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X-Ray Fluorescence Spectrometry as a Cultural Resource Management Tool

Published online by Cambridge University Press:  06 November 2026

Kyle P. Freund*
Affiliation:
Idaho National Laboratory, USADepartment of Anthropology, University of Nevada, Las Vegas, USA
Lucas R. M. Johnson
Affiliation:
Department of Anthropology, University of Nevada, Las Vegas, USANellis Air Force Base, USA
Jeremias M. Pink
Affiliation:
Idaho National Laboratory, USA
Joshua G. Clements
Affiliation:
Idaho National Laboratory, USA
Mark Toussaint
Affiliation:
Nellis Air Force Base, USA
*
Corresponding author: Kyle P. Freund; Email: kyle.freund@inl.gov
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Energy-dispersive X-ray fluorescence (XRF) spectrometry is commonly used by archaeologists and museum staff to nondestructively characterize the elemental composition of artifacts or other materials of cultural relevance, ranging from obsidian and other lithics, to soils, pigments, metals, ceramics, and brick. However, to date, it is primarily viewed as an academic research tool. In contrast, this article demonstrates how XRF can be adopted by cultural resource management (CRM) professionals and effectively integrated into National Historic Preservation Act compliance in the United States. Two case studies from the Idaho National Laboratory and Nellis Air Force Base, Nevada, are discussed that provide examples of how the technology has been applied to the analysis of a range of materials and integrated into Section 106 decision-making processes that include site characterization, National Register of Historic Places eligibility recommendations, and preservation efforts. At its core, the integration of XRF analysis fosters efficiencies that enhance methodological transparency, support noncollection policies, and promote shared understandings between an agency, a State Historic Preservation Office, Tribes, and stakeholders. We hope that these discussions lead to increased representation of XRF among CRM professionals across federal and state agencies and private CRM firms.

Resumen

Resumen

La espectrometría de fluorescencia de rayos X (XRF) de dispersión de energía es utilizada habitualmente por arqueólogos y personal de museos para caracterizar de forma no destructiva la composición elemental de artefactos u otros materiales de relevancia cultural, tales como obsidiana y otros materiales líticos, suelos, pigmentos, metales, cerámicas y ladrillos. Sin embargo, hasta la fecha se considera principalmente una herramienta de investigación académica. En contraste, este artículo demuestra cómo los profesionales de la administración de recursos culturales pueden adoptar la XRF e integrarla eficazmente en el cumplimiento de la Ley Nacional de Preservación Histórica (NHPA) en los Estados Unidos. Se analizan dos casos de estudio, correspondientes al Laboratorio Nacional de Idaho (INL) y a la Base de la Fuerza Aérea Nellis (NAFB) en Nevada, que proporciona ejemplos respeto a cómo se ha aplicado la tecnología al análisis de diversos materiales e integrado en los procesos de toma de decisiones de la Sección 106, los cuales incluyen la caracterización de los sitios, las recomendaciones sobre de la elegibilidad para el Registro Nacional de Lugares Históricos e iniciativas de preservación. En esencia, la integración del análisis por XRF fomenta las eficiencias que mejoran la transparencia metodológica, respaldan las normativas de no recolección, y promueven una comprensión compartida entre una agencia, la Oficina Estatal de Preservación Histórica, los grupos indígenas y otras partes interesadas. Esperamos que estas discusiones contribuyan a una mayor representación de la XRF en el trabajo de los profesionales del CRM de agencias federales y estatales, así como de empresas privadas de CRM.

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© Battelle Energy Alliance, LLC, 2026. Published by Cambridge University Press on behalf of Society for American Archaeology.
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Figure 1.Locations of the Idaho National Laboratory (INL) Site, Nellis Air Force Base (NAFB), Nevada, and the Nevada Test and Training Range (NTTR).

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Figure 2.In-field XRF analysis at the Idaho National Laboratory (photo by Jeremias M. Pink).