Pre-Columbian alloys from the royal tombs of Sipán and from the Museum of Sicán

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Pre-Columbian alloys from the royal tombs of Sipán and from the Museum of Sicán

On the north coast of present-day Peru, approximately between 50 and 700 AD, flourished the Moche civilization. It was an advanced culture, and the Moche were sophisticated metalsmiths. The Moche metal working ability was impressively shown by the excavations of the “Tumbas Reales de Sipán”, discovered by W. Alva and co-workers in 1987. The Sicán culture is a successive civilization (750-1375 AD) which extended as far as present day Piura in the north and Trujillo in the south. The Sicán culture was strongly influenced by the Moche culture, particularly in its metallurgical development (Shimada and Griffin, 1994). The metal objects from the Museums of Sipán and Sicán were analyzed with a portable equipment which uses energy-dispersive X-ray fluorescence (XRF). This portable equipment is composed of a small size X-ray tube and a Si-PIN thermoelectrically cooled X-ray detector. It was determined that the analyzed artefacts are composed of gold, silver and copper alloys, of gilded copper, of silvered gold, and of tumbaga, the last being a poor gold alloy enriched at the surface by depletion gilding, i.e. removing copper from the surface. In the case of gold, silver and copper alloys, their composition was determined by EDXRF analysis employing standard alloys. In the case of gilded copper, silvered copper and of tumbaga, the ratio Cu(Ka/Kb) was accurately determined from the X-ray spectra, first in order to clearly distinguish them, and subsequently in order to determine the thickness of the gilding. Mean values of 0.4 µm and 2.7 µm were determined for gilded copper and tumbaga, respectively. For gilded silver, the ratio Ag(Ka /Kb) was measured. The ratios Au-Ka/Cu-Ka, Ag-Ka/Cu-Ka and Au-Ka/Ag-Ka (gilded copper, silvered copper, and gilded silver, respectively) also depend on the thickness of gilding or silvering, and were employed to this aim.Sur la côte nord de l’actuel Pérou, entre environ 50 et 700 AD, prospérait la civilisation Moche. Cette culture était très avancée et les Moches étaient des métallurgistes avertis. Leur talent pour travailler le métal est illustré par les fouilles du site des “Tumbas Reales de Sipán”, découvert par W. Alva et collaborateurs en 1987. La culture Sicán est une civilisation qui se succède de 750 à 1375 AD et qui s’étend au nord jusqu’à Piura et au sud jusqu’à Trujillo. La culture Sicán a été fortement influencée par la culture Moche, et tout particulièrement leur métallurgie (Shimada et Griffin, 1994). Les objets métalliques des musées de Sipán et Sicán ont été analysés avec un spectromètre portable à fluorescence X à dispersion d’énergie. Cet équipement est constitué d’un tube à rayons-X miniaturisé et d’un détecteur de rayons-X de type Si-PIN à refroidissement thermoélectrique.  Nous avons pu montrer que les objets sont fabriqués avec des alliages d’or, argent et cuivre, avec du cuivre et de l’argent doré ainsi qu’avec du tumbaga, alliage d’or enrichi par mise en couleur, c’est-à-dire par appauvrissement en surface du cuivre. Les compositions des alliages en or, argent et cuivre ont été déterminées par ED-FX au moyen de standards d’or. Pour différencier les cuivres et les argents dorés ainsi que les tumbaga et ensuite déterminer l’épaisseur de la dorure, le rapport Cu(Ka/Kb) a été déterminé avec précision à partir des spectres à rayons X. Des valeurs moyennes de, respectivement, 0,4µm et 2,7µm ont été déterminées pour les cuivres dorés et les tumbaga. Pour les argents dorés, c’est le rapport Ag(Ka/Kb) qui a été mesuré. Les rapports Au-Ka/Cu-Ka, Ag-Ka/Cu-Ka et Au-Ka/Ag-Ka (cuivres dorés, cuivres argentés et argents dorés, respectivement) dépendent aussi de l’épaisseur de la dorure et de l’argenture

Multilayered artifacts in the pre-Columbian metallurgy from the North of Peru

Three types of alloys were recognized when analyzing pre-Columbian artifacts from the North of Peru: gold, silver, and copper alloys; gilded copper and silver; silvered copper; tumbaga, i.e., copper or silver enriched on gold at the surface by depletion gilding. In this paper, a method is described to differentiate gold alloys from gilded copper and from copper-gold tumbaga, and silver alloys from silvered copper and copper-silver tumbaga. This method is based on the use of energy-dispersive X-ray fluorescence, i.e., on a sophisticated analysis of XRF-spectra carrying out an accurate determination of Cu(K (alpha) /K (beta) ), Ag(K (alpha) /K (beta) ), Au(L (alpha) /L (beta) ), and Au-L (alpha) /Cu-K (alpha) or Ag-K (alpha) /Cu-K (alpha) ratios. That implies a dedicated software for the quantitative determination of the area of X-ray peaks. This method was first checked by a relevant number of standard samples and then it was applied to pre-Columbian alloys from the North of Peru