Use of luminescence techniques in the analysis of archaeological sediments

Abstract

La búsqueda de información y datos con respecto a cómo vivían nuestros antepasados ha motivado la aplicación de distintas técnicas de estudio sobre muestras de sedimento arqueológico. La espectroscopía estudia la interacción de la radiación con la materia. Cuando esta materia reacciona emitiendo luz (luminiscencia) se puede obtener información de sus propiedades por lo que la espectroscopía es una herramienta analítica usada principalmente en Física y Química. Las técnicas basadas en luminiscencia son una gran alternativa junto a otros métodos tradicionales en el estudio de sedimentos arqueológicos pues se trata de una técnica prometedora en el ámbito de la arqueología debido fundamentalmente a su capacidad de realizar análisis sobre cualquier tipo de muestras de forma no destructiva. En este trabajo se ha estudiado el efecto de la temperatura en distintas muestras de hueso de vaca a partir de sus propiedades luminiscentes con el fin de compararlas con restos de huesos arqueológicos e identificar si estos han sido calcinados en hogueras en asentamientos prehistóricos. Como punto de partida, se han estudiado los efectos que producen la resina y el epoxi (pegamento) usados en el proceso de fijación de las muestras arqueológicas a partir de sus espectros de emisión, excitación y hallando el tiempo de vida media de la emisión. Posteriormente, se siguió el mismo procedimiento de medidas para las distintas muestras de huesos de vaca, obteniendo su máxima emisión excitando a 375 nm, coincidiendo con el rango en que la resina y el epoxi también tienen su emisión máxima. Por último, se compararon los espectros de emisión, excitación y tiempos de vida medios obtenidos en tres de las muestras de hueso de vaca, en concreto las muestras de color blanco, con los obtenidos para la muestra de restos arqueológicos. Una vez realizadas las comparaciones a partir del carácter luminiscente de los huesos, que puede ser útil para determinar las alteraciones térmicas, se comprueba que es posible diferenciar a que temperatura han sido calentados los restos arqueológicos a pesar de estos están impregnados en resina y epoxi.

The search for information and data regarding how our ancestors lived has motivated the application of different study techniques on archaeological sediment samples. Spectroscopy studies the interaction of radiation with matter. When this matter acts by emitting light (luminescence) information on its properties can be obtained, which is why spectroscopy is an analytical tool used mainly in Physics and Chemistry. Luminescence-based techniques are a great alternative to other traditional methods in the study of archaeological sediments. It is a promising technique in the field of archaeology mainly due to its ability to perform analysis on any type of samples in a non-destructive way. In this work we have studied the effect of temperature on different samples of cow bone from their luminescent properties in order to compare them with archaeological bone sediments and identify whether they have been burned in bonfires in prehistoric settlements. As a starting point, the effects produced by the resin and the epoxy (glue) used in the fixation process of the archaeological samples have been studied from their emission and excitation spectra and obtaining their emission lifetime. Subsequently, the same measurement procedure was followed for the different samples of cow bones, obtaining their maximum emission exciting at 375 nm, coinciding with the range in which the resin and epoxy have their maxima emission. Finally, the emission, excitation and lifetime obtained in three of the cow bones samples, specifically the white samples, were compared with those obtained for the archaeological sample. Once the comparisons were made on the basis of the luminescent character of the bones, which can be useful to determine thermal alterations, it was found that it is possible to differentiate at what temperature the archaeological remains have been heated despite they are impregnated with resin and epoxy.