Polimorfismo del CaCO3 en cavidades prehistóricas: su influencia en las dataciones

Abstract

RESUMEN : El presente Trabajo de Fin de Grado (TFG) versa sobre la importancia de la caracterización de la fase del material analizado en las dataciones de los restos prehistóricos. En particular, se estudiaron muestras procedentes de la cueva de La Pasiega, Puente Viesgo (Cantabria), donde investigaciones previas habían afirmado encontrar una pintura rupestre con una edad de 64,8 miles de años mediante la técnica del Uranio-Torio. En el análisis, mediante espectroscopia Raman, de las cuatro muestras recogidas se calcularon las proporciones de los minerales calcita y aragonito en pequeñas formaciones cristalinas en la superficie de la roca madre de una de las paredes de la sala donde se encontraba la pintura datada, obteniendo como resultado la coexistencia de estas fases polimórficas del carbonato cálcico. Esto implica que los puntos datados con la técnica de Uranio-Torio en pasadas investigaciones fueron realizados en un sistema abierto, incompatible con este método. Además, para poder profundizar en la diagénesis de las espeleotemas presentes en esta cueva y otras se realizó una experiencia observando el comportamiento de la calcita y el aragonito al someterlos a altas temperaturas y presiones. Los resultados respecto a la temperatura muestran que la calcita es la fase estable mientras que el aragonito sufre una transformación irreversible a calcita a unos 500 ºC. En cuanto a la presión, el aragonito es la fase que se mantiene estable, al menos hasta 11,4 ± 0,5 GPa, al contrario que la calcita que, a partir de una presión de 1,8 ± 0,5 GPa, modifica su estructura a la fase calcita-II y posteriormente sufre más transformaciones.

ABSTRACT : The following Bachelor’s thesis addresses the importance of the phase characterization of the materials used for dating prehistoric art. In particular, the study is based on some samples originating from the cave of La Pasiega, Puente Viesgo (Cantabria), where past research had claimed to find a piece of art made 64.8 thousand years ago by means of the Uranium-Thorium dating technique. The four samples from the speleothem of La Pasiega, which were found in little crystalline formations created in the wall’s surface of the chamber of the dated painting, were analysed by Raman spectroscopy with the objective of calculating the ratios of calcite and aragonite in them. The results show that both polymorphic phases coexist in the samples, meaning that they belong to an open system. The conclusion of this is that the age of the painting may not be correct because the technique used is not compatible with an open system. Furthermore, in order to have a better understanding of the diagenesis of the speleothems of this cave and others nearby, an experiment to track the behaviour of the calcite and aragonite when subjected to high temperatures and pressures was conducted. Regarding temperature, the results illustrated the stability of calcite and revealed that aragonite transforms to calcite at 500 ºC in a non-reversible transition. Considering pressure, aragonite is now the phase that shows stability, at least until 11,4 ± 0,5 GPa, whereas calcite quickly transforms to calcite-II at a pressure of 1,8 ± 0,5 GPa and continues to suffer alterations later on.