La piedra ha sido un elemento de construcción
muy apreciado desde la antigüedad,
ya sea por su resistencia, por sus valores estéticos
o por su propia naturaleza.
Sin embargo, su estudio puede resultar complejo.
La geología aporta los conocimientos y las técnicas apropiadas tanto
para el estudio de la piedra de construcción
como para el análisis y localización de sus canteras de procedencia,
permitiendo definir con mayor precisión
el contexto constructivo de un edificio.
Hola, soy Javier Martínez, científico titular
del Instituto Geológico y Minero de España, CSIC,
y una de mis principales líneas de investigación
se centra en la geología aplicada al patrimonio cultural.
En este videocurso se muestra, de manera muy general
y a través de diferentes casos de estudio,
algunos ejemplos de cómo la geología contribuye al estudio de las rocas
en la arquitectura.
En esta diapositiva se muestran diferentes rocas
frecuentemente empleadas en la arquitectura romana.
Todas ellas son habitualmente referenciadas como mármoles,
pero sin embargo, únicamente dos
corresponden estrictamente a mármoles en términos geológicos.
Esto evidencia la discrepancia existente
entre la clasificación de rocas en el patrimonio cultural,
realizada de forma generalista,
y la clasificación más precisa en términos petrológicos.
En el primer caso,
en los contextos generalistas se pueden emplear términos
como mármol, jaspe, granito, pórfido o alabastro,
pero esta clasificación se basa únicamente
en características estéticas.
Sin embargo,
en geología estos términos se refieren a tipos muy específicos
de roca con características petrológicas,
geoquímicas y mineralógicas concretas que no tienen por qué coincidir
con la clasificación basada únicamente en criterios estéticos.
Esto puede generar ambigüedad y confusión.
Por ello, para aquellos especialistas dedicados
o que quieran dedicarse en un futuro al estudio
de la cultura material y el patrimonio arquitectónico,
es conveniente conocer las diferencias entre conceptos,
así como las diferentes técnicas empleadas en geología
para el estudio y caracterización de las rocas.
Los problemas a los que nos enfrentamos
desde la petrología aplicada al patrimonio son muy diversos.
Un problema habitual cuando trabajamos
en contextos arqueológicos es la catalogación de rocas ornamentales
de acuerdo a grandes canteras clásicas de referencia.
Determinar a qué tipo de roca de la colección Corsi, por ejemplo,
corresponde una roca hallada en un yacimiento
se puede hacer por comparación visual,
fijándonos únicamente en su color y textura.
Sin embargo,
la catalogación visual suele llevar asociada mucha incertidumbre
y muchos errores, siendo especialmente compleja
cuando trabajamos con mármoles blancos.
La metodología recomendada, en cambio,
es realizar una caracterización petrológica lo más completa posible
de la muestra, de acuerdo con el presupuesto
y los objetivos de nuestro estudio, y comparar los resultados obtenidos
con los valores de referencia disponibles en bibliografía
o bien compararlos directamente con muestras
obtenidas de nuestras canteras.
Existen multitud de técnicas
para abordar la caracterización petrológica de una roca.
Estas técnicas se centran fundamentalmente
en analizar la textura de la roca, la composición mineral
o la composición geoquímica.
Si queremos clasificar una roca y determinar a qué tipo petrológico
corresponde, necesitaremos saber su textura,
así como los minerales esenciales y los elementos geoquímicos mayores,
es decir, los más abundantes de la roca.
Sin embargo, para otros estudios más concretos,
como por ejemplo determinar de qué cantera
o de qué región ha sido importada una roca,
suele resultar muy útil trabajar con los minerales accesorios
o los elementos menores y traza de una roca.
Es decir, aquellos que no son fundamentales,
sino minoritarios y su presencia en la roca se debe a singularidades
de la historia geológica de la misma.
Veamos un par de ejemplos.
Todas estas muestras corresponden a muestras que se referencian
en la literatura como mármoles de espejón.
Un ojo experto en petrología puede advertir fácilmente
que estas rocas no se tratan de mármoles en términos geológicos.
Eso es fácilmente reconocible por las texturas y estructuras
que muestran la roca, típicas de rocas sedimentarias,
mientras que los mármoles son rocas metamórficas.
Sin embargo,
lo que no resulta tan evidente es si todos estos tipos petrológicos
tan diferentes entre sí estéticamente provienen de la misma cantera
o bien provienen de canteras diferentes.
A partir del estudio petrográfico,
analizando la textura y estructuras de la roca a micro escala,
se pudo determinar que todas estas rocas
son compatibles en un mismo afloramiento,
pudiéndose extraer todas estas variedades de caliza
de una misma cantera.
Esto se corroboró posteriormente con los respectivos trabajos
de campo.
Otro ejemplo muy interesante es el caso de estudio
de la villa romana de Carranque, en Toledo.
En esta villa se emplearon como material de construcción
dos tipos de roca, una caliza ocre
y un granito.
Estudiando la localización geológica del yacimiento de Carranque,
en la vega del río Guadarrama,
se pudo determinar que las calizas ocres
provenían de afloramientos muy próximos
localizados en las inmediaciones del yacimiento.
Sin embargo, en el entorno más inmediato de Carranque
no existen afloramientos de granito.
Lo cual indica que los bloques graníticos tuvieron
que ser importados desde puntos más o menos distantes.
El caso de estudio de los granitos de Carranque es aún más interesante
porque existen dos afloramientos graníticos que pueden constituir
el área de procedencia de los bloques.
Ambos afloramientos son más o menos equidistantes de Carranque,
localizándose a 45 km aproximadamente cada uno.
Estos afloramientos se encuentran en la sierra de Guadarrama,
al noroeste de Carranque, y en los montes de Toledo,
al sur.
Además, en ambos afloramientos hay abundantes canteras históricas
con evidencias de extracción de piedra.
Determinar si la piedra de la vía romana de Carranque
proviene del entorno de Toledo
o de las canteras de Guadarrama permitiría perfilar con más precisión
el contexto constructivo de la villa.
En este caso, la clave de la procedencia
de la piedra se ha obtenido mediante el análisis mineralógico
de más de 30 muestras procedentes de diferentes canteras
tanto de la Sierra de Guadarrama como de los Montes de Toledo.
Es de sobra conocido que la mineralogía esencial
del granito es cuarzo, feldespato y mica.
Sin embargo,
no suele ser tan conocido que existen diferentes tipos de mica,
siendo las más comunes la moscovita y la biotita.
En los granitos pueden
estar presentes tanto ambos tipos como únicamente uno de ellos,
en función de cuál haya sido la historia geológica
de la roca.
Y ahí está la clave de nuestro estudio.
En el caso concreto
de los afloramientos de Guadarrama y Montes de Toledo,
los resultados mineralógicos han determinado
que las rocas de Montes de Toledo presentan predominantemente
los dos tipos de mica, tanto moscovitas como biotitas,
mientras que las de Guadarrama únicamente presentan biotita.
Por lo tanto, la ausencia o no de moscovita puede emplearse
como un criterio de procedencia mineralógico.
Como hemos visto en estos ejemplos, conocer la textura,
la mineralogía y la geoquímica de una roca
es fundamental para clasificarla según criterios petrológicos
y para abordar estudios concretos
como por ejemplo el análisis de procedencia.
Ahora bien, la siguiente cuestión
es saber qué técnicas geológicas permiten estudiar la textura,
la mineralogía y la geoquímica de una roca.
En esta diapositiva
se muestran diferentes técnicas relativamente accesibles
a través de laboratorios o servicios técnicos de investigación.
Sin embargo, a continuación voy a detallar brevemente
cuatro de las técnicas más básicas y habituales.
La herramienta fundamental por excelencia en petrología
para el estudio de la textura y mineralogía
de las rocas es el microscopio óptico petrográfico.
El microscopio óptico petrográfico es un microscopio de transmisión,
similar al microscopio estándar que se utiliza,
por ejemplo, en biología.
Sin embargo,
una de las singularidades del microscopio petrográfico
es que la muestra se ilumina con luz polarizada.
Se trata de un microscopio de transmisión,
es decir, estudiamos las muestras haciendo que la luz
pase a su través.
Sin embargo, el inconveniente inicial de esta técnica
es que las rocas suelen ser opacas y no suelen dejar pasar la luz.
Por ello, primero es necesario elaborar láminas delgadas
de roca, que son secciones muy finas de roca
elaboradas mediante sucesivos cortes de precisión,
de forma que el grosor de la roca se reduzca a tan solo 30 micras.
Cuando el espesor de la muestra alcanza estas 30 miclas,
la mayoría de los minerales son translúcidos a la luz.
Otra técnica frecuente y fácilmente accesible
es el microscopio electrónico de barrido.
En este caso, las muestras no son observadas con luz,
sino que se irradian con electrones.
Como resultado, podemos ver la microtopografía superficial
de la roca, su textura,
mineralogía o incluso realizar análisis geoquímicos puntuales.
La ventaja que tiene esta técnica frente al microscopio petrográfico
es que no es necesario realizar láminas delgadas,
sino que podemos estudiar muestras sin preparación previa.
La difracción de rayos X es quizá la técnica más habitual
para determinar la composición mineral de las rocas.
Consiste en irradiar una muestra con un haz de rayos
X. Estos rayos X interaccionan con los minerales de la roca,
absorbiendolos o dispersándolos.
Cada mineral tiene una forma particular de dispersar los rayos X,
por lo que genera un patrón de difracción específico.
Con esta técnica, por lo tanto,
se puede determinar los minerales presentes
en una roca según los picos de difracción de rayos
X generados.
Por último, la técnica quizá más fácilmente accesible
para determinar el contenido de elementos químicos mayoritarios
en una roca es la fluorescencia de rayos
X. En este caso, al igual que en la difracción de rayos X,
la muestra también se irradia con un haz de rayos X,
pero en este caso,
en lugar de medir la dispersión de los rayos,
se mide la emisión de fluorescencia cuando los rayos X
inciden sobre los átomos de los minerales.
El espectro de emisión de estos rayos X
depende del elemento químico que los genere,
por lo que, analizando los rayos X emitidos, podemos determinar
la presencia de elementos químicos mayoritarios en nuestra roca.
Existen muchas más técnicas disponibles
y cada una de ellas tiene sus propias peculiaridades,
ventajas e inconvenientes.
Además, existe un grupo de técnicas no destructivas
y portátiles que resultan de gran interés
para el estudio de materiales del patrimonio cultural.
Si os interesa saber más sobre técnicas y herramientas
para el estudio y caracterización de rocas y materiales
de construcción, podéis consultar esta bibliografía básica.
Muchas gracias por su atención.