplicar a cualquier tipo de objeto que contenga plomo en las cantidades mínimas (actualmente nanográmicas) que requiere el procedimiento analítico. De hecho se ha aplicado en muestras de objetos de vidrio, vidriados en las cerámicas, monedas y metales como plomo, plata, cobre, bronces y bronces plomados, hierro, escorias o pigmentos26; pero, sin duda el campo de la investigación arqueológica en que ha tenido mayor desarrollo su aplicación es la Arqueometalurgia.
22La Arqueometalurgia engloba procesos diversos (mineros y metalúrgicos, como ya han sido definidos), que no es posible considerar como necesariamente cerrados, ya que se producen adiciones o mezclas: minerales, fundentes, aleaciones (cobres arsenicales, bronces…), reciclado de distintos metales, etc., lo que supone una alteración de la composición isotópica27. En un caso tan temprano como es la producción de cobre en el poblado calcolítico de San Blas (Cheles, Badajoz), se ha mostrado a través de los resultados de los análisis de isótopos de plomo que el mineral de cobre utilizado era de diverso origen, no procedería de un solo depósito mineral28.
23Además, contamos con resultados de estudios efectuados en depósitos minerales no solo de la Península Ibérica, sino también de otras áreas del Mediterráneo Central y Oriental29 imprescindibles en investigaciones sobre momentos posteriores, en los que se desarrollaron redes comerciales más complejas y de ámbitos geográficos más extensos.
24Por otra parte, un aspecto importante en este método es su carácter comparativo y, también, diacrónico; como se ha indicado, la investigación arqueológica se puede realizar sobre cualquier tipo de mineral explotado y referido a cualquier época: así, los depósitos polimetálicos de Río Tinto (Huelva) o Aznalcóllar (Sevilla), han sido estudiados a través de isótopos de plomo en relación con épocas orientalizante y romana, como también podrían serlo en relación con épocas anteriores o posteriores.
25Hasta hace poco tiempo, los análisis isotópicos eran realizados mediante un Espectrómetro de Masas de Ionización Térmica, que todavía se sigue utilizando y que requiere un complejo proceso para la extracción del plomo de la muestra y para su análisis posterior, siempre idealmente en condiciones ultra-limpias30. Actualmente se está imponiendo el LA-MC - ICP-MS (Laser Ablation Multicollector-Inductively - Coupled-Plasma Mass Spectrometer) para los análisis de isótopos de plomo, una técnica que no requiere preparación química, produce un daño mínimo al objeto y resultados de mayor precisión31.
26Los resultados analíticos de isótopos de plomo, en su aplicación a la Arqueología, son presentados convencionalmente en ratios de208Pb/206Pb,207Pb/206Pb y206Pb/204Pb. Igualmente, para representar los datos gráficamente, esos ratios isotópicos se presentan en los siguientes diagramas de isótopos de plomo bivariables:208Pb/206Pb contra207Pb/206Pb y206Pb/204Pb contra207Pb/206Pb, mediante los que son representados los ratios de los cuatro isótopos de plomo que caracterizan las muestras individuales y los depósitos —campo isotópico.
III. — Isótopos de plomo, minería e investigación arqueológica
27Como se ha indicado al hacer la sinopsis, en general, de los antecedentes del método de isótopos de plomo, en España también se cuenta con una aplicación extensa del método a la investigación geológica y geocronológica, llevada a cabo por equipos con objetivos no arqueológicos o históricos, pero cuyos resultados han iniciado e incrementado la base de datos que es utilizada en la investigación isotópica de plomo de carácter arqueológica32. Son los casos concretos, por citar algunos ejemplos, de los datos de isótopos de plomo referidos a los depósitos de sulfuros masivos de Huelva y de la Faja Pirítica Ibérica33, en las Cordilleras Béticas34 y en las Costeras Catalanas35 o, más recientemente, en la zona de Los Pedroches-Alcudia36 o la del Priorato37.
28Estos resultados geocronológicos isotópicos referidos a depósitos minerales de distintas áreas geográficas de la Península Ibérica, se complementan con los que se vienen obteniendo en relación con proyectos de carácter arqueológico, una aplicación de una importancia relativamente significativa, respecto a la que, incluso, se propuso la creación de una base de datos abierta e integradora de los resultados de isótopos de plomo provenientes de los distintos campos de investigación para su uso arqueológico38.
29Por otra parte, respecto a los resultados isotópicos de depósitos minerales obtenidos en proyectos de investigación geológicos, no hay que olvidar que sus objetivos e intereses son específicos y hay que someterlos a un proceso de selección previo. En el planteamiento de la investigación arqueológica, así, es necesaria la recogida exclusiva de muestras de las mineralizaciones adecuadas (que pueden no ser de interés para la investigación geológica), con evidencias o, al menos, posibilidades de haber sido explotadas en el periodo estudiado y, también, que contenga minerales relevantes para la investigación; no tiene sentido tener en cuenta un depósito mineral exclusivamente de minerales de cobre en el estudio de la producción, por ejemplo, de plomo.
30Como ejemplos de la aplicación del método de isótopos de plomo a la investigación arqueológica referida a la minería se van a presentar algunos ejemplos, de muy distinta cronología, referidos a la Península Ibérica, en distintas fases de desarrollo.
31Respecto a épocas prehistóricas, ya se ha mencionado el caso del yacimiento calcolítico de San Blas (Cheles, Badajoz)39, un poblado fortificado con evidencias de toda la cadena operativa de actividad metalúrgica relacionada con la producción de cobre: mineral, cerámicas escorificadas, escoria, gotas de cobre y objetos metálicos, que han sido analizados por diversos métodos, incluyendo isótopos de plomo40. Como conclusiones más directamente relacionados con la explotación de los recursos minerales cabe decir que los minerales excavados son fundamentalmente secundarios de cobre, predominantemente malaquita. Para estudiar la posible procedencia de esas muestras minerales y su relación con los otros productos metalúrgicos documentados en el yacimiento, así como posibles rutas comerciales y de intercambio (de minerales/ metales), se sometieron a análisis de isótopos de plomo seis muestras contextualizadas, así como muestras obtenidas de los depósitos minerales, explotados en época moderna y con minerales de cobre (aunque los mapas metalogenéticos las clasificaban como de hierro), localizadas en las proximidades de San Blas (Novillero Viejo, muy próxima, y Norte Alconchel). Aunque el número de muestras fue limitado, los resultados permiten determinar tendencias; a un nivel interno figs. 2a y 2b) del yacimiento arqueológico, es significativo que la composición isotópica de los minerales resultó ser diversa: la producción metálica de San Blas no se mantuvo gracias a un único depósito mineral. Esta aseveración lleva a tener que considerar, a la hora de la interpretación de los resultados, que la mezcla de minerales de diversa procedencia se podría haber producido en San Blas. Por otra parte y en el mismo nivel interno (figs. 2a y 2b), la consistencia isotópica entre un mineral y un objeto metálico y entre una escoria y otro objeto metálico, respalda la existencia en el poblado del proceso productivo completo. En relación con los depósitos minerales próximos caracterizados mediante isótopos de plomo, la mina más próxima, Novillero Viejo, muestra una composición isotópica diferente a la de las muestras arqueológicas, mientras la mina de Norte Alconchel, mostró consistencia isotópica con una de las muestras de San Blas.
Fig. 2a. — Diagrama isotópico San Blas contra minas Novillero Viejo y Norte Alconchel (ratios 208Pb/206Pb Vs. 207Pb/206/Pb) [según M. A. Hunt et alii, «Chalcolithic metal production»]

Fig. 2b. — Diagrama isotópico San Blas contra minas Novillero Viejo y Norte Alconchel (ratios 208Pb/204Pb Vs. 207Pb/206/Pb) [según M. A. Hunt et alii, «Chalcolithic metal production»]

32Además, a nivel regional, la confrontación de los resultados isotópicos de San Blas y La Pijotilla (Badajoz), otro yacimiento calcolítico de grandes dimensiones, aunque con muy reducidas evidencias de actividad metalúrgica, mostró la consistencia entre muestras metalúrgicas de San Blas y algunos de los objetos metálicos de la Pijotilla. Considerando ambos yacimientos (fig. 3a y 3b, p. 176), dejando al margen la muestra 7, las composiciones isotópicas forman dos grupos: uno de ellos incluye la muestra 9 (escoria de San Blas) y el objeto de la Pijotilla P21. En este último caso, muestra consistencia isotópica con el depósito mineral Norte Alconchel, situado en la zona geológica de Ossa-Morena. El otro grupo está formado por las otras muestras y se sitúa en los gráficos isotópicos en un área isotópica ocupada tanto por depósitos minerales de la zona geológica sudportuguesa como la de Ossa-Morena.
Fig. 3a. — Diagrama isotópico San Blas y La Pijotilla (Ratios 208Pb/206Pb Vs. 207Pb/206/Pb) [según M. A. Hunt et alii, «Chalcolithic metal production»]

Fig. 3b. — Diagrama isotópico San Blas y La Pijotilla (Ratios 206Pb/204Pb Vs. 207Pb/206/Pb) [según M. A. Hunt et alii, «Chalcolithic metal production»]

33Como conclusiones, a partir de los datos limitados obtenidos en esta primera aproximación mediante isótopos de plomo al yacimiento calcolítico de San Blas, se avanzó que la similitud isotópica entre las muestras arqueológicas de San Blas y las de la Pijotilla (sin evidencias de metalurgia extractiva de cobre) permiten plantear la hipótesis de considerar a San Blas como un centro de producción, abasteciendo de objetos metálicos a La Pijotilla, que podría actuar como un poblado central, de redistribución. Respecto a la explotación minera, las conclusiones no permitieron ir más allá de proponer que para el abastecimiento del mineral necesario en San Blas se explotarían minas tanto de la zona geológica de Ossa-Morena como de la Sudportuguesa41.
34El segundo ejemplo de la aplicación de isótopos de plomo a la investigación arqueológica en relación con la actividad minero-metalúrgica es el caso del yacimiento del Cerro de las Tres Águilas, situado en las proximidades de los enormes depósitos minerales de Río Tinto (Huelva). Datado en la fase orientalizante, se documentaron restos metalúrgicos (escorias de sílice libre, mineral de tipo gossan) relacionados con la producción de plata42. Al estar ya caracterizados los depósitos minerales de Río Tinto, se procedió al análisis de isótopos de plomo de las escorias del tipo sílice libre, con hasta un 7.8 % de plomo, obteniéndose los siguientes resultados:
Cerro de las tres Aguilas. Resultados isótopos plomo
Muestra | Tipo | Pb 208/206 | Pb 207/206 | Pb 206/204 |
3AG1 (A1) | Escoria sl | 2.10256 | .85475 | 18.376 |
3AG1 (A2) | Escoria sl | 2.10256 | .85475 | 18.376 |
3AG3 (A3) | Escoria sl | 2.10295 | .85525 | 18.351 |
35La confrontación de estos resultados isotópicos con el campo isotópico del depósito mineral de Río Tinto43 permitió la constatación de la inconsistencia de las muestras de Cerro de las Tres Águilas con el depósito mineral de Río Tinto y con cada una de las numerosas mineralizaciones que fueron entonces consideradas. El caso de Cerro de las Tres Águilas se consideró un ejemplo característico del comportamiento de las escorias de sílice libre respecto a los depósitos minerales en los que se documentaban: la inconsistencia isotópica de los resultados.
36Pero en el contexto de los yacimientos orientalizantes productores de plata resulta absurdo pensar en una posibilidad alternativa a la utilización de los minerales argentíferos locales en la producción de plata. Así pues, se consideró que la explicación de la diferente composición isotópica de mineral y escoria de plata se debería a que a los minerales locales se les habría añadido plomo foráneo (por el bajo contenido en plomo de los minerales argentojarosíticos utilizados, insuficiente para actuar como colector de la plata), lo que habría modificado la composición isotópica de la plata (y subproductos) producida respecto a la de los minerales argentíferos utilizados. La procedencia de ese plomo foráneo no fue establecida pero se subrayó la relevancia de las conclusiones obtenidas respecto a la producción orientalizante de plata para estudios isotópicos de ámbito mediterráneo, ya que ponían de manifiesto que, al menos en parte, la plata producida en el suroeste de la Península Ibérica en época orientalizante no tenía una composición igual a la de los depósitos minerales que aquí se explotaron44.
37En investigaciones de ámbitos geográficos más extensos, a niveles supra-regionales, quizás los ejemplos más representativos se den en el estudio de la producción metálica en época romana en relación con las redes comerciales de metales para amonedación y plomo metálico. En el caso de la investigación isotópica de denarios de Séptimo Severo (193–211 d. C.) de las cecas de Roma y de Laodicea (Siria), aunque no se determinaron las procedencias, se establecieron las signaturas isotópicas (las composiciones isotópicas diferenciadas) de estas dos cecas (fig. 4, p. 178), lo que, sobre todo teniendo en cuenta las prevenciones respecto la mezcla de minerales/ metales de distinta procedencia y al reciclado, se consideró que otorgaba un gran potencial a esta técnica en el estudio de la amonedación antigua45.
38Más compleja aún es la investigación arqueométrica de isótopos de plomo que se ha realizado en un conjunto de 105 monedas de base cobre acuñadas en la ceca de Roma durante los periodos de Augusto y Tiberio46, con el objetivo de determinar el origen de la materia prima utilizada, lógicamente teniendo en consideración la probable mezcla de cobres de distintas procedencias geográficas dentro del Imperio. Los análisis de isótopos de plomo mostraron (fig. 5, p. 178) que la amonedación de cobre de época de Augusto, con independencia de su composición elemental, no se sustentaba en el aprovisionamiento desde un solo depósito mineral, sino que estaba basada predominantemente en minerales del sur de Hispania y de Cerdeña, con una aportación menor de los depósitos minerales de la Toscana.
Fig. 4. — Diagrama isotópico de cecas de Roma y Laodicea (Ratios 208Pb/206Pb Vs. 207Pb/206/Pb) [según M. Ponting et alii, «Fingerprinting of Roman mints»]

Fig. 5. — Interpretación de los resultados isotópicos de plomo de las monedas de Augusto y Tiberio (según S. Klein et alii, «The Early Roman Imperial Aes Coinage II»)

39Las composiciones isotópicas de las monedas, en general, mostraban mezcla de minerales de distinta procedencia; una mezcla que se produciría, más que en las zonas mineras, en el lugar central en el que se recibía el metal en lingotes y se sometía al proceso de refino y amonedación. Por otra parte, los resultados isotópicos apuntaban a que las diferencias en la composición elemental documentadas a lo largo del periodo de Augusto, con un incremento en la pureza del cobre, estarían relacionadas con rápidas mejoras tecnológicas y no con un cambio sustancial en las fuentes de aprovisionamiento.
40En el periodo de Tiberio, los cambios en las composiciones isotópicas de las monedas analizadas señalan un cambio de fuentes de aprovisionamiento, con presencia de mineralizaciones de la región de Murcia, convirtiéndose Río Tinto, al final del periodo de Tiberio, en el mayor centro proveedor de cobre para amonedación. Durante este periodo se documenta por primera vez cobre de procedencia chipriota que, junto con el metal hispano, va reemplazando progresivamente a la producción sarda47.
41Como se ha advertido anteriormente, a estas conclusiones hay que añadir que los resultados isotópicos de los diversos depósitos minerales de sulfuros masivos del suroeste de la Península Ibérica analizados más recientemente han puesto de manifiesto que se produce solapamiento parcial de los campos isotópicos de algunos de ellos respecto al de Río Tinto48, por lo que más que apuntar a un depósito mineral concreto (Río Tinto en este caso), sería más adecuado considerar el distrito minero como área de origen del metal, aunque también es cierto que es en Río Tinto donde se documentó el mayor volumen de escorias romanas: millones de toneladas tanto de plata, en mayor cantidad, como de cobre49.
42Además de investigaciones sobre material numismático, mediante la aplicación del mismo método de isótopos de plomo al pigmento rojo asociado a siete momias del periodo romano (31 a. C.- siglo I d. C.) en Egipto, Walton y Trentelman50 han propuesto, por la consistencia isotópica con la mezcla de plomos que se daría en Río Tinto con plomo de Cartagena, que los pigmentos rojos utilizados en el Egipto se habrían fabricado a partir del litargirio producido en el proceso de copelación llevado a cabo en las minas de Río Tinto.
43También se han investigado mediante isótopos de plomo los recipientes de cobre, de bronce binario (Cu+Sn) y de bronce ternario (Cu+Sn+Pb), excavados en Pompeya. Los resultados isotópicos de los bronces pompeyanos fueron confrontados con los datos isotópicos disponibles de depósitos minerales de cobre y de plomo del Imperio romano. La interpretación de los resultados permitía identificar tres fuentes diferentes para el cobre utilizado para los recipientes de cobre y bronce binario: Península Ibérica, Cerdeña y Chipre; un 52 % de ese metal se clasifica como proveniente de los depósitos minerales polimetálicos del área de Huelva y Sevilla, mientras que de Cerdeña (28 %) y Chipre (20 %) vendría en menor volumen. Para los bronces ternarios pompeyanos, con contenidos añadidos de plomo, el plomo utilizado sería consistente con depósitos de Italia (concretamente la Toscana), el sureste de la Península Ibérica (Murcia específicamente) e Inglaterra51.
44Sobre la procedencia y distribución del plomo en época romana también se han llevado a cabo estudios que han sacado partido de las capacidades del método isotópico de plomo aplicado a la investigación de la organización productiva y de las redes de intercambio. Un ejemplo interesante es la investigación llevada a cabo en el pecio de Saintes-Maries-de-la-Mer y su cargamento de lingotes de plomo52. Con anterioridad a estos estudios, la investigación arqueológica consideraba, a partir de las características tipológicas y la epigrafía del cargamento, que los lingotes del pecio de Saintes-Maries-de-la-Mer procedían de la Península Ibérica: las ánforas asociadas, dispuestas sobre los lingotes y datadas a mediados de la segunda mitad del siglo I d. C., procedían de la provincia de la Bética. Por otra parte, los lingotes de plomo se clasificaron tipológicamente en dos grupos: el primero (91 lingotes con sección transversal parabólica) se consideraba típico de la producción hispana del siglo I d. C., como los encontrados en las minas de Carthago Nova. El segundo grupo de lingotes (8 ejemplares de sección transversal trapezoidal), correspondía a una tipología que a partir del siglo I d. C. se había documentado en Hispania, pero también en las otras regiones productoras de plomo (Islas Británicas, Cerdeña, Galia, y África). En cuanto a la epigrafía, los datos se reducían, en los dos tipos de lingotes, a numerales indicativos de pesos en los laterales y, en algunos casos, el sello IMP. CAES, como otros lingotes de procedencia hispana. Resumiendo, a partir de los criterios arqueológicos tradicionales, todo el cargamento del pecio de Saintes-Maries-de-la-Mer parecía homogéneo y de origen Bético.
Fig. 6. — Posición de los resultados isotópicos de los lingotes de plomo (según P. R. Trincherini et alii, «Where do the lead ingots of the Saintes-Maries-de-la-Mer»)

Fig. 7. — Composición isotópica del plomo antropogénico del hielo de Groenlandia (según K. Jr. Rosman et alii, «Lead from Carthaginian and Roman Spanish Mines»)

45Para llevar a cabo la investigación, se sometieron a análisis de isótopos de plomo siete muestras extraídas de lingotes de Saintes-Maries-de-la-Mer, complementándose con el análisis de once muestras de lingotes del pecio Cabrera 5 (Islas Baleares). Al confrontar los resultados isotópicos de los lingotes de plomo de los pecios con las mineralizaciones del Occidente mediterráneo (fig. 6), se constató que los lingotes de Saintes-Maries-de-la-Mer tenían unas composiciones isotópicas no consistentes con mineralizaciones hispanas, mientras que los lingotes del pecio Cabrera 5 mostraron consistencia isotópica con mineralizaciones hispanas.
46Continuando con la confrontación isotópica, los lingotes de Saintes-Maries-de-la-Mer mostraron consistencia isotópica con los depósitos minerales del sur de Francia, lo que respaldó la propuesta de la procedencia del metal de esos lingotes de las minas romanas en la región meridional de Cévennes, próximas, por otra parte, a la costa del Languedoc donde se localizó el pecio53.
47Lo importante de esta investigación es que los resultados isotópicos plantean alternativas a las interpretaciones basadas en análisis morfo-tipológicos, poniendo en evidencia que existen factores no reconocibles en el registro arqueológico habitualmente contemplado, que pueden tener consecuencias en las características formales de ese registro: homogenización de los lingotes; movimientos geográficos de los productores… La presencia de ánforas hispanas se justifica en un marco de redistribución comercial.
48Como último ejemplo sobre la aplicación del método de isótopos de plomo a la investigación de la actividad minera y metalúrgica histórica, se trata brevemente el denominado Greenland Ice-Core Project (GRIP), un proyecto que utiliza el método de isótopos de plomo para llegar a resultados novedosos —aunque algunos contestados— y de ámbito supra-continental. El GRIP se basa en el estudio del testigo extraído, de más de 3 km de longitud, del hielo permanente de Groenlandia, formado durante los últimos 10.000 años. Con una fiabilidad en su datación de unos 10 años para ese intervalo temporal, en los estratos de hielo depositados entre los años ca. 600 a. C. y 300 d. C., con un máximo en torno al 80 a. C., se constató un notable aumento de la concentración de plomo. En un principio, a través de la documentación histórica, estos depósitos de plomo fueron relacionados con la actividad minero-metalúrgica de épocas griega y romana, fundamentalmente con la producción de plata, allí depositadas por la circulación atmosférica54.
49Para determinar el origen de las emisiones de ese plomo, consideradas antropogénicas, fueron analizados mediante isótopos de plomo muestras de los distintos estratos del arco cronológico citado, que se confrontaron con los datos isotópicos disponibles de depósitos minerales de Europa y del Mediterráneo. Al no presentar las muestras de Groenlandia analizadas consistencia isotópica con los campos isotópicos de los depósitos minerales, se consideró que corresponderían aquellas composiciones a la mezcla de plomo de, al menos, dos fuentes diferenciadas. Como ya se ha visto en otros proyectos, las referencias históricas y los restos minero-metalúrgicos documentados, permitieron proponer la zona de las minas de Río Tinto como principal fuente de emisión de plomo (el 70 % entre el 366 a. C. y el 36 d. C.), que se habría mezclado con plomo procedente de emisiones relacionadas con el tratamiento de las mineralizaciones del Sureste de la Península Ibérica (fig. 7). El proyecto concluye defendiendo que la contaminación atmosférica por plomo detectada en Groenlandia sería de origen antropogénico, asociada a emisiones de carácter metalúrgico relacionadas con el tratamiento de los minerales de las regiones mineras del suroeste y sureste de la Península Ibérica55.
IV. — Conclusiones
50El estudio por medio de análisis de isótopos de plomo se continúa considerando como uno de los métodos arqueométricos más prometedores para la determinación del origen de artefactos metálicos56 y, en general, de objetos inorgánicos (e incluso orgánicos) que contengan cantidades nanográmicas de plomo. Este método, con las innovaciones técnicas introducidas en los últimos años es más accesible que nunca a la investigación arqueológica57.
51Tras presentar los principios básicos que rigen el método analítico de isótopos de plomo y sus posibles limitaciones, así como los factores que hay que tener en consideración a la hora de interpretar los resultados, se han mostrado algunos ejemplos que evidencian solo una parte de las amplias posibilidades de aplicación del método a la investigación arqueológica y en especial a la investigación sobre minería y metalurgia antiguas, ambas íntimamente relacionadas.
52A esas enormes posibilidades, hay que sumar el carácter diacrónico de los resultados obtenidos sobre los depósitos minerales, que permiten su confrontación tanto con la producción metálica de época calcolítica como con las acuñaciones de época romana.
Notes de bas de page
1 A. M. Pollard, «What a long, strange trip it’s been».
2 J. L. Putman, Isotopes, pp. 51-52; G. Faure, Principles of Isotope Geology, p. 13.
3 E. I. Hamilton, Applied Geochronology, pp. 174-5.
4 R. D. Russell y R. M. FArquhar, Lead Isotopes in Geology, pp. 2-5.
5 Ibid., pp. 11, 62; E. I. Hamilton, Applied Geochronology, p. 176; G. Faure, Principles of Isotope Geology, p. 309.
6 G. Faure, Principles of Isotope Geology, p. 309.
7 E. I. HAmilton, Applied Geochronology, pp. 168 sqq.
8 B. Rohl, Application of Lead Isotope Analysis, p. 4.
9 E. I. Hamilton, Applied Geochronology; G. B. Dalrymple, The Age of the Earth.
10 M. A. Hunt Ortiz, Prehistoric Mining and Metallurgy.
11 R. H. Brill y j. m. Wampler, «Isotope ratios in Archaeological objects».
12 R. D. Russell y R. M. Farquhar, Lead Isotopes in Geology, pp. 1-2.
13 N. H. Gale, «Lead isotopes analyses applied», p. 476; F. Begemann et alii, «Isotopic Composition», p. 269.
14 Z. A. Stos-Gale y N. H. Gale, «New Light on the Provenience», p. 324.
15 N. H. Gale, «Lead isotopes analyses applied», p. 471.
16 M. A. Hunt Ortiz, Prehistoric Mining and Metallurgy.
17 F. Begemann et alii, «Isotopic Composition», p. 275.
18 N. H. Gale, «Lead isotopes analyses applied», p. 471.
19 M. A. Hunt Ortiz, Prehistoric Mining and Metallurgy.
20 Ibid., p. 22.
21 B. Rolh, Application of Lead Isotope Analysis, p. 10.
22 R. H. Brill et alii, «New directions in lead isotope», p. 37; N. H. Gale, «Lead isotopes analyses applied», p. 472; E. Pernicka et alii, «On the composition and provenance», p. 287; H. W. Catling, «Bronze Age trade in the Mediterranean», p. 7.
23 A. M. Pollard, «What a long, strange trip it’s been»; N. H. Gale, «A response to the paper».
24 R. H. Brill y j. M. Wampler, «Isotope ratios in Archaeological objects», p. 163; N. H Gale y Z. A. Stos-Gale, «Oxhide copper ingots», p. 87; F. Begemann et alii, «Isotopic Composition», p. 276; E. Pernicka et alii, «On the composition and provenance», p. 287.
25 N. H. Gale, «Lead isotopes analyses applied», p. 48; N. H Gale y Z. A. Stos-Gale, «Oxhide copper ingots», p. 87.
26 Z. A. Stos-Gale, «Isotopic Analysis of Ores», p. 599; B. Keisch, «On the use of Isotope», p. 4.
27 F. Begemann et alii, «Isotopic Composition», p. 269; M. A. Hunt Ortiz, Prehistoric Mining and Metallurgy, p. 24.
28 M. A. Hunt Ortiz et alii, «Chalcolithic metal production».
29 M. A. Hunt Ortiz, Prehistoric Mining and Metallurgy.
30 B. Rohl y S. Needham, «The circulation of metal».
31 M. Ponting et alii, «Fingerprinting of Roman mints».
32 M. A. Hunt Ortiz, Prehistoric Mining and Metallurgy.
33 E. Marcoux et alii, «Signature isotopique du plomb»; E. Marcoux, «Lead isotope systematics».
34 A. Arribas y R. M. Tosdal, «Isotopic composition of Pb».
35 A. Canals y e. Cardellach, «Ore lead and sulphur isotope pattern».
36 J. F. Santos et alii, «A Lead Isotope Database».
37 I. Montero Ruiz et alii, «Lead and Silver Mettalurgy».
38 J. F. Santos et alii, «Propuesta de creación de un banco de datos».
39 V. Hurtado Pérez, «El asentamiento fortificado de San Blas».
40 M. A. Hunt Ortiz et alii, «Chalcolithic metal production».
41 Ibid.
42 M. A. Hunt Ortiz, Prehistoric Mining and Metallurgy, pp. 199-200.
43 Ibid.
44 Ibid., p. 394.
45 M. Ponting et alii, «Fingerprinting of Roman mints».
46 S. Klein et alii, «The Early Roman Imperial Aes Coinage».
47 Ibid., p. 478.
48 M. A. Hunt Ortiz, Prehistoric Mining and Metallurgy, p. 256.
49 B. Rothenberg y F. García, «The Rio Tinto Enigma».
50 M. S. Walton y K. Trentelman, «Romano-Egyptian Red Lead».
51 R. Wagner, «The Geological Origin of Copper», p. 112.
52 P. R. Trincherini et alii, «Where do the lead ingots of Saintes-Maries come from?».
53 Ibid., p. 405.
54 K. jr. Rosman et alii, «Lead from Cartaginian and Roman Spanish Mines».
55 Ibid., p. 3416.
56 S. Klein et alii, «The Early Roman Imperial Aes Coinage».
57 A. M. Pollard, «What a long, strange trip it’s been».
Notes de fin
1 Este trabajo de investigación se ha realizado con el apoyo del Proyecto de Excelencia PO6-HUM-02159 El Patrimonio Histórico Minero de Andalucía, financiado por la Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa, Junta de Andalucía. 1N. H. Gale y Z. A. Stos-Gale, «Anatolian and Cycladic», p. 14.
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Minería y metalurgia antiguas
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