Thermomagnetic monitoring of lithic clasts burned under controlled temperature and field conditions. Implications for archaeomagnetism

ResumenSe presenta un estudio combinado térmico y magnético sobre un conjunto de clastos líticos de diferentes litologías tallados experimentalmente (sílex, cuarcita, caliza, arenisca y obsidiana), calentados bajos condiciones de campo y temperatura controladas. El objetivo principal de este estudio es evaluar la viabilidad de uso de estas materias primas, comúnmente encontradas en yacimientos arqueológicos prehistóricos, para fines arqueomagnéticos. Los análisis del magnetismo de las rocas comprendieron la medida de la susceptibilidad magnética a bajo campo, curvas de adquisición progresiva de la magnetización remanente isoterma (IRM), ciclos de histéresis y curvas termomagnéticas de los clastos líticos tanto antes como después del calentamiento experimental. Todas las litologías salvo la obsidiana, registraron un incremento de hasta dos órdenes de magnitud en sus parámetros dependientes de la concentración magnética, indicando la formación de nuevos minerales ferrimagnéticos. Las muestras de obsidiana y arenisca son los portadores de la remanencia más fiables, seguidos de caliza, sílex y cuarcita. Los valores de susceptibilidad magnética muestran diferencias significativas entre litologías. La magnetización remanente isoterma demostró ser también altamente discriminatoria así como los parámetros de histéresis a temperatura ambiente. Las principales alteraciones macroscópicas fueron cambios de coloración, rubefacciones, depresiones circulares (potlids) en los sílex y la formación masiva de fisuras internas en los especímenes de obsidiana. La técnica de paleointensidad multiespecimen fue aplicada en muestras representativas proporcionando resultados satisfactorios para las muestras de obsidiana y arenisca. Se discute la aplicabilidad arqueológica de los resultados así como también su relevancia geomagnética.

We carried out a combined thermal and magnetic evaluation on experimentally knapped clasts of different lithologies (chert, quartzite, limestone, sandstone and obsidian) heated under controlled field and temperature conditions. The main aim of this study is to estimate the feasibility of use of these raw materials, which are commonly found in prehistoric archaeological sites for archaeomagnetic purposes. Rock magnetic analysis included measurements of low-field magnetic susceptibility, isothermal remanent magnetisation (IRM) acquisition curves, hysteresis loops and thermomagnetic curves of lithic clasts both before and after experimental heating. All lithologies, except the obsidian, recorded an increase of up two orders of magnitude in their magnetic concentration-dependent parameters revealing the formation of new ferrimagnetic minerals. Obsidian and sandstone are the most reliable magnetic carriers, followed by limestone, chert and quartzite. Magnetic susceptibility values show significant differences among lithologies. Isothermal remanent magnetisation proved also to be highly discriminatory as well as the room temperature hysteresis parameters. The main macroscopic alterations resulted in colour changes, rubefactions, potlids in cherts and the massive formation of internal fissures in obsidian specimens. The multispecimen palaeointensity technique was applied on selected samples yielding satisfactory results for heated obsidian and sandstone samples. The archaeological applicability of the results is discussed as well as their geomagnetic significance.