La anisotropía y el clivaje del cuarzo automorfo y sus posibles efectos sobre la talla: Una revisión bibliográfica
GEPN. Departamento de Historia I. Facultade de Xeografía e Historia. Universidade de Santiago de Compostela. Praza da Universidade, 1.15782, Santiago de Compostela, España. Email: carlos.rellan@fulbrightmail.org
En los últimos treinta años, los arqueólogos han comenzado a superar su tradicional desinterés por las industrias líticas realizadas en cuarzo, con un número creciente de trabajos centrados en esta materia prima. Sin embargo, la mayor parte de estas aproximaciones se han centrado fundamental o exclusivamente en el cuarzo xenomorfo o “cuarzo de filón”. En cambio, la variedad automorfa de esta materia prima – tradicionalmente conocida como “cristal de roca” o “cuarzo hialino” – ha recibido una atención comparativamente menor. En este artículo se describe sucintamente el estado de la investigación sobre dos de las características básicas del cuarzo automorfo: la anisotropía y el clivaje, con el objetivo de ofrecer, a aquellos investigadores que traten frecuentemente con este material, una base a partir de la cual poder aumentar su comprensión sobre el comportamiento mecánico del cristal de roca.
El cuarzo automorfo presenta características o comportamientos específicos durante la talla, derivados no sólo de la peculiar morfología y tamaño de sus soportes – monocristales de hábito prismático, generalmente de dimensiones reducidas – sino también de su naturaleza anisótropa (característica por la cual ciertas propiedades físicas de un material tienden a variar en función de la dirección en la que se midan) y quizás por la existencia de planos de clivaje (debilidades en la estructura del material por las que éste tiende a partirse o separarse con mayor facilidad). En este sentido, las investigaciones llevadas a cabo tanto por arqueólogos como – sobre todo – por geólogos, minerálogos y cristalógrafos coinciden en señalar un desigual comportamiento mecánico de los cristales de cuarzo en función de la dirección en la que se propaguen las fuerzas a las que éstos son sometidos. Así, las fuerzas mecánicas (incluidas las generadas por percusión o presión durante la talla lítica) tienden a progresar más fácilmente en aquellas direcciones oblicuas al eje longitudinal del prisma, mientras que su avance es comparativamente más dificultoso cuando se produce en paralelo a dicho eje mayor. En cuanto a los planos de clivaje, su presencia en el cuarzo ha sido objeto de debate durante más de un siglo, sin que los especialistas hayan podido lograr un consenso. La mayoría de los investigadores coinciden, sin embargo, en aceptar la existencia de algún tipo de control cristalográfico de las fracturas en esta materia prima, refiriéndose frecuentemente a un clivaje “imperfecto” o de “baja energía”.
El impacto que dichas características físicas tendrían sobre la talla del cuarzo automorfo están aún lejos de ser conocidas en detalle. Durante la última década del siglo pasado, se instaló entre los especialistas una cierta visión de la anisotropía como un elemento limitador de la talla del cristal de roca, quizás un factor detrás de su uso aparentemente residual a lo largo de la Prehistoria. Sin embargo, un vistazo al registro arqueológico contradice esa visión de escasez, con conjuntos en cuarzo automorfo repartidos por yacimientos de todo el mundo y con este material llegando a alcanzar un importante peso porcentual en contextos del Paleolítico Superior o Epipaleolítico. Además, en no pocas ocasiones, su explotación ha implicado el uso de técnicas relativamente complejas, como la percusión indirecta y la presión. Así pues, parece evidente que ni la anisotropía ni la posible presencia de planos de clivaje habría sido un obstáculo insalvable para la explotación del cuarzo automorfo. Sin embargo, también resulta cierto que una presencia mayoritaria, entre los conjuntos arqueológicos con presencia de cristal de roca, de estrategias de talla en las que se explotaron preferentemente aquellos planos en los que los estudios consultados indican que se produciría una menor resistencia del material a la progresión de las fracturas, sugiere que los talladores prehistóricos probablemente estaban al tanto de estas características de la materia prima y que las usaron en su beneficio.
Palabras Clave: cuarzo automorfo; cristal de roca; anisotropía; clivaje; Península Ibérica; Prehistoria Reciente
Debido a su ubicuidad, el cuarzo ha sido usado como materia prima para la fabricación de herramientas en numerosos puntos del planeta, desde la prehistoria hasta prácticamente nuestros días. A pesar de esta circunstancia, y dejando de lado algunas contribuciones que – de modo pionero – centraron su interés en esta materia prima (Barber 1981; Broadbent 1973; Flenniken 1981), el cuarzo ha sido comparativamente ignorado por los arqueólogos hasta hace relativamente pocos años, cuando un número creciente de trabajos (Ballin 2008; Driscoll 2011; Jaubert 1997; Mourre 1996; Tallavaara et al. 2010) ha empezado a reducir el aún enorme desequilibrio que, con respecto a otras materias primas, existe sobre el conocimiento de sus características mecánicas. Aun así, estos trabajos se han centrado fundamentalmente en lo que se ha venido en llamar “cuarzo de filón” (“vein quartz”) o cuarzo xenomorfo (Driscoll 2011; Mourre 1996), mientras que solo unos cuantos autores han focalizado su interés en el cuarzo automorfo (Fabián 1985; García Gazólaz & Velaz Ciáurriz 1997; Nicholas 1981; Novikov & Radililovsky 1990; Prous et al. 2010; Ramil Rego & Ramil Soneira 1997; Reher & Frison 1991; Villar Quinteiro 1999).
En un principio, el cuarzo automorfo – tradicionalmente conocido como “cristal de roca” o “cuarzo hialino” – fue considerado, dada su fractura concoidal y su naturaleza generalmente homogénea, como un material de buena calidad para la talla, comparable incluso a la calcedonia o al jaspe (Callahan 1979: 16). Como consecuencia, se consideró que su explotación estaría constreñida sólo por el pequeño tamaño de los cristales prismáticos, que – por otro lado – presentarían ciertas ventajas a la hora de la talla, como la de poseer una forma similar a la de un núcleo prismático listo para ser explotado (Chelidonio 1990). No obstante, algunos especialistas en industria lítica pronto empezaron a detectar importantes diferencias en la talla de esta materia prima al compararla con la de las rocas criptocristalinas (Reher & Frison 1991). Dichas especificidades habrían venido dadas, fundamentalmente, por su naturaleza anisótropa (Novikov & Radililovsky 1990), la cual habría provocado una considerable variabilidad en cuanto a su fractura, cuyas características cambiarían en función de la dirección en la que ésta se produjese.
Esta característica fue vista como un obstáculo importante para la talla del cuarzo automorfo así como una posible causa detrás de su uso aparentemente anecdótico durante la prehistoria (Collina-Girard 1997; Domanski et al. 1994; Mourre 1996). Sin embargo, el registro arqueológico evidencia – por el contrario – que las industrias realizadas sobre cristal de roca tienen una presencia global (Delagnes et al. 2006; Desrosiers & Gendron 2004; Sachanbiński et al. 2008), jugando incluso un papel importante en muchos contextos del Paleolítico Superior o Mesolítico (Aubry 1998; Bang-Andersen 1998; Pignat 1997) y, desde luego, estando muy presentes en los conjuntos de la Prehistoria Reciente del Occidente Peninsular (Figura 1). Además, son varios los contextos en los que el cuarzo automorfo fue objeto de explotaciones complejas, que habrían implicado el uso de la percusión indirecta o la presión, (Desrosiers & Gendron 2004; Honegger 2001: 85-101 et sqq.; Reher & Frison 1991). Tales circunstancias sugieren que la anisotropía o el clivaje no fueron una barrera para la talla del cristal de roca y los talladores prehistóricos fueron capaces de atenuar e incluso superar sus efectos.
El cuarzo automorfo es un mineral euhédrico con la forma de un cristal hexagonal terminado por seis caras romboédricas (tres mayores y tres pequeñas) (Sunagawa 2005: 199). Sus caras planas están bien desarrolladas en torno a un eje de simetría y delimitadas por bordes rectilíneos. Existe una notación convencional para identificar las caras y ejes de los cristales de cuarzo (Figura 2) que también puede ser usada de modo general para describir los prismas de mayor tamaño: las facetas «r» – el romboedro positivo – son las caras terminares más grandes de la pirámide, mientras que las «z» – el romboedro negativo – son las más pequeñas. Las facetas «m» representan cada una de las seis facetas verticales que corren paralelas al eje longitudinal del prisma. De modo adicional, la forma del sistema hexagonal refiere cuatro ejes cristalográficos básicos: los «a1, a2 y a3» en el plano horizontal y el «eje c», que corre en vertical a lo largo del prisma (Dibble 2003: 9-20 et sqq.).
El termino usado con mayor frecuencia por los arqueólogos para referirse a este material es el de “cristal de roca” (Delagnes et al. 2006; Desrosiers & Gendron 2004; Honegger 2001: 85-101 et sqq.); pero éste nombre sirve para definir tan sólo a aquellas variedades más puras de cuarzo automorfo, de un aspecto cristalino e incoloro. Sin embargo, existen otras muchas variedades como la amatista, citrino, ahumado o lechoso, algunas de las cuales no son translúcidas y presentan una fractura concoidal mucho menos marcada, que incluso puede llegar a ser astillosa o netamente irregular. Por otro lado, otras variedades de “cristal de roca” o “cuarzo hialino” no son estrictamente automorfas, dado que no se presentan en forma de un prisma hexagonal sino como pequeños bloques con sólo una o dos caras de cristalización (este tipo de cuarzo podría ser considerado, hasta cierto punto, como “subhedral”, “hipidiomorfo” o “hipautomorfo”). En consecuencia, sus características físicas y - o mecánicas – y también su talla – serían diferentes de aquellas variedades cuyo soporte es estrictamente prismático, al estar sujetas a un menor impacto de la anisotropía y también menos determinadas por el tamaño y la forma de los prismas pero, en cambio, presentar a una mayor cantidad de planos internos.
Para que el cristal de cuarzo desarrolle, a un nivel microscópico, el sistema romboédrico ligado a su estructura atómica hexagonal son necesarias condiciones muy estables; de lo contrario, el crecimiento puede cesar o incluso recejarse (Sunagawa 2005: 202). Así mismo, la morfología del cristal de cuarzo viene determinada por la interacción tanto de factores internos (estructura cristalina) como externos (condiciones de formación) (Sunagawa 2005: 202). La forma estructural (“hábito”), en tanto en cuanto está controlada fundamentalmente por propiedades químicas, puede ser predicha a partir de la denominada como “Periodic Bond Chain (PBC) Theory”. Sin embargo, esta forma “ideal” ocurre en ambientes muy estables que rara vez se dan en la vida real (Sunagawa 2010); por el contrario, la morfología del cristal tiende a desviarse de estos parámetros arquetípicos debido a las condiciones de temperatura, presión y grado de saturación del fluido en el que éste se forma, así como su naturaleza e impurezas (Iwasaki & Iwasaki 1995; Sunagawa 2005: 207). A pesar de esta variabilidad, existen atributos que ocurren con independencia de la forma del cristal, como la existencia de ángulos constantes entre caras correspondientes.
Figura 1. Algunos de los yacimientos de la Prehistoria Reciente del Occidente de la Península Ibérica en los que se ha descrito la presencia de industrias en cuarzo automorfo (Rodríguez Rellán 2010: 726).
Figure 1. Some of the Late Prehistory archaeological sites in Western Iberian Peninsula where the presence of automorphic quartz assemblages has been described (Rodríguez Rellán 2010: 726).
Figura 2. Principales ejes y facetas de los cristales de cuarzo (a partir de Dibble 2003: 9).
Figure 2. Main axes and facets of quartz crystals (modified from Dibble 2003: 9).
En los cristales de cuarzo es posible reconocer diversos tipos de defectos cristalinos (puntuales, lineales, de superficie…), algunos de los cuales pueden llegar a afectar, aparentemente, a sus propiedades mecánicas (Sólyom 2007: 273); así, defectos como las dislocaciones tienden a darse a lo largo de planos específicos, denominados “planos de deslizamiento” (Callister & Rethwisch 2009: 202), los cuales se cree que tienen efectos nocivos sobre la iniciación y propagación de fracturas y grietas (Tellier & Benmessaouda 1994), por lo que es posible que también hayan afectado a aquellas fracturas generadas durante la talla lítica.
Junto a estos defectos de naturaleza generalmente microscópica, existen imperfecciones de una entidad mucho mayor: dado que el cuarzo suele ser uno de los últimos minerales en cristalizar, resulta muy habitual encontrar inclusiones o impurezas en su interior, las cuales varían en cuanto a su naturaleza (fluidas, sólidas, gaseosas) y momento de aparición (protogenéticas, singenéticas y epigenéticas) (Sunagawa 2005: 37). La concentración de estos elementos será diferente dependiendo de la dirección cristalográfica y, dado que tienen a estar relacionados con defectos cristalinos tales como las mencionadas dislocaciones o las vacancias (Broekmans 2004; Sunagawa 2005: 35), pueden dar lugar a puntos débiles en la estructura del cristal, a partir de los cuales se generen fracturas (Novikov & Radililovsky 1990). Por otro lado, estas inclusiones son una buena indicación de las características del ambiente en el que se formaron los prismas, de ahí que sean frecuentemente utilizadas para intentar determinar su origen (Cousseran et al. 1998; Sachanbiński et al. 2008).
Por último, la homogeneidad de los cristales de cuarzo también puede verse alterada por la existencia de planos o fracturas internas, algunas veces microscópicas, causadas por fuerzas tectónicas. En este sentido, las discontinuidades internas presentes en el material de una determinada formación serán el resultado de generaciones de episodios disyuntivos en los cuales se refleja la propia historia geológica del entorno; por ello, la fracturación interna de cada formación puede llegar a mostrar cierto nivel de especificidad. No obstante, también es cierto que algunos de estos defectos – caso de las microfracturas – presentan ciertas regularidades, al producirse sistemáticamente a lo largo de determinados planos cristalográficos (Vollbrecht et al. 1999). Las fracturas y grietas fueron definidas, junto con las inclusiones, como “dividing” por Novikow & Radililovsky (1990), quienes las consideraron un factor decisivo a la hora de explicar el comportamiento del cuarzo durante la talla. Este hecho que se ha visto refrendado en recientes trabajos en los que se han intentado medir los efectos de la anisotropía, el clivaje y las discontinuidades internas en el cuarzo automorfo (Rodríguez-Rellán en prensa).
Cabe decir que existen diferencias significativas entre el cuarzo xenomorfo y el automorfo en cuanto a la presencia de estos defectos: mientras los planos y discontinuidades internas son muy frecuentes en la variedad xenomorfa, dando lugar a fracturas frecuentes y a un cierto grado de descontrol durante la talla (de Lombera-Hermida et al. 2011; Driscoll 2011; Mourre 1996; Tallavaara et al. 2010); el cuarzo automorfo suele estar – en comparación – mucho menos afectado por esta problemática y los planos internos tienden a limitarse a la parte basal de los cristales (Rodríguez-Rellán, en prensa). Dicha circunstancia se debe, fundamentalmente, al hecho de que los prismas se forman en el interior de huecos dejados por el fluido magmático, por lo que no están tan sujetos a las presiones generadas por los materiales circundantes.
Una de las principales características del cuarzo es su naturaleza anisótropa, es decir, la dependencia direccional de ciertas propiedades físicas tales como el módulo de elasticidad o módulo de Young – que habría jugado un papel importante durante la talla (Braun et al. 2009; Domanski et al. 1994) – pero también la difusividad térmica o eléctrica. Este tipo de propiedades son denominadas “propiedades vectoriales” y varían – continuamente o bien a lo largo de orientaciones específicas – dependiendo de la dirección en la que se midan.
La anisotropía afecta a todos los tectosilicatos del grupo del cuarzo; sin embargo, mientras ésta se encuentra plenamente desarrollada en el cuarzo automorfo, los agregados policristalinos (tradicionalmente denominados “cuarzo sacaroide” o “cuarzo granuloso”) pueden llegar a actuar, y de hecho lo hacen, como un material prácticamente isótropo. Esta circunstancia se debe a lo que algunos autores han denominado como “isotropía por compensación” (Mourre 1996), según la cual una roca compuesta por millones de cristales anisótropos de distinto tamaño y desigual orientación se comportan, a escala general, de modo casi isotrópico (Callister & Rethwisch 2009: 74).
El origen de la anisotropía del cuarzo ha sido generalmente atribuido a varias características de su estructura cristalina, tales como varianzas en su estructura atómica (Sunagawa 2005: 70). La estructura cristalina del cuarzo puede ser representada como una estructura tridimensional de tetraedros de SiO4; cada tetraedro está conformado por cuatro triángulos isométricos con un átomo de Si en su centro de gravedad y un átomo de O en cada ápice (Broekmans 2004). Los tetraedros adyacentes comparten los átomos de sus ápices, convirtiéndolo en SiO2 y formando una estructura con fuertes enlaces. Sin embargo, esta fuerza no es idéntica en todas direcciones. Ya en los años 30 del pasado siglo, H.W. Fairbairn (1939) calculó el número de enlaces Si-O por unidad de área, al considerar que las fracturas se verían incrementadas a lo largo de aquellos planos que cortasen un menor número de estos enlaces. Este autor descubrió que dichos planos serían aquellos paralelos a las caras positiva («r») y negativa («z») del romboedro, seguidos de aquellos planos paralelos a las facetas longitudinales («m») así como de otras direcciones. El trabajo de Fairbairn parecía apoyar los resultados de algunos estudios previos (Schubnikow & Zinserling 1932; Sosman 1927: 488) y, a partir de entonces, muchas otras aproximaciones llevadas a cabo en el campo de la cristalografía han alcanzado conclusiones similares (Ball & Payne 1976; Bloss & Gibbs 1963; Bloss 1957; Brace & Walsh 1962; Brace 1963; Flörke et al. 1981; Kimberley et al. 2010; Rességuier et al. 2005; Vollbrecht et al. 1999). Sin embargo, también es cierto que otros autores han apuntado que este fenómeno estaría causada por diferentes factores (maclas, deformaciones plásticas, simetría, planos de deslizamiento, grietas preexistentes, etc.) que habrían actuado solos o bien de modo conjunto para dar lugar a la naturaleza anisótropa del cuarzo (Christie et al. 1964; Iwasa & Bradt 1987; Tellier & Benmessaouda 1994).
Un concepto intrínsecamente relacionado con la anisotropía es el de clivaje, definido como la propiedad por la cual algunas rocas tienden a partirse o separarse a lo largo de planos específicos creados por la existencia de debilidades en la estructura del material, resultando generalmente en fracturas planas y lisas. El clivaje es normalmente definido como más o menos perfecto así como también como fuerte o débil; un buen ejemplo de clivaje fuerte es el de la pizarra (Rodríguez-Rellán et al. 2011).
La cuestión sobre si el cuarzo tiene o no planos de clivaje ha sido objeto de debate a lo largo de más de cien años (Kimberley et al. 2010); en este sentido, algunos autores han sugerido que, tras su fractura concoidal, el cuarzo “esconde” un clivaje de intensidad decreciente a lo largo de aquellos planos paralelos a las caras «r», «s» y «m», así como también en otras direcciones (Ball & Payne 1976; Brace & Walsh 1962; Fairbairn 1939; Flörke et al. 1981; Iwasa & Bradt 1987; Kimberley et al. 2010; Martin & Durham 1975). Estos supuestos planos paralelos a las caras «r» y «z» ya fueron identificados en su momento a través de las fracturas obtenidas por choque térmico (Kenngott 1846, citado en Flörke et al. 1981: 596) e incluso se ha mencionado la posibilidad de que – en el cuarzo automorfo – las fracturas concoidales que siguen el modelo hertziano estén compuestas, en realidad, por pequeños escalones microscópicos paralelos a estos dos planos (Mallard 1890; Vollbrecht et al. 1999). En cambio, otros especialistas (Bloss 1957; Bloss & Gibbs 1963) han apuntado que – a pesar de que sí parece existir una tendencia estadística a que las fracturas se produzcan a lo largo de planos paralelos a los romboedros – esta es débil y el cuarzo carece de planos de clivaje claramente desarrollados (Ball & Payne 1976; Iwasa & Bradt 1987).
Así pues, a pesar de la falta de consenso acerca de la existencia o entidad de claros planos de clivaje en el cuarzo automorfo, la mayoría de los investigadores están de acuerdo en la existencia de algún tipo de control cristalográfico de las fracturas en esta materia prima, el cual es referido como clivaje “imperfecto” (Fairbairn 1939) o de “baja energía” (Ball & Payne 1976), mientras que otros autores se refieren al cuarzo como un material “con cierta tendencia a partirse (to cleave)” (Hartley & Wilshaw 1973).
Han sido muy pocos los arqueólogos o especialistas en industria lítica que han tratado la anisotropía o el clivaje del cuarzo en sus trabajos. En sus valiosos estudios, B. Cotterell y J. Kamminga (Cotterell & Kamminga 1987; 1990: 129; Cotterell 2010: 96) – siguiendo el trabajo de Hartley & Wilshaw (1973) – consideraron que el cuarzo “puede ser tallado con cierto éxito, dado que sus planos de clivaje no están bien definidos” (Cotterell 2010: 96) y “por lo tanto, no afectan significativamente a la trayectoria de la fractura” producida durante la talla (Cotterell & Kamminga 1990: 129), una noción repetida también por otros especialistas (Reher & Frison 1991).
El trabajo de S. Ichikawa (1915) alcanzó conclusiones similares, pero dándole un poco más de importancia al control estructural de las fracturas producidas en el cuarzo durante su explotación. Ichikawa, aunque no era arqueólogo, describió la fabricación de figurillas de cristal de roca por parte de artesanos japoneses, apuntando a que la fractura del cuarzo, dado su clivaje imperfecto, es casi siempre concoidal o subconcoidal; sin embargo, las fracturas perpendiculares al eje longitudinal del cristal (equivalente al «eje c») resultan concoidales con mayor regularidad que en otras direcciones.
V.P. Novikov & V.V. Radililovksy (1990), en el trabajo más específico que hasta ahora se ha llevado a cabo sobre el impacto de la anisotropía en la talla del cuarzo, apuntaban que la expresión más clara de esta propiedad eran el clivaje y el “dividing” (inclusiones y planos internos). Estos últimos, al estar causados por factores externos, presentarían una distribución más irregular que los planos de clivaje, que ocurrirían a lo largo de direcciones específicas: nuevamente, aquellas paralelas a las caras del romboedro («r» y «z») y, en menor medida, al eje longitudinal del cristal (o «eje c»). En su estudio de los conjuntos líticos del yacimiento neolítico de Hissar (Tayikistán), Novikov y Radilikovsky observaron como los talladores prehistóricos eligieron trabajar los cristales a lo largo de aquellas direcciones con un clivaje mayor (paralelas al romboedro «r»), obteniendo durante este proceso fracturas “amplias y lisas”. El uso de este tipo de imperfecciones del cristal para obtener soportes de una determinada forma y tamaño fue definido por estos autores como “splitting”.
Hasta cierto punto, el trabajo de Novikow y Radililovsky tuvo un efecto entre los especialistas en industria lítica opuesto al que sus autores esperaban, ya que incrementó la imagen del cristal de roca como una materia prima problemática. Un buen ejemplo de ello podría ser la preconcepción con respecto a la imposibilidad de llevar a cabo una explotación longitudinal de los cristales de cuarzo (es decir, aquella en la que la cara de lascado discurre en paralelo al eje longitudinal del cristal o «eje c»).
En su trabajo experimental, G. Chelidonio consideró los prismas de cuarzo como “preformas naturales similares a núcleos prismáticos alargados en fase de explotación/a medio explotar” (Chelidonio 1990: 490) en los cuales las aristas rectas que separan las facetas «m» del cristal podrían ser usadas como guía para las extracciones durante la explotación longitudinal del prisma. Esta estrategia tendría ventajas obvias, al hacer posible una producción microlaminar sin falta de una preparación intensa del núcleo. Novikov y Radililovsy, sin embargo, apuntaron que las fracturas en dicha dirección longitudinal tienden a dar como resultado terminaciones prematuras de tipo “step” o en escalón (Novikov & Radililovsky 1990). A partir de entonces, conclusiones similares fueron alcanzadas también en otros programas experimentales (Ramil Rego & Ramil Soneira 1997) o bien durante el análisis de conjuntos del Paleolítico Superior y el Mesolítico del NO de la Península Ibérica (Villar Quinteiro 1999), en los cuales se hacía patente la dificultad que los talladores habrían tenido para obtener productos con longitudes superiores a los 30 mm durante la talla en sentido longitudinal de los cristales, tendiendo a producirse fracturas y terminaciones prematuras.
Esta problemática podría apuntarse como una de las causas por las cuales los talladores prehistóricos utilizaron, de modo recurrente, la talla bipolar para llevar a cabo las explotaciones longitudinales en cristal de roca (Aubry 1998; Prous Poirier & Lima 1990; Prous Poirier 2004: 87; Rodríguez Rellán 2010: 757; Rodríguez-Rellán & Fábregas Valcarce 2015). Las aproximaciones experimentales en las que se ha explotado el cristal de roca usando esta técnica (Prous Poirier et al. 2010; Rodet et al. 2013; Rodríguez Rellán 2010: 757 ) han evidenciado como la violencia de la percusión, unida al hecho de que la fuerza en esta técnica se ejerce –de facto – al mismo tiempo en los dos extremos del núcleo, permiten llevar a cabo la talla longitudinal de los prismas de cuarzo sin mayores dificultades. Sin embargo, no está claro si la talla bipolar se empleó con tal frecuencia en el cuarzo automorfo debido exclusivamente a su habilidad para superar las dificultades derivadas de sus características mecánicas o si, por el contrario, fue utilizada también por permitir la explotación de un tipo de soporte cuyo pequeño tamaño podría haber hecho complicada su talla mediante otras técnicas.
Por otro lado, resulta bastante claro que también se emplearon otras técnicas – además de la talla bipolar – para llevar a cabo explotaciones longitudinales de los cristales de cuarzo, tales como la percusión blanda (Chelidonio 1990) o la talla por presión (Honegger 2001: 91; Rodríguez Rellán 2010: 774; Sauter et al. 1971). No obstante, es evidente que buena parte de las estrategias de explotación sobre cristal de roca que pueden observarse en la literatura arqueológica tienden a primar la explotación de aquellos planos paralelos a las facetas «r» y «z» (Figura 3), precisamente aquellas direcciones a través de las que buena parte de los estudios mencionados en este trabajo han evidenciado la existencia de unos efectos de la anisotropía y el clivaje que habrían facilitado la fractura de los cristales.
En este trabajo se ha realizado una breve aproximación a la literatura, tanto arqueológica como aquella producida en otras disciplinas, en la que se haya tratado – de modo más o menos detallado – la anisotropía y el clivaje del cuarzo automorfo. El objetivo de esta recapitulación es el de aportar, a aquellos autores interesados en la caracterización mecánica del tradicionalmente denominado como cristal de roca, un conjunto de referencias que les permitan profundizar en unas características que, por su enorme complejidad, han sido frecuentemente ignoradas en los estudios sobre el cuarzo arqueológico, a pesar de que habrían tenido – sin duda alguna – algún tipo de impacto durante la explotación de esta materia prima y, por lo tanto, pueden haber condicionado en cierto modo las características de los conjuntos líticos realizados objeto de estudio.
Los estudios realizados hasta ahora sugieren que, lejos de cualquier tipo de determinismo, la anisotropía y el clivaje probablemente hayan ejercido cierta influencia durante la talla del cuarzo; sin embargo, ambas características estarían muy lejos de haber impedido o incluso determinado en gran medida la explotación de esta materia prima. En este sentido, la importante presencia en los contextos arqueológicos de explotaciones que aprovechan los planos en los que el concurso de la anisotropía y el clivaje habrían facilitado la fractura del cristal indica que, al igual que los artesanos de épocas históricas, los talladores prehistóricos estaban probablemente al tanto de las características físicas de esta materia prima y las utilizaron a su favor.
Figura 3. Núcleos de cuarzo automorfo de diferentes yacimientos europeos y americanos en los que se observa una explotación siguiendo aquellas direcciones (palalelas a las facetas «r» y «z» del ápice y oblicuas al eje longitudinal del cristal) en las que la fractura habría sido más sencilla, gracias en parte a la acción de la anisotropía y el clivaje.
Figure 3. Automorphic quartz cores from several European and American archaeological sites in which the knapping has been carried out following those directions along which the fracture would have been easier (those parallel to the «r» and «z» facets of the ápex and oblique to the crystal’s longitudinal axis) due – in part – to the effects of anisotropy and cleavage. Upper Palaeolithic (Spain), Neolithic (Portugal), Neolithic (Spain), Mesolithic (Italy), Dorset Culture (Canada), Paleoindian (Brazil).
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Anisotropy and cleavage of automorphic quartz and their potential effects on the knapping: A literature review
GEPN. Departamento de Historia I. Facultade de Xeografía e Historia. Universidade de Santiago de Compostela. Praza da Universidade, 1.15782, Santiago de Compostela, Spain. Email: carlos.rellan@fulbrightmail.org
Over the last thirty years, archaeologists have begun to overcome their traditional lack of interest in lithic industries made from quartz, with a growing number of studies dealing with this raw material coming to light. However, most of these approaches have mainly or exclusively focused on the xenomorphic or “vein” quartz. Meanwhile, the automorphic quartz – traditionally called “rock crystal” or “quartz crystal” – has received comparatively less attention. In this paper, two basic characteristics of automorphic quartz are described succinctly: anisotropy and cleavage; with the aim of offering – to those researchers dealing with this raw material – a basis from which to increase their knowledge of the mechanical characteristics of rock crystal.
Automorphic quartz shows some specificity during knapping. This is due not only to the peculiar morphology and size of the blanks – single prismatic crystals, usually of small size – but also due to its anisotropic nature (a characteristic by which certain physical properties tend to vary according to the direction in which they are measured) and possibly also due to the presence of cleavage planes (structural weaknesses in the structure of materials along which they tend to break or split more easily). In this sense, the studies carried out by archaeologists and especially by geologists, mineralogists and crystallographers agree that quartz crystals show an uneven mechanical behavior depending on the direction of the forces to which these crystals are subjected. Thus, the mechanical forces (including those generated during knapping by percussion or pressure) tend to propagate more easily in those directions oblique to the longitudinal axis of the prismatic crystal, while their propagation is comparatively more difficult when it takes place in parallel to the aforementioned longitudinal axis. Regarding the presence of cleavage planes, their existence in quartz has been discussed for over a century without reaching any major consensus. Most researchers agree, nonetheless, on the existence of some type of crystallographic control of fractures in automorphic quartz, usually referring to it as an “imperfect” or “low energy” cleavage.
The impact of such physical characteristics over the knapping of automorphic quartz is far from being known in detail. The idea of anisotropy as a limiting factor for the exploitation of rock crystal was commonplace among the studies published in the last decade of the past century, this property even being considered as a possible explanation for an alleged residual use of this rock during prehistory. However, the archaeological record clearly contradicts such view of paucity, with automorphic quartz present in assemblages all over the world and even reaching an important percentage in Upper Paleolithic and Epipaleothic sets. Furthermore, the exploitation of automorphic quartz implies the use of relatively complex techniques, such as indirect percussion and pressure flaking. Thus, it seems reasonable to assume that either anisotropy or cleavage would have been an obstacle hindering the knapping of automorphic quartz. However, it is also true that the preponderance, among the cores of automorphic quartz, of knapping strategies exploiting those planes along which the fracture would be easier, suggests that prehistoric knappers were aware of the mechanical characteristics of automorphic quartz and that they used them to their advantage.
Keywords: automorphic quartz; rock crystal; anisotropy; cleavage; Iberian Peninsula; Late Prehistory