Μη καταστρεπτικός προσιορισμός και ταυτοποίση των πιγμένων σε ιστορικές τοιχογραφίες με τη χρήση φασματοσκοπικών μεθόδων

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι ο μη καταστρεπτικός προσδιορισμός και ταυτοποίηση των πιγμέντων σε ιστορικές τοιχογραφίες, με τη χρήση φασματοσκοπικών μεθόδων. Για το σκοπό αυτό, μελετήθηκε ο βυζαντινός τοιχογραφικός διάκοσμος του Ιερού Ναού της Θεοτόκου που είναι κτισμένος στον οικισμό Μέρωνα Αμαρίου του Νομού Ρεθύμνου Κρήτης, ο οποίος χρονολογείται στο β΄ μισό του 14ου αιώνα και παρουσιάζει ιδιαίτερα μεγάλη ιστορική και καλλιτεχνική αξία. Λόγω της μεγάλης ιστορικής και αρχαιολογικής αξίας των τοιχογραφιών αυτών επετράπη από την 28η Εφορεία Βυζαντινών Αρχαιοτήτων (ΕΒΑ) Ρεθύμνου του Υπουργείου Πολιτισμού και Τουρισμού περιορισμένη δειγματοληψία (μεγέθους της τάξης του 1-2 χιλιοστών). Για την μελέτη αυτή και υπό την επίβλεψη και καθοδήγηση του κ. Μιχάλη Τρουλλινού, Συντηρητή Αρχαιοτήτων και Προϊστάμενου Συντήρησης της 28ης ΕΒΑ Ρεθύμνου, ελήφθησαν συνολικά 7 δείγματα από τον ναό, μεγέθους 1-2 χιλιοστών, τα οποία φέρουν τις εξής αποχρώσεις: κεραμιδί-κόκκινο, φωτεινό κόκκινο, κίτρινο, σκούρο καφέ-μπορντό, μαύρο, λευκό και πράσινο. Για την εξέταση των ληφθέντων δειγμάτων, εφαρμόστηκαν οι αναλυτικές μέθοδοι της Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Σάρωσης με Φασματοφωτόμετρο Ενεργειακής Διασποράς Ακτίνων Χ (ESEM–EDX) και της Φασματοσκοπίας Υπερύθρου με Μετασχηματισμό Fourier με Αποσβένουσα Ολική Ανάκλαση (ATR-FTIR), με στόχο την ανάλυση της στοιχειακής σύστασης και το χαρακτηρισμό της μοριακής δομής των πιγμέντων. Η επιλογή των μεθόδων έγινε με βάση το περιορισμένο μέγεθος δειγμάτων. Τα πειραματικά αποτελέσματα που προέκυψαν έδειξαν ότι για την παραγωγή των υπό εξέταση χρωματικών εντυπώσεων των τοιχογραφιών ο ζωγράφος του Μέρωνα χρησιμοποίησε τα εξής πιγμέντα: κόκκινη ώχρα με βασικό συστατικό τον αιματίτη, κιννάβαρι, κίτρινη ώχρα, πράσινη γη με τη μορφή του σελαδονίτη, άμορφο άνθρακα φυτικής προέλευσης και ασβεστίτη, με κατά περίπτωση ανάμειξη πιγμέντων για την απόδοση των επιθυμητών τόνων. Επιπλέον, η παρουσία ασβεστίτη και οργανικού συνδετικού υλικού σε όλα τα δείγματα οδηγούν στο συμπέρασμα ότι για τις υπό εξέταση τοιχογραφίες εφαρμόστηκαν οι τεχνικές fresco και secco. iv Τα αποτελέσματα που προέκυψαν επιβεβαιώνουν ότι η Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης με Φασματοφωτόμετρο Ενεργειακής Διασποράς Ακτίνων Χ (ESEM–EDX) και η Φασματοσκοπία Υπερύθρου με Μετασχηματισμό Fourier με Αποσβένουσα Ολική Ανάκλαση (ATR-FTIR), αποτελούν κατάλληλες μη καταστρεπτικές τεχνικές για την ταυτοποίηση των πιγμέντων σε ιστορικές τοιχογραφίες, και μπορούν να συμβάλλουν τα μέγιστα στη συντήρηση και αποκατάσταση αυτών.

The objective of the present work is the identification of pigments in historical wall paintings by means of non-destructive spectroscopic methods. For this purpose, the Byzantine Wall paintings of the Church of Theotokos (14th Century AC), built in the settlement of Meronas in Amari, located in the area of Rethymno in Crete were studied. Mr Troulinos, headmaster of the Restoration Department in Rethymno, suggested the aforementioned Church as a study case, due to its significant historical and artistic value. The great archaeological and historical value of the above mentioned historic wallpaintings allowed restricted sampling (of about 1- 2 mm size). Totally 7 samples were collected which appear the following colorations: ceramic red, bright red, yellow, dark reddish purple brown, black, white and green. Due to the restricted size of the samples, the non destructive spectroscopic methods of Environmental Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersive X- Ray Analysis (ESEM-EDX) and Attenuated Total Reflectance-Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR) were selected and applied, for the chemical elemental compositional analysis and the characterization of the molecular structure of the samples pigments. The experimental results led to reliable conclusions concerning the identification of the pigments, the organic binding medium and the technique used for the construction of the wallpaintings in Meronas. The results indicated that the Byzantine artist used the following pigments: red ochre containing hematite, cinnabar, yellow ochre, green earth (celadonite), amorphous carbon of vegetable origin and calcite. The detection of calcite as well as the presence of organic binding media in all sample pigments indicates that fresco and secco wall painting techniques were combined for the construction of the wall paintings in Meronas. The results and conclusions of the above research work confirm the applicability and efficiency of the spectroscopic methods of ESEM-EDX and ATR-FTIR as nondestructive techniques for the identification of pigments in historical wall paintings where restricted sampling is allowed and thus, they can contribute significantly to their conservation- restoration.