|C. ZIOBROWSKI, E. CABANILLAS, T PALACIOS Y L. GONZALEZ

|Abstract: Many archaeological objects are made of copper and arsenic (arsenical copper, arsenical bronze) and it is frequent to wander if arsenic was included accidentally and whywas it abandoned on behalf of tin. Searching to broaden our knowledge of alloys to analyze archaeological objects from Norwest Argentina, we made an alloy of Cu 80 and As 20 by weight and studied the loss of arsenic, determination of the casting structures, x-rays fluorescence, re-crystallization and metallography after different thermal and mechanic treatments. Results are compared with previous bibliography.

Durante mucho tiempo la posición dominante en las investigaciones arqueometalúrgicas consideró como bronces sólo a las aleaciones de cobre y estaño, este último elemento en proporciones significativas. Sin embargo, las evidencias acumuladas fueron indicando que, además de esa combinación, en la antigüedad fue importante la aleación de cobre con arsénico, a la que algunos autores llamaron cobre arsenical y otros bronce arsenical. En Asia Occidental y Europa esta aleación fue regularmente producida entre aproximadamente el 3500 y el 1600 a.c. hasta ser reemplazada por el bronce estañífero (Lechtman) 1991.

En torno al tema de la producción} uso y abandono del bronce arsenífero se generaron interesantes polémicas que promovieron avances en el conocimiento general de la metalurgia del pasado. Uno de los temas centrales fue establecer si este material era producido con expresa intención del artesano o si provenía de simple contaminación de la mena de cobre utilizada (Marechal) 1958). En general, las depósitos de óxidos y carbonatos de cobre suelen estar geológicamente asociados con cantidades menores de minerales que contienen arsénico. Algunos sulfuros son, por naturaleza, potenciales bronces arsenicales, como la enargita -19% As y 46% Cu- y la tennantita -21 % As y 53% Cu- (Charles) 1967; 1992).

El arsénico es un elemento sumamente volátil, no obstante lo cual, si minerales oxidados de cobre contaminados son fundidos en condiciones reductoras, una cantidad variable de arsénico puede ser retenida en el metal. La cuestión se hace más compleja cuando se trabaja directamente con sulfuroso En estos casos es necesario implementar una tostación de la mena, antes de la reducción, con el objeto de separar el exceso de azufre. En fundiciones experimentales se ha observado que durante la tostación de un sulfuro de cobre y arsénico se pierde, en forma de humos, hasta un 50% de este último elemento (Lechtman, 1980), pero que el resto es retenido en la posterior fusión reductora (cf. Budd y Ottaway, 1991:133). Las temperaturas del contenedor de fundición, las características de la colada y las eventuales operaciones de refinación del metal obtenido, en condiciones oxidantes, pueden conducir a una mayor disminución de la proporción de arsénico (cf. Pollard et aL, 1991). Incluso: |«...severe loss of arsenic can take place when the metal is worked under oxidizing conditions in the salid state» (Tylecote, 1980:188).

Varios autores han tratado de definir la intencionalidad en la producción del bronce arsenical a partir de la proporción de aleante contenido (Budd y Ottaway, 1991). Coghlan expresó, por ejemplo, que: " |In the case of arsenical coppers which contain a low percentage of arsenic, say 1 or 2 per cent, the arsenic content will have derived as an impurity of the ore meltedn" (Coghlan, 1975:22).

Tylecote participó de la idea de que metales con proporciones menores al 2% de arsénico provienen de la fusión de minerales de cobre contaminados. |"Most copper ores contain a little arsenic and a proportion is recovered during smelting giving about 1-2% in the copper" (Tylecote, 1987:43). El más alto porcentaje para diferenciar la intencionalidad de la aleación fue propuesto por Rovira Llorens (1991), quien habló de la necesidad de un 4 a 6% de arsénico, proporción a partir de la cual, según expresa, comienzan a verificarse mejoras en las cualidades físicas del producto, como dureza y capacidad de trabajo en frío.

Una entusiasta impulsora de la idea de considerar a la combinaciones cobre-arsénico como verdaderos bronces fue Lechtman (Hosler et aL, 1990), contextualizando su producción en el desarrollo de la metalurgia andina. En este sentido, propuso llamar cobres arsenicales a aquellos materiales con menos del 0.1 % de arsénico y aleaciones bajas cuando las proporciones se ubicaran entre 0.1 % y 0.5% de arsénico. Desde esta postura, puede considerarse bronce arsenical a aquellas aleaciones con contenidos mayores a 0.5% de arsénico, punto en el cual las cualidades físicas del material se hacen notorias (Zwicker, 1991; cf. Rovira Llorens, 1991; Budd y Ottaway, 1991). Lechtman, (1991) manifestó que la evidencia proveniente de la región andina sugiere que las aleaciones de cobre-arsénico fueron producidas directamente a través de cargas controladas en el horno. Al respecto, realizó experimentos utilizando menas cuproarsenicales, total o parcialmente tos­tadas, y óxidos de cobre, con los que obtuvo lingotes que alcanzaban en su composición 7% de arsénico.

La información arqueometalúrgica del Viejo Mundo sugiere que, gradualmente, la aleación cobre-arsénico fue reemplazada por el bronce estañífero. Sobre las razones del cambio no hay opiniones coincidentes. Desde las cualidades de los productos, tanto el estaño como el arsénico proporcionan mejoras en el colado, por las propiedades desoxidantes del cobre, en la resistencia a la corrosión y en el trabajado en frío y/o caliente (Véase Lechtman, 1978:511; Budd y Ottaway, 1991). Charles opinó que: |«...the gradual cessation of its use in history clearly lies in the extreme toxicity of practically all arsenic salts, particularly the oxides, so readily formed during the processing of arsenic-containing minerals» (Charles 1967:26). Estas razones para explicar el abandono de la producción de bronces arsenicales (ver también Maddin et al., 1977:93) fueron discutidas por otros autores: |«Aunque los procedimientos usados para su manufactura produjeran efectos tóxicos, es evidente que los artesanos aprendieron a controlarlos rápidamente. McKerrell y Tylecote (1972) han demostrado, por su parte, que es insignificante y fácilmente controlable el peligro de los humos arsenicales producidos durante la fundición de menas cuproarsenicales» (Lechtman 1978:508).

El hecho es que para la región andina central una producción regular de bronce arsenical es reconocida a partir del 900 d. C, continuando hasta el advenimiento del imperio incaico (Lechtman, 1991:43; 1978; 1986; Mohen, 1990; Bray, 1991). Si bien se conocen objetos de la Huaca de la Luna, en el valle de Moche, ubicados cronológicamente entre el 300 Y 500 d. e, con contenidos de hasta el 2 % de arsénico (Mohen 1990; Lechtman 1978; 1980), se ha considerado que hasta comienzos del Período Intermedio Tardío el uso del bronce arsenical fue ocasional y tal vez no intencional (Lechtman 1978:492). En el caso andino, se ha propuesto un sugestivo argumento para dar cuenta del reemplazo de un tipo de bronce por otro:

|«En cuanto a su uso y propiedades, el bronce arsenical y el bronce estannífero parecen ser semejantes. Ninguno de los dos representaba un adelanto metalúrgico. Sin embargo, desde el punto de vista ideológico eran diferentes. Sospecho que la difusión del bronce estannífero en toda el área del Tahuantin suyu fue consecuencia de un acto político. El bronce estannífero fue la aleación imperial por excelencia, el símbolo del Imperio. Los incas, que dominaban completamente su manufactura, para quienes era fácil controlar el abastecimiento de estaño, pudieron imponerlo a lo largo de todo el territorio andino tal como impusieron el quechua. Ambas fueron medidas tomadas deliberadamente con la intención de unificar, uniformar y controlar determinados aspectos de la cultura que podian fácilmente identificar a los individuos con la condición de sujetos del Estado Inca» (Lechtman 1978:511).

En una tendencia similar se ubicaron otros autores: |«Because tin bronze was found throughout the empire and because the shift to its use was sudden, it is probable that its production was introduced by the Inkas, who would have controlled manufacture by regulating the distribution of the tin» (Earle y D'Altroy 1989:203).

Sin negar la posibilidad de que la producción y uso del bronce estañífero fuera manipulado políticamente por el incario, en algunos ámbitos andinos, concretamente el Noroeste argentino, la producción de esta aleación fue bastante anterior a la expansión del Tawantinsuyu (1. R. González, 1994; 1997). Queda espacio para pensar que, como han señalado algunos investigadores (Tylecote 1979; Hauptmann et aL, 1986; Rovira Llorens, 1991), el reemplazo del bronce arsenífero por el estañífero haya tenido que ver con variables técnicas (d. Charles, 1992). Entre ellas, un aumento en la escala de producción de metales, motivada por una mayor demanda, pudo promover fundiciones con rangos térmicos más controlados y eficientes, con coladas por etapas, lo que se traduciría en una refinación (intencional o no) de los metales base, y en un trabajo en frío más intenso de los objetos terminales. Los artesanos pudieron haber advertido que las propiedades antes apre­ciadas de la combinación cobre-arsénico tendían a desaparecer (por la eliminación del arsénico), lo que pudo impulsar la experimentación hasta dar con el estaño.