Υλικά και Επεμβάσεις Συντήρησης σε Βυζαντινά Μοναστήρια της Βαλκανικής τοιχογραφημένα από τους Μιχαήλ και Ευτύχιο Αστραπά

Abstract

Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών της Σχολής Χημικών Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Αντικείμενο της εργασίας είναι η διερεύνηση των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών των υποστρωμάτων και των χρωστικών που χρησιμοποιήθηκαν, καθώς και η παρουσίαση της ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας, όπου αναλύονται τα κριτήρια για την ανίχνευση καλλιτεχνικών και υφολογικών ομοιοτήτων των τοιχογραφιών στα υπό εξέταση μνημεία. Ο Μιχαήλ Αστραπάς και ο Ευτύχιος είναι δύο από τους λιγοστούς γνωστούς ζωγράφους της Βυζαντινής περιόδου, των οποίων οι υπογραφές σώζονται μέχρι σήμερα. Η τέχνη τους ωστόσο έχει συνδεθεί με την τοιχογράφηση πολλών μνημείων στη Σερβία, στην Π.Γ.Δ.Μ. και στην Ελλάδα. Τα τεχνοτροπικά χαρακτηριστικά των έργων τους συνθέτουν ένα από τα πιο σημαντικά καλλιτεχνικά ρεύματα του τέλους του 13ου και των αρχών του 14ου αιώνα, που είναι γνωστό ως «πρώτη παλαιολόγεια αναγέννηση» ή «ογκηρό στυλ». Πιο συγκεκριμένα, εξετάζονται (κατά σειρά) οι τοιχογραφίες της Μονής Παναγίας Περιβλέπτου της Αχρίδας στην Π.Γ.Δ.Μ., της Μονής Ζίτσα στη Σερβία, της Μονής Παναγίας Ολυμπιώτισσας Ελασσόνας στην Ελλάδα, της Μονής Αγίου Προχώρου του Πτσίνια στη Σερβία, του παρεκκλησίου των Αγίων Ιωακείμ και Άννης της Μονής Στουντένιτσα στη Σερβία, της Μονής Αγίου Γεωργίου του Στάρο Ναγορίτσινο στην Π.Γ.Δ.Μ., της Μονής Μπάνιτσκα στη Σερβία και της Μονής του Αγίου Νικήτα στο Τσούτσερ, κοντά στα Σκόπια, στην Π.Γ.Δ.Μ. Οι εξεταζόμενες οκτώ εκκλησίες – μνημεία αποδίδονται στην καλλιτεχνική παραγωγή των Αστραπάδων Μιχαήλ και Ευτυχίου και του εργαστηρίου τους ή μπορούν να συνδεθούν με αυτούς. Η ανάλυση των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών των υποστρωμάτων και των χρωστικών πραγματοποιείται με διάκριση σε δύο υποενότητες: εκείνη των μνημείων με πλήρη δειγματοληψία και των μνημείων με μερική δειγματοληψία, λόγω τεχνικών ή άλλων δυσχερειών ως προς την λήψη των δειγμάτων. Σε όλα τα μνημεία ακολουθείται η ίδια μεθοδολογία εξέτασης. Η μεθοδολογία αυτή συνίσταται αρχικά στις μακροσκοπικές παρατηρήσεις και τη φωτογραφική αποτύπωση των μνημείων. Tα δείγματα, αφού μελετηθούν με Μικροσκόπιο Οπτικών Ινών, μελετώνται με ενόργανες μεθόδους ανάλυσης στο εργαστήριο. Για τα κονιάματα ακολουθούνται τα βήματα εκείνα της Μεθοδολογίας της Αντίστροφης Μηχανικής Προσέγγισης που αφορούν τα ιστορικά κονιάματα με ασβεστιμετρία, περίθλαση ακτινών Χ, φασματομετρία υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier, προσδιορισμό διαλυτών αλάτων, θερμικές μεθόδους ανάλυσης και ποροσιμετρία υδραργύρου, όπου είναι εφικτό. Με το σύνολο των παραπάνω τεχνικών εξάγονται συμπεράσματα για το χαρακτηρισμό των ιστορικών κονιαμάτων, τόσο ως προς τα υλικά και τις αναλογίες που έχουν χρησιμοποιηθεί, όσο και για τους παράγοντες φθοράς που έχουν επιδράσει σε αυτά. Για τις χρωστικές διενεργούνται μετρήσεις με μικροσκόπιο οπτικών ινών και οπτικό μικροσκόπιο, ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης με σύστημα μικροανάλυσης ακτινών Χ, περίθλαση ακτινών Χ και φασματοσκοπία υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier. Επιπλέον, πραγματοποιείται ανάλυση κριτηρίων για την ανίχνευση καλλιτεχνικών και υφολογικών ομοιοτήτων των τοιχογραφιών στα υπό εξέταση μνημεία, με χρήση της ψηφιακής επεξεργασίας εικόνων. Μελλοντικά, τούτο, θα μπορούσε να αποτελέσει ένα ισχυρό εργαλείο για τον περαιτέρω συσχετισμό τους. Τα συμπεράσματα διαχωρίζονται σε: α) μερικά, εκείνα που αφορούν σε κάθε μνημείο, στα κονιάματα και στις χρωστικές και β) συνολικά, επί του συνόλου των δειγμάτων και των μνημείων. iv Τόσο στο εξωτερικό όσο και στο εσωτερικό των εξεταζομένων μνημείων διαπιστώνεται έντονο πρόβλημα λόγω υγρασίας, το οποίο προκαλείται από τη συνέργια ανερχόμενης και κατερχόμενης υγρασίας. Στο εσωτερικό των ναών παρατηρούνται εξανθήσεις αλάτων πάνω στην επιφάνεια της νωπογραφίας, ενώ σε πολλές περιπτώσεις διαπιστώνεται απομείωση και απώλεια του χρώματος. Το συνδετικό υλικό (κονία), χαρακτηρίζεται ως ασβεστιτικό. Τα αδρανή στα ιστορικά δείγματα από τα εξεταζόμενα μνημεία είναι κυρίως ασβεστιτικής σύστασης, με πυριτικές και αργιλοπυριτικές προσμίξεις και βρίσκονται σε διάφορες αναλογίες μεταξύ τους, γεγονός που οφείλεται στη χρήση τοπικών υλικών για την παρασκευή του κονιάματος. Στα εξεταζόμενα μνημεία εντοπίζεται, επίσης, η παρουσία φυτικών προσθέτων (άχυρο) στις περισσότερες περιπτώσεις. Επίσης, παρατηρούνται αποτυπώματα αχύρου σε δείγματα τα οποία πιθανώς έχουν υποστεί μεγαλύτερη φθορά από άλλα, ενώ η παρουσία αλάτων, κυρίως χλωριούχων νιτρικών και θειικών, είναι ιδιαίτερα έντονη. Τα αποτελέσματα της εξέτασης των χρωστικών συγκρίνονται με αποτελέσματα από την ανάλυση χρωστικών από τον τοιχογραφικό διάκοσμο του Πρωτάτου του Αγίου Όρους, και αναλύεται κάθε χρωστική ξεχωριστά και από κάθε μνημείο. Συνοψίζοντας, εξάγεται το συμπέρασμα ότι όλα τα κονιάματα που εξετάστηκαν παρουσιάζουν τα αναμενόμενα χαρακτηριστικά των ιστορικών κονιαμάτων - υποστρωμάτων βυζαντινών τοιχογραφιών της περιόδου του 14ου αιώνα, ενώ τελικά συμπεραίνουμε ότι και όλες οι χρωστικές που εξετάστηκαν κατατάσσονται στην κατηγορία των ιστορικών χρωστικών, χρησιμοποιούμενων στις βυζαντινές τοιχογραφίες της περιόδου του 14ου αιώνα. Όσον αφορά την τεχνολογία παραγωγής τοιχογραφιών, καταλήγουμε ότι είναι κοινή με αυτή που συναντούμε στα μοναστήρια των Βαλκανίων και της ευρύτερης περιοχής της ίδιας περιόδου.

The present PhD Thesis was performed at the Laboratory of Materials Science and Engineering at the School of Chemical Engineering of the National Technical University of Athens. The objective of this study is the estimation of physicochemical properties of mortar substrates as well as the used pigments and the presentation of Digital Image Processing method, whereby the criteria for the detection of artistic and stylistic similarities of the examined wall paintings were analyzed. Michael Astrapas and Eutychios are two of the few painters of the Byzantine Era whose signatures are preserved until nowadays. Their art, however, has been linked to the performing of the other mural paintings in Serbia, FYROM and in Greece. The artistic qualities of their style constitute one of the most important artistic currents of the end of the 13th and the beginning of the 14th centuries, known as the “first Paleologan renaissance” or “voluminous style”. More specifically, wall paintings that have been examined in this thesis belong to the following monuments (in proper order): church of Panagia Perivleptos in Ohrid – FYROM, Monastery Zica in Serbia, Monastery of Panagia Olympiotissa et Elason in Greece, Monastery of St. Prochoros of Pcinja in Serbia, chapel of Sts. Joachim and Anne at the Studenica Monastery in Serbia, Monastery of St. George at Staro Nagoricino – FYROM, Banjska Monastery in Serbia and Monastery of the St. Nikitas at Cucer near to Skopje – FYROM. The investigated eight churches – monuments were attributed to the artistic production of Michael Astrapas and Eutychios and to their guild, or could be connected to them. The analysis of physicochemical properties of mortar substrates and of the pigments is performed by separation into two subsections: one subsection relates to the monuments with complete sampling while the second subsection relates to a group of monuments with partial sampling, mostly due to technical or other difficulties in obtaining samples. At all monuments, is followed the same testing methodology. This methodology followed comprised by macroscopic observations and photographic survey of the monuments. The samples, once examined with the use of Fiber Optic Microscopy, than further studied using instrumental methods of analysis in the laboratory. Specifically for the mortars, the steps of the methodology of Reverse Engineering Approach followed with respect to the historic mortars. These are: Calcymetry, X-ray Diffraction (XRD), Infrared Spectroscopy with Fourier Transformation (FT-IR), Determination of soluble salts, Thermal Analysis (DTA / TG), and Intrusion Mercury Porosimetry wherever possible to do so. Harnessing all of these techniques it became possible to extract conclusion regarding the characterization of the historic mortars, as far it concerns the applied materials and the used ratios, as well as for the decay factors that have influenced them. For the pigments, the measurements were performed using Fiber Optic Microscopy and Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM) with X-ray microanalysis system, X-ray Diffraction (XRD) and μ-Infrared Spectroscopy with Fourier Transformation (μ-FT-IR). Furthermore, analysis of criteria for the detection of artistic and stylistic similarities of the wall paintings of the examined monuments, using digital image processing was performed. In the future, this could present a powerful tool for their further correlation. The results are divided into: a) Partial section, those related to each monument, regarding mortar and pigments and b) Overall section considering all samples and monuments. Both the exterior and interior of the monuments examined presented severe problems due to the presence of moisture, which caused by the synergy of rising damp and atmospheric humidity. Inside the churches, the salts efflorescence upon the surface of wall painting are observed, while in many cases the impairment and the loss - pulverization of pigments took place. The binder material (mortar) could be characterized as vi lime mortars. The fillers in the historical samples of the tested monuments are primarily of calcitic origin, with silicate and aluminosilicate admixtures which are found in various proportions, due to the use of local materials for the preparation of mortar. In the examined monuments the presence of herbal additives (straw) was found in most cases. It also could be noticed the presence of imprints of straw in the samples that likely undergone the more severe decay than other ones while the presence of salts, particularly of chlorides, nitrates and sulfates are most common. The results of the examination of pigments with results from the analysis of pigments from the wall painting of Protaton of Mount Athos were compared, and each color from the each monument individually was analyzed. In summary, it can be concluded that all tested mortars present the expected characteristic of the historic mortars - substrates of the Byzantine wall paintings of the period of the 14th century, whereas we can finally conclude that all the pigments which were examined are classified as historical pigments used in Byzantine frescoes of the period of the 14th century. Regarding the production technology of the wall paintings, we conclude that it is similar to that encountered in the monasteries of the Balkans and the wider region of the same chronological period.