Lithodiversity and cultural use of desert varnish in the northern desert of Mexico

Abstract

Rock varnish is a thin layer (1-40 microns every 1000 years), dark-reddish in color (30% Mn and Fe oxides, 70% clay minerals), that coats a rock surfaces in the northern Mexiavn deserts. This accretion has been used as a canvas by ancestral human groups to record different types of motifs (zoomorphic, geometric and anthropomorphic) in the northern Mexican desert (Sonora and Chihuahua). These petroglyphs reflect the cultural and artistic nature of past inhabitants and the varnish preserves them through the millennia. Rock varnish coats a variety of rock types, and this paper explores differences in the chemical composition and interaction of varnish and the underlying rock. We studied varnish from three different sites: Samalayuca (Chihuahua); El Álamo (Sonora); and La Proveedora (Sonora). The analytical techniques of microscopy, X-Ray Diffraction (XRD) and Laser Breakdown Spectra (LIBS), reveals a similar chemical composition (Mn, Fe, Ca and Al mainly) that it does not depend on the lithodiversity or location (Samalayuca -sandstone-, El Álamo -sandstone- and La Proveedora -granite-). We observed differences in the contact between the varnish and the underlying rock. Varnish penetrate into decayed minerals such as plagioclase; thick accumulations can occur on hard minerals such as quartz. Like prior research, we find little important contribution of material from the underlying to its varnish coating and conclude its main component derives mostly from aeolian deposition.

El barniz de roca es una capa delgada (1-40 micrones cada 1000 años), de color rojizo oscuro (30% óxidos de Mn y Fe, 70% minerales de arcilla), que recubre las superficies rocosas en los desiertos del norte de México. Esta acreción ha sido utilizada como lienzo por grupos humanos ancestrales para registrar diferentes tipos de motivos (zoomórficos, geométricos y antropomórficos) en el desierto del norte de México (Sonora y Chihuahua). Estos petroglifos reflejan la naturaleza cultural y artística de los habitantes del pasado y el barniz los preserva a través de los milenios. El barniz de roca cubre una variedad de tipos de rocas, y este trabajo explora las diferencias en la composición química y la interacción del barniz y la roca subyacente. Estudiamos el barniz de tres sitios diferentes: Samalayuca (Chihuahua); El Álamo (Sonora); y La Proveedora (Sonora). Las técnicas analíticas de microscopía, Difracción de Rayos X (XRD) y Espectroscopía de Ablación Láser (LIBS), revelan una composición química similar (Mn, Fe, Ca y Al principalmente) que no depende de la litodiversidad o ubicación (Samalayuca -arenisca, El Álamo -arenisca- y La Proveedora -granito-). Observamos diferencias en el contacto entre el barniz y la roca subyacente. El barniz penetra en minerales descompuestos como plagioclasa; acumulaciones gruesas pueden ocurrir en minerales duros como el cuarzo. Al igual que investigaciones anteriores, encontramos poca contribución importante del material del subyacente al recubrimiento de barniz y concluimos que su componente principal se deriva principalmente de la deposición eólica.