Para tallar herramientas prehistóricas, nos vendrá bien conocer el tipo de fracturas que se pueden producir en rocas y minerales. Aquí podrás leer un buen resumen ilustrado con fotografías y ejemplos de fractura mineral. Espero que te resulte de utilidad.
T02E05 – El Paleolítico medio
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Índice de contenido
Fractura de minerales
Cuando golpeamos un mineral con otro más duro, entonces el primero se fractura. Pero no todas las fracturas son iguales, las hay de varios tipos, de los que sólo uno nos sirve para la talla de herramientas de piedra.
Tipos de fractura de un mineral
A continuación, he resumido los distintos tipos de fractura en los minerales, con fotografías y ejemplos.
Exfoliación y fractura de minerales
Ciertos minerales, al someterlos a una fuerza no se fracturan, sino que se exfolian. Esto significa que se van desprendiendo capas finas del material. Por ello la exfoliación también se conoce como fractura lisa de un mineral o fractura plana.
Esto ocurre por la estructura cristalina del material. Los átomos o moléculas, se disponen formando una red microscópica tridimensional. Si las uniones entre capas a lo largo de alguno de los ejes del cristal no es demasiado fuerte, entonces al aparecer una tensión, las capas se van desprendiendo una a una.
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Fractura de mica mineral. Imagen de Pascal Terjan. [CC BY-SA 2.0]
, via Wikimedia Commons.
Si un mineral se exfolia no sirve para la talla de cantos ya que este tipo de fractura produce láminas finas y frágiles.
Otros ejemplos de exfoliación lo tenemos con las fracturas del mineral de:
Fractura terrosa
La fractura “terrosa” es típica de minerales relativamente blandos y tiene una textura rugosa que nos recuerda a la tierra fértil de cultivo. Un ejemplo es la caolinita mineral, que tiene una dureza de 2 en la escala de Mohs, similar al yeso, por lo que podríamos marcarla con una uña. Evidentemente, con esto no se pueden fabricar herramientas.
La caolinita sufre fractura terrosa. Muestra procedente del Condado de Twiggs, Georgia, USA. Imagen publicada por James St. John. [CC BY-SA 2.0]
, via Wikimedia Commons.
Fractura astillosa mineral
La fractura astillosa o fibrosa es típica de minerales como el crisotilo.
Crisotilo mineral procedente de Brasil. Imagen de Eurico Zimbres. [CC BY-SA 2.5]
, via Wikimedia Commons.
Este tipo de fractura se caracteriza por crear, de forma natural, fibras alargadas, flexibles y resistentes. Pues bien, el crisotilo y otros materiales parecidos de fractura fibrosa o astillosa, al romperse, crean unas hebras que se pueden entrelazar y que son ignífugas. Tal tipo de materiales se conocen como asbestos o amiantos. Así pues, el crisotilo es uno de los minerales con los que se fabrica el amianto.
Fractura ganchuda
La fractura ganchuda, también conocida como áspera o dentada, es típica de los metales en su estado natural o metales nativos. Es el caso, por ejemplo, de la fractura de la plata mineral.
Pieza de cobre nativo en forma de raspa de pescado que se debe a que este mineral presenta fractura ganchuda. Imagen de Rob Lavinsky de irocs.com. [CC-BY-SA-3.0]
, via Wikimedia Commons.
Los metales, además del tipo de fractura, tienen otro problema que los hacen notablemente inadecuados para el tallado de herramientas líticas. Ese problema es que son demasiado blandos, un 3–3,5 en la escala de Mohs.
Fractura irregular o desigual
La fractura desigual es típica de los minerales más duros, como la Limonita.
Fractura irregular o desigual en un fragmento de limonita procedente de una antigua mina de uranio en Příbram, Rep. Checa. Imagen de Psax. [CC BY-SA 4.0]
, via Wikimedia Commons.
Este mineral tiene la dureza adecuada, pero al fracturarse se producen irregularidades aleatorias. Y ese problema, el hecho de que no podamos prever cómo serán las fracturas, hace imposible el proceso de talla puesto que lo que nos interesa es, justamente, la previsibilidad.
Otros ejemplos lo tenemos con las fracturas de los minerales:
Fractura concoidal
La fractura adecuada para la talla de herramientas será la fractura concoidal o concoidea que, aunque complicada, es previsible. Por ello nos servirá para la talla de herramientas de piedra.
El material adecuado no debe ser excesivamente duro pero sí más o menos homogéneo. Es decir, debe comportarse parecido en todas sus partes. Además, también debe tener una estructura isótropa, lo que implica que debe comportarse del mismo modo sin importar desde la dirección en la que es golpeado.
Los materiales de estructura interna amorfa cumplen esta condición de homogeneidad e isotropía, por lo que cuando son golpeados producen fracturas que se dejan llevar, más o menos, por la dirección del golpe.
El material homogéneo y amorfo que queremos tallar lo llamaremos núcleo, y para ello necesitaremos golpearlo con una piedra más dura, el percutor. Los trozos de piedra que se desprenden, se denominan lascas.
Cuando el percutor golpea la piedra en un punto, y le transfiere la energía mecánica mediante el golpe, se genera una onda elástica que empieza a propagarse por el medio debido a las vibraciones de las moléculas que lo forman.
Significado de concoidal
Para estudiar la onda mecánica, se descompone su movimiento en dos planos: uno longitudinal y otro transversal, examinando cada uno de ellos por separado.
Las moléculas de nuestro material no forman redes cristalinas, sino que están distribuidas y orientadas de forma aleatoria. Entonces, cuando reciben la energía transferida por el golpe, las moléculas afectadas comienzan a vibrar chocando unas contra otras. De este modo, parte de la energía pasa a las moléculas vecinas, que en su movimiento vibratorio chocan de nuevo con otras moléculas más alejadas. De este modo, la energía del golpe inicial se propaga por dentro del material.
En el plano longitudinal, que equivale a mirar la propagación de la onda desde arriba, estudiaremos cómo se fractura el material según avanza la onda en la misma dirección del golpe. En cambio, el plano transversal nos permitirá averiguar qué le pasa al material, pero en el plano perpendicular a la dirección de avance de la onda longitudinal.
Así que la propagación de la onda, vista desde arriba tendrá la forma de una lágrima que crece por la parte redondeada según avanza. En realidad, tiene la forma de una valva de mejillón.
Valvas de mejillones capturados en Tailandia. El nombre de fractura concoidea está muy bien puesto. En la superficie de la valva se aprecian unas ondas que también se ven en los minerales que sufren esta fractura concoidal. [CC BY-SA 3.0]
, via Wikimedia Commons.
Sin embargo, el avance de la onda longitudinal no explica la fractura en sí misma. ¿Qué es lo que hace que la piedra se rompa? Para explicar eso, está el plano transversal.
Si antes, lo que nos interesaba era ver la dirección de avance de la onda elástica, ahora lo que queremos es ver qué pasa con las moléculas que hay encima y debajo de las que se ven afectadas por el paso de la perturbación.
Porqué se produce la fractura concoide
Visualicemos la pieza de piedra que estamos tallando. Las moléculas del material vibran cuando son golpeadas, pero ahora nos fijaremos en el plano transversal perpendicular a la propagación de la onda elástica.
Si la fuerza del golpe supera un cierto umbral, las moléculas vibran tanto que el material pierde la cohesión y aparece la fractura.
En general, los materiales están sometidos a esfuerzos que se producen cuando cargamos peso en una estructura, damos golpes con martillos o si aplicamos presión. Un esfuerzo es, en resumen, una fuerza por unidad de área que da lugar a una formación. La idea es estudiar cómo son los esfuerzos y las deformaciones en los diferentes materiales.
Uno de los científicos que estudiaron estas cosas fue Robert Hooke y enunció una ley muy conocida entre los estudiantes primerizos de física: la ley de Hooke de la elasticidad. Lo que dice es muy sencillo: un sólido se deforma proporcionalmente al esfuerzo recibido. O sea, que si das un golpe pequeño, el sólido se deforma un poco, pero si el golpe es fuerte, se deforma mucho.
Y así, los estudiantes terminan pensado que la Ley de Hooke es algo facilísimo. Vaya una tontería: la deformación es proporcional al esfuerzo. Si aplico una fuerza pequeña, el muelle se estira un poquito… Pues para esto no hacía falta tanta complicación, la verdad… Y con estos pensamientos terminan el curso de física básica y empiezan, al año siguiente, el curso de ciencia de los materiales y Estado Sólido.
En el caso general, estas cosas derivan en matemáticas muy complejas, que pueden ser simplificadas de la forma que cuento en el episodio.
Y al final, lo más importante, es este esquema:
El esquema de la fractura concoidea nos viene bien para ilustrar cómo se talla una lasca. Obra de José Manuel Benito. [Dominio Público]
, via Wikimedia Commons.
La figura representa una vista de perfil de un material homogéneo e isótropo que recibe un golpe y sufre una fractura concoidea.
Se ve el golpe inicial, después la fractura comienza a avanzar hacia el interior del material, allí toma una forma curvada con más profundidad si cabe, llegado un momento, la curvatura se invierte y la fractura se acerca a la superficie, y entonces ocurre lo más importante. Lo que se conoce como efecto borde.
He insistido antes en que el golpe tenía que ejecutarse cerca del borde del núcleo, esto es porque las paredes del sólido reflejan las ondas elásticas transversales, produciéndose interferencias entre ellas de forma que modifican la trayectoria de la fractura.
Al principio del golpe, la fractura se hunde formándose una especie de vientre abultado hacia el interior del material, después la onda cambia la dirección de movimiento produciéndose un vientre pero al revés. Primero barriga hacia afuera, después barriga hacia adentro, con lo que la fractura se acerca hacia la superficie. Entonces, cuando la reflexión de las ondas elásticas transversales es lo suficientemente intensa como para casi anular esta componente del movimiento, la fractura empieza a correr casi paralela a la superficie, acercándose poco a poco hacia ella con el resultado final que un trozo de piedra acaba desprendiéndose.
La piedra original era el núcleo, la pieza que se desprende recibe el nombre de lasca y debido a esta peculiar forma de comportamiento de las ondas elásticas, la lasca tendrá unas características peculiares.
Pues el resumen de todo esto es que si alguien se ha molestado en poner nombres a estos tramos de cada fractura, es porque la forma de la fractura es repetible una y otra vez. Esto es lo importante.
Fractura concoidal de los minerales
¿Qué materiales servirán entonces para la talla de herramientas prehistóricas? Recordad que las rocas son mezcla de minerales, por lo que en este apartado no distinguiremos entre ellos. Solo nos interesa el tipo fractura que sufren. Así, por ejemplo, la fractura concoidal es la que se produce en los minerales siguientes:
- Sílice o mineral de cuarzo
- Diamante.
- Nefelina.
- Olivino.
- Topacio.
- Turquesa.
- Epidota.
- Bornita.
- Talco.
- Azurita.
- Galena.
- Dolomita.
- Halita.
Como curiosidad, la halita, no es otra cosa más que nuestro famoso cloruro sódico (NaCl). La diferencia entre la halita y la sal de mesa está en que la primera es un mineral sedimentario que se forma por evaporación del agua y cuyos cristales reciben el nombre de sal de roca. La sal de mesa, en cambio, es un producto terminado y envasado, apto para el consumo humano.