Espectrometría de rayos gamma in situ para evaluar el deterioro y propiedades de las rocas de construcción: metodología, interpretación y aplicación en el patrimonio cultural edificado

Abstract

"La espectrometría de rayos gamma es una prueba no destructiva que no se ha utilizado extensivamente para el estudio del deterioro, por lo cual se propuso una metodología para consolidar este método para la evaluación de las rocas usadas en las construcciones, principalmente en las que son patrimonio cultural. La metodología consistió en la corrección de los datos espectrométricos y su interpretación se enfocó en la pérdida de potasio, uranio y torio por procesos de meteorización, con lo cual las construcciones, al estar expuestas a la intemperie, deberían de tener menor radiación que afloramientos con menor tiempo de exposición. Para probar la metodología se eligieron dos áreas de estudio: el Centro Histórico de San Luis Potosí y la Zona Arqueológica de Chichén Itzá. De la primero se seleccionaron la Caja del Agua Conservera y del Santuario construidas con la Ignimbrita Cantera. De la segunda se eligió el Templo Norte del Gran Juego de Pelota construido con calizas y brechas de la Formación Chichén Itzá. La interpretación de la espectrometría de rayos gamma fue que las construcciones efectivamente están más meteorizadas que los afloramientos por la pérdida de los radioelementos. Esto se confirmó mediante análisis petrográficos, geoquímicos y por el cálculo de índices de meteorización. Se encontró que la Caja del Agua del Santuario está más deteriorada que la Caja del Agua Conservera, lo cual tiene sentido considerando que las rocas que las componen tienen una gran absorción por capilaridad que provocó el deterioro en las zonas inferiores, además de que son muy poco resistentes a la cristalización de sal. Esto demostró que la espectrometría de rayos gamma fue útil para identificar áreas deterioradas y con alto contenido de humedad y sales. En el Templo Norte se encontró además otra utilidad de la espectrometría de rayos gamma: la distinción de diferentes litologías aunque no se puedan distinguir a simple vista y la posibilidad de identificar bloques propensos a deteriorarse por su mayor porcentaje de porosidad como fue el caso de las brechas. Con estos resultados se concluyó que la espectrometría de rayos gamma se puede aplicar en cualquier tipo de roca sin importar su composición (riolítica y carbonatada) y concentración inicial de radioelementos (muy alta y muy baja), en diferentes condiciones climáticas (semiáridas y tropicales) y en construcciones que tengan poco o mucho tiempo de exposición (cerca de 200 años y mínimo 800 años)."

"Gamma ray spectrometry is a non destructive test that has not been used extensively for the study of stone deterioration, so a methodology was proposed to consolidate this method for the assessment of rocks used for construction, mainly in built cultural heritage. The methodology consisted in correcting the spectrometric data and its interpretation focused on the loss of potassium, uranium and thorium due to weathering processes, so that the constructions, being exposed to weathering, should have less radiation than outcrops with less exposure time. To test the methodology, two study areas were chosen: the Historic Center of San Luis Potosí and the Archaeological Zone of Chichen Itza. In the first, the Caja del Agua Conservera and the Caja del Agua del Santuario, built with the Cantera Ignimbrite, were selected. From the latter, the North Temple of the Great Ballcourt, built with limestones and breccias from the Chichen Itza Formation, was chosen. The interpretation of the gamma-ray spectrometry was that the buildings are indeed more weathered than the outcrops due to the loss of radioelements. This was confirmed by petrographic and geochemical analyses, as well as by the results from weathering indices. The Caja del Agua del Santuario was found to be more deteriorated than the Caja del Agua Conservera, which is in concordance with the fact that the rocks that compose them have high capillary absorption, causing deterioration in the lower areas, and are also very low resistant to salt crystallization. This demonstrated that gamma-ray spectrometry was useful for identifying deteriorated areas with high moisture and salt content. In the North Temple, another use of gamma-ray spectrometry was also found: the distinction of different lithologies even if they cannot be distinguished in plain sight and the possibility of identifying blocks prone to deterioration due to their higher percentage of porosity, as was the case with the breccias. With these results it was concluded that gamma-ray spectrometry can be applied to any type of rock regardless of its composition (rhyolitic and carbonates) and initial concentration of radioelements (very high and very low), in different climatic conditions (semi-arid and tropical) and in constructions that have little or high exposure time (about 200 years and at least 800 years)."