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7 La metalurgia del bronce en los Andes Sur Centrales: Tiwanaku y San Pedro de Atacama HEATHER N. LECHTMAN 1 Y ANDREW W. MACFARLANE 2 RESUMEN Este estudio es parte de una investigación mayor acerca del desarrollo de la metalurgia del bronce en las áreas central y centro sur de los Andes durante el Horizonte Medio. Se concentra en los tipos de aleación de bronce producidos y diseminados a través de la zona que se ubi- ca aproximadamente entre Tiwanaku y San Pedro de Atacama. Los análisis de isótopo de plomo de los arte- factos de bronce excavados en estos dos lugares y de las muestras de un amplio rango de menas metálicas prove- nientes de depósitos de Bolivia y del norte de Chile indi- can que los minerales de origen para la mayoría de estos artefactos estuvieron ubicados y fueron explotados en la puna y la sierra alta de Bolivia. Estos resultados nos ha- cen preguntarnos acerca del movimiento de menas, de lingotes de bronce y de objetos de bronce en el ámbito de la esfera de interacción del centro sur andino durante el Horizonte Medio. Palabras claves: aleaciones de bronce – fuentes de me- nas metálicas – Horizonte Medio – análisis de isótopo de plomo. ABSTRACT This study is part of a larger investigation into the development of bronze metallurgy in the central and south- central Andes during the Middle Horizon. It focuses on the kinds of bronze alloy produced and disseminated throughout the region that lies roughly between Tiwanaku and San Pedro de Atacama. Lead isotope analysis of bronze artifacts excavated at these two places and of a wide range of metallic ores sampled from deposits in Bo- livia and Northern Chile indicates that the ore sources for most of the artifacts were located and exploited in the puna and high sierra of Bolivia. These results raise questions about the movement of ore, of bronze lingots, and of bronze objects within the south-central Andean interaction sphere during the Middle Horizon. Key words: bronze alloys – metallic ore sources – Middle Horizon – lead isotope analysis. Recibido: enero 2005. Aceptado: julio 2005. Estudios Atacameños N° 30, pp. 7-27 (2005) 1 Center for Materials Research in Archaeology and Ethnology, Massachusetts Institute of Technology, Room 8-437, Cambridge MA 02139, ESTADOS UNIDOS. Email: [email protected] 2 Department of Earth Sciences, PC 314, Florida International University, 11200 SW 8th Street, University Park, Miami FL 33199, ESTADOS UNIDOS. Email: [email protected] Introducción El desarrollo y uso del bronce en el Area Andina fue un fenómeno del Horizonte Medio. La difun- dida explotación de menas complejas de cobre, arsénico, estaño y níquel y la producción por vez primera de un rango de bronces a gran escala durante este período, tal vez constituyen una marca tecnológica distintiva de dicho Horizonte. ¿Qué significa el término “bronce” y cómo se puede hablar de un “rango de bronces”? Los bron- ces son aleaciones de cobre con otros metales. Estas aleaciones comparten ciertas propiedades físicas o mecánicas. El “bronce clásico” es la alea- ción de cobre con estaño y en los Andes se acos- tumbra asociar el bronce estañífero con el Impe- rio incaico. Ahora sabemos que el bronce estañífero fue producido mucho más temprano, durante el Horizonte Medio. Además, existen otras aleaciones que son verda- deros bronces: por ejemplo la aleación binaria compuesta de dos metales –cobre y arsénico– lla- mada “bronce arsenical” y una aleación ternaria y bastante rara, compuesta de tres metales –co- bre, arsénico y níquel (Lechtman 1996, 1997, 1999, 2003a, 2003b). Se ha demostrado en el laboratorio que existe poca diferencia en cuanto a las propiedades mecánicas entre estas tres aleaciones de bronce. Como me- tales, funcionan de manera similar. Con respecto a sus características, difieren principalmente en su ductilidad y color (Lechtman 1996). Los bronces y sus menas Durante el Horizonte Medio, en toda la zona de los Andes Centrales, es decir, en el territorio que

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LA METALURGIA DEL BRONCE EN LOS ANDES SUR CENTRALES: TIWANAKU…

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La metalurgia del bronce en los Andes Sur Centrales:Tiwanaku y San Pedro de Atacama

HEATHER N. LECHTMAN1 Y ANDREW W. MACFARLANE2

RESUMEN

Este estudio es parte de una investigación mayor acercadel desarrollo de la metalurgia del bronce en las áreascentral y centro sur de los Andes durante el HorizonteMedio. Se concentra en los tipos de aleación de bronceproducidos y diseminados a través de la zona que se ubi-ca aproximadamente entre Tiwanaku y San Pedro deAtacama. Los análisis de isótopo de plomo de los arte-factos de bronce excavados en estos dos lugares y de lasmuestras de un amplio rango de menas metálicas prove-nientes de depósitos de Bolivia y del norte de Chile indi-can que los minerales de origen para la mayoría de estosartefactos estuvieron ubicados y fueron explotados en lapuna y la sierra alta de Bolivia. Estos resultados nos ha-cen preguntarnos acerca del movimiento de menas, delingotes de bronce y de objetos de bronce en el ámbito dela esfera de interacción del centro sur andino durante elHorizonte Medio.

Palabras claves: aleaciones de bronce – fuentes de me-nas metálicas – Horizonte Medio – análisis de isótopo deplomo.

ABSTRACT

This study is part of a larger investigation into thedevelopment of bronze metallurgy in the central and south-central Andes during the Middle Horizon. It focuses onthe kinds of bronze alloy produced and disseminatedthroughout the region that lies roughly between Tiwanakuand San Pedro de Atacama. Lead isotope analysis ofbronze artifacts excavated at these two places and of awide range of metallic ores sampled from deposits in Bo-livia and Northern Chile indicates that the ore sourcesfor most of the artifacts were located and exploited in thepuna and high sierra of Bolivia. These results raisequestions about the movement of ore, of bronze lingots,and of bronze objects within the south-central Andeaninteraction sphere during the Middle Horizon.

Key words: bronze alloys – metallic ore sources – MiddleHorizon – lead isotope analysis.

Recibido: enero 2005. Aceptado: julio 2005.

Estudios Atacameños N° 30, pp. 7-27 (2005)

1 Center for Materials Research in Archaeology andEthnology, Massachusetts Institute of Technology, Room8-437, Cambridge MA 02139, ESTADOS UNIDOS. Email:[email protected]

2 Department of Earth Sciences, PC 314, Florida InternationalUniversity, 11200 SW 8th Street, University Park, MiamiFL 33199, ESTADOS UNIDOS. Email: [email protected]

Introducción

El desarrollo y uso del bronce en el Area Andinafue un fenómeno del Horizonte Medio. La difun-dida explotación de menas complejas de cobre,arsénico, estaño y níquel y la producción por vezprimera de un rango de bronces a gran escaladurante este período, tal vez constituyen una marcatecnológica distintiva de dicho Horizonte.

¿Qué significa el término “bronce” y cómo sepuede hablar de un “rango de bronces”? Los bron-ces son aleaciones de cobre con otros metales.Estas aleaciones comparten ciertas propiedadesfísicas o mecánicas. El “bronce clásico” es la alea-ción de cobre con estaño y en los Andes se acos-tumbra asociar el bronce estañífero con el Impe-rio incaico. Ahora sabemos que el bronceestañífero fue producido mucho más temprano,durante el Horizonte Medio.

Además, existen otras aleaciones que son verda-deros bronces: por ejemplo la aleación binariacompuesta de dos metales –cobre y arsénico– lla-mada “bronce arsenical” y una aleación ternariay bastante rara, compuesta de tres metales –co-bre, arsénico y níquel (Lechtman 1996, 1997,1999, 2003a, 2003b).

Se ha demostrado en el laboratorio que existe pocadiferencia en cuanto a las propiedades mecánicasentre estas tres aleaciones de bronce. Como me-tales, funcionan de manera similar. Con respectoa sus características, difieren principalmente ensu ductilidad y color (Lechtman 1996).

Los bronces y sus menas

Durante el Horizonte Medio, en toda la zona delos Andes Centrales, es decir, en el territorio que

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actualmente corresponde a Perú y a Ecuador, so-lamente se produjo bronce arsenical. También esla zona con la cual asociamos la influencia Waridurante dicho período (Figura 1). El lago Titicacaconstituyó el límite meridional para la producciónde este bronce en gran escala.

Hay una relación impresionante entre la zona don-de se produjeron objetos de bronce arsenical y lasmenas que existen en gran abundancia en la mis-ma zona. Estas menas contienen ambos, cobre yarsénico, en la estructura de sus minerales metá-licos (Tabla 1). Las fuentes primarias de arsénicopara los bronces arsenicales andinos son menascomo enargita (un sulfuro) y sus productos dealteración como los óxidos chenevixita o olivenita.La arsenopirita es otra mena que pudo aportar elarsénico utilizado en los bronces producidos enel extremo norte de la costa peruana.

El mapa de la Figura 2 indica donde se ubican losprincipales depósitos de menas de enargita en lazona andina. Menas de enargita existen en unafaja que se extiende desde Pilzhum en el sur deEcuador hasta Laurani en el norte de Bolivia y alnoroeste de Argentina. Los depósitos más gran-des y más ricos que son depósitos macizos se lo-calizan en el Perú central.

El mapa aclara porque los arqueólogos encuen-tran una gran concentración de artefactos de bron-ce arsenical en la zona andina central (ver p.e.,Figuras 3 a 6). Allí existen abundantes y accesi-bles depósitos muy ricos de enargita y de sus pro-ductos de alteración. Los mineros de toda la zonacentral pudieron haber explotado fácilmente es-tos ricos depósitos. Con la fundición de estasmenas se producen directamente aleaciones decobre-arsénico, es decir, bronce arsenical, dentro

del horno. En los Andes Centrales no se encon-traron objetos hechos de bronce estañífero antesdel Imperio incaico.

¿Cuál es la situación respecto del bronce esta-ñífero? Las poblaciones que habitaron el altipla-no boliviano y las tierras altas del Noroeste Ar-gentino durante el Horizonte Medio explotaron losricos depósitos de casiterita –óxido de estaño– lo-calizados en el extremo sur de Perú (en la orillaoriental del lago Titicaca), en el norte de Boliviay en el noroeste de Argentina. Los campos deestaño bolivianos y argentinos indicados en laFigura 2 constituyen la única fuente significativade estaño de los Andes y son uno de los depósitosde casiterita más ricos del mundo. Ellos abaste-cieron el estaño necesario para la producción debronce estañífero durante los períodos HorizonteMedio, Intermedio Tardío y Horizonte Tardío (verp.e., Figuras 7 y 8).

El bronce ternario: Tiwanaku y San Pedro deAtacama

Al sur del lago Titicaca, en el altiplano bolivia-no y en el norte de Chile, para el mismo períodoexisten evidencias recientemente obtenidas de laproducción de un tercer tipo de bronce: una alea-ción ternaria compuesta de cobre, arsénico y ní-quel (Lechtman 1997, 1998, 1999, 2003a,2003b). En ciertos aspectos, esta aleación ternariaes la más interesante de los tres tipos de bronce.Es intrigante en primer lugar porqué este tipo debronce es extremadamente raro, no sólo en losAndes sino en cualquier otra parte del mundoantiguo.

Segundo, las menas de níquel son casi inexistentesen los Andes (Tabla 2).

MENAS DE COBRE

Metal nativo Domeykita Cu3As

Sulfuro Enargita Cu3AsS4Tennantita [(Cu,Fe)12As4S13]

Oxido Olivenita [Cu2(AsO4)(OH)]Chenevixita [Cu2(AsO4)2(OH)4•H2O]

MENAS DE FIERRO

Sulfuro Arsenopyrita FeAsS

Oxido Scorodita FeAsO4•2H2O

Tabla 1. Menas comunes que contienen arsénico.

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Figura 1. Mapa de la región de los Andes Centrales y Sur Centrales, mostrando las esferas de influencia Wari y Tiwanaku durante elHorizonte Medio (cortesía de W. Isbell).

En la tierra, el níquel se encuentra mayormenteen el manto, la capa que está debajo de la cortezaque forma la superficie de la tierra. En algunosminerales como el silicato olivino que abunda enel manto hay níquel. Para que se formen depósi-tos de níquel económicamente aprovechables, engeneral, es necesario que los materiales derivadosdel manto vengan expuestos en la corteza a lasuperficie de la tierra. Virtualmente todas lasmodernas minas de níquel en el mundo están aso-ciadas con rocas que se formaron en su mayoría apartir de materiales del manto, como las rocas vol-cánicas marinas o las rocas derivadas de la fusióndel manto a consecuencia de antiguos impactosde meteoritos. Típicamente estas menas contie-nen minerales sulfúreos que llevan níquel o los

productos del intemperismo del olivino con con-tenido de níquel. En la región andina, la cortezaes extraordinariamente potente (en algunos luga-res más de 60 km) y las rocas que provienen ensu mayoría del manto subyacente son raras.

En consecuencia, los minerales de níquel son muyescasos en la zona andina. El mapa de la Figura 2muestra la distribución de los depósitos de níquelen la región considerada. La mayoría de los de-pósitos peruanos están ubicados en la vertienteoriental andina, son pequeños, de difícil acceso yde muy baja ley. Los depósitos de níquel en lastierras altas de Bolivia, el Noroeste Argentino yla costa central de Chile son más accesibles, perotambién son pequeños y tienen una distribución

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Figura 2. Mapa donde se muestra la ubicación de los principales depósitos de menas de enargita, de níquel y de casiterita en la zonaandina de Sudamérica (tomado de Lechtman 2003b).

ciudad

distrito minero con menas de enargita

enargita (menas ricas en enargita)

menas ricas en níquel

menas ricas en casiterita

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Figura 3. Hacha-moneda, proveniente de Ecuador, martilladaen bronce arsenical. Colección del Museo Antropológico delBanco Central, Guayaquil, Ecuador.

Niquelina NiAs

Gersdorffita NiAsS

Compuestos: domeykita- Cu3As-NiAs2-NiAsrammelsbergita-niquelina

Tabla 2. Minerales metálicos que contienen níquel y arsénico.

Figura 4. Hacha gigante, proveniente de Ecuador. Vaciada enbronce arsenical. Colección del Museo de Arte Prehistórico, Casade la Cultura, Guayaquil, Ecuador. Figuras 5a y 5b. Las llamadas “puntas”, cuya función es desco-

nocida. Provienen del valle de Lambayeque, costa norte del Perú,y fueron vaciadas y martilladas en bronce arsenical (5a, anterior;5b, posterior). Colección del Museo Brüning, Lambayeque, Perú.

a

b

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Figura 6. Tupus, excavados en Pikillacta, Perú. Martillados en bronce arsenical. Colección del Museo de la Casa Garcilaso, Cusco, Perú.

Figura 7. Hacha ‘T’ con cuerpo grueso, excavada en Lukurmata,Bolivia. Vaciada en bronce estañífero. Colección del Museo Ar-queológico, Tiwanaku, Bolivia.

Figura 8. Anillo, excavado en Tiwanaku, Bolivia. Martillado enbronce estañífero. Colección del Museo Arqueológico, Tiwanaku,Bolivia.

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esporádica siendo también muy pobres. De he-cho, hasta ahora no hemos ubicado la fuente o lasfuentes de mineralización de níquel que pudieronhaber sido usadas en la producción del bronceternario.

Hay una tercera razón que justifica nuestro inte-rés especial en el bronce ternario. Hasta ahora losarqueólogos han excavado objetos metálicos fa-bricados con este extraño bronce solamente en doslugares de los Andes: Tiwanaku y San Pedro deAtacama.

Si consideramos la situación de Tiwanaku duran-te el Horizonte Medio, vemos que la mitad (50%)de los artefactos excavados de cobre o de bronceprocedentes de la cuenca del Titicaca y analizadosen nuestros laboratorios está hecha con bronceternario (ver p.e., Figuras 9 a 12). La Tabla 3 indi-ca que durante el Formativo Tardío el 80% detodos estos artefactos fue fabricado con el bronceternario. Durante el apogeo de la influenciaTiwanaku, la situación cambió poco a poco conla introducción del bronce estañífero, pero lamayoría de los artefactos siguió siendo producidacon bronce ternario. El bronce estañífero reem-plazó casi completamente al bronce ternario decobre-arsénico-níquel solamente en la época tar-día de Tiwanaku (Lechtman 1997, 1999, 2003a).

Como tenemos artefactos de bronce ternario deTiwanaku y de San Pedro, es necesario hacer unacomparación entre los dos conjuntos. A la fechahemos examinado y analizado (Tabla 4) el 80%de todas las hachas que existen en las coleccionesdel Museo Arqueológico R. P. Gustavo Le Paigeen San Pedro de Atacama (Figura 13). De este

grupo (36 en total) el 61% de las hachas estánhechas con bronce ternario, el resto están fabrica-das mayormente con bronce estañífero. En SanPedro no tenemos el mismo nivel de control res-pecto a la cronología del conjunto como sí se tie-ne con los artefactos excavados recientemente enTiwanaku. Sin embargo, la evidencia presentadaen la Tabla 5, proporcionada por Myriam Tarragóy Agustín Llagostera (com. pers., 2003-2004),muestra claramente la pertenencia de muchas ha-chas al Horizonte Medio.

La rareza del bronce ternario provocó una seriede interrogantes sobre las posibles relaciones en-tre el acceso al material y su uso en Tiwanaku yen San Pedro de Atacama: 1) ¿la aleación fue pro-ducida en ambos lugares?; 2) ¿fue producida so-lamente en uno de estos lugares y luego importa-da por el otro?; 3) ¿es posible que en ambos luga-res se haya usado cobre extraído de depósitos lo-cales y cercanos para producir la aleación, peroque se intercambiaron las menas que contribuye-ron a la aleación el níquel o el níquel más el arsé-nico?; y finalmente, 4) ¿en qué etapa de la pro-ducción de esta rara aleación el níquel pudo ha-ber sido compartido o intercambiado?, ¿en formade unas menas ricas en níquel?, ¿en forma delingotes ya producto de la aleación?, ¿en formade objetos del bronce ternario ya acabados?

Los análisis isotópicos de plomo de menasprovenientes de los Andes Centro Sur

Hemos buscado las respuestas a estas preguntasutilizando las técnicas de análisis de los isótoposde plomo. El mapa de la Figura 14b muestra laregión de los Andes Centro Sur, incluso a

Tipo de aleación

Cu Cu-As Cu-As-Ni Cu-Sn Cu-As-Ni-Sn

Fase Número N° % Total N° % Total N° % Total N° % Total N° % TotalTiwanaku analizado

Formativo Tardío 2- 11 – – 1 9.1 9 81.8 1 9.1 – – Tiw IV Temprano

Tiw IV Tardío - 11 1 9.1 – – 6 54.6 3 27.3 1 9.1 Tiw V Temprano

Tiw V 6 – – – – 1 16.7 5 83.3 – –

Posterior a Tiw 3 1 33.3 – – – – 2 66.6 – –

Tabla 3. Cronología de aleaciones de bronce de la cuenca del Titicaca (tomado de Lechtman 2003a).

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Figura 9. Tupu excavado en Tiwanaku, Bolivia. Martillado enbronce ternario (cobre-arsénico-níquel). Colección del MuseoArqueológico, Tiwanaku, Bolivia.

Figura 10. Cuchillo excavado en Tiwanaku, Bolivia. Martilladoen bronce ternario (cobre-arsénico-níquel). Colección del Mu-seo Arqueológico, Bolivia.

Figura 11. Clavo excavado en Tiwanaku, Bolivia. Martillado enbronce ternario (cobre-arsénico-níquel). Colección del MuseoArqueológico, Tiwanaku, Bolivia.

Figura 12. Grapa arquitectónica, excavada del muro del canalsur de la pirámide Pumapunku, Tiwanaku, Bolivia. Se fabricóvertiendo el metal derretido en una cavidad tallada en la carasuperior en la unión de piedras adyacentes del muro del canal.Hecha en bronce ternario (cobre-arsénico-níquel). Colección delMuseo Arqueológico, Tiwanaku, Bolivia.

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HEATHER N. LECHTMAN, ANDREW W. MACFARLANE

16

Figura 13. Grupo de hachas ‘T’ con cuerpo grueso, excavadasen San Pedro de Atacama, Chile. Vaciadas y martilladas en bronceternario (cobre-arsénico-níquel). Colección del Museo R. P.Gustavo Le Paige s. j., San Pedro de Atacama, Chile.

Sitio San Pedro nº MIT n° Asignación Comentariocronológica

Quitor-5 18.352 5228 * MT, AL MT: Tiwanaku (hay como ofrenda algún biende esa filiación concreta)

Quitor-5 18.355 5230 MT MT: Tiwanaku (hay como ofrenda algún biende esa filiación concreta)

Quitor-6 16.463 5224 ALQuitor-6 16.466 5117 * ALQuitor-6 16.482 5226 MT, AL MT: Tiwanaku (hay como ofrenda algún bien

de esa filiación concreta)Quitor-6 16.487 5227 MT MT: Tiwanaku (hay como ofrenda algún bien

de esa filiación concreta)Quitor-6 18.353 5229 MT, ALQuitor-6 18.356 5231 * MT, AL MT: Tiwanaku/Aguada (además de bienes

Tiwanaku hay objetos claramente de LaAguada del Noroeste Argentino)

AL: Transición Temprano/MedioQuitor-6 18.357 5232 * MT, ALQuitor-6 19.406 5233 ALSolor-3 18.381 5238 * MT, ALSolor-3 18.384 5239 MT, ALSolor-3 18.385 5240 * MT, ALToconao Oriente 16.786 5244 ALCoyo Oriente 16.474 5246 ALCoyo Oriente 17.320 5247 ALCoyo Oriente 20.706 5248 AL

Tabla 5. Hachas de San Pedro de Atacama analizadas en esta investigación y procedentes de tumbas cuya cronología corresponde alHorizonte Medio. Leyenda: MT: Myriam Tarragó; AL: Agustín Llagostera; *: Analizado para determinar la firma isotópica de plomo.

Tiwanaku y a San Pedro de Atacama. Las variaszonas indicadas corresponden a las provinciasisotópicas de plomo (Macfarlane et al. 1990).Cuando analizamos rocas y menas ubicadas en elaltiplano o en la sierra alta, sus valores isotópicosde plomo caerán en alguna parte dentro del cam-po llamado Provincia Isotópica III. Cuando anali-zamos rocas y menas ubicadas en la costa de laregión centro-sur, sus valores isotópicos de plo-mo caerán en alguna parte dentro del campo lla-

mado Provincia Isotópica I. Los valores isotópicosde rocas y menas ubicadas en el área intermedia–en las yungas o vertientes occidentales– caeránen alguna parte dentro del campo llamado Pro-vincia Isotópica II.

La Fosa Chile-Perú

Los valores isotópicos de plomo denominadostambién las firmas isotópicas de plomo (los tér-minos son sinónimos) de rocas y menas ubicadasa lo largo de la zona andina de Sudamérica va-rían. La firma isotópica de plomo de una roca omena varía en función directa de su distancia des-de la Fosa Chile-Perú.

La Fosa Chile-Perú marca la frontera geológicaentre la placa de Nazca al oeste, que forma elpiso oceánico sur-oriental del Océano Pacífico,y la placa sudamericana al este (Figura 15). Laconvergencia de estas dos placas empuja la pla-ca de Nazca hacia abajo en el manto a lo largode la orilla occidental del relativamente boyantecontinente sudamericano. A su vez, la subducciónde la placa de Nazca con su cubierta de sedi-mentos provoca una fusión en el manto debajo

LA METALURGIA DEL BRONCE EN LOS ANDES SUR CENTRALES: TIWANAKU…

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HEATHER N. LECHTMAN, ANDREW W. MACFARLANE

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del borde occidental de Sudamérica. Los magmasresultantes se han levantado abriéndose paso yhan interactuado con la corteza continental su-perpuesta, produciendo una larga historia de ac-tividad volcánica y la producción de menas aso-ciadas.

El control de la formación de menas porsubducción a lo largo de la Fosa Chile-Perú haproducido importantes variaciones en los cocien-tes del isótopo de plomo en las menas andinas.Los cocientes del isótopo de plomo varían conlas distancia desde la fosa y varían también a causade las diferencias en la geología de la cortezasudamericana. En general, estas variacionesisotópicas reflejan la creciente predominancia delplomo en la corteza continental sudamericana conla creciente distancia desde la Fosa Chile-Perú.

Se ve claramente que las provincias isotópicascorren en un sentido paralelo a la Fosa Chile-Perú.Las firmas isotópicas cambian de oeste a este,desde la Provincia Isotópica I a la ProvinciaIsotópica III, de acuerdo con la distancia entre elterreno y la fosa. Notamos en la Figura 14b quelas grandes minas de Chuquicamata y deCollahuasi están ubicadas en una zona geográficaque corresponde a la Provincia Isotópica I (la zonadenominada “costa”), aunque Collahuasi se sitúaa unos 5000 m de altura y Chuquicamata a unos2600 m.snm. No es la altura del depósito lo quedetermina su firma isotópica, sino la distancia dela fosa.

En la Figura 14 el mapa está acompañado por ungrupo de gráficos isotópicos (Figura 14a) indican-do la forma y extensión de los campos isotópicosde plomo de cada provincia, campos que ya hansido determinados para rocas y menas de la re-gión (Macfarlane et al. 1990; Kamenov et al.2002). Por ejemplo, el mapa indica que la minaChuquicamata está ubicada en la costa desérticadel norte de Chile. Se supone que los valoresisotópicos de plomo analizados de las menas deChuquicamata caerían dentro del campo de laProvincia I del gráfico mostrado en la Figura 14a.De igual manera, el mapa muestra que la minaCorocoro está ubicada en el altiplano del norte deBolivia. Se supone que los valores isotópicos deplomo analizados de las menas de Corocoro cae-rían dentro del campo de la Provincia III de laFigura 14a.

Notamos que las provincias isotópicas que repre-sentan menas de la costa (Provincia I) y menasdel altiplano y de la sierra alta (Provincia III) to-man una orientación casi horizontal, mientras queel campo que representa menas de las yungas overtientes occidentales (Provincia II) toma unaorientación casi vertical. Esta situación surgiódurante la formación de la capa exterior de la tie-rra. Cuando las rocas y menas en la región de laProvincia II se formaban originalmente en la capaexterior, los procesos volcánicos causaron unamezcla geológica de los materiales provenientesde las Provincias I y III. Los valores isotópicosde las rocas y menas de la Provincia II reflejanesta mezcla geológica. Como resultado el campoisotópico de la Provincia II siempre se presentamuy inclinado y muy angosto.

Figura 15. Distribución de los depósitos de menas en los Andescentrales y provincias isotópicas en relación con la fronteratectónica entre la placa Sudamericana y la de Nazca. La fronteraentre placas está marcada en la superficie por la fosa Chile-Perúque corre aproximadamente paralela a la línea de costa. a) Vistadel mapa; b) Sección transversal esquemática (la geometría exactavaría con la latitud).

LA METALURGIA DEL BRONCE EN LOS ANDES SUR CENTRALES: TIWANAKU…

19

Avaroa y Cobrizos. La mina Avaroa cae en el cam-po de la Provincia isotópica III; la mina Cobrizoscae en el campo de la Provincia IV (Figura 18).Como las de la Provincia III, las menas de la Pro-vincia IV están dominadas por plomo provenien-te de la corteza continental. La Provincia IV di-fiere de la Provincia III porque la corteza conti-nental debajo de esta área de los Andes tiene unafirma isotópica de plomo distintivo, con bajo206Pb/204Pb en comparación con 208Pb/204Pb.

Figura 16. Mapa de la zona andina centro sur, entre Tiwanaku ySan Pedro de Atacama. Las minas indicadas han sido incluidasen una investigación para determinar las posibles fuentes demenas explotadas durante el Horizonte Medio (tomado deLechtman 2003a).

Resultados de los análisis isotópicos deplomo: Menas y artefactos asociados conTiwanaku y San Pedro de Atacama

Durante varios reconocimientos geológicos en laregión entre el lago Titicaca y el Noroeste Argen-tino (Figura 16; Lechtman 2003a), muestreamosmenas de depósitos de cobre y de cobre ricos enarsénico para sus análisis isotópicos de plomo. LasFiguras 17 a 21 indican algunos de nuestros re-sultados. La Figura 17 presenta los análisisisotópicos de plomo de tres minas chilenas de lacosta y de las vertientes occidentales norteñas. Losvalores isotópicos de plomo analizados de las ri-cas menas arsenicales de Chuquicamata caen to-talmente dentro del campo de la Provincia I, elcampo determinado por las menas costeñas. Losanálisis hechos recientemente indican que los va-lores isotópicos de plomo de las menas de cobrede Collahuasi también caen dentro del campo dela Provincia I. Las firmas isotópicas de cada minaforman una agrupación estrecha y las dos agrupa-ciones están casi superpuestas. Casi no podemosdiferenciar las firmas isotópicas de plomo deChuquicamata de las de Collahuasi, pero es evi-dente que las firmas isotópicas de plomo de estasdos grandes minas caen en la Provincia I.

Por otra parte, los valores isotópicos de plomoanalizados del depósito de Chulacao, una minade cobre muy cercana al actual pueblo de SanPedro de Atacama, caen totalmente dentro de uncampo de la Provincia II, con su característicaformación inclinada. La ubicación en el gráficode cualquier campo de la Provincia II puede sertrasladada por el eje horizontal del gráfico, desdela izquierda a la derecha, pero cada campo siem-pre mantiene la forma pendiente y angosta.

La Figura 18 presenta los resultados de nuestrosanálisis isotópicos de plomo de las menas prove-nientes de un grupo de minas ubicadas cerca deTiwanaku y de dos vetas de la mina Corocoroubicada más lejos, hacia el suroeste. Todos losvalores de los isótopos de plomo determinados deestas menas altiplánicas caen totalmente dentrodel campo de la Provincia III.

Estamos tomando muestras de menas de cobreprovenientes de la zona de Lípez, en el extremosur de Bolivia (Figura 16). Hasta ahora hemosanalizado las menas de dos minas de Lípez:

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LA METALURGIA DEL BRONCE EN LOS ANDES SUR CENTRALES: TIWANAKU…

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LA METALURGIA DEL BRONCE EN LOS ANDES SUR CENTRALES: TIWANAKU…

25

Durante el proceso de la fundición, cuya funciónes la de extraer de una mena su componente me-tálico, una parte del plomo en la mena pasa direc-tamente y sin alteración química al metal. El va-lor isotópico del plomo no cambia durante el pro-ceso de la fundición. Por eso, el valor isotópicodel metal fundido es el mismo que el valorisotópico de la mena que le dio origen (Macfarlane1999). Este hecho permite hacer comparacionesentre las firmas isotópicas de objetos por un lado,y las firmas isotópicas de una mena por el otro,con el fin de determinar si existe una correspon-dencia entre ambos.

En la Figura 19, superpuestos en los campos demenas del altiplano, hemos indicado los valoresisotópicos determinados por 14 artefactos de bron-ce ternario provenientes de Tiwanaku (la firmaisotópica de plomo de cada objeto está indicadacon un triangulo negro). En la Figura 20, super-puestos en los campos de menas de la costa, he-mos indicado los valores isotópicos determinadospor 16 hachas de bronce ternario provenientes deSan Pedro de Atacama (la firma isotópica de plo-mo de cada hacha está indicada con un cuadradoblanco).

Artefactos del área de Tiwanaku

De los 14 análisis de isótopo que determinamospara los artefactos de bronce Cu-As-Ni prove-nientes del área de Tiwanaku (Figura 19), sinduda nueve derivan de la Provincia IIIa.Tiwanaku se encuentra geográficamente dentrode la Provincia IIIa y estos análisis tambien es-tán dentro o en el margen de error del campo deanálisis de menas del área de Tiwanaku. Inclui-mos en esta área menas de los depósitos deCorocoro y de Don Carlos (ver Figura 16). Losdatos isotópicos son consistentes y los interpre-tamos como que la mayor parte de los artefactosTiwanaku fueron hechos a partir de menas obte-nidas localmente.

Los restantes cinco análisis de artefactos deTiwanaku contienen un componente de plomo conun alto cociente de 206Pb/204Pb por lo que estána la derecha del campo de la Provincia IIIa que semuestra en la Figura 19. Estos análisis coincidencon el campo para la Provincia IIIb (Macfarlaneet al. 1990; Kontak et al. 1990). Las menas de laProvincia IIIb son dominadas por plomo desde unafuente de corteza continental diferente de aque-

llas que caracterizan la Provincia IIIa.Geográficamente estas menas ocurren en el áreade la cordillera de Carabaya del sureste del Perú,al noroeste del lago Titicaca. Es posible que me-nas de esta área también fueran utilizadas enTiwanaku.

Las hachas de San Pedro de Atacama

Hemos realizado un total de 16 análisis en lashachas de San Pedro de Atacama. De éstas, 13tienen inequívocamente firmas isotópicas de plo-mo de tierras altas que derivan de menas de laProvincia IIIa, Provincia IIIb o Provincia IV (Fi-gura 20). Las fuentes dominantes de menas utili-zadas en la manufactura de estos artefactos nopueden haber estado en el cinturón de cobre chi-leno. Entre las menas con firmas isotópicas deplomo del altiplano, la mitad están marcadas en ocerca del campo para la Provincia IIIa o estánincluidas dentro del campo de análisis de menasdel área de Tiwanaku.

Dentro del grupo de 16 hachas, un grupo máspequeño de análisis (cuatro hachas) está marcadoa valores más altos de 206Pb/204Pb. Las únicasfuentes de menas que actualmente se sabe soncompatibles con estas composiciones isotópicasde plomo están en la Provincia IIIb (sureste delPerú). Es posible que menas con estas firmasisotópicas de plomo puedan ocurrir también en elNoroeste Argentino pero aún disponemos de muypocos datos isotópicos para esa región.

Dos de los análisis de las 16 hachas de San Pedromuestran cocientes muy bajos de 206Pb/204Pbrespecto a 208Pb/204Pb. Estos valores de isótopode plomo están arriba y a la izquierda del conjun-to principal de la Provincia IIIa y fuera del rangode las menas del área de Tiwanaku. Los cocientesde isótopo de plomo sugieren que estos dos arte-factos podrían contener un componente de la menade cociente muy bajo 206Pb/204Pb típico de laProvincia IV que ocupa el Lípez y las regionesdel altiplano occidental de Bolivia.

Los cocientes de isótopo de plomo de las restan-tes tres hachas de San Pedro de Atacama estánmarcados dentro de la Provincia I. Tres de estosanálisis son consistentes con las composicionesde menas del cercano depósito de Chulacao, y dosson consistentes con la mena proveniente deCollahuasi o de Chuquicamata.

HEATHER N. LECHTMAN, ANDREW W. MACFARLANE

26

Las menas de la Provincia IIIb que se traslapanisotópicamente con la Provincia I (Figuras 14 y20) son principalmente menas de plomo-zinc-plata(Pb-Zn-Ag) con un componente menor de cobre(Kontak et al. 1990). En consecuencia, es pocoprobable que hayan proporcionado menas fuentespara estos artefactos.

Los cocientes de isótopos de plomo de las hachasde San Pedro de Atacama parecen reflejar unamplio rango geográfico de materiales fuentes,predominantemente de las provincias de tierrasaltas IIIa y IIIb, con contribuciones menores delas áreas cercanas en Lípez y Chile.

En la Figura 21 hemos combinado los datos delas Figuras 19 y 20 que permite hacer una com-paración más directa de los resultados analíticos.El campo descrito por los valores de los objetosde Tiwanaku está indicado por una línea de guio-nes cortos. El campo formado por las firmasisotópicas de las hachas de San Pedro está ence-rrado por una línea de guiones largos.

Conclusiones

Se pueden sacar varias conclusiones de estos re-sultados analíticos.

Primero, notamos que todos los artefactos deTiwanaku fabricados con el bronce ternario deri-van de menas altiplánicas y de las sierras altas.No había ninguna contribución de alguna menacosteña o de las vertientes occidentales en la pro-ducción de estas aleaciones.

Segundo, notamos que las menas provenientes dela gran mina costeña de Chuquicamata no habíansido usadas en la gran mayoría de los casos paraproducir la aleación ternaria de bronce encontra-da en las hachas de San Pedro de Atacama. Con-cluimos lo mismo respecto a las menas deCollahuasi.

Tercero, notamos que las firmas isotópicas de plo-mo de las hachas de San Pedro forman una agru-pación abierta y con un amplio rango de valores.Las firmas isotópicas de plomo de las hachas caenprincipalmente dentro de la Provincia III. Estosignifica que habría una contribución mayor y sig-nificativa de las menas de la Provincia III –esdecir, del altiplano– a la producción del bronceternario encontrado en las hachas. En efecto, se

puede decir que las hachas de San Pedro deAtacama fueron hechas con menas provenientesdel altiplano.

Hay varias opciones para interpretar este últimoresultado. Es posible que en San Pedro de Atacamase hallan obtenido menas del altiplano y usadoaquellas para fabricar algunas de las hachas. Tam-bién es posible que en lugar de las menas, en SanPedro, adquirieran lingotes de bronce ternario delas tierras altas, es decir, lingotes fabricados conmenas de la sierra. Finalmente, es posible que lasfirmas isotópicas de plomo de las hachas que caendentro de la Provincia III representen hachas fabri-cadas en las tierras altas y exportadas a San Pedro.

Estos resultados obtenidos de las investigacionesisotópicas de plomo ayudan a aclarar cuáles fue-ron las fuentes de las menas de cobre o de cobrerico en arsénico que habrían sido fundidas paraproducir el bronce ternario usado para fabricarmuchos de los artefactos encontrados en Tiwanakuy en San Pedro de Atacama. Desgraciadamente,los resultados no nos acercan a una determina-ción de la fuente de níquel usada en estas alea-ciones de bronce ternario.

El rango muy amplio de las firmas isotópicas deplomo del tipo Provincia III del bronce ternariode las hachas sugiere que su plomo provino delas numerosas menas de cobre isotópicamente di-ferentes de la Provincia III, más bien que de unpequeño número de depósitos de níquel. Aparen-temente los valores isotópicos de plomo asocia-dos con los minerales de níquel fundido con losminerales de cobre no son lo suficientemente di-ferentes para producir un efecto detectable en losanálisis que hemos hecho; o las concentracionesde plomo en las menas que contienen níquel erandemasiado bajas para influenciar las composicio-nes isotópicas de aleaciones hechas con menas dela Provincia III que contienen cobre. Por lo tanto,el método de isótopo de plomo no se adapta bienpara identificar con confianza la fuente del com-ponente níquel en estas aleaciones ternarias.

Ya que el elemento osmio esta presente en mayo-res proporciones que el plomo en las rocas quecontienen níquel, y porque los cocientes del isóto-po de osmio varían mucho en la naturaleza, lasmediciones de los cocientes del isótopo de osmioen las aleaciones del bronce ternario podrían ofre-cer nuevas restricciones en cuanto a la identifica-

LA METALURGIA DEL BRONCE EN LOS ANDES SUR CENTRALES: TIWANAKU…

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ción de la fuente del níquel. Por ejemplo, los co-cientes del isótopo de osmio tendrían que permi-tirnos decir si el níquel provino de una fuente dela Provincia I.

Un pequeño número de los objetos analizados deTiwanaku y San Pedro tienen valores de 206Pb/204Pb notablemente más altos que cualquiera delas menas bolivianas conocidas de la ProvinciaIII. Estos valores se traslapan con menas de lasección peruana de la Provincia III muchas de lascuales ocurren en el lejano sureste del Perú (Pro-vincia IIIb en la Figura 14a). Es posible que estosbronces se hicieran con cobre del sureste del Perú.Sin embargo, también hay varios depósitos decobre conocidos en el Noroeste Argentino quegeográficamente están mucho más cerca de SanPedro y que se esperaría contengan plomo del tipoProvincia III. Nuevos análisis de tales menas delnoroeste de Argentina deberían indicar si estasmenas podrían haber proporcionado el cobre paraalgunas de las aleaciones ternarias utilizadas paraproducir los artefactos hallados en Tiwanaku y enSan Pedro de Atacama.

Esta investigación es un trabajo que va a conti-nuar, ya que tenemos que hacer el mismo tipo deestudio para las menas del Noroeste Argentino y

para artefactos de bronce estañífero provenientesde la zona centro-sur.

Agradecimientos Los exámenes y análisis de losartefactos arqueológicos de Bolivia y Chile fue-ron realizados con permisos concedidos por lasautoridades de ambos países. En La Paz la inves-tigación fue aprobada por la Secretaría Nacionalde Cultura, Ministerio de Desarrollo Humano, conResolución Secretarial nº 039/95 (5 de junio de1995). En San Pedro de Atacama la investigaciónfue aprobada por el Director del Instituto de In-vestigaciones Arqueológicas y Museo de la Uni-versidad Católica del Norte, para el período com-prendido entre los años 1998 y 2001. En 1996 y1998 Heather Lechtman recibió de la Curtiss T.Brennan & Mary G. Brennan Foundation dos be-cas para la realización del trabajo de campo. EnBolivia y Chile este trabajo se hizo mucho másfácil por la asistencia proporcionada por DavidCadwell durante sus años como Gerente Generalde la Compañía Minera Asarco, S. A., Iquique,Chile. Heather Lechtman agradece a MyriamTarragó y a Agustín Llagostera su ayuda en la de-terminación de la cronología relativa de las ha-chas de San Pedro. Los autores agradecen a AnaMaría Soldi por su traducción al español del ma-nuscrito.

REFERENCIAS CITADAS

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