UNIVERSIDAD DE COSTA RICA 

SISTEMA DE ESTUDIOS DE POSGRADO 

 
 
 
 
 
 
 

ANÁLISIS FISICOQUÍMICO NO INVASIVO DE COLGANTES HACHOIDES DE PIEDRAS 
VERDES DE LAS COLECCIONES ARQUEOLÓGICAS DEL MUSEO NACIONAL DE 

COSTA RICA Y DEL MUSEO DEL JADE Y DE LA CULTURA PRECOLOMBINA 
 
 
 
 

 
 

 
 

Tesis sometida a la consideración de la Comisión del Programa de Estudios de Posgrado 

en Química para optar por el grado y título de Maestría Académica en Química 

 
 
 
 
 
 
 
 

CAMILA HERNÁNDEZ MURILLO 
 
 
 

 
 
 

 
 
 
 

Ciudad Universitaria Rodrigo Facio, Costa Rica 
 

2021



 

 
ii 

Dedicatoria 

Dedicado a mis padres por su apoyo constante y por introducirme con tanto cariño a la 

arqueología y antropología. 

  



 

 
iii 

Agradecimientos 

Gracias al Instituto Nacional de Seguros (INS), desde su dependencia el Museo del Jade y 

de la Cultura Precolombina, por permitir acceso a su colección y otorgar una pasantía que 

promovió el desarrollo de este proyecto. Dentro del personal del museo me gustaría 

agradecer especialmente a los arqueólogos Sergio García, Virginia Novoa y a la técnica de 

colecciones Lilliam Barrientos. 

Agradezco también el apoyo brindado por los departamentos de Historia Natural, 

Antropología e Historia y Gestión del Patrimonio del Museo Nacional de Costa Rica y a sus 

respectivos directores. Me gustaría agradecer en especial a los arqueólogos Mirna Rojas, 

Luis Sánchez, Felipe Solís, Juan Vicente Guerrero y Cleria Ruiz; además de la geóloga Ana 

Lucía Valerio.  

Agradezco enormemente el apoyo incansable de mi directora de tesis, la Dra. Mavis 

Montero, quien me motivó desde un inicio a desarrollarme académicamente en este campo. 

Aprecio todas las oportunidades que me brindó para participar en proyectos 

interdisciplinarios, congresos, pasantías y demás, sin duda han sido todas experiencias 

muy enriquecedoras. Gracias por continuar trabajando con tanto entusiasmo por potenciar 

un mejor entendimiento y conservación del patrimonio cultural costarricense.  

Por su orientación y apoyo durante el desarrollo de este trabajo, mis más sinceros 

agradecimientos a mis asesores, Dra. Patricia Fernández y Dr. Matthieu Ménager.  

A los profesores Dr. Eduardo Libby y Dr. Roberto Urcuyo de la Escuela de Química por su 

asesoría en la metodología. A la Dra. Marcela Alfaro de la Escuela de Estadística por su 



 

 
iv 

enorme apoyo para el análisis estadístico y la representación gráfica de los espectros FTIR. 

Al profesor Agustín Solano por su amable asesoría y por motivarme a continuar en este 

camino. 

Así mismo, a la Dra. Silvia Salgado, profesora de la escuela de Antropología, por su 

retroalimentación y por la bibliografía compartida. A la arqueóloga Waka Kuboyama por el 

intercambio de información y trabajo en conjunto. 

Por último, le agradezco a mi familia, amigos y compañeros todo el apoyo y motivación 

brindados. 

A todos, muchas gracias. 

  





 

 
vi 

Tabla de contenidos 

DEDICATORIA II 

AGRADECIMIENTOS III 

HOJA DE APROBACIÓN V 

TABLA DE CONTENIDOS VI 

RESUMEN VIII 

LISTA DE CUADROS X 

LISTA DE FIGURAS XI 

LISTA DE ABREVIATURAS XII 

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN 1 

1.1 EL JADE, LAS PIEDRAS VERDES Y EL JADE SOCIAL 1 

1.2. COLGANTES HACHOIDES DE PIEDRAS VERDES EN COSTA RICA 3 

1.3. APLICACIÓN DE ESTUDIOS FISICOQUÍMICOS A PIEZAS ARQUEOLÓGICAS LÍTICAS 7 

1.4. JUSTIFICACIÓN 15 

1.5. OBJETIVOS 17 

1.6. METODOLOGÍA 18 

CAPÍTULO 2. EFECTOS DE LA RUGOSIDAD EN LA CARACTERIZACIÓN ESPECTROSCÓPICA 21 

2.1. RESUMEN 21 

CAPÍTULO 3. CARACTERIZACIÓN NO INVASIVA DE COLGANTES HACHOIDES DEL MUSEO DEL JADE Y DE LA 

CULTURA PRECOLOMBINA 49 

3.1. RESUMEN 49 



 

 
vii 

CAPÍTULO 4. CARACTERIZACIÓN NO INVASIVA DE COLGANTES HACHOIDES DEL MUSEO NACIONAL DE 

COSTA RICA 66 

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 71 

REFERENCIAS 73 

 

  



 

 
viii 

Resumen 

Las sociedades precolombinas de la actual Costa Rica formaron uno de los principales 

centros de producción de artefactos de jade y piedras verdes de Mesoamérica, los 

colgantes hachoides fabricados en el actual territorio de Costa Rica son representaciones 

únicas en la región y destacan por su singular diseño. A pesar de la importancia histórica y 

arqueológica de los colgantes hachoides de jade y piedras verdes, aún persisten ciertas 

incógnitas sobre las fuentes de materia prima, los materiales utilizados, las técnicas de 

elaboración, las rutas de comercio, entre otros. Este proyecto busca aportar información 

que permita esclarecer parte de estas interrogantes. 

La investigación se enfoca en identificar los distintos tipos de geomateriales empleados en 

la elaboración de los colgantes hachoides de piedras verdes. Se emplearon colgantes 

resguardados dentro de las colecciones del Museo del Jade y de la Cultura Precolombina 

y del Museo Nacional de Costa Rica. Para asegurar la integridad de los artefactos, se 

emplearon técnicas espectroscópicas no destructivas como fluorescencia de rayos X, 

espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier y espectroscopia Raman.  

La metodología propuesta se puso a prueba con un grupo de 45 muestras de jadeíta y 

minerales asociados extraídos del Valle del Río Motagua en Guatemala. Luego de pruebas 

estadísticas se identificó a la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier como la 

técnica ideal para estudiar la composición mineralógica de este tipo de muestras. 

Posteriormente se analizaron 226 colgantes hachoides del Museo del Jade y de la Cultura 

Precolombina y 33 colgantes hachoides del Museo Nacional de Costa Rica. La información 



 

 
ix 

fisicoquímica recolectada permitió identificar los minerales y aproximar el porcentaje de 

jadeíta de la muestra.  

Posteriormente, se emplearon técnicas estadísticas multivariadas y de datos funcionales 

para estudiar la variabilidad de las propiedades fisicoquímicas entre las piezas. 

Adicionalmente se buscó establecer si existe una correlación entre el material empleado y 

los detalles estilísticos de los colgantes, no obstante, no se identificó ninguna asociación 

clara entre ambos aspectos. 

  



 

 
x 

Lista de cuadros 

Tabla I: Información sobre algunos de los minerales del grupo de los silicatos más 

comúnmente empleados para la fabricación de colgantes hachoides. ................................ 2 

Tabla II. Información sobre los sitios arqueológicos, resultados de la caracterización 

fisicoquímica y detalles estilísticos de los colgantes hachoides del Museo Nacional de Costa 

Rica .................................................................................................................................... 68 

 

  



 

 
xi 

Lista de figuras 

Figura 1. Diagrama de los elementos decorativos de los colgantes hachoides, con ejemplo 

de los motivos antropomorfo, avimorfo, felino y quimera. .................................................... 4 

Figura 2. Clasificación de colgantes hachoides según cabeza, propuesto por Waka 

Kuboyama (2019). ................................................................................................................ 7 

Figura 3. Esquema resumen de la metodología empleada. .............................................. 19 

Figura 4. Número de colgantes hachoides según los mineralesmayoritarios identificados en 

la muestra de 33 colgantes hachoides del MNCR. ............................................................ 66 

Figura 5. Número de colgantes hachoides del MNCR según la composición mineralógica 

identificada, para cada uno de los motivos estilísticos: A) Simple, B) Antropomorfo, C) 

Avimorfo, D) Quimera. ........................................................................................................ 67 

Figura 6. Fotografías de algunos de los colgantes hachoides de “jade social” del Museo 

Nacional de Costa Rica. ..................................................................................................... 68 

 

  



 

 
xii 

Lista de abreviaturas 

FDA: Análisis de datos funcionales 

FTIR: Espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier 

FPCA: Análisis funcional de componentes principales  

MFZ: Zona de la falla de Motagua 

MNCR: Museo Nacional de Costa Rica 

NIST: Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de los Estados Unidos 

PIXE: Emisión de rayos X inducida por partículas 

PLSR: Regresión de mínimos cuadrados parciales 

Ra: Rugosidad media aritmética 

SEM-EDX: Microscopia electrónica de barrido con espectroscopia de rayos X con energía 

dispersiva 

XRF: Fluorescencia de rayos X 



 

 

 

 

 



 

 

1 

Capítulo 1. Introducción 

1.1 El jade, las piedras verdes y el jade social 

Desde el punto de vista geológico, el término “jade” se refiere estrictamente a los minerales 

jadeíta y nefrita, o a rocas compuestas mayoritariamente por alguno de estos dos minerales 

(Gendron et al., 2017). A simple vista ambos minerales pueden ser muy similares, no 

obstante, su composición química y clasificación geológica es diferente. La nefrita 

(Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2) es un anfíbol de la solución sólida de la serie tremolita-actinolita; 

mientras que la jadeíta (NaAlSi2O6) es un mineral del grupo de los piroxenos (Harlow & 

Sorensen, 2005). 

Ambas variedades de jade son escasas a nivel global debido a las condiciones geológicas 

tan específicas que se requieren para su cristalización, no obstante, la nefrita es más 

abundante e históricamente menos preciada que la jadeíta (Harlow & Sorensen, 2005; 

Harlow, Sisson & Sorensen, 2011). A nivel mundial se han reportado solamente 12 grandes 

yacimientos de jadeíta, de estos el más cercano a Costa Rica está ubicado en el Valle del 

Río Motagua en Guatemala (Harlow & Sorensen, 2005).  

Cabe resaltar que en Costa Rica y en Mesoamérica, el jade fue sólo una de las muchas 

rocas que se emplearon como materia prima para la manufactura de ornamentos líticos 

durante la época precolombina (Jaime-Riverón, 2010; Snarskis, 2003). Algunos de estos 

materiales tienen un aspecto y color muy similar al jade, generalmente se les llama “piedras 

verdes”. Adicionalmente, en el caso particular de Costa Rica, también se empezaron a 

utilizar en cantidades significativas otros tipos de rocas y minerales para fabricar 

ornamentos con tipologías análogas, pero con aspecto sumamente diferente en cuanto a 



 

 

2 

textura y coloración; a este conjunto de materiales se los conoce como jade social. Esta 

categoría incluye rocas y minerales de diversa apariencia, como albita (NaAlSi₃O₈), 

minerales del grupo de las serpentinas ((Mg,Fe)3Si2O5(OH)4), algunas variedades de cuarzo 

(SiO2), rocas volcánicas y sedimentarias (Hauff,1983). En la tabla I se resume información 

sobre algunos de los silicatos empleados más comúnmente por las sociedades 

precolombinas de la actual Costa Rica para fabricar este diseño de colgantes.  

 

Tabla I: Información sobre algunos de los minerales del grupo de los silicatos más comúnmente empleados 
para la fabricación de colgantes hachoides. 

Grupo Estructura de 
silicatos Sub grupo Mineral Fórmula 

Inosilicatos 

Cadena 
sencilla Piroxeno 

Jadeíta NaAlSi2O6 

Diópsido CaMgSi2O6 

Hedenbergita CaFeSi2O6 

Cadena 
doble Anfíboles 

Tremolita Ca2Mg5Si8O22(OH)2 

Actinolita Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2 

Tectosilicatos Red 
tridimensional 

- Cuarzo SiO2 

Feldespatos Albita NaAlSi3O8 

Filosilicatos Láminas Serpentinas 
Antigorita 

(Mg3Si2O5(OH)4 
Lizardita 



 

 

3 

 

1.2. Colgantes hachoides de piedras verdes en Costa Rica 

Según lo encontrado hasta la fecha, el actual territorio de Costa Rica fue uno de los centros 

de producción de jade más importantes del sur de América Central. Dentro de los artefactos 

arqueológicos fabricados a partir de piedras verdes sobresalen los colgantes con forma de 

hacha (hachoides) con detalles de figuras de personajes o aves, también conocidos como 

Dios-Hacha o Dios Ave-Hacha, característicos de las sociedades precolombinas que 

habitaron en el actual territorio de Costa Rica (Easby, 1981; Mora-Marín, 2016). En la figura 

1, se muestran algunos detalles que se pueden identificar en un colgante hachoide.  

Estos colgantes fueron creados posiblemente a partir de hachas, en la cabeza de la pieza 

generalmente se representa una figura avimorfa, antropomorfa o quimera, en la figura 1 se 

muestran algunos ejemplos de estos motivos. En otros casos, los colgantes mantienen 

solamente la forma del hacha, sin ninguna representación en la parte superior. La mayoría 

de las piezas presentan orificios transversales que permiten su suspensión, lo que significa 

posiblemente que estas piezas estaban diseñadas para ser portadas como colgantes y eran 

una representación del poder de la persona que los portaba (Lange, 1993; Easby, 1968; 

Mora-Marín, 2016). Otra particularidad de este diseño de colgante es que en muchos casos 

su cara frontal presenta un pulido tipo espejo, mientras que en la cara posterior de estos 

artefactos generalmente se observan a simple vista marcas de desgaste asociadas al corte 

y pulido de los artefactos durante su manufactura.  

 



 

 

4 

 

Figura 1. Diagrama de los elementos decorativos de los colgantes hachoides, con ejemplo de los 
motivos antropomorfo, avimorfo, felino y quimera. 

Easby (1968) señala que estos colgantes no representan una deidad o un ser en particular, 

la autora se basa en la gran cantidad de variaciones en la figura representada en la parte 

superior del colgante; los colgantes hachoides presentan una gran diversidad de formas, 

pero éstas siempre están limitadas por el simbolismo asociado. No obstante, Easby 

menciona que la forma de hacha, que es el factor común de todos los colgantes, 

posiblemente simboliza un mismo ser o a un concepto.  

En Mesoamérica, el color verde se asociaba al agua y consecuentemente a la fertilidad de 

la tierra, en particular a las plantas de maíz. Se plantea que la sección inferior de los 

colgantes hachoides con su forma de hacha es otra referencia a la relación entre el jade y 

la agricultura (Rojas, 2013). 



 

 

5 

En otros países de Centroamérica se han encontrado piedras verdes similares a las 

hallados en Costa Rica, por ejemplo: en las cercanías de la laguna Guaimoreto en Honduras 

(Stone, 1941), en Nicaragua (Mató Villa, 1981) y en la provincia Coclé de Panamá (Lothrop 

et al., 1937); pero, en ninguno de los casos se han reportado igual cantidad de piezas como 

las encontradas en Costa Rica (Balser, 1953; Guerrero y Salgado, 2005). 

Carlos Balser (1953) indica que las culturas prehispánicas mesoamericanas popularizaron 

el trabajo en jade, pero señala que en apariencia estos estilos no afectaron el estilo local 

de los colgantes dios-hacha. Este diseño incluso se trabajó en materiales que no son 

piedras verdes, dándole importancia a la forma por sobre el material.   

En cuanto a la clasificación estilística de este tipo de colgantes, la primera fue publicada en 

1978 por Fonseca y Scaglion quienes trabajaron con colgantes de piedra del sitio 

arqueológico Las Huacas. El sitio de Las Huacas está ubicado en el cantón de Hojancha, 

Guanacaste y fue estudiado en 1903 por Carl V. Hartman, un arqueólogo sueco que en ese 

momento trabajaba en el museo Carnegie de Historia Natural (Pensilvania, Estados 

Unidos). En este sitio se encontraron 1535 colgantes de piedra, es la colección más amplia 

de artefactos precolombinos líticos encontrados en un mismo sitio arqueológico en Costa 

Rica. Todos los objetos recuperados por Hartman aún se conservan en dicho museo 

estadounidense (Fonseca y Scaglion, 1978). 

 Para la clasificación estilística Fonseca y Scaglion trabajaron con 178 colgantes de la 

colección de las Huacas, los autores se enfocaron únicamente en colgantes con 

representaciones de aves. A partir del análisis iconográfico lograron identificar tres grupos: 

águilas, quetzales en dos dimensiones y quetzales en tres dimensiones. Adicionalmente 

reportan una posible secuencia cronológica para los distintos estilos de los colgantes de 



 

 

6 

piedra (Fonseca y Scaglion, 1978). Esta primera aproximación a la clasificación iconográfica 

de los colgantes hachoides no se puede aplicar a la totalidad de colgantes hachoides 

hallados en Costa Rica, ya que se limita exclusivamente a representaciones de dos 

especies de aves. Una clasificación tan específica no es apropiada para la gran variedad 

de diseños en los colgantes hachoides encontrados en otros sitios arqueológicos.  

Posteriormente, Carlos Aguilar Piedra publicó en el 2003 otra propuesta de clasificación 

estilística. Aguilar se enfocó en los colgantes provenientes de Guanacaste de la colección 

del Museo del Jade y de la Cultura Precolombina. Las piezas se clasifican según la 

característica de 3 partes principales: cabeza, cuerpo y cola (Aguilar, 2003). Su estudio 

aporta información valiosa sobre la morfología de este tipo de piezas, pero tiene el 

inconveniente que enfoca el análisis en la relación de los colgantes con el chamanismo, lo 

que limita el alcance de la clasificación.  

Más recientemente Kuboyama (2017, 2019) analizó 254 colgantes de la colección del 

Museo del Jade y de la Cultura Precolombina. En su trabajo Kuboyama clasifica las piezas 

según el tamaño, la forma del perfil, marcas en la espalda y motivo o detalles estilísticos en 

la cabeza. Divide las piezas según su tamaño en las siguientes categorías: Pequeños 

(menos de 7,0 cm), Medianos (7,1 cm a menos de 12,0 cm), Grandes (12,1 cm a menos de 

17,0 cm) y Gigantes (17,0 cm o más).  



 

 

7 

 

Figura 2. Clasificación de colgantes hachoides según cabeza, propuesto por Waka Kuboyama 
(2019). 

Para las categorías por motivo distinguió cinco grandes grupos: antropomorfo, avimorfo, 

felino, quimera y hacha. Adicionalmente, cada grupo se subdivide según los detalles de la 

decoración de la cabeza, tal como se muestra en la figura 2. 

En este proyecto se procurará analizar colgantes hachoides de los distintos motivos 

(antropomorfo, avimorfo, felino, quimera y hacha) establecidos en la clasificación de 

Kuboyama (2019). Empleando esta nueva propuesta de clasificación estilística se podrá 

estudiar si existe alguna relación entre las propiedades fisicoquímicas y el diseño de las 

piezas. 

1.3. Aplicación de estudios fisicoquímicos a piezas arqueológicas líticas 

Para la identificación geológica de una roca generalmente se realiza un estudio petrológico 

empleando un microscopio, este método tradicional es una técnica destructiva ya que se 



 

 

8 

requiere tomar una muestra para generar una sección delgada que se pueda analizar con 

un microscopio (Gendron et al., 2017). No obstante, cuando se trabaja con piezas 

arqueológicas no se permite (ni se recomienda) emplear métodos de análisis invasivos 

destructivos; en estos casos las técnicas espectroscópicas de caracterización como las 

propuestas en proyecto son ideales ya que son no destructivas y su portabilidad permite 

realizar las mediciones in situ (Ostrooumov, 2009; Potts y West, 2008; Smith, 2006). 

Las técnicas espectroscópicas de análisis que se proponen para esta investigación son: 

espectroscopía Raman, fluorescencia de rayos X (XRF) y espectroscopía infrarroja por 

transformada de Fourier (FTIR). 

La espectroscopia de fluorescencia de rayos X (XRF) permite caracterizar de forma 

cuantitativa y cualitativa los elementos presentes en la muestra. Las muestras son 

expuestas a fotones rayos X lo que excita los átomos de la muestra y hace que emitan 

rayos X secundarios, cada elemento libera una energía particular, lo que permite saber 

cuáles elementos están presentes en la muestra, así como la concentración en que se 

encuentran (Potts y West, 2008). 

La espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) proporciona información 

sobre los tipos de enlaces presentes en la muestra, por lo que se pueden obtener datos 

sobre su composición molecular. Mediante esta técnica se estudia la interacción de luz 

infrarroja con el material (Smith, 2011), cada mineral tiene un espectro infrarrojo 

característico ya que depende de su composición molecular y su estructura cristalina; en 

otras palabras, cada estructura molecular absorbe frecuencias específicas de luz infrarroja 

dependiendo de los niveles de energía vibracionales de sus enlaces (Ostrooumov, 2009). 



 

 

9 

La espectroscopia Raman también proporciona información sobre los modos vibracionales 

presentes, a partir de los cuales se puede conocer la composición molecular de la muestra. 

En este caso el espectrómetro registra la dispersión inelástica de la luz monocromática con 

la que se ilumina la muestra. Cada molécula tiene un patrón característico de frecuencias 

de desplazamiento en el espectro Raman ya que éste depende de los estados vibracionales 

de la muestra (Ferraro, Nakamoto y Brown, 2003). 

La técnica espectroscópica FTIR comúnmente se emplea en conjunto con otras técnicas 

complementarias. Un caso fue la utilización de espectroscopia Raman y FTIR, análisis 

petrográfico y microsonda de electrones con detector de energía dispersiva para 

caracterizar 88 muestras de piedras verdes pulidas compradas en Singapur, Hong Kong y 

Myanmar. Los autores destacaron el uso de FTIR y espectroscopia Raman para distinguir 

rápidamente la jadeíta del cosmocloro y de la onfacita (Franz et al., 2014). 

Otro ejemplo fue la identificación de nefrita en muestras de roca recolectadas en minas de 

Jordanów y Złoty Stok, Polonia. En esta investigación emplearon FTIR y espectroscopia 

Raman, los resultados coincidieron con estudios previos en los cuales se incluyen otras 

técnicas como microscopía electrónica y análisis petrográfico (Korybska-Sadło, 2018). 

En cuanto al análisis de piedras verdes la espectroscopía Raman se ha usado, por ejemplo, 

para estudiar los materiales empleados en hachas ceremoniales olmecas encontrados en 

el sitio arqueológico El Manatí en Veracruz, México. En esta investigación la espectroscopía 

Raman no sólo permitió verificar la presencia de jadeíta sino también se logra aproximar el 

porcentaje de jadeíta presente en gran parte de las piezas estudiadas (Gendron et al., 

2017). 



 

 

10 

En 1997 se empleó una microsonda Raman para identificar las fases minerales presentes 

en dos hachas ceremoniales mesoamericanas fabricadas a partir de piedras verdes, la 

aplicación de esta técnica espectroscópica permitió mostrar la diferencia en la composición 

de un hacha recuperada en la región de la península de Yucatán (México) en comparación 

con un hacha procedente de la costa pacífica de Guatemala (Smith y Gendron, 1997). Otro 

ejemplo es el uso de una microsonda Raman para confirmar la presencia de jade-jadeítico 

en el sector sur del valle del río Motagua en Guatemala (Gendron, Smith y Gendron-Badou, 

2000). 

El uso de esta técnica para el análisis de piezas arqueológicas de jade no se limita a la 

región mesoamericana, el jade de la cultura china antigua también ha sido examinado 

mediante técnicas no destructivas como la espectroscopia Raman. Algunos casos se 

resumen en el artículo de revisión publicado por Wang en el 2011; según el autor, el estudio 

interdisciplinario del jade en China ha aumentado a partir de la década de los 70s y se ha 

enfocado en identificar el material empleado, identificar fuentes de materia prima y estudiar 

el cambio en el uso del jade a lo largo del tiempo. Wang destaca la gran variedad de técnicas 

de caracterización no destructivas que se han empleado en China para el análisis de piezas 

de jade, pero resalta los resultados obtenidos mediante espectroscopia Raman, que se 

empezó a usar en el 2006 (Wang, 2011). 

Un ejemplo concreto del estudio de jade en China fue publicado por Wang y Zhang (2010) 

donde reportaron las fases minerales presentes y la composición química de cuatro tipos 

de piedras verdes comúnmente identificados como jade en la arqueología china: nefrita, 

cuarzo criptocristalino, serpentina y turquesa; para este análisis emplearon espectroscopia 

Raman complementada con emisión de rayos X inducida por partículas (PIXE) (Wang y 



 

 

11 

Zhang, 2010). Otro caso fue la aplicación de espectroscopia Raman con láser confocal para 

analizar 23 artefactos de jade recuperados de las orillas de los ríos Yangtze y Amarillo en 

las provincias chinas de Henan, Zhejiang y Anhui. Los artefactos fueron fabricados entre 

5000 a.C y 771 a.C, y fueron seleccionados para reportar el material según la cronología 

temporal de las piezas. En total reportan 14 minerales identificados, debido al amplio 

contexto arqueológico de las piezas logran identificar cuales minerales eran empleados en 

cada zona (Zhao, Li y Liu, 2016). 

Kristensen et al., (2016) emplearon Fluorescencia de Rayos X (XRF) y otras técnicas 

analíticas no destructivas para estudiar la procedencia de herramientas líticas encontradas 

en Alberta, Canadá. Según los autores, el uso de XRF permitió identificar de forma rápida, 

confiable y simple cuáles artefactos fueron fabricados a partir de jade nefrítico (Kristensen 

et al., 2016). La fluorescencia de rayos X también sirvió para la caracterización de objetos 

de piedras verdes que forman parte de la colección del Museo del Templo Mayor de 

Tenochtitlan en la Ciudad de México, México. Para esta investigación los resultados de XRF 

se complementaron con mediciones colorimétricas usando un espectrómetro Vis-NIR, 

emisión de rayos X inducida por partículas y espectroscopía Gamma (PIXE-PIGE); los 

resultados señalaron que sólo una pequeña fracción de los materiales coincide con la 

composición de jadeíta del Valle Motagua y que la mayoría de los objetos fueron fabricados 

con otras piedras verdes (Ruvalcaba, Melgar, Calligaro, 2011). 

En otro caso, los investigadores emplearon un equipo portátil de XRF para analizar los 

materiales usados para decorar una escultura de piedra con forma de jaguar pintado de 

rojo. Esta escultura fue encontrada en la subestructura del templo de Kukulkán ubicada en 

el sitio arqueológico Chichén Itzá en la península de Yucatán, México. Dentro de los 



 

 

12 

resultados reportaron que el pigmento rojo que cubre la escultura consiste en una mezcla 

de hematita y cinabarita, también está decorado con incrustaciones de jadeíta y los colmillos 

fueron fabricados con conchas de gasterópodos marinos (Juárez-Rodríguez, Argote-

Espino, Santos-Ramírez y López-García, 2018). 

Comúnmente estas técnicas espectroscópicas no destructivas se emplean en conjunto ya 

que son complementarias, además siempre es beneficioso obtener la mayor cantidad de 

información posible. Para ejemplificar la complementariedad de estas técnicas se puede 

citar el análisis de objetos de piedras verdes encontrados en contextos funerarios de la 

realeza en el sitio arqueológico maya Palenque en Chiapas, México. Emplearon FTIR, 

espectroscopia Raman, XRF y mediciones colorimétricas para analizar objetos 

provenientes de 3 templos del mismo sitio arqueológico. Encontraron distintos minerales 

como jadeíta, albita, onfacita, muscovita y cuarzo verde; adicionalmente emplearon los 

resultados de XRF para evaluar la posible fuente de materia prima. Mediante análisis de 

componentes principales lograron agrupar las muestras en 3 grupos, lo que sugiere que no 

todos los objetos estudiados provienen de la misma fuente (Robles et al., 2015). 

Otro caso es la caracterización de forma no destructiva cinco piezas de jadeíta del Valle del 

río Motagua en Guatemala, la única fuente de jadeíta confirmada en Mesoamérica. Para 

esto emplearon XRF, XRD, FTIR, micro-PIXE y micro-ionoluminiscencia. Mediante el 

análisis lograron identificar los minerales presentes (mayoritarios y minoritarios) además de 

determinar la concentración de cada elemento en granos minerales específicos (Mitrani, 

Ruvalcaba, Manrique y Corregidor, 2016). 

Más recientemente Mitrani, Ruvalcaba, Manrique, Casanova y Jiménez (2019) extienden el 

trabajo mencionado en el párrafo anterior y presentan una metodología para la identificación 



 

 

13 

de jadeíta y sus minerales asociados que incorpora 7 técnicas portátiles no invasivas: 

microscopía óptica, FTIR, espectroscopia Raman, PIXE, XRF, fotografía de fluorescencia 

ultravioleta y radiografía digital de rayos X. Para probar la metodología propuesta, 

caracterizaron la composición mineralógica y elemental de 12 piezas de jade extraídas del 

Valle del río Motagua en Guatemala. La metodología permitió identificar jadeíta, albita y 

onfacita como minerales principales además de otros seis minerales presentes en menor 

proporción. Adicionalmente, las 12 piezas de jade se analizaron mediante técnicas 

destructivas como estudios petrográficos y microscopía electrónica de barrido acoplada con 

espectroscopia de energía dispersiva (SEM-EDS) para comparar con los resultados 

obtenidos mediante técnicas no invasivas (Manrique-Ortega, Mitrani, Ruvalcaba-Sil, 

Casanova-González y Jiménez-Galindo, 2019). 

Otro ejemplo del uso en conjunto de varias técnicas no destructivas fue la caracterización 

de siete muestras de jade comercial y de tres hachas de piedra verde que fueron excavadas 

en los Alpes suizos, en sitios arqueológicos con fechamientos correspondientes al periodo 

neolítico. Los autores emplean espectroscopia Raman, XRF, espectroscopia de absorción 

en las regiones ultravioleta, visible e infrarrojo cercano y FTIR en modo de reflectancia para 

caracterizar los objetos. Mediante esta investigación lograron definir que unas piezas fueron 

fabricadas a partir de jadeíta y otras a partir de onfacita, según la experiencia de los autores 

la espectroscopia Raman fue la más apropiada para lograr distinguir entre ambos minerales 

(Coccato et al., 2014). 

Las técnicas espectroscópicas descritas anteriormente también se pueden aplicar a 

muestras geológicas de rocas recolectadas en el campo. Por ejemplo, el uso de análisis 

pretrográfico, microanálisis por sonda de electrones, difracción de rayos X y espectroscopía 



 

 

14 

Raman para identificar los minerales asociados y las inclusiones de grafito en piezas de 

jade nefrítico recolectadas en la provincia de Liaoning en China (Zhang, Yu y Jiang, 2018). 

Otro estudio similar fue publicado en el 2013; en el artículo se reportó la determinación de 

inclusiones en serpentina verde-negra de la provincia de Henan en China, el mineral 

principal (antigorita) fue identificado al igual que inclusiones de calcita, cuarzo, actinolita, 

magnetita y goetita; las técnicas empleadas fueron espectroscopía Raman y microscopía 

electrónica de barrido con espectroscopía de energía dispersiva (Wang, Gan y Zhao, 2013). 

En el caso de Costa Rica, la identificación de minerales presentes en objetos arqueológicos 

fabricados a partir de piedras verdes es escasa y la aplicación de técnicas de análisis no 

invasivas en el estudio de piezas arqueológicas es aún más limitado. Anteriormente se han 

realizado estudios en ciertas piezas de las colecciones del Museo Nacional de Costa Rica 

y del Museo del Jade y de la Cultura Precolombina; sin embargo, estos estudios no han 

sido los ideales ya que fueron inconclusos.  

El primer análisis lo realizaron Lange, Bishop y van Zelst en 1981 quienes realizaron un 

análisis de activación por neutrones en el Brookhaven National Laboratory en Estados 

Unidos.  La intención del proyecto era determinar la concentración de elementos traza en 

126 artefactos de jade de las colecciones de ambos museos y compararlos con la 

concentración de elementos traza en muestras geológicas de rocas verdes recolectadas en 

la Península de Santa Elena y en el Valle del Río Motagua. No obstante, no se reportó la 

lista completa de objetos seleccionados ni las condiciones empleadas durante el análisis. 

Adicionalmente tiene el inconveniente de ser una técnica invasiva ya que se tomaron 

muestras de los colgantes, esto con el fin de evitar el problema de radiactividad residual en 

el artefacto (Lange, Bishop, van Zelst, 1981). 



 

 

15 

Posteriormente, Laguna y Kussmaul estudiaron algunas propiedades macroscópicas y 

físicas (gravedad específica, color, brillo y dureza) de más de 2500 objetos del Museo del 

Jade y de la Cultura Precolombina; no obstante, no se incluyó una descripción completa del 

procedimiento seguido, por lo tanto, la información de este último estudio se considera poco 

confiable ya que la metodología utilizada es especulativa y la correcta interpretación de 

resultados depende de la experiencia del investigador (Laguna y Kussmaul, 1987). 

1.4. Justificación 

Los colgantes hachoides fabricados por las sociedades precolombinas de la actual Costa 

Rica representan una parte importante del patrimonio arqueológico nacional. Sin embargo, 

a pesar de su importancia, de su diseño artístico y la complejidad de su manufactura, aún 

persisten muchas incógnitas sobre su fabricación, uso, simbología, comercio, entre otros. 

El nivel de complejidad del problema es tal, que para resolverlo es necesario el aporte y 

colaboración entre distintas disciplinas, entre ellas arqueología, geología, química, 

etnohistoria, física, etc. 

En las últimas décadas, en varios puntos del planeta, el desarrollo de técnicas de análisis 

no invasivo con equipos portátiles ha aumentado enormemente la cantidad de análisis 

fisicoquímicos realizados a materiales de interés cultural, no limitado únicamente a 

arqueología sino también pintura, escultura, cerámica, textiles, murales, orfebrería, restos 

momificados, restos orgánicos, entre otros. Lo que demuestra que desde las ciencias 

básicas y desde la química se puede aportar valiosa información sobre objetos de valor 

cultural, que complementa los resultados obtenidos en otras áreas del conocimiento y 

permite afrontar el problema de forma conjunta.  



 

 

16 

Hasta hace pocos años, en Costa Rica no teníamos acceso a equipos portátiles que 

permitieran llevar estas técnicas no invasivas hasta nuestros museos y hasta las 

colecciones ahí resguardadas. El proyecto pretende aprovechar esta nueva posibilidad y 

fomentar un análisis más detallado de nuestro patrimonio. Con ello, la disciplina química 

brinda su aporte para ampliar el horizonte analítico del patrimonio arqueológico 

costarricense.  

Dentro de las colecciones del Museo Nacional de Costa Rica y del Museo del Jade y de la 

Cultura Precolombina existen miles de objetos de interés cultural y arqueológico que han 

sido encontrados en el territorio nacional, cada uno de ellos resguarda valiosa información 

sobre las personas que los fabricaron y los usaron hace miles de años; por lo que una 

investigación más precisa de la composición de los materiales empleados en su 

manufactura constituye un aporte significativo para ahondar en su análisis.  

Actualmente no se tiene claro si los artesanos precolombinos podían distinguir entre la 

jadeíta y otros minerales de apariencia similar. Tampoco se conoce si tenían la intención 

de diferenciarlos, si existieron diferentes valores materiales y simbólicos para cada tipo de 

roca o si las técnicas de manufactura se adecuaron a cada una de sus cualidades. 

El estudio de la composición mineralógica de colgantes hachoides de piedras verdes 

mediante técnicas espectroscópicas que se plantea en este proyecto, permitirá describir el 

grado de similitud entre los colgantes hachoides y el grado de asociación entre el motivo 

del colgante y el material a partir del cual está fabricado. Así, se podría estudiar si la materia 

prima empleada provenía de una misma fuente, además de definir si ciertos motivos de 

colgantes hachoides se elaboraban única o mayoritariamente a partir de jadeíta, mientras 

que otros motivos se elaboraban a partir de otros materiales más abundantes.  



 

 

17 

En este momento no se ha definido con claridad la o las fuentes de piedras verdes usadas 

como materia prima por las distintas etnias en Mesoamérica y en el actual territorio 

costarricense, la variedad de materiales empleados por cada una, las rutas de comercio 

para las rocas sin procesar, las técnicas de manufactura, los talleres donde se elaboraban, 

la simbología de cada uno de los diseños, la función social de los artefactos, entre otros. 

Este proyecto puede significar el inicio de una investigación a nivel regional que estudie el 

jade en la baja América Central, desde su fabricación hasta su uso final, y que permita 

responder desde un enfoque multidisciplinario, muchas de las incógnitas que aún no han 

sido aclaradas.  

1.5. Objetivos 

Objetivo General 

Caracterizar mediante el análisis fisicoquímico, la composición mineralógica de colgantes 

hachoides de piedras verdes de las colecciones arqueológicas del Museo Nacional de 

Costa Rica y del Museo del Jade y de la Cultura Precolombina. 

Objetivos Específicos 

1) Identificar los geomateriales presentes en los colgantes seleccionados empleando 

un análisis fisicoquímico  

2)  Examinar la variabilidad de las propiedades fisicoquímicas de todas las piezas 

3)  Analizar el grado de asociación entre las propiedades fisicoquímicas y el diseño de 

los colgantes hachoides. 



 

 

18 

 

Para cumplir con estos objetivos, se abordó la investigación en dos etapas:  

1. Estudio de la aplicabilidad de metodologías de espectroscópicas (FTIR, Raman y 

XRF) para la caracterización de la composición elemental y mineralógica de muestras de 

jade y piedras verdes. Este procedimiento se probó primeramente en 45 muestras de 

jadeitita y minerales asociados, estudiando con detalle el efecto de la rugosidad en los 

espectros y en su interpretación. Posteriormente, se probó esta metodología en 12 piezas 

colgantes hachoides del Museo del Jade y de la Cultura Precolombina y se evaluó su 

eficiencia mediante un análisis estadístico novedoso en este campo. Los detalles de esta 

etapa se discuten en la siguiente sección. 

2. Evaluación de la posible correlación entre la composición mineralógica de los 

artefactos y su diseño. Para la caracterización fisicoquímica se empleó la metodología 

previamente evaluada, en total se analizaron 259 colgantes hachoides del Museo del Jade 

y de la Cultura Precolombina y del Museo Nacional de Costa Rica. Los resultados se 

discutirán por separado según la colección de cada museo, en la tercera sección del 

documento (páginas 47-62) se exponen los resultados de colgantes del Museo del Jade y 

de la Cultura Precolombina y en la cuarta sección (páginas 63-67) se presentan los datos 

del Museo Nacional de Costa Rica. 

1.6. Metodología 

En la figura 3 se resume la metodología empleada para caracterizar muestras de rocas 

extraídas de la falla del Río Motagua en Guatemala y colgantes hachoides del Museo 

Nacional de Costa Rica y del Museo del Jade y de la Cultura Precolombina. En las 



 

 

19 

siguientes secciones del documento se detallará cada uno de los pasos incluidos en el 

esquema resumen. 

 

Figura 3. Esquema resumen de la metodología empleada. 



 

 

20 

 

  



 

 

21 

Capítulo 2. Efectos de la rugosidad en la caracterización 

espectroscópica 

2.1. Resumen 

Se llevó a cabo el análisis de la composición mineralógica y elemental de 45 fragmentos de 

jade y minerales asociados extraídos de la Falla del Río Motagua en Guatemala mediante 

análisis no invasivo (FTIR portátil, XRF portátil y espectrofotómetro Raman portátil y 

confocal). Se analizaron las ventajas y desventajas de cada una de estas técnicas con la 

intención de establecer la metodología ideal para diferenciar los distintos tipos de rocas que 

emplearon las sociedades precolombinas para elaborar ornamentos líticos como los 

colgantes hachoides. 

Luego del análisis de los espectros y de las pruebas estadísticas se identificó a la 

espectroscopia FTIR como la técnica ideal para identificar y diferenciar los minerales 

mayoritarios en este tipo de muestras.  

Adicionalmente se estudió cómo la rugosidad de la superficie de las muestras podía afectar 

la interpretación de los espectros y los resultados de la clasificación estadística. Para este 

fin se seleccionaron once de las 45 muestras geológicas, de diversas composiciones, se 

sometieron a un tratamiento de abrasión y se caracterizó su superficie empleando 

perfilometría. Se concluyó que este tipo de análisis debería realizarse preferiblemente en 

las secciones más pulidas de las muestras. 

Por último, se probó el mismo procedimiento en 12 colgantes hachoides del Museo del 

Jade. El análisis funcional de los datos evidenció la utilidad del FTIR para diferenciar 



 

 

22 

minerales de composición similar, especialmente al emplear espectros que hayan sido 

registrados en la cara frontal de estos artefactos. 

Los detalles de la metodología, muestras, resultados y discusión se recopilaron en un 

artículo científico que fue sometido a la revista Spectrochimica Acta Part A: Molecular and 

Biomolecular Spectroscopy. A continuación se presenta dicho artículo.  

  



 

 

23 

Influence of surface roughness on the spectroscopic characterization of jadeite and 

greenstones archaeological artifacts: The Axe-God pendants case study 

Camila Hernández-Murillo a,b, Sergio García Piedra c, Marcela Alfaro-Córdoba d, Patricia 
Fernández Esquivel e,f, Matthieu Ménager f,g, Mavis L. Monteroa,b 

 
a Escuela de Química, Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica 

b Centro de Investigación en Ciencia e Ingeniería de Materiales (CICIMA), Universidad de Costa 
Rica, San José, Costa Rica 

c Museo del Jade y de la Cultura Precolombina, Instituto Nacional de Seguros, San José, 
Costa Rica 

d Department of Statistics, University of California, Santa Cruz, Santa Cruz, CA, USA 
eEscuela de Antropología, Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica  

f Centro de Investigaciones Antropológicas, Universidad de Costa Rica, Costa Rica  
g IMBE- Avignon University/ CNRS/ IRD/ Aix-Marseille University, Restoration Engineering of 

Natural and Cultural Heritage, Faculty of Sciences, Avignon, France 

 

Abstract 

Spectroscopic techniques are commonly used for the non-invasive characterization of the 

molecular and elemental composition of greenstone archaeological artifacts. The surface 

topography of these artifacts is greatly influenced by the crafting and polishing techniques 

employed in their making. However, no study of the effect of roughness on spectra has ever 

been reported for greenstones. Here we show that infrared, Raman and X-ray fluorescence 

spectra are strongly influenced by the sample’s surface roughness. Spectral changes were 

seen in both geological (45 jadeite and green stone samples) and archaeological artifacts 

(12 axe-God pendants); in every case, the variations were more prominent in samples with 

higher arithmetic average height values. The results showed that these changes can affect 

the interpretation of the spectroscopic data and limit the efficacy of statistical analysis. 



 

 

24 

Consequently, any spectroscopic characterization of this type of samples should be 

performed preferably in areas with lower values of roughness parameters. Overall, FT-IR 

appears to be the most advantageous technique to distinguish the differences in mineral 

composition of this type of samples; its performance was evaluated with an innovative 

statistical analysis that treats the spectra as functional data. 

Keywords: Non-invasive characterization, FT-IR, Raman, surface roughness, jade, 

Functional data analysis. 

 

Introduction 

Jadeitite is a pyroxenitic rock that contains mainly jadeite (NaAlSi2O6), it is an unusual rock 

type that forms in conditions of high pressure and low temperature, which are associated 

with collisions and subduction of tectonic plates. Such special metasomatic conditions are 

essential for the crystallization of jadeite and limit its geological occurrence (Harlow and 

Sorensen, 2005; Harlow et al., 2011) 

Jadeite jade is commonly mistaken or associated with other minerals such as: serpentine, 

albite, nephrite, omphacite, quartz, among others (Tremain, 2014; Smith and Gendron, 

1997). Therefore, the mineral composition of both geological and archaeological jadeite and 

greenstones samples is complex and its accurate identification can be problematic. Their 

mineralogical characterization is often achieved using a set of complementary 

spectroscopic, microscopic, and geological approaches (Coccato et al., 2014; Franz et al., 

2014). 



 

 

25 

When dealing with samples of archaeological and historical significance, non- invasive 

techniques and portable equipments are crucial, as their importance prohibits any sampling 

strategy (Vandenabeele and Donais, 2016). In the past decades, spectroscopic techniques 

stood out as a non-invasive way to obtain information about the molecular and elemental 

composition of these artifacts (Tremain, 2014). 

In pre-Columbian Mesoamerica, jadeite-jade was a sacred material associated with the 

process of reflourishing and the concepts of agriculture, youth, generosity, fertility, water, 

maize plant and life‘s essence (Snarkis, 2003; Millerand Martin, 2006; Taube, 2005). The 

Motagua Fault Zone, in Guatemala, is the only known source of jadeite-bearing rocks in the 

region and is generally considered as the main deposit used by the pre-Columbian societies 

of Mesoamerica and Central America (Niespolo, 2014; Harlow et al., 2004). 

In modern-day Costa Rica, approximately 680 kilometers southeast of the Motagua Fault 

Zone, jade stones were intensively used (Snarkis, 2003; Mora-Marin et al., 2016) from 800 

BCE to 900 CE (Guerrero, 1999; Sanchez, 2015). Indeed, body adornments, such as 

earrings, beads and necklaces were carved and crafted using jadeitite, as well as other 

rocks and minerals, generally referred to as greenstones (Guerrero, 1999). Among these 

artefacts, emblematic pendants were produced within the modern borders of Costa Rica. 

Such pendants were carved in the shape of a human or animal in their upper section, and 

an axe in their lower section. Their two side perforations suggest they were worn as 

pendants (Mora-Marin et al., 2016; Kuboyama, 2019), which gives rise to their name: axe-

god pendants. 

 



 

 

26 

 

Figure 1. Map of Central America, highlighting Guatemala, the Motagua Fault Zone and Costa 
Rica, with an example of its characteristic greenstone axe-god pendants, both front and back faces 

and a detail of its surface. 

These axe-god pendants have important differences in roughness between the front and 

back sides, clearly due to the original crafting process. In general, their front side is highly 

polished, while their back side has rougher and irregular marks. Such differences in 

surface’s shape and roughness is known to induce huge changes in FT-IR spectra (Leue et 

al., 2010) and represent a great methodological challenge for their characterization using 

non-invasive spectroscopy. Despite such importance, no study of the effect of roughness on 

Infrared, Raman and X-ray fluorescence signals has ever been reported for greenstones. 

This research aims to identify a suitable methodology for characterizing the mineral 

composition of Costa Rica’s jade and greenstone axe-God pendants, taking into account 

the experimental limitations and the sample’s surface topography. 



 

 

27 

To do so, 45 stone samples extracted from the Motagua Fault Zone, were thoroughly 

analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray fluorescence (XRF) and 

Raman spectroscopy. The benefits and drawbacks of each technique were discussed in 

order to establish the appropriate set of conditions and equipment needed for the 

identification of the rock’s minor and major mineral phases. Additionally, profilometry was 

used to characterize the surface’s roughness, providing key information to analyze its effect 

on the spectral results. Lastly, 12 archaeological axe-god pendants from the Museo del Jade 

y de la Cultura Precolombina (Costa Rica) were analyzed using the previously defined 

methodology. To our knowledge, for the first time in physicochemical archaeometry, all FT-

IR spectra were statistically treated using functional data analysis. 

 

Methodology 

Samples 

45 rock samples extracted from the Motagua Fault Zone (MFZ) in Guatemala, were 

purchased from a local craftsman in San José, Costa Rica. The samples included jadeite 

and other associated minerals, hereinafter referred to as green-stones. The rock samples 

were cut and polished to ease their manipulation and characterization. 

Additionally, a group of 12 archaeological axe-God pendants were selected from the vast 

collection of the Museo del Jade y de la Cultura Precolombina (Instituto Nacional de 

Seguros) in San José, Costa Rica. The artifacts were chosen based on the mineralogical 

information provided by the museum. The objects selected have reported mineral 



 

 

28 

compositions of either jadeite, associated minerals or other greenstones common in the 

collection. 

A digital camera (Nikon D7200) was used to take the photographs of the 57 samples, the 

images can be seen in the Supplementary Material section. Taking into account the mineral 

and geochemical heterogeneity of the objects, for each sample several spots were included 

in the analysis. In every case, the spots were distributed throughout the object, selecting 

only flat surfaces with an appropriate location on which all the techniques could be 

performed. 

Methods 

Portable X-Ray Fluorescence Spectroscopy (XRF) 

A portable XRF analyzer (XGLAB Elio) was used to examine the elemental composition of 

the samples. The equipment has a Rh X-ray tube with a Be window, a Si detector and a 

collimator of 1 mm of diameter. The spectra were acquired for 120 s, using an accelerating 

voltage of 40 kV and an operating current of 60 µA. The spectra obtained were processed 

using CrossRoads Scientific Spectra-X software, both semi-quantitative and qualitative 

analysis were performed. The semi-quantitative analysis of Al, P, Si, K, Ni, Rb, Fe, Mn, Ti, 

Cu, Pb, Sr and Ca was achieved by using a reference standard of basalt rock (688-NIST) 

and of obsidian rock (278-NIST). 

Portable Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) 

To study the vibrational properties of the samples, a portable FT-IR spectrometer Bruker 

Optics Alpha with the external reflection module was used for the measurements, for each 

spot 35 scans were carried out in order to improve signal-to-noise ratio, focusing in the 



 

 

29 

spectral region between 400-4000 cm-1. The spectra were recorded with the OPUS 7 

software and compared with reference spectra from the RRUFF project database (Lafuente 

et al., 2016) and as reported in literature (Ostrooumov, 2009; Robles et al., 2015). 

Raman Spectroscopy 

A portable Raman spectrometer was used (Ocean Optics ID MiniRaman handheld system), 

it was equipped with a 785 nm laser with power ranging from 10 mW to 50 mW. The 

integration time varied from 1 s to 10 s, depending on the sample, in order to improve signal-

to-noise ratio. 

For confocal Raman spectroscopy an Alpha 300 R (WITec) spectrometer was employed. 

The experimental conditions used were: integration time of 1 s, 50 accumulations, an 

excitation wavelength of 532 nm and a laser power of 30 mW. 

The spectra were compared with the standards from the RRUFF project database (Lafuente 

et al., 2016) in order to identify the different minerals. Additionally, an approximation of the 

jadeite percentage was carried out based on the wavenumber of the Si-O-Si band in the 

Raman spectra, following a previously reported procedure (Gendron et al., 2017). Jadeite 

quantification was performed using Raman spectra obtained with both portable and confocal 

spectrometers. 

Abrading treatment and profilometry 

To examine the effect of surface roughness on the spectral results, 11 of the 45 MFZ 

samples were chosen and subjected to a controlled erosion; their rear face was abraded 

using a disc polishing machine and a silicon carbide abrasive. Subsequently, the sample’s 

roughness was examined with a stylus surface profilometer Dektak XT (Bruker). A stylus of 

2 µm diameter with 3 mg force was used to scan a length of 2600 µm with a scanning rate 



 

 

30 

of 43.33 µm per second and a resolution of 0.144 µm/point. Vision64 software was used to 

calculate the arithmetic average height (Ra) of the abraded and polished faces of the 

samples. 

Spectral pre-processing 

A series of pre-processing procedures were applied using R software to the spectroscopic 

data and were chosen according to the spectral requirements: i) cropping (the range of the 

FT-IR spectra was cropped to 400-2000 cm-1), ii) baseline correction (polynomial fitting), iii) 

extended multiplicative signal correction (EMSC), iv) normalization of spectrum intensities 

(standard normal variate), v) filter based on minimal intensity (the spectrum maximum 

intensity should be at least 0.01 a.u.). 

Statistical analysis 

Partial least square regression was used to model the correlation between a region of the 

FT-IR spectra (predictor variables) and Ra (response variable). The model presented here 

was calculated using samples in which jadeite was identified, including MFZ samples 

(FYJ02, FYJ06, FYJ07, FYJ09, FYJ10, FYJ16, FYJ20 and FYJ44) as well as archaeological 

samples (2079 and 2219). More specifically, the computation included an average spectrum 

per sample and was applied to the spectral range between 400-644 cm-1. The PLSR 

modelling was carried out using the pls R package and validated using a Leave One Out 

Cross Validation (LOOCV). 

Part of the statistical treatment of spectroscopic data was achieved using multivariate data 

analysis techniques. However, spectra are functions of a single variable (wavenumber), 

hence Functional Data Analysis (FDA) has been suggested as a more appropriate analytical 

approach (Saeys et al., 2008; Burfieldet al., 2015). When using functional data analysis, the 



 

 

31 

spectra are described as a function, not as a set of points, as would be the case if they were 

analyzed with multivariate analysis techniques. By doing so, FDA takes into account that 

each spectrum is the result of a sum of absorption peaks, where there’s a high correlation 

between the absorbance at two consecutive wavenumbers; due to the physicochemical 

underlying cause of every band in the spectrum (Saeys et al., 2008; Burfieldet al., 2015). 

To construct the function starting from the discrete observations of each spectrum, B-splines 

basis functions were used; said basis functions have been reported as the most appropriate 

type when working with spectroscopic data (Saeys et al., 2008; Burfieldet al., 2015). 

Subsequently, functional principal component analysis (FPCA) was used as a dimension 

reduction technique, it performs a dimensionality reduction analogous to the multivariate 

principal component analysis (Burfieldet al., 2015). Lastly, k-means clustering was carried 

out. FPCA was used to study if surface roughness is a relevant criterion that influences 

spectra similarity, this procedure was applied to the FT-IR spectra of polished and abraded 

MFZ samples. Additionally, FPCA coupled with k-means clustering was used to examine if 

FT-IR is an appropriate technique to distinguish between the different main mineral(s) 

identified in the MFZ and archaeological samples. 

Statistical analysis was performed using the computing environment R. The code and data 

to perform the pre-processing and functional data analysis mentioned in this paper are 

available for download in malfaro2.github.io/Hernandez_et_al/. Data formatting and figures 

were prepared using the collection of R packages: tidyverse (Wickham et al., 2019), 

ChemoSpec (Hanson, 2020), hyperSpec (Beleites and Sergo, 2020), prospectr (Stevens 

and Ramirez-Lopez, 2013), hyperChemoBridge (McManus, 2018), baseline (Liland et al., 



 

 

32 

2010), shiny (Chang et al.,2019), fda.usc (Febrero-Bande and Oviedo de la Fuente, 2012), 

readxl (Wickham and Bryan, 2019), plotly (Sievert, 2018) and pls (Mevik et al., 2020). 

Results and discussion 

Spectral analysis on polished MFZ samples 

FT-IR has been reported as a functional, non-invasive technique for identifying major 

mineral phases of greenstone samples, especially mid infrared reflection (Ostrooumov, 

2009; Viggiano et al., 2016). 

In the case of the 45 Motagua Fault Zone samples, FT-IR allowed to identify three major 

minerals: jadeite, omphacite and albite, as shown in figure 2. Additionally, garnet was 

identified as a major mineral alongside omphacite but exclusively in sample FYJ34. 

Afterwards, Raman spectroscopy was used to verify and complement the identification 

made based on the FT-IR spectra (table I); additionally, a jadeite quantification methodology 

recently proposed (Gendron et al., 2017) was applied to Raman spectra obtained with both 

confocal and portable spectrometers. 

Minerals such as jadeite, albite and omphacite, that were previously identified by FT-IR, 

were identified through Raman spectroscopy as well, spectra of such samples and the 

respective references are displayed in figure 3. 

Confocal Raman spectroscopy allowed the identification of several minor mineral phases: 

titanite, rutile, analcime, phlogopite and garnets such as almandine. All of which have been 

previously reported in jade samples from the Guatemala Fault Zone (Harlow et al., 2011; 

Gendron et al., 2002). 



 

 

33 

It should be noted that minor mineral phases, as almandine and titanite, cannot be identified 

with the FT-IR characterization methodology employed here; in this regard, confocal Raman 

spectroscopy represents a great advantage and supplies valuable information. 

 

Figure 2. FT-IR spectra taken on the polished face of samples identified as omphacite: FYJ42, 
jadeite and omphacite: FYJ22, jadeite: FYJ14, jadeite and albite: FYJ44, together with reference 

spectra of omphacite, jadeite and albite (Lafuente et al., 2016; Robles et al., 2015) 

Moreover, considering that each jade occurrence presents certain specificity in its minor 

mineral phases content, a detailed analysis of the sample’s composition, focusing in 

identifying the minor mineral phases, might provide useful and supplementary information 

for a provenance study. This approach might be particularly interesting to apply in the Costa 

Rican case study for which the jadeite source has generated some uncertainty in the past. 

The main drawback of the characterization with this kind of confocal Raman spectrometer 

is its lack of portability, which makes it impractical for in situ studies. 

On the other hand, some of the Raman spectra acquired with the portable spectrometer 

displayed weak bands which were hard to distinguish from the baseline, which, in most 

instances, was highly affected by fluorescence. These features made more difficult the 

interpretation of the spectra and the assignment of vibrational modes. 



 

 

34 

 

Figure 3. Raman spectra acquired with the confocal Raman spectrometer, after baseline correction, 
taken on the polished face of samples identified as jadeite: FYJ04, jadeite and albite: FYJ11 and 
omphacite: FYJ36, and reference spectra from the RRUFF database (Lafuente et al., 2016) of 

omphacite (RRUFF ID R061129), jadeite (RRUFF ID R050220) and albite (RRUFF ID R040129). 

 

Figure 4. Raman spectra acquired with the confocal Raman spectrometer, after baseline correction, 
taken on the polished face of samples identified as almandine: FYJ19, and titanite: FYJ33 and 
reference spectra from the RRUFF database (Lafuente et al., 2016) of almandine (RRUFF I ID 

R040076) and titanite (RRUFF ID R040033). 

 

However, in almost every Raman spectrum obtained with the portable spectrometer, the 

band assigned to the symmetrical Si-O-Si vibration was clearly defined; so, those spectra 

were employed for the quantification of jadeite, in every sample in which jadeite was 

previously identified by FT-IR spectroscopy. Jadeite quantification was performed using the 

spectra obtained with the confocal Raman spectrometer as well. 



 

 

35 

The data shown in table I indicate correspondence in the jadeite percentage calculated with 

confocal and portable Raman spectrometers. With the exception of samples FYJ14 and 

FYJ38, in 80% of the samples the difference between the jadeite percentage calculated by 

each technique varies between 0 and 7%, with an overall average difference of 6%. The 

variation between both percent- ages may be due to the changes in the regions analyzed 

with each method and to the reduced analysis area of the confocal spectrometer. 

Additionally, in every case, the jadeite percentage calculated showed a good agreement 

with the mineral identification: when a second mineral, besides jadeite, was identified the 

resulting jadeite percentage was lower than when jadeite was the only mineral identified. 

Altogether, despite its limitations in mineral identification, the portable Raman spectrometer 

could provide useful information when paired with another technique such as FT-IR, 

specially for in situ studies. Subsequently, the molecular characterization techniques (FT-IR 

and Raman spectroscopy) were complemented with elemental analysis obtained by X-ray 

fluorescence spectroscopy. Some of the results are displayed in figure 5, the ternary 

diagram shows the relative fraction of Si, Ca and Fe of every spectrum recorded, including 

5 spectra per sample. Both Ca and Fe are common substitutions in jadeite, while Si is a 

central element in pyroxenes such as jadeite.  

 

Figure 5. Ternary plot of relative weight percentage of Si, Ca and Fe obtained by XRF analysis. 
The color of the symbols represents the major mineral phases previously identified by FT-IR. 

 

The distribution of the samples through the figure 5 shows good agreement with the 

identification previously performed and a subtle grouping can be seen. In general, the most 



 

 

36 

part of samples identified exclusively as jadeite (NaAlSi2O6) had the lowest Ca and Fe 

relative weight percentages and therefor higher Si relative weight percentages. On the other 

hand, the samples with higher Fe and Ca relative weight percentages were the ones 

identified as omphacite ((Ca, Na)(Mg,Fe2+,Al)Si2O6). 

The results indicate that, on its own, XRF does not provide enough information to 

differentiate between mineral species and it is not adequate for identifying major and/or 

minor mineral phases. However, it does complement the molecular characterization and 

could be used alongside color analysis.  

 

Table I. Summary of FT-IR and Raman spectroscopic results and abrading treatment of the MFZ 
samples 

Sample Mineral identification a 
Jadeite percentage 

by Raman 
spectroscopy 

Abraded 

 FT-IR Confocal Raman Confocal Portable  
FYJ01 Jd Jd 90.7 87.5 No 
FYJ02 Jd, Omp Jd 92.9 87.0 Yes 
FYJ03 Jd Jd, Anl 95.2 89.2 No 
FYJ04 Jd Jd 92.9 89.2 No 
FYJ05 Jd Jd, Ab 92.9 87.9 No 
FYJ06 Jd Jd, Ant 97.5 91.3 Yes 
FYJ07 Jd, Omp Jd, Omp 83.9 79.5 Yes 
FYJ08 Jd Jd 94.0 87.8 No 
FYJ09 Jd, Ab Jd, Ab 97.5 85.3 Yes 
FYJ10 Jd Jd, Anl 97.5 94.1 Yes 
FYJ11 Jd, Ab Jd, Ab 97.5 90.2 No 
FYJ12 Jd Jd, Anl 94.0 90.0 No 
FYJ13 Jd Jd 92.9 93.6 No 
FYJ14 Jd Jd, Phl 54.5 89.7 No 
FYJ15 Jd Jd, Ab 98.8 91.4 No 
FYJ16 Jd Jd, Anl 96.7 89.8 Yes 
FYJ17 Jd Jd 95.7 90.6 No 
FYJ18 Jd, Omp Jd, Omp, Grt 76.7 79.0 No 
FYJ19 Omp Grt, Ttn, Omp 57.3 49.5 No 
FYJ20 Jd, Omp Jd 93.4 85.0 Yes 
FYJ21 Jd, Omp Jd, Omp 79.4 94.7 No 
FYJ22 Jd, Omp Jd, Omp, Ttn 77.1 83.7 No 



 

 

37 

FYJ23 Jd, Omp Jd, Omp, Rut 74.9 85.7 No 
FYJ24 Jd Jd 92.9 90.8 No 
FYJ25 Jd, Omp Jd 90.7 90.3 No 
FYJ26 Jd Jd, Ab 92.9 91.9 No 
FYJ27 Jd Jd, Anl 90.7 84.4 No 
FYJ28 Jd Jd 92.9 89.6 No 
FYJ29 Omp Ttn, Omp 45.5 43.4 No 
FYJ30 Jd Jd, Anl 93.6 93.6 No 
FYJ31 Omp Omp, Anl 41.5 42.9 No 
FYJ32 Jd Jd 96.2 91.0 No 
FYJ33 Omp Omp, Ttn 52.2 55.4 Yes 
FYJ34 Omp, Grt Omp, Grt - - Yes 
FYJ35 Jd Jd 89.0 90.3 No 
FYJ36 Omp Omp 50.0 50.0 Yes 
FYJ37 Jd Jd, Ab 93.6 91.9 No 
FYJ38 Jd, Omp Omp, Ttn 50.0 80.9 No 
FYJ39 Jd Jd, Anl 97.5 91.9 No 
FYJ40 Jd Jd 91.3 90.8 No 
FYJ41 Jd, Omp Jd 92.9 88.1 No 
FYJ42 Omp Jd, Omp 63.4 56.1 No 
FYJ43 Ab, Jd Jd,Omp, Ttn 51.0 54.7 No 
FYJ44 Jd, Ab Jd, Ab 93.8 88.1 No 
FYJ45 Jd, Ab Jd 88.4 87.5 No 

a Ab, albite; Anl, analcime; Ant, anatase; Grt, garnet; Jd, jadeite; Omp, 

omphacite; Phl, phlogopite; Rut, rutile; Ttn, titanite. 

 

As discussed in introduction, the jade artifacts exhibit highly heterogeneous surface 

topography. Such differences in surface roughness strongly affect the spectroscopic results 

and sometimes the associated mineral identification. In order to study such effect, 11 of the 

45 polished MFZ samples, including at least one sample of each of the minerals previously 

identified, were subjected to an abrading treatment and analyzed using XRF, FT-IR and 

Raman spectrocopies. To be able to compare the sample’s roughness, profilometry was 

performed along with the calculation of the arithmetic average height (Ra). The Ra is a widely 

used parameter that describes surface topography and height variations, it is defined as the 

average absolute deviation of roughness height with respect to the mean line (Gadelmawla 

et al., 2002). 



 

 

38 

 

Table II. Arithmetic average height (Ra) on both polished and abraded faces of the 11 MFZ samples 
that were subjected to controlled abrasion. 

Sample Ra polished face 
(µm) 

Ra abraded face 
(µm) 

FYJ02 0.48 1.55 
FYJ06 1.04 5.28 
FYJ07 0.47 1.81 
FYJ09 0.63 2.85 
FYJ10 0.60 2.37 
FYJ16 0.36 2.30 
FYJ20 0.37 1.59 
FYJ33 1.05 3.27 
FYJ34 0.84 4.28 
FYJ36 0.43 1.80 
FYJ44 0.85 1.92 

 

As shown in table II, the abrading treatment causes, in most cases, approximately a fourfold 

increase in each sample’s arithmetic average height. Such differences in surface roughness 

cause changes in the XRF, FT-IR and Raman spectra, for example: shifts, loss of bands 

and intensity reduction. This spectral differences between polished and abraded faces can 

be explained by the decrease of specular reflection and the enhancement of diffusion 

processes (Ricci et al., 2006).  

The Raman spectra of abraded surfaces exhibited a great reduction in the band’s intensity, 

and, in some cases, couldn’t be distinguished from the baseline. Such behavior was 

observed in Raman spectra obtained with both portable and confocal spectrometers. The 

results suggest that Raman spectroscopy, obtained with the experimental conditions 

described in the previous section, would not be appropriate for the identification of minerals 

in samples with rough surfaces, or at least in samples with an arithmetic average height 

greater than 1.05 µm. 



 

 

39 

The intensity of the XRF spectra was also significantly reduced after the abrasion; in this 

case, the qualitative and quantitative elemental analysis can be greatly affected, specially 

for minor and trace elements. 

Considering that, from all the techniques included in this study, FT-IR is the most suitable 

technique for identifying major minerals during in situ studies, a detailed discussion of the 

influence of surface roughness on FT-IR spectra is presented here. All of the effects 

previously mentioned, as can be seen when comparing the spectra obtained in the sample's 

polished and abraded faces (figure 6). 

 

 

Figure 6. Normalized FT-IR spectra of polished and abraded samples identified as jadeite and 
omphacite: FYJ02 (A) and jadeite and albite: FYJ44 (B). 

 

For instance, the FT-IR spectra of sample FYJ44 (figure 6), in which jadeite and albite were 

identified, a 13-21 cm-1 shift toward lower wavenumbers can be seen after the abrasion, 

especially in the absorption bands centered at 960 and 1085 cm-1. While the spectra of 

sample FYJ02, in which the minerals jadeite and omphacite were identified, display a shift 

of similar magnitude yet variable direction (±20 cm-1 shifts), as can be seen in figure 6. 



 

 

40 

Nonetheless, it can be noted that the magnitude of the shift is not constant along the spectra. 

Another difference between the FT-IR spectra of polished and abraded samples is the loss 

of a band. An example of which is depicted in figure 6, particularly in the bands centered at 

762 and 785 cm-1, those bands were visible in the polished area of sample FYJ44 but were 

no longer seen after the abrasion. The loss in intensity is another effect seen in the FT-IR 

spectra after the abrading treatment, in this case the decrease in spectral intensity varies 

between 17-87%. This change is more noticeable in the spectral range between 800-1200 

cm-1, for almost every band in all of the minerals identified. The loss of intensity can be seen 

in figure 6 A-B, markedly in the bands centered at 1078cm-1 and 964 cm-1 of sample FYJ02, 

as well as those centered at 1085 cm-1 and 960 cm-1 of sample FYJ44. 

Furthermore, partial least squares regression (PLSR) was examined to describe the 

association between Ra and the intensity variation in the FT-IR spectra. The PLSR model 

was computed using the pls R package and validated using a Leave One Out Cross 

Validation (LOOCV). The 4 components explained 99.3 % of the data variance, with a Root 

Mean Squared Error of Prediction (RMSEP) of 0.235 and a R2 of 0.896. As shown in figure 

7, PSL regression model results in a good fit for our data set and could be used in future 

studies for a in situ fast approximation of Ra of jadeite samples. 



 

 

41 

 

Figure 7. Experimental Ra versus the predicted Ra values obtained from the PLSR model 

with the FT-IR spectra in the range 400-644 cm-1.  

 

All of these observations indicate that the roughness of the materials has an effect on the 

spectra, particularly in samples with higher arithmetic average height. The resulting spectral 

changes (such as shifts, decrease or increase of a band's intensity, slight broadening, etc.) 

might lead to an inappropriate identification of the main mineral components, additionally, 

they might induce an effect in the statistical analysis as well as. Especially when working 

with mixtures of minerals that have great similarities in their chemical composition or when 

identifying minerals present in lesser amounts; for example, jadeite/omphacite and 

jadeite/albite, respectively. 

Therefore, sample roughness should be an important parameter to take into account when 

applying spectroscopic techniques for characterizing jadeite and greenstones. For 

upcoming research, it would be advisable to compare FT-IR spectra of samples with similar 

roughness and priority should be given to samples with smaller Ra values. For that reason, 



 

 

42 

the subsequent functional data analysis was performed exclusively with the FT-IR spectra 

of the polished faces of the samples. 

Spectroscopic analysis of archaeological artifacts 

The Axe-god pendants are presented here as a case study because they serve as an 

example of how roughness can influence the spectral characterization of jade and 

greenstone archaeological artifacts. As previously mentioned, this distinct design of pendant 

has visible differences in roughness between their front and back sides, as a consequence 

of the crafting techniques employed in their making.  

As detailed in table III, the 12 Axe-God pendants included in this study display greater 

irregularities on the surface of their back side, which is reflected in higher arithmetic average 

height values. The Ra values of the front face of the artifacts range from 0.77 to 2.41 μm, 

while the values calculated on the back side of the artifacts are in every case higher than 1 

μm, going from 1.53 up to 3.84 μm. 

Taking into account the issues previously discussed, as well as the profilometry results, the 

spectroscopic characterization of the archaeological samples was performed exclusively on 

the front face of the artifacts. These samples were subjected to the same characterization 

techniques as the MFZ samples, a summary of the results can be seen in table III. 

Table III. Summary of spectroscopic and profilometry results for the Axe-God pendants samples 

Artifact Mineral identification Jadeite percentage Ra (μm) 

FT-IR Raman Confocal Portable Front Back 

2079 Jd Jd, Ttn 94.91 79.53 1.38 1.75 
2105 Qtz Qtz - - 1.36 2.36 
2109 Qtz Qtz - - 1.04 2.21 



 

 

43 

2219 Jd, Ab, Omp Jd, Ttn 85.84 80.9 0.77 1.49 
2250 Act, Tr Act, Tr - - 2.41 3.61 
4451 Jd Jd 95.91 80.61 0.88 1.53 
4455 Jd, Omp Jd, Omp 81.49 64.25 0.91 2.57 
4494 Jd, Ab Jd, Ab, Omp 88.13 75.95 2.08 3.84 
5921 Jd, Ab, Omp Jd, Omp, Ab 83.89 72.63 2.24 4.17 
6483 Ab Ab - - 2.37 2.43 
6496 Ab Ab - - 1.33 3.47 
6808 Act, Tr Act, Tr - - 0.98 1.86 

a Ab, albite; Act, Actinolite; Jd, jadeite; Omp, omphacite; Qtz, Quartz; Ttn, Titanite; Tr, 
tremolite. 

 

Compared to the MFZ samples, the axe-god pendants present a greater variety of major 

minerals; the FT-IR results show that in these samples tremolite-actinolite (also referred to 

as nephrite) and quartz were identified in addition to the previously mentioned jadeite, albite 

and omphacite. Furthermore, confocal Raman spectroscopy allowed for the identification 

those minerals as well as titanite as a minor mineral (table III). 

As discussed earlier, both FT-IR and confocal Raman spectroscopy are useful techniques 

to identify major minerals. Nonetheless, in the case of archaeological artifacts guarded at 

museums, FT-IR would be a more suitable technique for in situ studies due to its portability. 

Therefore, the subsequent statistical analysis was based on the FT-IR spectra. 

More specifically, functional principal component analysis (FPCA) allowed to distinguish 

that, in the case of the 11 MFZ samples with polished and abraded areas, surface roughness 

is a relevant criterion that influences spectra similarity (figure 8A). The samples with higher 

Ra values (abraded samples) display greater similarities in their spectra, which can not only 

affect the interpretation of this type of statistical results but the mineral identification as well. 

In contrast, the FPC scores of spectra obtained in spots with lower Ra reflect more clearly 

the differences in mineralogical composition and therefore favors an accurate identification. 



 

 

44 

Furthermore, FPCA artifacts (figure 8B). In this instance the FPCA was performed 

exclusively on the spectra obtained in regions with lower Ra: polished face in the case of 

MFZ samples and front face in the case of Axe-God pendants. 

The representation of the scores of the first two functional principal components for the 45 

MFZ samples, the 12 archaeological artifacts and reference spectra from databases are 

displayed in figure 8B. In every case, the samples that were identified as a certain mineral 

or group of minerals (shown in the same color in figure 8B) have similar scores in the first 

two functional principal components and are, in almost every case, assigned the same 

cluster when performing k-means clustering. 

For example, the largest cluster of observations found in the bottom right corner of figure 8, 

includes spectra of jadeite and mixtures of jadeite and other minerals of similar chemical 

composition: omphacite and albite. Whereas other minerals, such as quartz, are grouped 

separately due to the great differences in composition that are reflected in the FT-IR spectra 

and consequently in the FPCA scores. 

Figure 8. Scores of the first two functional principal components for the pre-treated FT-IR spectra of 
(A) 11 MFZ samples that received abrading treatment and (B) 45 MFZ samples,the 12 

archaeological artifacts and as well as reference spectra from databases. 

 

Additionally, it should be noted that the samples identified as a certain mineral have FPCA 

scores close to the ones from its corresponding reference spectra; which suggests that the 

mineral identification was accurate. 

Moreover, the archaeological samples displayed scores similar to the ones from the MFZ 

samples and of the reference spectra; which indicates that this procedure is adequate for 



 

 

45 

identifying and distinguishing the main mineral phases in jade and greenstone axe-god 

pendants. 

Conclusions 

Overall, the spectroscopic results indicated that XRF, Raman and FT-IR spectra of jadeite-

bearing rocks and greenstones is strongly influenced by the sample’s surface roughness. 

The effects varied among samples and included intensity reduction and spectral shifts. To 

further examine how the spectra intensity variation relates to Ra PLSR regression was 

presented; the results indicate that this methodology could be applied in future studies. 

Altogether, the spectral variations become more noticeable as surface roughness increased 

and were observed in both MFZ samples and in archaeological artifacts. Consequently, any 

spectroscopic characterization of this type of samples should be performed preferably in 

areas with smaller Ra values. In the case of Axe-god pendants, the profilometry results 

indicate that the surface topography of their front faces is more suitable for spectroscopic 

characterization. 

Regarding the physicochemical analytical techniques, both confocal Raman and FT-IR 

spectroscopy are useful for identifying major mineral phases. However, portable FT-IR 

spectroscopy will be the technique preferred in future studies due to its suitability for in situ 

studies. 

Lastly, the FT-IR spectra were analyzed using an innovative statistical analysis that treats 

the spectra as functional data FPCA and k-means clustering confirm that FT-IR 

spectroscopy is an adequate technique to distinguish the differences in mineral composition 

of this type of geological and archaeological samples. 



 

 

46 

  



 

 

47 

Supporting information 

 

Figure 9. Photographs of the 12 Axe-God pendants from the Museo del Jade y de la Cultura 
Precolombina. 



 

 

48 

 

Figure 10. Photographs of the 45 cut and polished jade and greenstone rock samples extracted 
from the Motagua Fault Zone in Guatemala 

 

  



 

 

49 

Capítulo 3. Caracterización no invasiva de colgantes hachoides del 

Museo del Jade y de la Cultura Precolombina 

3.1. Resumen 

En este capítulo se describe la caracterización de la composición mineralógica de 226 

colgantes hachoides del Museo de Jade y de la Cultura Precolombina, lo cual representa 

aproximadamente un 10% del total de artefactos de jade y piedras verdes de esa colección. 

Para este fin se empleó un equipo portátil de espectroscopia infrarroja con transformada de 

Fourier. En total se identificaron 12 minerales mayoritarios, dentro de estos la jadeíta y sus 

minerales asociados fueron los más frecuentes. Además de estos minerales foráneos 

también se identificaron otros como cuarzo, serpentinas y micas que se pueden encontrar 

en el país.  

Posteriormente, la muestra de artefactos también fue clasificada según criterios estilísticos 

dentro de cinco categorías (antropomorfo, avimorfo, quimera, simple y felino), cada una con 

sus respectivas subdivisiones (doce subgrupos en total). Todos estos el motivo 

antropormofo fue el más frecuente (35%), mientras que el motivo felino fue el menos 

frecuente (5%). 

Por último, se analizaron ambos conjuntos de datos de forma conjunta para estudiar 

posibles correlaciones. No obstante no se encontró ninguna correlación clara entre la 

composición mineralógica y el diseño de los colgantes.  



 

 

50 

Los detalles de la metodología, muestras, resultados y discusión se recopilaron en un 

artículo científico que fue sometido a la revista Cuadernos de Antropología. A continuación 

se presenta dicho artículo.  



 

 

51 

Integrated mineralogical and typological study of Axe-God pendants from the 

Jade and pre-Columbian Culture Museum in Costa Rica 

Camila Hernández-Murillo a,b, Sergio García Piedra c, Patricia Fernández Esquivel d, e , 
Matthieu Ménager e, f, Mavis L. Montero a, b 

 
a Escuela de Química, Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica 

b Centro de Investigación en Ciencia e Ingeniería de Materiales (CICIMA), Universidad de Costa 
Rica, San José, Costa Rica 

c Museo del Jade y de la Cultura Precolombina, Instituto Nacional de Seguros, San José, 
Costa Rica 

d Escuela de Antropología, Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica  
e Centro de Investigaciones Antropológicas, Universidad de Costa Rica, Costa Rica  

f IMBE- Avignon University/ CNRS/ IRD/ Aix-Marseille University, Restoration Engineering of 
Natural and Cultural Heritage, Faculty of Sciences, Avignon, France 

 

Abstract 

The mineralogical composition and typological classification of a group of 226 Axe-God 

pendants from the Jade and pre-Columbian Culture Museum in San José (Costa Rica) was 

studied, using a non-invasive characterization technique and a novel stylistic classification 

scheme. Possible composition-design correlations were examined through descriptive 

statistical analysis. This study constitutes an initial step towards the comprehensive analysis 

of this distinctive pendant design. 

Introduction 

In modern-day Costa Rica, near the border between the Mesoamerican and the 

Intermediate region, took place one of the largest jade and greenstone work-shops of Lower 

Central America. Here, thousands of artifacts were produced, starting around 800-500 BCE 



 

 

52 

up until the decline and end of this lapidary tradition estimated around 700-900 CE (Mora-

Marín et al., 2013; Snarskis, 2003). Among the several designs and types of ornaments 

carved in jade and green-stone, there’s a specific style that is representative of Costa Rica’s 

greenstone lapidary tradition: the Axe-God pendants. This distinct design displays an animal 

or human figure on its upper section (referring to the head or crest), an axe-like lower 

section, as well as transversally drilled perforations that allowed its suspension (Fig. 1), most 

likely to be worn as pendants (Kuboyama, 2019; Mora-Marín, 2016; Snarskis, 2003). 

 

Figure 1. Photographs of two Axe-God pendant and their characteristic features: artifact 4451 (left) 
and artifact 6483 (right). 

In Mesoamerica and Lower Central America, jade and greenstones were highly valued 

materials with great symbolic meaning, they were often used to craft ritual objects and as 

markers of social and political distinction (Guerrero, 1999; Hoopes, 2005). Nonetheless, 

several authors have highlighted that the pre-Columbian societies in this region used raw 

materials with a broad mineralogical diversity, that included, but was not limited to jadeite 

and its associated minerals (Hauff, 1993; Jaime-Riverón, 2010; Snarskis, 2003). 

The aim of this study is to explore, through non-invasive physicochemical techniques, if the 

Axe-God pendants present any correlation between their design and the material employed 



 

 

53 

in their making, an approach that has not been used yet to study this distinctive artifact 

design. 

The sample of 226 pendants have been selected out of the vast collection of the Jade and 

pre-Columbian Culture Museum in San José (Costa Rica). This collection includes more 

than 2500 jade artifacts (Soto, 1999), and therefore represents an ideal opportunity to study 

the typological and mineralogical diversity of this particular pendant design. 

In this instance, the artifact’s design will be examined based on a recently published 

research that proposes a typological classification scheme for the Axe-God pendants that 

takes into account design features of the head or crest of the pendants (Kuboyama, 2019). 

Moreover, the non-invasive mineralogical characterization of the pendants will be centered 

mainly in Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). FTIR spectroscopy has been 

reported as an ideal technique to identify the main minerals present in Mesoamerican jadeite 

and greenstone artifacts (Manrique-Ortega et al., 2019; Robles et al., 2015; Viggiano et al., 

2016) and has been found suitable to characterize the mineralogical composition of Axe-

God pendants, despite their particular surface topography characteristics (Hernández-

Murillo, 2020). 

Methodology 

Samples 

A group of 226 axe-God pendants were selected from the collection of the Museo del Jade 

y de la Cultura Precolombina in San José, Costa Rica. The artifacts were chosen based on 

the mineralogical information provided by the museum. The objects selected have reported 



 

 

54 

mineral compositions of either jadeite, associated minerals or other greenstones common 

in the collection. Photographs of some samples can be seen in the Supplementary Material 

section (figure S1). Subsequently the pendants were classified into their corresponding motif 

category, according to the most recent Axe-God pendant typological categorization 

(Kuboyama, 2019). 

Methods 

Portable Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) 

To study the vibrational properties of the samples, a portable FTIR spectrometer Bruker 

Optics Alpha with the external reflection module was used for the measurements, for each 

spot 35 scans were carried out in order to improve signal-to-noise ratio, focusing in the 

spectral region between 400-4000 cm-1. The spectra were viewed with the software OPUS 

7 and compared with reference spectra from the RRUFF project database (Lafuente et al., 

2016) and reported elsewhere (Ostrooumov, 2009; Robles et al., 2015). Taking into account 

the mineral and geochemical heterogeneity of the objects, for each sample several spots 

were included in the analysis. In every case, the spots were distributed throughout the 

object, selecting only flat surfaces with an appropriate location on which both techniques 

could be performed. 

Spectral pre-processing 

A series of pre-processing procedures were applied to the spectroscopic data and were 

chosen according to the spectral requirements; for example: cropping (the range of the FT-

IR spectra was cropped to 400-2000 cm-1), baseline correction (polynomial fitting) and filter 

based on minimal intensity (the spectrum maximum intensity should be at least 0.01 a.u.). 



 

 

55 

Results and discussion 

Mineralogical analysis 

The results presented here, in agreement with previous findings (Alvarado and García-

Casco, 2019), indicate that Axe-God pendants were carved in jade and in other materials 

classified as social jade. Altogether, four minerals or mineral mixtures were identified in more 

than 85% of the artifacts (figure 2A), the most predominant minerals are: Jadeite, omphacite, 

quartz and albite. More precisely, jadeite was the most abundant mineral in the sample, this 

mineral was identified in 165 artifacts (around 74% of the artifacts). Moreover, jadeite was 

identified as the sole major mineral component in approximately 49% of the objects. 

Nonetheless, in this instance, the high percentage of precious gemstones, such as jade, 

might be a consequence of the selection process that was carried out during the purchase 

of this museum’s collection. Additionally, several other major and minor minerals were 

identified in a lesser amount, as shown in figure 2. These minerals include actinolite-

tremolite, quartz, albite, diopside, clinozoisite, serpentine, augite, hedenbergite and 

plagioclase. 

It has been stated that the rocks employed in Costa Rica’s lapidary tradition display a high 

mineralogical diversity (Alvarado and García-Casco, 2019). Several authors have 

highlighted that the possible list of raw materials is not limited to jadeite (which is one of the 

two mineral species classified as jade) and its associated rocks and minerals, such as 

omphacite, hedenbergite, augite and albite. In fact, previous investigations indicate that  

other minerals and rocks with a broader range of colors and textures were used as raw 

materials as well, including a great variety of igneous, sedimentary and metamorphic rocks, 



 

 

56 

including quartz, serpentinite, dolomite, jasper, siltstone, gabbro, and andesite; all of which 

are generally referred to as greenstones or as social jade (Alvarado and García-Casco, 

2019; Kovacevich and Callaghan, 2019; Powis et al., 2016). 

 

Figure 2. Number and percentage of pendants per type of mineral, divided according to frequency: 
A) Most abundant minerals and B) Least abundant minerals. 

 

An important question associated to the mineral composition of archaeological artifacts is 

the source of raw materials. Even though that is not the aim of this study, these results can 

enrich the discussion of this subject. For instance, jadeite and its associated minerals are of 

a foreign origin, whereas other minerals such as quartz and serpentine might have a local 

origin. In particular, quartz appears to have been an intensively used material in the region 

(figure 2); here it was found to be the major mineral in almost 16% of the samples. 



 

 

57 

Additionally, the FT-IR analysis offers valuable evidence for the use of nephrite (actinolite-

tremolite) in Costa Rica. However, we acknowledge that there are considerable discussions 

among researchers as to the extent of its use in Lower Central America and Mesoamerica, 

because of the lack of known exploitable sources for nephrite-bearing rocks in the region. 

Typological classification 

The 226 artifacts presented in this study include pendants of the five motif categories 

(anthropomorphous, avian shaped, feline, simple and chimera) and of the thirteen head 

features recently published by Kuboyama (2019). 

It is worth noting that, in this sample, the pendants’ designs are not equally distributed 

among the five motif categories, as detailed in figure 3. Nonetheless, the number of artifacts 

in each motif category is representative of the distribution of the pendants’ design in the 

museum’s collection.  

Figure 3. Number of pendants per type of stylistic features in the upper section of the artifact 
(head), divided according to motif categories. 

 

For instance, the anthropomorphous motif is the most common design among the pendants 

in this sample, approximately one third of the artifacts (35%) were classified in this category. 

On the contrary, the feline motif was the least frequent, only 12 pendants presented this 

design (5%). 

Mineralogical-Typological correlation 

Afterwards, the correlation between the mineral composition and their stylistic features of 

these artifacts was examined. These results are displayed in figure 4. 



 

 

58 

Overall, the present findings show that jadeite is the most abundant mineral, regardless of 

the design characteristics and classification. Additionally, results suggest that 

anthropomorphous is the category that displays a greater variety of minerals, in this case 

only jadeite, albite and quartz were identified. However, these observations might be 

affected by the number of artifacts in each category. 

 

Figure 4. Number of pendants per type of mineral, divided according to motifs: A) 
Anthropomorphous, B) Avian Shaped, C) Chimera, D) Feline, E) Simple Axe. 

 

The possible material-design correlation can be further examined with a functional principal 

component analysis (FPCA), where similar FTIR spectra as two symbols located very close 



 

 

59 

together (Figure 5). For example, samples identified as jadeite, augite, diopside and 

omphacite (which are minerals with great similarities in their chemical composition and 

therefore in their FTIR spectra) have, for the most part, very similar scores in the calculated 

principal components. While other minerals, such as quartz and serpentine, can be seen 

further apart in figure 5, because of the differences in their chemical composition and 

spectroscopic results.  

Additionally, figure 5 includes a representation of the samples’ motif, denoted as the different 

symbols included in the diagram. Altogether, no significant correlation was observed 

between the Axe-God pendants’ design and the mineralogical composition of the rocks they 

were carved in.  

Figure 5. Scores of the first two functional principal components for the pre-treated FT-IR spectra of 
the 226 Axe-God pendants from the Jade and Precolumbian Culture Museum. 

 

Table IV. Summary of spectroscopic results and typological classIfication of the Axe-God pendants 
Sample Minerals a Motif Head 

1189 Jd, Omp Avian shaped Bicephalous 
1195 Srp Avian shaped Simple 
1344 Jd Simple Axe Simple 
1505 Jd Omp Anthropomorphous Cap 
1508 Act Tr Simple Axe Simple 
1520 Qtz Anthropomorphous Simple 
1521 Jd Ab Anthropomorphous Cap 
1525 Act Tr Avian Shaped Simple 
1526 Jd Chimera Crest 
1529 Ab Anthropomorphous Bicephalous 
1531 Jd Ab Anthropomorphous Cap 
1547 Qtz Avian shaped Simple 
1552 Qtz Avian shaped Simple 
1554 Qtz Feline Feline 
1558 Jd Chimera Bicephalous 
1570 Qtz Chimera Crest 
1575 Jd Simple Axe Simple 
1587 Jd Omp Avian Shaped Tuft 
1588 Jd Omp Anthropomorphous Cap 
1613 Jd Avian Shaped Crest 



 

 

60 

1631 Jd Avian Shaped Tuft 
1637 Qtz Simple Axe Simple 
1705 Jd Anthropomorphous Cap 
1709 Jd Chimera Crest 
1710 Jd Avian shaped Headdress 
1711 Jd Avian shaped Headdress 
1722 Qtz Chimera Bicephalous 
1730 Jd Omp Avian Shaped Tuft 
1733 Jd Ab Feline Feline 
1749 Aug Di Hd Anthropomorphous Cap 
1753 Qt Avian shaped Tuft 
1758 Aug Di Hd Avian Shaped Tuft 
1769 Jd Avian shaped Tuft 
1772 Jd Avian Shaped Tuft 
1788 Jd Ab Avian shaped Simple 
1798 Jd Avian shaped Bicephalous 
1802 Qtz Anthropomorphous Hat 
1804 Jd Ab Avian Shaped Tuft 
1805 Qtz Anthropomorphous Cap 
1822 Qtz Anthropomorphous Cap 
1851 Aug Di Omp Simple Axe Simple 
1856 Jd Ab Simple Axe Simple 
1873 Jd Omp Avian shaped Simple 
1900 Qtz Simple Axe Simple 
1901 Qtz Simple Axe Simple 
1904 Jd Simple Axe Simple 
1925 Jd Avian shaped Crest 
1936 Jd Avian shaped Tuft 
1942 Jd Anthropomorphous Bicephalous 
1950 Jd Omp Anthropomorphous Bicephalous 
1953 Aug Di Omp  Chimera Crest 
1963 Jd Simple Axe Simple 
1978 Jd Simple Axe Simple 
1989 Jd Simple Axe Simple 
2004 Jd Feline Feline 
2011 Jd Simple Axe Simple 
2015 Jd Omp Avian shaped Crest 
2018 Jd Omp Anthropomorphous Hat 
2024 Jd Anthropomorphous Hat 
2025 Jd Simple Axe Simple 
2058 Qtz Feline Feline 
2059 Qtz Feline Feline 
2061 Jd Avian Shaped Simple 
2079 Jd Simple Axe Simple 
2087 Jd Chimera Crest 
2101 Qtz Avian shaped Headdress 
2105 Qtz Feline Feline 
2106 Jd Feline Feline 
2109 Qtz Avian shaped Simple 
2112 Jd Avian Shaped Crest 
2113 Qtz Avian shaped Tuft 
2143 Jd Omp Avian shaped Simple 
2167 Aug Di Hd Avian Shaped Crest 
2188 Aug Di Hd Chimera Crest 
2192 Qtz Simple Axe Simple 



 

 

61 

2194 Qtz Simple Axe Simple 
2219 Jd Omp Ab Anthropomorphous Simple 
2231 Qtz Simple Axe Simple 
2233 Qtz Simple Axe Simple 
2240 Jd Omp Simple Axe Simple 
2246 Jd Omp Simple Axe Simple 
2247 Jd Omp Simple Axe Simple 
2248 Jd Avian shaped Headdress 
2250 Act Tr Simple Axe Simple 
2263 Qtz Simple Axe Simple 
2267 Qtz Simple Axe Simple 
2275 Qtz Avian shaped Tuft 
2289 Jd Omp Simple Axe Simple 
2290 Qtz Simple Axe Simple 
2297 Qtz Simple Axe Simple 
2360 Jd Omp Simple Axe Simple 
2367 Jd Omp Simple Axe Simple 
3305 Jd Anthropomorphous Cap 
4450 Ab Mc Anthropomorphous Bicephalous 
4451 Jd Anthropomorphous Bicephalous 
4455 Jd Omp Chimera Crest 
4457 Jd Avian shaped Bicephalous 
4494 Jd Ab Avian shaped Tuft 
4508 Jd Anthropomorphous Hat 
4594 Act Tr Anthropomorphous Hat 
4872 Jd Ab Avian shaped Headdress 
4884 Jd Ab Anthropomorphous Cap 
5862 Jd Omp Anthropomorphous Cap 
5881 Qtz Chimera Bicephalous 
5915 Jd Feline Feline 
5916 Czo Anthropomorphous Cap 
5921 Jd Omp Ab Chimera Bicephalous 
5926 Jd Chimera Bicephalous 
5929 Jd Ab Avian shaped Crest 
5930 Jd Avian shaped Crest 
5931 Jd Avian shaped Crest 
5932 Jd Ab Chimera Crest 
5945 Jd Anthropomorphous Cap 
6166 Qtz Avian Shaped Crest 
6170 Qtz Avian shaped Bicephalous 
6174 Ab Anthropomorphous Hat 
6176 Jd Ab Chimera Bicephalous 
6185 Jd Avian shaped Bicephalous 
6198 Jd Anthropomorphous Cap 
6201 Jd Avian Shaped Crest 
6205 Jd Anthropomorphous Bicephalous 
6220 Jd Avian shaped Headdress 
6222 Jd Avian shaped Headdress 
6226 Qtz Avian shaped Headdress 
6231 Jd Chimera Bicephalous 
6233 Jd Ab Avian shaped Simple 
6236 Qtz Avian shaped Simple 
6240 Jd Omp Simple Axe Simple 
6242 Jd Avian shaped Crest 
6254 Jd Simple Axe Simple 



 

 

62 

6263 Jd Simple Axe Simple 
6302 Jd Omp Simple Axe Simple 
6315 Jd Omp Simple Axe Simple 
6319 Jd Simple Axe Simple 
6321 Qtz Feline Feline 
6322 Qtz Anthropomorphous Cap 
6363 Jd Simple Axe Simple 
6372 Jd Anthropomorphous Cap 
6431 Jd Omp Anthropomorphous Cap 
6432 Jd Anthropomorphous Bicephalous 
6433 Jd Ab Avian shaped Bicephalous 
6436 Jd Ab Chimera Crest 
6443 Jd Anthropomorphous Cap 
6445 Jd Avian shaped Crest 
6449 Jd Anthropomorphous Cap 
6453 Jd Omp Avian shaped Bicephalous 
6454 Jd Anthropomorphous Bicephalous 
6459 Jd Omp Anthropomorphous Cap 
6468 Jd Avian shaped Simple 
6469 Jd Ab Chimera Crest 
6470 Ab Avian Shaped Tuft 
6473 Jd Anthropomorphous Cap 
6480 Jd Anthropomorphous Cap 
6483 Ab Avian shaped Bicephalous 
6484 Jd Avian shaped Tuft 
6496 Ab Chimera Crest 
6507 Jd Avian shaped Headdress 
6601 Jd Anthropomorphous Simple 
6605 Jd Anthropomorphous Bicephalous 
6607 Jd Anthropomorphous Bicephalous 
6608 Jd Anthropomorphous Simple 
6611 Jd Omp Anthropomorphous Hat 
6636 Jd Avian shaped Headdress 
6640 Jd Anthropomorphous Hat 
6642 Jd Anthropomorphous Bicephalous 
6646 Jd Anthropomorphous Cap 
6649 Jd Anthropomorphous Hat 
6650 Jd Avian Shaped Tuft 
6651 Prg Avian shaped Headdress 
6666 Jd Feline Feline 
6667 Jd Omp Chimera Bicephalous 
6674 Jd Ab Anthropomorphous Cap 
6675 Jd Omp Anthropomorphous Cap 
6680 Jd Anthropomorphous Cap 
6681 Jd Anthropomorphous Cap 
6683 Jd Anthropomorphous Cap 
6685 Jd Feline Feline 
6686 Jd Anthropomorphous Hat 
6689 Jd Anthropomorphous Bicephalous 
6690 Jd Anthropomorphous Hat 
6695 Jd Omp Anthropomorphous Hat 
6696 Jd Ab Avian shaped Crest 
6698 Jd Avian shaped Crest 
6699 Jd Avian shaped Crest 
6700 Jd Chimera Crest 



 

 

63 

6701 Jd Chimera Bicephalous 
6703 Omp Chimera Bicephalous 
6706 Jd Anthropomorphous Cap 
6708 Jd Anthropomorphous Hat 
6721 Jd Anthropomorphous Cap 
6733 Jd Simple Axe Simple 
6736 Jd Anthropomorphous Cap 
6739 Jd Feline Feline 
6747 Jd Anthropomorphous Bicephalous 
6754 Jd Anthropomorphous Hat 
6762 Jd Avian shaped Headdress 
6769 Jd Anthropomorphous Simple 
6777 Jd Omp Anthropomorphous Cap 
6778 Jd Anthropomorphous Bicephalous 
6786 Jd Avian shaped Bicephalous 
6788 Jd Anthropomorphous Cap 
6789 Jd Anthropomorphous Cap 
6791 Jd Avian shaped Bicephalous 
6795 Jd Avian shaped Headdress 
6801 Jd Ab Avian shaped Tuft 
6803 Jd Omp Anthropomorphous Simple 
6808 Act Tr Anthropomorphous Simple 
6820 Jd Omp Chimera Crest 
6855 Jd Anthropomorphous Hat 
6856 Jd Omp Anthropomorphous Cap 
6857 Jd Anthropomorphous Simple 
6860 Jd Omp Anthropomorphous Simple 
6871 Jd Anthropomorphous Cap 
6873 Jd Omp Anthropomorphous Hat 
6876 Jd Avian shaped Tuft 
6881 Jd Anthropomorphous Cap 
6882 Jd Anthropomorphous Cap 
6884 Qtz Anthropomorphous Hat 
6907 Jd Simple Axe Simple 
6920 Jd Anthropom