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or^ pil lad or as; &,-?I.-'- -A& a A - - I , A
F-7 Dra. Margarita Caballero y Dra. ~ea<iiz Ortega Guerrero
Escenarios de cambio climatico: Registros del Cuaternario en
America Latina I
Cornpiladoras
Dra. Margarita Caballero
Dra. Beatriz Ortega Guerrero
1.. . i i i , ~ i r i r i o \ ( / I h i f i i R ix i i t ia .~ d i / Ciiaii~itiaiio i3ti A,,,iit-ii.ii I,iiiiti!i I I' ~ c ~ o ~ ~ ~ ~ ~ i l ; ~ c l o r - ; r ~ Al;l~.,q;~l-it;: C :~ba l l e r .o , U e ; ~ t r i z O r t c g a G u c r r e r o . - - hIi .xico : ~ J N A A I , j I t r \ t i t u t o (\c (;cofisii.;~: I ) i recci t i~ l Gcncr ; l l dc P u h l i c ~ ~ c i o r l e s y F o m e n t o E d i t o r i i ~ l . 201 1 . 1
40s ] ) ] I .
ISI3N : 078-oi)/-02-2432-4 ~ I ~
Prologo por Ma. del Socorro Lozano Ggrcia
CAP~TULO I. El poblamiento temprano de America: <ccirno, cuando, donde, quienes? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 por Araxi Urrutia Odabachian y Jaime Urrutia Fucugauchi
CAP~TULO 11. Genesis de 10s sedimentos laminados en el golfo de California: implicaciones climaticas y oceanogrAficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 por Ligia Pei-ez Cruz y Juan Carlos Hergliera
CAP~TULO III. La dendrocronologia y reconstrucciones paleoclimaticas en el norte-centro de Mexico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 por Jose' Villanzreaa D h z , Julian Cerano Paredes, Dave W Stahle, Brian H. Lucknzan, Matthew D. Z~errell, Malcom K. Cleaveland y Peter Z. Fult;
CAP~TULO IV. Estratigrafia y marco geodinAmico de las cuencas lacustres
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . del centro de Mexico 7 3 por Isaht4 Israde Alcantara, Wade Miller, Vkfor Hugo Garduno Monroy y John Barron
CAP~TULO V. Eventos sisnlicos y volcanjcos de tiempos prehistoricos c historicos en cuencas lacustres: ejemplo, la cuenca de Pitzcuaro, Michoacan, MCxico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1 por Victor Hugo Gardufio Monroy, Isabel Israde Alcdntara, ~ i ~ ~ r e l h ~ e l ~ o d r ~ g u e z Pasc~ra, Victor Manuel Hernandez Madrigaly Hugo Jaime Ortiz Hurtado
CAP~TULO VI. Reconstruccion de las interacciones entre el ser humano, el clima
y el ambiente en 10s lagos de Michoacan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 5 por Sarah Davies, Sarah Metcalfe e IsabelIsrade Alcantara
CAP~TULO VII. Registros de mineralogia magnCtica en sedimentos lacustres
del centro de MCxico: una aproximacion a 10s paleoambientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 7 por Beatriz Ortega Guerrero
CAP~TULO VIII. Registros lacustres del centro de MCxico: una aproximacion a 10s paleoambientes de 10s ultimos 50000 afios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 3 por Beatriz Ortega Guerrero y Margarita Caballero
CAP~TULO IX. Actividad volcanica del Pleistocene tardio-Holoceneo en 10s volcanes
Popocatepetl y Nevado de Toluca, Mexico central . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 3 por,Jost Luis Arce, Lucia Capra y Jost Luis Macias
CAP~TULO X. Fechamientos por luminiscencia en depositos de caida del
volcan Nevado de Toluca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 9 por Peter Schaaf; Lucia Capra, A g e / ~ a r n i r e z y Marco D Yntonio
CAP~TULO XI. Las glaciaciones en las montafias del centro de MCxico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 5 por Lorenzo l2izgupz Selem
CAP~TULO XII. Dinamica de la vegetacion en la cuenca de MCxico durante el ultimo
ciclo glacialhnterglacial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 9 por Ma. Socorro Lozano Garcia y Susana Sosa Na7era
CAPITULO XIII. Secuencias tefra-paleosuelos del Cintur6n Volcanico Transmexicano:
memoria pedol6gica de 10s ambientes del Cuaternario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 5 por Elizabeth Solleiro y Sergey Sedov
CAP~TULO XIV. Metropolis prehispanicas e impact0 ambiental: el caso de Teotihuacan a travks del tiempo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 7
por Linda R . Manzanilla
CAP~TULO XV. Datacion por radiocarbono, una herramienta para estudios del Cuaternario tardio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 1 por Laura E. Beramendi Orosco y Galia Gonzalez Hernandez
CAP~TULO XVI. Contribuciones del arqueomagnetismo para el fechamiento
en Mesoamerica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 9 por Ana Ma. SolerArechalde, Cecilia Caballero Miranda, Jaime Urrutia Fucugauchi y Avto Gogichaishvili
CAP~TULO XVII. Las cuencas lacustres neogenas de Tlaxcala como indicadoras de un pasado mas humedo en el tropic0 norteamericano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 7 por Gloria Vilaclara, Gilberto Silva Romo, Estela Cuna, Claudia Mendoza y tRodo2fo Robledo
CAP~TULO XVIII. La Pomez Quetzalapa en la region oriental del Cinturon Volcanico Transmexicano: un deposit0 pliniano del Cuaternario de caracteristicas peculiares .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 8 3 por Sergio Razil Rodriguez
Contribuciones del arqueomagnetismo para el fechamiento en Mesoamerica
-- -- - - -
Institute de Geofisica, UNAM, MCXICOI [email protected]
La cronologia en Mesoamerica se ha basado fundamen-
talmente en secuencias estratigrficas calibradas mediante tipos ceramicos, estilos arquitectonicos y, en menor pro-
portion, por fechamientos absolutos de 14c. Las diversas
correlaciones entre 10s calendarios mesoamericanos y cristianos, las aparentes incongruencias en algunos fecha- mientos de 14c, el mejoramiento en la precision de esta
ticnica de fechamiento, asi como el desarrollo de nuevas
tecnicas de fechamiento, como la termoluminiscencia (TL)
o la hidratacion de obsidiana, conducen a una revision
de dicha cronologia. En este escenario adquiere particular relevancia el
empleo del arqueomagnetismo como una herramienta
para el fechamiento. ~ s t a es una rama del paleomag-
netismo basada en la capacidad de 10s materiales de guardar informacion del campo magnetic0 terrestre, y dado que este campo varia con el tiempo, la informacion
que se obtiene resulta intrinsicamente util para fechar 10s materiales.
Dado que uno de 10s problemas en el fechamiento arqueologico es la dificultad tCcnica o econdmica para
realizar suficientes fechamientos radiomktricos, el ar-
queomagnetismo abre un abanico de materiales altemativos
--estucos de pisos y muros, cerimicas, pintura de m u r a l e s
y costos comparativamente mas reducidos. Por otro lado,
el metodo arqueomagnktico provee un nuevo marco de
referencia, pudiendo proporcionar potencialrnente fechas con una exactitud de entre 5 y 2 0 aiios cuando se cuenta
con curvas maestras de variacion secular con suficiente
resoluci6n y adecuadamente calibradas con respecto a
una escala temporal absoluta basada en fechamientos
independientes de 14c o TL.
Las curvas de variacion secular pueden ser de dos
tipos: con respecto a la direccion (declination-inclination) y con respecto a la paleointensidad. En este articulo se
describen las curvas de variacion secular respecto a direc-
ciones propuestas para MesoamCrica a partir de la primera
publicada por Wolfman (1990) (la cual es ampliada en
el presente trabajo) seiialando las caracteristicas de la informacion en que se basan asi como la informacion
con que se cuenta para la construction de la curva con
respecto a la paleointensidad.
Contribuciones del arqueomapetismo * - - - - -
Uno de 10s principios del paleomagnetismo es considerar
el campo magnetic0 terrestre como dipolar, geocentric0 y axial, con su eje alineado con el eje de rotacion de laTierra
(Fig. I a). Este campo es producido por diversas fientes, la
mas importante esta relacionada con 10s procesos dinamicos
de las corrientes de conveccion en el nlicleo exterior de la
Tierra (campo principal). Debido a su origen dinamico,
el campo magnetic0 esta sujeto a variaciones espaciales
y temporales en todas las escalas, entre estas ultimas las
mas largas ( > I O afios) se consideran relacionadas con las
fuentes internas del campo. La variation secular es una de
estas variaciones y es la base y referencia del arqueomag-
netismo, con variaciones desde uno hasta de cientos de
miles de afios.
El campo geomagnetico se representa con lineas de
fuerza, y en un punto cualquiera de la superficie terrestre es
un vector paralelo a estas lineas que se determina mediante
dos angulos: declinacion (D) e inclinacion (I) y una mag-
nitud o longitud que es su intensidad, medida usualmente
enTeslas (T) (Fig. I) . Las agujas imantadas de las brujulas
se orientan paralelas a este vector; en el polo norte [sur]
magnetico el vector tiene su mixima intensidad (casi el
doble que en el ecuador rnagtlCtico), es vertical y apunta
hacia abajo [arriba] de la superficie terrestre. En cualquier
otro lugar de la Tierra, la aguja imantada (paralela a las
lineas de fierza), apunta hacia un polo geomagnktico vir-
tual (GVP), el angulo horizontal entre este vector y el norte
geogrifico es lo que se conoce con10 declinacion rnagnetica.
Las variaciones seculares se reconocen como cambios en
la posicion de 10s polos magnkticos, asi como tambien por
cambios en la declinacion magnktica, inclinacion magnetica
y la intensidad del campo.
En la grifica I mostramos la variacion secular en la
declinacion para varias ciudades del hemisferio norte de
1500 a 1900. Como puede observarse estas variaciones
presentan patrones regionales claramente diferenciados.
D e tal forma que para conocer estas variaciones en las
diferentes regiones del mundo, deben elaborarse curvas
locales de variacion secular, tomando en consideracion las entidades tectonicas, ya que 10s procesos tectonicos pueden estar relacionados con cambios en el campo geomagnetic0
local o eventualmente desplazar 10s bloques a posiciones
progresivamente diferentes.
Las curvas de variacion secular son construidas conlos
registros de las variaciones en declinacion, inclinacion ylo
intensidad levantados por instrumentos en observatorios
o con 10s registros que se obtienen de diversos materia-
les tanto naturales (rocas, sedimentos, suelos) como 10s
creados por el hombre (ceramica, pintura, construcciones
arquitectonicas).
El registro de las variaciones de la intensidad del campo
geomagnktico alrededor del mundo en las dtimas 10 centurias
muestra patrones de aumento y disminucicin del momento
dipolar, destacindose un patr6n practican~ente lineal de 8%
de disminucion en 10s ultimos I 50 aiios (grafica 2). Es de esperarse que las curvas locales de paleointensidad dentro
de este lapso de 10 centurias sigan patrones de aumento-
disminucion un tanto similares en lo general.
El mktodo arqueomagnetico para el fechamiento de ma-
teriales incluye generalmente la obtencion de las direcciones
de declinacion, el grado de inclinacion y/o la intensidad del campo registradas en 10s diversos materiales, con el fin !a
sea de construir o enriquecer curvas detdadas devariacion
-cuando la fecha de 10s materiales ya es conocida-o bien
de ubicar 10s materiales en las curvas ya existentes y de esta forma asignar una fecha a 10s mismos -feehamiento
arqueomagnktico. Las investigaciones arqueornagneticas
pueden alcanzar otros objetivos tales como el analisis de la orientacion de construcciones, la reconstruccion dc piezas
de ceramica, el estudio de propiedades magneticas de materiales arqueologicos para la identificacion de posibles
fuentes de origen e incluso la identificacion de instrumentos
que indiquen el conocimiento sobre el campo magnetico
alcanzado por diversas culturas.
Contribuciones ~~ ~ Jcl arc1ucom;lgnctismo
FIGUKA I . a) lineas dc fi~erza del campo geomagnetic~ y dipolo geocentric~) axial formzlndo un ingulo con el cjc cic rotacitin terrestrc. Las flcchas indican la dircccicin dc lineas de fuerza apuntando hacia abajo (ncgro) en el hemisfcrio nortc y h;lcia arriba
(p-is) en el sur. b) componentes dcl campo magnetic0 (H) en un punto de la superficic. Ileclinacitin (I)) , ingulo clue t;)rrna I,I componentc horizont:ll dcl vector H con el norte geografico. Inclinacicin (I), ingulo que forma el vector con cl plano lrorizo~ltal.
La intensidad es la magnitud dcl vector H.
Para extraer 10s valores de declinacicin, inclinacicin y/o
intensidad registrados en 10s materiales se mide y evalila
su magnetizacion remanete natural (MRN) . U n material
se magnetiza cuando bajo ciertas condiciones algunos de
sus minerales se orientan paralelos a1 canlpo magnetic0
terrestre o a uno aplicado en laboratorio. Los minerales
capaccs de retencr una rnagnetizacion remanente, rsto es
aun despuds de que el campo y las condiciones que causan
la magnetizacion han sido retirados, son 10s ferromag-
niticos (principalmente las series de titanomagnetitas,
titanohcmatitas, sulfuros e hidroxidos de hierro).
La magnetizacion de una muestra es la suma de varias
componentes,una primaria o caracteristica, que se adquiere a1 momento de formacidn del n~ateria1,y ur~a o \.arias secundarias
adquiridas posteriormente. Existen varios tipos o fortnas de
adquirir magnetizaciones pritnarias, en arquemagnetismo las
mas importantes son: I ) Ida termorremanente, adquirida por
materiales que se enfiian despues de estar sometidos a altas
temperaturas. Cada mineral tiene una te~nperatr~ra caracte-
ristica (temperatura Curie) bajo la cual adquiere y conserva
su magnetizacicin, as( como una telnperatilra de bloquec~)
bajo la que se fija dicha magnetizacion. Esta mr~gnetizacion
se observa en 10s pisos y objetos quemados. 2 ) La magneti-
zacion detritica se adquiere progresivamente al ir cayendo
10s minerales en utl fluido hasta depositarse en la interiase
fluido-sediment0 y se continiia a1 compactlvse por el peso
de 10s depositos posteriores, proceso que p e d e disminuir
10s vdores en la inclinacidn, ternlirla con la litificaci6n del
t C x t r i b e n e s del arqu~omagnetismo --
Este
G ~ F I C A I . Variation secular en divcrsas ciudades del hemisferio norte (Maryland Geological Survey, I 897). Las curvas de ciudades europeas muestran similitudes entres si de igual forma que las curvas de las ciudades
americanas. Los patrones de curvas de ambos continentes son difercntes.
10 -
9
0 5 6 7 8 9 10 11 12
' Momento dipolar(xl0"2 Am2)
GRAFICA 2. Momento dipolar geomagnetico para 10s ultimos 10 ooo afios. Se muestran valores promedio para intervalos de 500 afios, desde el 4000 AP. Se muestran valores promedio para intervalos de 1000 afios del afio 4000 AP hasta el ro ooo AP.
Las incertidumbres corresponden a un 95% de confianza (datos tornados de M c Elhinny y Senanayake, 1 ~ 8 2 ) .
Contribuciones del arqueomagnetismo
sediiento cuando 10s minerales yo no tienen movilidad. Esta
magnetizaci6n es comparable a la de 10s pisos al momento
de secarse o fiaguarse. 3) La magnetizacidn pictorica es un
tipo de rnagnetizacion detritica que se adquiere al secarse 10s
pigrnentos rninerales de color rojo,que son 10s que contienen
minerales ferromagneticos.
Las magnetizaciones secundarias pueden adquiriuse: I)
Si 10s materiales son calentados a temperaturas menores a la
temperatura de Curie de 10s minerales que portan la mag-
netizacion (se adquiere una rnagnetizacion termommanente
parcial). 2) Si 10s materiales sufren alteraciones quimicas
y con ello se modifican 10s minerales portadores. 3) Si 10s
materiales sufi-en descargas elecmcas, como 10s relimpagos.
4) Si 10s granos menos estables magneticamente se alinean
con el campo actual se adquieren magnetizaciones de
tipo viscoso.
O B T E N C 1 6 N DE LAS DIRECCIONES DE M A G N E T I Z A C I ~ N
Para obtener las componentes de la rnagnetizacion en el
laboratorio e identificar las magnetizaciones primarias y
secundarias, se emplean metodos en 10s que se aplican
diversas tecnicas de desrnagnetizacion.
Aunque la mineralogia magnetica y tip0 de magne-
tizacion no se conocen apriori, hay tecnicas que resultan
mejores para algunas que para otras. La tCcnica de des-
magnetizaci6n mediante campos alternos es mas exitosa
en muestras en las que las magnetizaciones secundarias
son de tip0 viscoso y la mineralogia fer r~ma~nt t ica es
de titanomagnetitas. El mCtodo consiste en aplicar a la
muestra un campo sinusoidal con una envolvente que
linealmente decae del valor del campo aplicado a cero. Lo
anterior causa que algunos granos magnkticos se pongan
en linea con el campo y a1 reducirse Cste la rnagnetizacion
de las particulas quede en posiciones a1 azar, por lo que
s610 conservan las remanencias de las particulas que no
se alinearon con el campo aplicado.
Dado que para cada tip0 de mineral existe un rango de
valores de la intensidad del campo requerida para remover
su rnagnetizacion a cero una vez alcanzada su saturation magnetica, lo que se conoce como coercitividad del mineral,
incrementos sucesivos en el campo aplicado al material con
mediciones subsecuentes de su remanencia, permiten a1 ser
graficados obtener el espectro de coercitividad del material
analizado. Por ejemplo, la rnagnetizacion remanente de la
magnetita, titano-magnetita y pirrotita desaparece entre 10s
o y IOO mT, en cambio la serie de las ilmeno-hematitas
requiere de campos mayores, por lo que para materiales
con este ultimo tip0 de mineralogia este mCtodo no es
el m6s recomendable.
La tecnica de desmagnetizacion tCrmica, mediante
incrementos sucesivos de temperatura, se basa en la re-
lacion de la magnetizaci6n con la temperatura de Curie
de 10s minerales magnCticos. Para ello, las muestras se
calientan en diferentes pasos a una temperatura cada vez
mayor y se enfrian en presencia de un campo nulo. Asi
10s minerales con temperaturas de Curie menores a la
que son expuestos a1 enfriarse en un campo nulo pierden
su rnagnetizacion.
Como la rnagnetizacion es un vector, lo que observa-
mos es la resultante de una suma de 10s mismos, asi que
para obtener las componentes de la magnetizacion una
herramienta muy utilizada son 10s diagramas vectoriales
o de Zijderveld (DZ) que permiten graficar 10s vectores
conforme se desmagnetiza la muestra. Cada vector de
magnetizacion es proyectado como un par de puntos en
dos planos ortogonales, el plano horizontal y el vertical
(Fig. 2), la distancia a1 origen de este par de puntos es
proporcional a la intensidad. Por lo que en el proceso de
desmagnetizacion se formaran trayectorias que tenderan
finalmente a1 origen sobre 10s dos planos de acuerdo con
10s cambios en declinacibn, inclinacion e intensidad.
El caso m6s simple es el de remover una rnagnetizacion
secundaria bs) sin alteration de la primaria bp), cuando
10s espectros de coercitividad no coinciden la trayectoria
serin dos lineas rectas como se observa en la figura ja,
siendo la magnetizacion caracteristica o primaria la que
finalmente se dirige a1 origen. La direction e intensida-
des de las componentes primarias y secundarias pueden
obtenerse de 10s ingulos que las rectas forman con 10s
ejes del diagrama. Este caso es practicamente ideal, lo
mas comun es que presenten traslapes de 10s espectros
de coercitividad (Figs. 3b y 3c). En el caso de un traslape
parcial (Fig. 3b) es posible determinar las dos compo-
nentes, extendiendo las lineas rectas y tomando como
Contribuciones del arqueomagnetismo
referencia su interseccibn. Las lineas rectas representan estados de complejidad. Si se observa un punto final una magnetizacibn constante que est6 siendo removida, estable, o sea una direccibn de remanencia sobre un y no necesariamente que se esti removiendo la magne- cierto campo o temperatura, las dos direcciones en
tizacibn secundaria. principio pueden resolverse, lo que tambiCn es posible
El problema general para resolver las direcciones si hay un rango en temperaturas o campos sobre 10s de dos magnetizaciones sobrepuestas encuentra varios cuales Jp es constante.
A Plano horizontal
b Este
Plano vertical E, W = Y, -Y
.1 ,
al~ajo "- 7,-M sen I N=M cos I cos D E=M cos I sen D
B N, Norte
Plmo I~orizontal
E, Este
Plano vertical
FIGURA 2. a) construcci6n del diagrama de Zijderveld. b) M es el vector de magnetizacibn, el punto "a" es su proyecci6n en el plano horizontal y el punto "Yen el vertical; las coordenadas x, y, z equivalen a1 norte (N), este (E), abajo (2).
Contribuciones del arqueomagnetismo
FIGURA 3. Ejemplos de diagramas de Zijderveld (arriba) con ilustraciones de sus traslapes en sus espectros de desmagnetizacion (abajo). Magnetization primaria Op), magnetizacion secundaria Os), intensidad de magnetizacion
normalizada con respecto a la mhima (dj/d~).
Dada la naturaleza de 10s datos paleomagnCticos es nece-
sario el empleo de ttcnicas estadisticas para su andisis. La
estadistica empleada para determinar direcciones medias
tanto en 10s vectores de magnetizacion como en 10s polos
paleomagnCticos es de tip0 bivariante. La mis utilizada
es la de Fisher (1953), basada en asumir que 10s vectores
de magnetizaci6n siguen una distribucion normal sobre la
supehcie de una esfera. La distribucidn Fisher representa
las diiecciones de 10s vectores de MRN de varios especimenes
como puntos proyectados en la superficie de una esfera
unitaria, con cada una de las direcciones con peso unitario.
La precisi6n con la que la direccion media se obtiene se
da mediante dos parimetros, un radio angular de un con0
de confianza a 95% o a,, y el parimetro k, que es una
medida de la concentraci6n de la distribucion alrededor
del valor medio, que crece a mayor concentration. Una
mejor precision implica menores valores de a,, y mayores
de k. Estos valores dependen del numero de especimenes
de una muestra, por lo que deben analizarse un minimo
de entre 6 y 12 especimenes para obtener un resultado
confiable. Los datos son aceptados cuando 10s valores de
a9, son menores a 10".
Contribuciones del arqueomagnetismo -- --
C A L C U L O DE INTENSIDADES
De igual forma que en el mttodo de determination de
direcciones, es posible determinar la intensidad del cam- po magnetic0 en el pasado, ya que 10s mecanismos por 10s cuales adquieren la magnetizacion primaria pueden
relacionarse de manera lineal con el campo aplicado en el
caso de remanencias ttrmicas y cuando el campo es de baja
intensidad, como es el caso del campo terrestre. Asi:
esto es, la magnetizacion remanente natural de la
muestra es proporcional a la intensidad del campo en el
pasado, la magnetizacion adquirida en el laboratorio sera
proporcional con el campo aplicado
a, y a,, son las constantes de proporcionalidad y B, es
la intensidad del campo en el pasado y B,, es la intensidad
del campo en el laboratorio. Y por tanto:
Asi, si la remanencia del laboratorio tiene la misma constante de pr~~orcionalidad con respecto a1 campo
aplicado que la del pasado, las remanencias estan relacio-
nadas linealmente con el campo aplicado. De esta forma, si la magnetizacion remanente natural tuviese una sola
componente, todo lo que se necesitaria hacer para obte-
ner el campo en el pasado, seria medir la magnetizacion remanente natural y aplicar a la roca una remanencia en el
laboratorio para obtener la proporcionalidad entre ambos
campos (ecuaci6n I). No obstante, en la practica esto no es tan simple y debe verificarse. Un metodo empleado es el de verificaciones con calentamientos parciales, para esto se calientan las muestras en pasos sucesivos aumentando
la temperatura, modificando la MRN con magnetizacio-
nes termicas parciales con el fin de establecer la relaci6n
M ~ ~ ~ / M , ~ ~ , antes de que se presente una alteracion. Este
mCtodo es el Thellier y Thellier ( I 959), que asume que las remanencias termicas adquiridas por enfriamiento
entre cualesquiera dos valores (por ejemplo I so0 y 200' C) son independientes de aquellas adquiridas entre otros dos
valores cualesquiera (digamos entre 2 5 o0 y 300' C). Tambien asume que la remanencia termica total es la suma de todas las parciales.
La modificacion de Coe (1967) a1 mCtodo denellier
sustituye el enfriamiento en campo cero por el primer
paso de calentamiento, lo que permite la medida directa
de la M R N despues de cada paso:
De esta forma, por simple resta de vectores el pTRM puede obtenerse y al graficarse contra la MRN se genera un
diagrama de Arai (grifica 3b). A1 repetirse el proceso a temperaturas bajas dlversas
podemos determinar cuindo la capacidad de guardar rema-
nencia de la muestra ha cambiado y permite la elecci6n de
las muestras a emplearse, ya que las que presentan carnbios
deben eliminarse pues no muestran reversibilidad y 10s puntos en 10s diagramas de Arai no seran lineas rectas.
Contribuciones del arqueomagnetismo .
T Temp. Ambiente
. .
0 100 200 300 400 500 0 0.25 0.5 0.75 1.0 1.25
Temperatura "C pTRMadquiridd NRU
G ~ F I C A 3. Ejemplo de metodo 'Ihellier-'Ihellier para la determinacion de paleointensidades. a) proceso de desmagnetizacion de una muestra (MRN -circulos relleno negro) y de adquisici6n de magnetizaciones termicas parciales (~TRM-cruces ). b) grifica de
magnetizacion remanente contra adquisicion de magnetizacion termica parcial (PTRM) o de diagrama de Arai.
Las primeras investigaciones arqueomagntticas en Mkxico las
realizaron Nagata y colaboradores en I 965 (Urmtia, I 975),
y consistieron en determinaciones de paleointensidad del,
campo geomagnetic0 sobre alfareria de Cuicuilco, asi como
tambitn sobre basaltos y rocas piroclasticas del Xitle, en el
sur de la ciudad de Mtxico. Bucha y colaboradores en I 970
tambitn realizaron determinacion de paleointensidades en
siete sitios arqueologicos del centro y occidente de Mkxico
(Hidalgo, Mkxico, Colima, Nayarit y Jalisco).
Daniel Wolfman en 1969 tom6 las primeras muestras
con el objetivo de obtener fechamiento arqueomagnttico
con cuyos resultados elaboro la primera curva de deriva
polar para Mesoamtrica (como parte de su trabajo doctoral
presentado en 1973). El tip0 de muestras empleadas por
Wolfman heron pisos y estucos quemados y el numero
total de muestras empleadas h e de 96. A todas ellas les
determino su magnetizaci6n remanente natural (MRN).
Llevo acabo el proceso de desmagnetizacion (campos
alternos) unicamente en un par de especimenes y con base
en esto concluyo que las direcciones no sufrian cambios
que pudiesen afectar la curva.
Posteriormente, con 14 muestras adicionales y re-
sultados que incluyeron de~ma~netizacion en campos
alternos para obtener la magnetizacion caracteristica,
reevaluo la cronologia de Mesoamtrica entre el aiio
I y el 1200 d.C., publicando la totalidad de sus datos
con su curva correspondiente (Wolfman, I 990). En sus
trabajos explica cdmo el mttodo arqueomagnttico es
dependiente para sus conclusiones finales de resultados
selectos de fechamientos por radiocarbono. Todas las
fechas de Wolfman corresponden con 10s eventos en
que se quemaron 10s materiales de donde se obtuvieron
las muestras.
Los sitios muestreados por Wolfman (Fig. 4) heron:
I) En el centro de Mtxico (Teotihuacan,Tenango, Hua-
palco,Tula, Manzanillo, Cerro Zapotecas). 2) En el valle
de Oaxaca (Monte Alban, Lambityeco, Tierras Largas,
Tomaltepec y Brawbehl). 3) En la costa del golfo (El
Zapotal). 4) En Chiapas, centro y occidente, (Chachi,
Mirador, Ocozocoautla y Panteon). 5) En Guatemala
(Kaminaljuyli y El Porton). 6) En Honduras (Copan), y 7) En El Salvador (Tazumal, San Andrts y Trapiche).
Contribuciones del arqueornagnetisrno +--. --
Wolfman se b a s ~ en la distribucion y orden cronologico
d r lua polos virtuales geomagnkticos por estratigrafia, estilo arquitectonico y de ceramica, y 10s fechamientos de 14C disponibles, reconociendo que eran insuficientes para una descripcion adecuada de la variacion secular del
campo geomagnetico. E n 198 I y r 986J. Urrutia, L. Maupome yP. Brosche,
investigaron las orientaciones de 10s edificios de ciudades
prehispinicas y reportaron que varios sitios olmecas, entre ellos La Venta,Tabasco, presentan ejes mayores orientados unos 8 grados a1 NO y de manera similar estan algunas es- tructuras de la etapa Formativa del valle de Oaxaca. Arnbos desarrollos corresponden a periodos entre 1000 a.C. y el
aiio I. E n sus reportes describieron tambitn que para el
centro de Teotihuacan y en la zona maya Chichen-Itza, Uxmal y Labna, las estructuras forman hasta 2 0 grados
hacia el NE, per0 consideraron aventurado asegurar que estos cambios en las orientaciones arquitectonicas corres- ponden con cambios en el campo geomagnetico debido a la variacion secular (Urrutia et a(., I 98 I , I 986).
Existen otros trabajos, que sin tener objetivos ar-
queomagnCticos, sus resultados documentan variaciones seculares de secuencias recientes calibradas con fecha-
mientos. Estos datos son potencialmente de utilidad para ajustar las curvas de variacion secular y son 10s de Latham
eta(. ( I 986), efectuados sobre una estalagmita del estado de San Luis Potosi, y el de Urrutia (1996), sobre rocas volcanicas del Xitle.
Golfo de Mkxico
I Sitios de fechamientos de
Oce'ano Pacifico
1 @ Sierra de las Navajas
FIGURA 4. Localizaci6n de 10s sitios de muestreo para elaboracion de curva de variaci6n secular de Mesoamerica. Los cuadros son 10s sitios de Wolfman y las cruces 10s referidos en el presente trabajo. Con un pentagono 10s sitios actualmente en proceso.
Contribuciones del a r ~ o m a p t i s m o -- - .
En 1999, en el Laboratorio de Paleomagnetismo del
Instituto de Geofisica, se inici6 un proyecto de tra-
bajo con la hipotesis de que el proceso de elaboracion
de 10s estucos, material ampliamente empleado en
Mesoamerica, es similar a1 de la formation de una roca
sedimentaria ypor tanto 10s mecanismos de adquisicion
de la magnetizacion en el proceso son de tip0 detritico.
Los resultados en Hueda e t a/. (2004) muestran que
el uso de material volcinico como tezontle molido y
cenizas en la mezcla del estuco en el centro de Mexico
hace que el contenido de 6xidos de hierro sea suficiente
para determinar la magnetizacidn remanente detritica.
Lo anterior permite determinar la fecha de elaboracion
de un estuco, a diferencia de 10s estudios de Wolfman,
en 10s cuales 10s estucos empleados son unicamente
10s afectados por el fuego y por tanto 10s fechamientos
corresponden a1 tiempo del quemado correspondiente.
Empleando materiales sin quemar y quemados de un
Las muestras para determination de direcciones ar-
queomagneticas deben ser colectadas in situ (no haber
sido removidas de sus posiciones originales) y orientadas
con respecto a1 campo actual (Fig. 5a). Usualmente se adhiere una pastilla o cilindro delgado de madera con pe-
gamento epoxico sobre el que se marca y orienta una linea
(Fig. ~ b ) , y cuando se separa lleva adherida la muestra
arqueologica. Tambien puede tomarse el material direc-
tamente en bloques enteros orientados.
Una vez en el laboratorio a las pastillas se les pega
en la parte posterior otro cilindro, quedando la muestra
como el relleno de un emparedado. Las muestras son
consolidadas con ayuda de yeso o epoxico y finalmente
recortadas a1 tamaiio requerido (Fig. 6) para ser procesadas con un desmagnetizador de campos alternos y medidas
en un magnetometro de giro J R ~ .
La recoleccion de muestras de pintura consiste en
el desprendimiento de una capa de la misma mediante
un disco de una pulgada de di imetro con adhesivo
epoxico. El disco es adherido a la pintura y orientado
mismo sitio, podemos fechar dos eventos diferentes
para dicho sitio.
Adicionalmente a 10s pisos y estucos de muros, quema-
dos y no quemados, hemos utilizado material de tlecuiles,
hornos, fogones y temazcales, provenientes de diversos
sitios principalmente de Teotihuacan, de la ciudad de
Mexico (Tlatelolco y Templo Mayor) y de Xochicalco
(localizacion en Fig. 4).
La introduction de un nuevo tip0 de magnetizacion
remanente, como es la pictorica (Chiari y Lanza, 1997),
en la que 10s pigmentos rojos elaborados con hematita
molida son 10s principales portadores de la magnetizacion,
correspondiente con la direccion del campo geomagnetic0
a1 momento del secado, nos ha llevado recientemente a
incluir de manera especial como objeto de rnuestreo a
murales, superficies estucadas y guardapolvos con apli-
caciones de este color, dada la frecuencia de empleo del
color rojo en las culturas mesoamericanas.
in situ mediante una brujula Brunton (Figs. 6c y 6d) y
procesado a1 igual que 10s pisos.
Los resultados de 10s tratamientos efectuados a las
muestras se grafican en diagramas de desmagnetizacion
de Zijderveld y redes de Schmidt (diagramas estereo-
grificos) para obsemar 10s espectros de coercitividad y el
comportamiento de las componentes de magnetizacion. En
las gificas 4-1 y 4-11 se ilustran estos resultados para dos
muestras de un mismo ~ i s o , quemado y sin quemar, en Xalla.
Para cada piso (o muro) estudiado se obtienen direcciones
medias representativas mediante estadistica Fisher y de
ellas se seleccionan aquellas que cumplen con un a,,< 10.
En la grafica 5 y cuadro I se muestran estos resultados para
el mismo piso quemado y sin quemar de Xalla. Podemos
obsemar en el cuadro I que el a,, es mayor en el caso del
piso no quemado (NQ) y mucho menor su k, no obstante
pudo obtenerse una direccion caracteristica bien definida
en ambos casos claramente diferenciable.
Para cada direccion media obtenida, su par de va-
lores declination-inclinacion se busca sobre la curva
Contribuciones del arqueornagnetisrno *- -- -- ~. -
FIGURA 5a y b. Obtencidn de muestras de pisos arqucologicos; c y d obtencion de las muestras de murales. E n b y c se muestra el marcado de la linea de referencia por orientar; en a y d se muestra la orientacion con la bnijula del rurnbo e
inclination respectivamente, de las lineas de referencia marcadas en las muestras.
FIGURA 6. a) Extraccion de las muestras de piso en sitio arqueologico. b) Muestra ya preparada con cilindro posterior pegado, consolidada con epoxico y recortada a1 tamafio estindar para su medicion.
Contribuciones del araueomag.netismo
de variacion secular. Aquellos puntos (fragmentos de
curva) donde ambos valores coincidan dentro de 10s
margenes de error son las edades probables, ya que
es factible que esta coincidencia ocurra en mas de un
punto, como puede observarse en la grafica 6. E n dicha
grafica se muestran las intersecciones de 10s resultados
del piso rQ(quemado) , que son las sefialadas como
fechas probables en el cuadro I . Los resultados alter-
nativos se analizan con el conjunto de las restantes
evidencias arqueologicas y cronologicas para asignar
finalmente una fecha, proceso a1 que denominamos
fechamiento arqueomagnetico. Fechamientos mas
confiables se obtienen cuando se cuenta con una me-
jor definition estratigrifica de las estructuras, ya que
en tales casos resulta mas evidente la elecci6n de la
alternativa correcta.
En aquellos casos en 10s que se cuenta con datos du-
ros sobre la edad de las muestras estudiadas, idealmente
fechamientos absolutos (I4c, termoluminiscencia, etc.), 10s
resultados se incorporan a la curva de variacion secular
adicionando o eventualmente sustituyendo datos previos,
segin el caso, reajustando la curva y conservando todos
10s datos en un banco. Otros reajustes de la curva pueden
provenir de reevaluaciones de 10s fechamientos absolutos,
dados 10s mejoramientos en las tecnicas radiomttricas
y el desarrollo de otras nuevas. Con tales reajustes la
curva de variacion secular va adquiriendo mayor pre-
cision como patron de referencia para el fechamiento
arqueomagnetico.
El caso que hemos elegido para ilustrar estos proce-
dimientos (piso I de la estructura 4, cuarto I de Xalla)
muestra particularmente la bondad del metodo ya que es
posible identificar tanto la fecha de elaboracion del estuco
(425 -430 d.C.; muestra del piso no quemado) como tam-
bitn su afectacion por el hego durante el gran incendio en
Teotihuacan (5 50-5 75 d.C.; muestra del piso quemado). En
10s casos de pisos no quemados no siempre hemos obteni-
do buenos resultados. Los casos fallidos normalmente se
deben a que las muestras no contienen cantidad suficiente
de minerales magneticos por lo que su intensidad es muy baja, pricticamente en 10s limites de resolucion de 10s
magnetometros empleados.Tambien influye en la utilidad
de 10s resultados el tamafio de grano del material volcanico
empleado en la mezcla del estuco (normalmente tezontle
molido), ya que si este es muy grande, domina la herza de
gravedad sobre la magnttica, lo que origina inclinaciones
menores. Otro problema de 10s pisos no quemados es que
presentan magnetizaciones secundarias con coercitividades
similares a la caracteristica, por lo que no siempre es posible
determinarla (Figs. 3 b y jc).
Para obtener datos de paleointensidades no se requie-
ren necesariamente muestras orientadas. Si bien pueden
emplearse las mismas muestras u otras similares a las
usadas para la determination de paleodirecciones, puede
ser mas conveniente emplear fragmentos de ceramica
no orientados o rocas volcanicas, esto por su facilidad de
muestreo y por la mayor serial magnetica que hace mas
confiables las mediciones.
Contribuciones del arqueomxtismo & -- - -
A) Diagrarna de desrnagnetizacibn
(I) Xa4c
Niveles de desmagnetizacion (mT)
A) Diagrama de desmagnetizaci6n
B) Diagramade C) Diagrama Zijderveld estereogrifico
N Arriba -
S Abajo
B) Diagrama de C) Diagrama Zijderveld estereogrifico
N Arriba J(x): E-02 0
3
270 90 1 E
0 20 40 60 80 100
Niveles de desmagnetizacion 180 (mT)
S Abajo
GRAFICA 4. a) Diagrama de desmagnetizacion, b) diagrarna de Zijderveld y c) diagrama estereografico de (I) especirnen Xa4c: piso I no quemado de la estructura 4, cuarto I de Xalla y de (11) especimen Xa7h: piso I quemado de la misrna estructura y
cuarto. Los nurneros dentro de 10s diagrarnas estereograficos son 10s pasos de desrnagnetizacion (Soler e t al., 2006).
Contribuciones del a r q u e o m a g n e t i s m ~
a) Piso 1 No quemado
b) Piso 1 quemado
GFL~FICA 5. Direcciones medias de las muestras del piso I: a) N o Quemado y b) Quemado en Xalla de la estructura 4 cuarto I. La elipse corresponde a1 a,,.
Contribuciones del arqueomagnetismo
100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 a.C. d.C.
aiios
G ~ F I C A 6. Cuma de variaci6n secular para el centro de Mexico, suavizada mediante splines cGbicos. La linea gruesa central es la media y las delgadas a sus lados 10s rangos.de error. Las lineas rectas horizontales representan 10s valores de declination
(0.40) e inclinaci6n (39.90) del piso I quemado de la estructura 4, cuarto 1 de X d a (cuadro I), con las que se observan todas sus intersecciones en las curvas. Las rectas verticales unen 10s sitios de intersecci6n en que coinciden simultineamente 10s valores
declinaci6n e inclinacibn, estas intersecciones indican las fechas probables (cuadro I).
Contribuciones del arqueomagnetismo
Las graficas 7 y 8 ilustran la cantidad de informacion con
que se cuenta para elaborar la curva de variation secular de
Mesoamerica en cuanto a direcciones (grafica 6) yen cuanto
apaleointensidades. De la observaci6n de estas grificas se
desprende la necesidad de un mayor numero de estudios en
arnbos tipos de determinaciones para Mesoamerica. Como
es evidente en la grafica 7a, la mayor parte de determina-
ciones arqueomagntticas corresponde al period0 I 300-
El mayor numero de muestras se obtuvieron en el area
de Teotihuacan (Teopancazco y Xalla). Teotihuacan h e
una gran ciudad mesoamericana caracterizada por su
denso asentamiento plurietnico, foco de una gran red de
comercio. Su grandeza y supremacia datan de principios
de nuestra era y perduraron hasta el siglo VII (Manzanilla
y Lopez, 2001). SU caida se debi6 a un gran incendio,
a1 desmantelamiento, a la destruccion de esculturas y al
saqueo; sin embargo,la fecha de este evento es poco clara.
Vigas y morrillos carbonizados en diversas ireas, como
la Ciudadela, Xalla y Teopancazco heron encontrados
sobre el dtimo piso de ocupacion teotihuacana (Jarquin y
Martinez, I 98 2; Jarquin, 2002; ManzaniUa y Lopez, 2001;
Manzanilla, 1998, zoooa, zooob y 2003). NO obstante, el
En el caso delTemplo Mayor 10s resultados mostraron
grandes variaciones debido a1 hundimiento diferencial
del sitio, en tanto que Tlatelolco no tuvo este problema;
particularmente dos casos de Tlatelolco mostraron muy
buenos agrupamientos de las direcciones medias. st as coincidieron con las direcciones medias obtenidas para
las etapas II y IV del Templo Mayor, con lo que estos
resultados se confirmaron y pudieron utilizarse. Los
1900 d.C. y existen lapsos con muy pocas (100 a.C. -
300 d.C.),por lo que el trabajo de determinacidn de direc-
ciones del campo geomagnetico en la zona de Mesoamerica
debe continua5 ya que una vez que se obtenga una curva
con mayor numero de datos sera mas confiable y 10s erro-
res asociados serin menores. La compilacion de 10s datos
obtenidos durante ocho aiios de trabajo se muestra por
regiones en el cuadro 2.
fechamiento de estos materiales (200-250 d.C. Y 350-5 50 d.C.), que indica el momento de la muerte de 10s irboles a
partir de 10s que se fabricaron, corresponde con las edades de
edification de 10s diierentes ocupamientos, y no con la edad
del incendio (Ratray, I 98 I, citado en Manzanilla y Lopez
Lujan, 2001). LOS fechamientos arqueomagntticos en tanto,
si se emplean 10s materiales quemados, arrojan las edades
que corresponden a 10s incendios, que para el caso de Xalla
es de 5 5 0-5 75 d.C. Por otro lado enTeopancazco tenemos
el caso de que el fechamiento arqueomagnetico coincidi6
en dos ocasiones con 10s resultados de fechamientos de
radiocarbon0 independientes, lo que corroboro la edad y dio
gran confiabilidad a 10s resultados arqueomagneticos.
mejores resultados de Tlatelolco 10s atribuimos a su
localizacidn hacia la periferia del lago y con menores
construcciones coloniales de gran peso, con lo que
10s hundimientos diferenciales pudieron haber sido
menores; por otro lado, en este sitio 10s materiales
muestreados provenian de tlecuiles u hornos con tem-
peraturas suficientes para alcanzar una magnetization de mayor fuerza.
