Más que la mayoría de los procedimientos técnicos del mundo antiguo, la perforación de piedras duras como el cuarzo y el granito ha provocado asombro y perplejidad. Ni las pinturas murales, ni la información textual, ni el material excavado han proporcionado respuestas completas sobre cómo se realizó la perforación. Como consecuencia, ha habido controversia académica. Uno de esos desacuerdos se produjo entre dos eminentes egiptólogos, A. Lucas y Sir Flinders Petrie. Su argumento giraba en torno a una cuestión difícil e importante: ¿cómo perforaban granito los antiguos egipcios del tercer milenio antes de Cristo?

Esta cuestión no resuelta, planteada por Petrie ya en 1883, es importante no sólo para los egiptólogos, sino también para los estudiosos de la antigua tecnología lapidaria en cualquier lugar del mundo donde se perforara piedra dura. Aquí informamos sobre nuestros experimentos preliminares dirigidos a una resolución de esta controversia. El lector debe tener en cuenta que nuestro trabajo se basa únicamente en la evidencia del objeto examinado y no tiene en cuenta la evidencia textual o material del antiguo Egipto que podría arrojar luz sobre este problema.

El desacuerdo entre Lucas y Petrie se puede resumir con mayor precisión yuxtaponiendo alternativamente sus propias palabras escritas durante un período de 35 años.

lucas:

“…como ni el cobre ni el bronce son lo suficientemente duros para cortar piedras como el basalto, la diorita, el granito, la cuarcita y el esquisto, se requiere un material más duro que el metal para realizar el trabajo que debe haberse utilizado ya sea en forma de [fijo] puntas cortantes [dientes] o como polvo suelto [abrasivo]. . . en mi opinión, era un polvo abrasivo suelto [de] arena de cuarzo finamente molida que se usaba húmeda… arena de cuarzo suelta que se encuentra en gran abundancia en Egipto y desgasta el cuarzo… que era la piedra más dura que trabajaban los antiguos egipcios”.

Petrie:

“El corte del granito se hacía mediante brocas tubulares enjoyadas. . . con puntos de corte. de esmeril. .. colocados en los lados del tubo tanto por dentro como por fuera. .. cada mecánico que haya examinado las ranuras en .. . un núcleo de granito rojo de Gizeh coincide en que nada más que un punto fijo podría haber cortado tales ranuras”.

lucas:

“En mi opinión, suponer que el conocimiento de cortar estas piedras preciosas para formar dientes y de fijarlas en el metal de tal manera que soportaran la tensión del uso intenso y hacerlo en el período temprano que se les asignó, presentaría mayores dificultades que las explicadas por la asunción de su empleo. . Es muy probable que trozos del abrasivo hayan sido introducidos en el metal, donde podrían haber permanecido durante algún tiempo. . y produjeron el mismo efecto que los intencionales y permanentes”.

Petrie:

… Parece físicamente imposible que cualquier partícula de un polvo suelto pueda quedar tan incrustada en un metal blando por los simples accidentes del roce que pueda soportar la inmensa tensión necesaria para abrir un surco de una profundidad considerable en un material tan duro como el cuarzo. . … Los núcleos de perforación de diamante modernos son un trabajo torpe y borroso en comparación con los núcleos egipcios”.

En esencia, entonces, Lucas y Petrie, al observar las mismas líneas concéntricas regulares en núcleos de granito perforados (Fig. 1), no estuvieron de acuerdo sobre si se hicieron usando un abrasivo de arena de cuarzo húmedo y suelto (Lucas) o puntos fijos de esmeril. (Petri). (Nota: el esmeril es una roca granular compuesta principalmente de corindón, un compuesto cristalino de silicio y carbono, magnetita y espinela. Aquí, se utilizan «esmeril» y «corindón» para los polvos abrasivos derivados de estas rocas).

Lucas citó muchas referencias para demostrar que la arena de cuarzo podía perforar granito. Sin embargo, ninguna de estas referencias indicó que se formaran líneas concéntricas como resultado de la perforación. Petrie especuló que se utilizaban diamantes y corindón para perforar. Rechazó el diamante por su “rareza” y el corindón por su “imposibilidad” en favor del esmeril. Ninguno citó evidencia para sus conclusiones.

El propósito de nuestro artículo es presentar evidencia experimental que resuelva en parte este desacuerdo. Nuestra evidencia resultó del análisis funcional de una tapa de granito perforada de un sarcófago del Reino Antiguo ca. 2500 a. C., ahora en el Museo de Brooklyn (Fig. 2). Probablemente perteneció al Príncipe Akhet-Hotep de la Dinastía IV. El sarcófago pesa unas cuatro toneladas y la tapa dos toneladas. La tapa tiene dos orificios en cada extremo que (probablemente) se usaban para subirla y bajarla. Los agujeros son de 24 cm. largo; su diámetro exterior es de 5,3 cm. y se estrecha a 4,3 cm. en el interior.

Método de investigación

Algunos de los procedimientos que hemos empleado en esta investigación han sido informados previamente. Se han utilizado para analizar (1) cuentas de Shar-i-Sokhta, un sitio de la Edad del Bronce Temprano en el este de Irán; (2) sellos cilíndricos del antiguo Cercano Oriente; (3) los dientes perforados e incrustados de los antiguos mayas; (4) una estatuilla de las Cícladas de la Edad del Bronce Antiguo y (5) estatuillas de piedra expuestas en el Museo de Cleveland.

Hay tres pasos separados en nuestro método de investigación, todos ellos no destructivos para el objeto. Son (1) impresiones de silicona de las piezas a estudiar para captar las marcas de la herramienta; (2) examen de las impresiones (o modelos epoxi hechos a partir de ellas) en el microscopio electrónico de barrido (SEM) y la fabricación de fotomicrografías, y (3) análisis funcional que intenta duplicar las marcas de las herramientas experimentalmente.

Normalmente, al tomar impresiones de silicona de un orificio estrecho en sellos o cuentas, se utiliza un palillo para introducir la silicona suelta en el orificio. Debido al tamaño de los agujeros en la tapa, tuvimos que recurrir a una modificación.

Para tomar una impresión del agujero, se utilizó una clavija grande en lugar de un palillo. Antes de añadir la silicona de flujo libre, se colocó una silicona de base pesada alrededor del extremo de la clavija y se moldeó de manera que fuera ligeramente más estrecha que la circunferencia del agujero. Cuando se hubo endurecido, se añadió silicona fluida y se insertó la clavija en el agujero. Cuando la silicona se hubo endurecido, primero se quitó la clavija. Esto permitió retirar más fácilmente la impresión de silicona, ya que se podía comprimir ligeramente en el espacio ocupado por el taco. Debido a la longitud de la perforación, la impresión se realizó en dos partes.

Hallazgos sobre la impresión

Las líneas concéntricas regulares son claramente visibles macroscópicamente en la impresión (Fig. 3). Son bastante similares a los encontrados y reportados por Petrie. Varias características resultan evidentes del estudio de las impresiones de silicona:

1. La perforación se realizó enteramente desde un extremo con una inclinación relativamente ligera. Más de 24 cm. La longitud del agujero del taladro era de sólo 1 cm. o 4% de estrechamiento, lo que indica muy poco desgaste y oscilación del taladro. Esta forma sugirió el uso de un taladro tubular y se discutirá más adelante.
2. Las líneas concéntricas estaban alineadas más estrechamente cerca de la parte inferior o del extremo estrecho (Fig. 4).
3. Las líneas concéntricas no siempre fueron perfectamente paralelas. Ocasionalmente, una línea trazaba un ángulo a través de líneas adyacentes (Fig. 5). Algunas de las líneas exhibieron una ligera irregularidad.
4. En el borde del extremo estrecho de uno de los agujeros, hay una región sin líneas, ligeramente redondeada y de apariencia casi pulida (Fig. 6).

Análisis funcional

1. 1. Una losa de granito rojo similar a la del sarcófago fue perforada con una varilla de cobre y/o un tubo de cobre junto con los siguientes abrasivos: (su escala de dureza de Mohs se coloca al lado entre paréntesis) a, arena de playa (7); b, cuarzo triturado (7); c, granate (7); d, esmeril (9); e, corindón (9); f, carburo de silicio (9); g, diamante (10).
      El granito se compone principalmente de cuarzo (7), feldespato (6) y algo de mica (2-3).
   2. También se intentó perforar con (a) pedernal astillado (7); (b) arenisca conformada (7); (c) cuarcita conformada (7).
   3. Los abrasivos enumerados se usaron de la siguiente manera (a) secos, (b) húmedos, (c) en un vehículo o lubricante similar a grasa, (d) en aceite de oliva, (e) pegados experimentalmente (por nosotros) a un cobre. varilla, (f) en un taladro adherido contemporáneo.
   4. El tamaño de los abrasivos varió para incluir grano 60-90 y grano 240.
   5. La perforación se realizó a una velocidad de rotación constante de 1000 RPM y se mantuvo intermitentemente a una presión relativamente constante.
   6. Algunas perforaciones se realizaron con una abrazadera y una broca de forma oscilante (es decir, hacia adelante y hacia atrás) y otras con un taladro de arco.

Hallazgos mediante impresiones de silicona y microscopía electrónica de barrido

La pista que proporcionó la base para resolver parcialmente la diferencia de opinión entre Lucas y Petrie resultó de los procedimientos experimentales descritos anteriormente. Esto sucedió cuando se hizo evidente que era posible perforar granito sin crear líneas de abrasión concéntricas. Por tanto, la presencia o ausencia de líneas concéntricas se convirtió en un indicador del tipo de abrasivo. En consecuencia, se descartó como posibilidad un abrasivo que pudiera perforar granito pero que no produjera líneas de corte. Esto ocurrió cuando se usó arena y cuarzo triturado con una varilla o un tubo de cobre. No se produjeron líneas cuando se agregaron sueltas, ya sea secas o húmedas (Fig. 7a). Así, la hipótesis de Lucas de que el abrasivo utilizado fue arena húmeda no se sostiene, ya que la superficie era totalmente rugosa (un examen de las brocas después de perforar con arena o cuarzo no reveló ninguna carga de estos sobre el cobre). Por lo tanto, su segunda hipótesis, que la fijación se produjo durante la perforación, tampoco está respaldada por experimentos.

Por otro lado, Petrie puede haber estado en lo correcto en un aspecto y posiblemente equivocado en otro: se podría haber usado esmeril ya que descubrimos que su uso con un tubo de cobre producía líneas de corte concéntricas (Fig. 7b), pero no requería que utilizarse como puntos fijos para crear las líneas de corte. Si bien pudimos pegar esmeril a una varilla de cobre y se produjeron líneas en granito, en nuestro experimento no avanzó lo suficientemente rápido como para producir líneas concéntricas en las paredes laterales. Hay muchas razones para esto, como pérdida del filo de las partículas fijadas, desgaste del pegamento, etc. Nuestro pegado se realizó utilizando una combinación de pegamento para pieles y vidrio soluble (silicato de sodio), los cuales estaban dentro del rango de tecnología de los antiguos egipcios. Es posible que existan métodos para crear puntos fijos que aún no hayamos probado, como incorporar abrasivos en una fundición de cobre para producir el equivalente a un taladro sinterizado contemporáneo. Se necesita más investigación.

Emery no produjo líneas concéntricas cuando se usó en seco. Produjo líneas cuando se usó en una mezcla de agua que ayudó a mantener el abrasivo en el sitio de perforación y en el camino, por así decirlo. Esto sugeriría que los antiguos egipcios eran conscientes del valor del agua como ayuda para la perforación, algo que los lapidarios contemporáneos todavía emplean.

Emery también produjo líneas cuando se usa junto con un lubricante viscoso y con aceite de oliva. Estos también servían para mantener las partículas abrasivas en el lugar de perforación. No es posible decir con certeza qué método se utilizó. El uso de un lubricante viscoso también tenía la ventaja de poder crear un orificio de perforación más rápido que cuando se usaba agua con el abrasivo. Se necesita más investigación para distinguir entre el uso de diferentes vehículos para los abrasivos.

Además de esmeril, tras perforar con corindón y diamante también se encontraron líneas de corte concéntricas. Esto ocurría cuando los abrasivos se usaban sueltos con agua, aceite de oliva o un lubricante viscoso. Sólo el diamante producía líneas concéntricas cuando se usaba suelto y seco. Se necesitan más investigaciones para distinguir entre la perforación creada con esmeril, corindón y diamante, y también entre la perforación con agua o con un lubricante como complemento.

Las perforaciones experimentales con pedernal desconchado, arenisca modelada y cuarcita no produjeron líneas concéntricas ni perforaciones en el granito, lo que impidió su uso. Es tentador creer que el abrasivo utilizado fue el esmeril debido a la conocida afirmación de Plinio de que el esmeril o Noxium estaba disponible en Noxos. Esta puede haber sido la fuente egipcia del abrasivo. Otra fuente conocida de esmeril es Turquía, aunque no hay pruebas de que se conociera en la antigüedad.

También es tentador especular que el abrasivo utilizado fue el diamante debido a su tremenda eficiencia. Una razón para esta eficiencia se puede ver en el gráfico de Woodell (Fig. 8), que muestra que mientras el esmeril y el corindón tienen un valor de 9 en la escala de Mohs y el diamante es de 10, hay un incremento significativo entre ellos. Petrie también especuló sobre el uso del diamante como abrasivo y luego lo rechazó debido a su “rareza”.

En esta etapa de nuestra investigación, no podemos decir con certeza cuál de los abrasivos que crearon líneas de corte concéntricas en el granito, es decir, esmeril, corindón y diamante, fue el que se usó o, de hecho, si todos eran conocidos o utilizados.

Estos hallazgos preliminares plantean una serie de preguntas interesantes como:

1. 1. 1. Si el abrasivo no fuera esmeril sino corindón o diamante, ¿de dónde habría salido? Se cree que no son autóctonos de Egipto. ¿Podría haber sido por el comercio con el Lejano Oriente?
      2. ¿Eran conocidos estos minerales y/o el uso de agua o un lubricante por los lapidarios de las regiones circundantes? ¿Cuándo y dónde empezaron? Se puede comprender mejor esta cuestión mediante un análisis funcional de otras piedras duras, como el cuarzo y la hematita, que se utilizaron tan ampliamente en Mesopotamia. Como hemos demostrado en trabajos anteriores, las líneas concéntricas se encuentran comúnmente en los orificios de los sellos de los cilindros.
      3. ¿Cómo afecta el uso de un taladro de hierro a la formación de líneas concéntricas y a la velocidad de perforación?
      4. ¿Se puede utilizar la presencia o ausencia de líneas concéntricas para determinar entre artefactos genuinos y falsificados?

Las respuestas a estas preguntas proporcionarán una visión considerable de la historia de la antigua tecnología lapidaria.

En cuanto a las brocas realizadas en arenisca o cuarcita, ninguna produjo líneas concéntricas. De hecho, el alcance de los recortes fue insignificante. Flint fue igualmente ineficaz. En nuestra investigación anterior utilizando pedernal en piedras más blandas, como el mármol, el patrón producido fue el de ranuras concéntricas (Fig. 9) que están relacionadas con la forma del taladro de pedernal y creadas durante el proceso de tallado. Éstas se distinguían fácilmente de las líneas concéntricas .

Respecto a otros aspectos de las técnicas utilizadas para perforar la tapa del sarcófago, si bien la evidencia es menos firme, se ofrecen las siguientes sugerencias:

1. 1. 1. La perforación se realizó primero desde un extremo y luego se cortó la losa. Esto se puede ver porque en un lado queda un labio redondeado (Fig. 6).
      2. El taladro pudo haber sido un taladro tubular. Es muy probable que fuera cobre, ya que las herramientas de bronce no se utilizaron hasta el Imperio Medio ca. 2000 aC La idea de que era tubular se basa en nuestra observación y mediciones de que una broca de cobre tubular crea un orificio de perforación más paralelo ya que no puede desgastarse más allá del diámetro interno de la broca.
         Otro hallazgo en nuestra perforación experimental a favor de una broca tubular de cobre fue el extremo redondeado, a menudo pulido (Fig. 7). Donde la perforación no atraviesa completamente, este extremo redondeado y pulido es obvio. En el sarcófago se sugieren estas características en una pequeña sección (Fig. 6).
      3. La perforación probablemente se realizó mientras la tapa se mantenía en posición vertical. Esto explicaría por qué las líneas concéntricas están más juntas hacia la parte inferior (Fig. 4). Dado que la tapa pesaba dos toneladas, es posible que no haya sido factible vaciar regular y completamente los restos de granito perforado y abrasivo desgastado del fondo del orificio de perforación. Entonces, muy probablemente el abrasivo se habría triturado y se habría vuelto cada vez más fino, produciendo líneas cada vez más estrechas. Las áreas que parecen pulidas pueden deberse a los restos de granito finamente pulverizados que actuaron como agente pulidor.
      4. El abrasivo utilizado era esmeril, corindón o diamante junto con un vehículo como el aceite de oliva.

Conclusión

Un análisis funcional de la perforación de la tapa de un sarcófago de granito del período del Reino Antiguo ha comenzado a sugerir soluciones a una importante controversia académica entre Petrie y Lucas, y ha producido algunas ideas preliminares sobre la tecnología hasta ahora especulativa utilizada. Estos son: 1) los abrasivos sueltos y secos (excepto el diamante) no produjeron líneas concéntricas; 2) los abrasivos fijos o aquellos en una suspensión acuosa o un lubricante como el aceite de oliva produjeron líneas de corte concéntricas; 3) no se puede descartar que el corindón y el diamante no hayan sido utilizados para perforar granito. Estos hallazgos son importantes en la historia de la tecnología lapidaria antigua y serán útiles en la investigación de otras piedras. El descubrimiento del significado de las líneas concéntricas, así como su importancia como indicador del abrasivo empleado, será útil para futuras investigaciones. Cada tipo de piedra deberá tratarse por separado.