¿ Qué se quiere decir con el término "bronce" y cómo se puede hablar de "un rango de bronces"? Los bronces son aleaciones de cobre con otros metales. Estas aleaciones comparten ciertas propiedades físicas o mecánicas. El "bronce clásico" es la aleación de cobre con estaño y en los Andes se acostumbra asociar el bronce estañífero con el imperio incaico. Además existen otras aleaciones que también son verdaderos bronces, las de cobre con arsénico a veces llamadas "bronces arsenicales". Se ha demostrado en el laboratorio que existe poca diferencia en cuanto a las propiedades mecánicas entre el bronce estañífero y el bronce arsenical. Es decir, como metales funcionan de manera similar. En cuanto a sus características difieren principalmente en su ductilidad y color.

La Figura 2 muestra el endurecimiento ocurrido en bronces arsenicales y bronces estañíferos cuando estas aleaciones son martilladas (Lechtman, 1996). Al trabajar el metal, su dureza aumenta al tiempo que su grosor disminuye. Este conjunto de gráficos muestra el aumento en la dureza de cada aleación en función del cambio en su grosor. El resultado más importante cuando se comparan los dos tipos de bronce, se observa en el gradiente de las curvas. Las curvas son esencialmente paralelas, es decir, la variación en el cambio de endurecimiento es casi igual para ambos tipos de bronce. Aunque se puede producir un bronce estañífero más duro que uno arsenical, martillándolo, en la práctica esto sucede rara vez. Como se aprecia en la Figura 2, cuando se martilla hay muy poca diferencia en la reacción de los dos tipos de bronce.

Además de la dureza se ha estudiado la resistencia de estas aleaciones bajo compresión, tensión, como también su ductilidad (Lechtman, 1996 J. En general, dentro de la gama de aleaciones con contenidos de arsénico o estaño entre 1 % Y 7%, los dos tipos de bronce responden casi de la misma forma a fuerzas externas. Sus propiedades mecánicas son muy similares, y en cierto sentido, los dos tipos de bronce son indistinguibles. Sin embargo, difieren notoriamente en cuanto a su ductilidad o maleabilidad: los bronces arsenicales son mucho más dúctiles que los estañíferos. Este hecho los convierte en materiales excelentes para la fabricación de láminas delgadas.

Figura 2: Conjunto de curvas determinadas experimentalmente, para comparar el endurecimiento de aleaciones de cobre-arsénico y de cobre-estaño, cuando se someten a una deformación plástica (trabajado en frío). La concentración de arsénico o estaño en cada curva se expresa con el porcentaje en peso.

Por supuesto el color de los dos tipos de bronce es bastante diferente. Entre mayor sea la proporción de arsénico dentro de la aleación su color será más plateado; en contraste, cuando se añade estaño al cobre la aleación se vuelve cada vez más amarilla.

Hasta el presente en los Andes se conocen cuatro o cinco aleaciones de cobre que en opinión de la autora pueden llamarse "bronces", todas producidas por primera vez durante el Horizonte Medio (Véase Cuadro 1). En este artículo sólo se mencionan tres puesto que son los materiales con que se elaboraron los artefactos arqueológicos estudiados y analizados por la autora.

Durante el Horizonte Medio en toda la zona de los andes centrales, es decir, en el territorio actualmente correspondiente a Perú y Ecuador, solamente se produjo bronce arsenical. El Lago Titicaca constituyó el límite sureño para la producción de este bronce. Al sur del Lago en el altiplano boliviano y en el norte de Chile para el mismo período, tenemos evidencias recientemente obtenidas de la producción de un segundo tipo de bronce: una aleación temaria compuesta de cobre, arsénico y níquel. Objetos metálicos hechos de esta extraña aleación han sido excavados en Tiwanaku y en San Pedro de Atacama en Chile (Lechtman, 1997). Hacia las fases tardías del estado Tiwanaku (Tiwanaku Cuatro Tardío y Tiwanaku Cinco), la situación en la cuenca del Titicaca cambió y poco a poco el bronce estañífero reemplazó al bronce temario de cobre-arsénico-níquel.

Cuadro 1 : ALEACIONES DE BRONCE DEL HORIZONTE MEDIO REGISTRADAS EN LA LITERATURA

Lo anterior tiene sentido cuando se lo relaciona con la ubicación y distribución de menas que evidentemente sirvieron como fuentes para la fundición y elaboración de estos tres tipos de bronce (Véanse Figuras 3, 4, 5).

Las fuentes primarias de arsénico para los bronces arsenicales andinos son menas de tetraedrita, especialmente enargita [Cu3AsS4] y sus productos de alteración como chenevixita [Cu2Fe2(AsO4)2(OH)4 . H2O]. La arsenopirita [FeAsS] es otra mena que pudo aportar el arsénico utilizado en los bronces producidos en el extremo norte de la costa peruana (Merkel et.al., 1994). La enargita abunda en la región andina central; la Figura 3 muestra la distribución de los depósitos principales en el norte, centro y sur de los Andes (Petersen, 1989). Menas de enargita existen en una zona que se extiende desde Pilzhum en el sur de Ecuador a Laurani en el norte de Bolivia. Los depósitos más grandes y ricos se localizan en Perú central. En el Noroeste de Argentina se encuentra enargita en Capillitas y Famatina, mientras que en el norte de Chile se halla en Collahuasi y Chuquicamata, donde se asocia a cobre porfio (Petersen, 1989).

Figura3: Mapa donde se ubican los principales depósitos de menas de enargita en la zona andina de Sur América.

La Figura 3 clarifica por qué los arqueólogos encuentran una alta concentración de artefactos de bronce arsenical en la zona Andina central. Allí existen abundantes y accesibles depósitos de enargita o de arseniatos que se forman tras la alteración de menas de súlfidos. Los mineros pudieron haber explotado fácilmente estos depósitos. Con la fundición estas menas producen directamente aleaciones de cobre-arsénico dentro del horno (Lechtman, 1996).
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Debido a la geología de los Andes y al predominio de rocas volcánicas, los Andes no presentan un ambiente favorable para la existencia de depósitos de níquel. En consecuencia los minerales de níquel son muy escasos. La Figura 4 muestra la distribución de los depósitos de níquel en la región considerada. Los depósitos peruanos se localizan en la vertiente oriental de los Andes y se extienden aproximadamente desde la vecindad de Huamalies hasta Vilcabamba. La mayoría de estos pequeños depósitos de níquel se ubican a alturas inferiores a los 3.000 msnm y es poco probable que hayan sido evidentes para los mineros andinos (U. Petersen, comunicación personal 1997). Los depósitos de níquel en las tierras altas de Bolivia, el Noroeste argentino y la costa central chilena, son más accesibles pero también son pequeños y tienen una distribución esporádica.

Figura 4: Mapa donde se ubican los principales depósitos de menas de níquel en la zona andina de Sur América.

No obstante, como lo indica el Cuadro 2, la mitad de los artefactos excavados de cobre y de aleaciones de cobre procedentes de la cuenca del Titicaca analizados por la autora (Véase Lechtman, 1997) están hechos de la aleación ternaria cobre-arsénico-níquel. Aunque aún no se sabe qué menas suministraron los minerales que aportaron el níquel a estos bronces ni dónde se originaron estas menas, el mapa de la Figura 4 muestra que los minerales procedían muy posiblemente de la región entre La Paz, Bolivia y Taltal (sur de Antofagasta), o de Copiapó en Chile.