Characterization of Pigments in Wall Paintings of Macedonian Tombs Using Noninvasive and Nondestructive Techniques

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Identification of materials in objects of the cultural heritage is important for several purposes: (i) it is necessary to design and apply effective conservation treatments; (ii) it provides valuable historical information, useful for the history of art; (iii) it is essential in documenting the evolution of the materials/ techniques used in creating objects over the centuries; and (iv) it sometimes helps to authenticate and date the object.

The objective of this work is the characterization of materials, which are contained in wall paintings in three Macedonian tombs: the tomb I of Dion (Sotiriadis), the tomb IV of Dion (Karitsa), and the tomb A (Heuzey). Attention is focused on the identification of pigments which were used in the wall paintings of the three burial monuments. Our goal is, therefore, to enrich the rather limited available data regarding the coloring materials that are included in the palette of the Macedonian cultural heritage. Moreover, the results could be useful to design and apply effective conservation treatments in the future. To the best of our knowledge, this is the first attempt to identify the colorants of the wall paintings in the three aforementioned Macedonian tombs.

The investigation is carried out in two phases. The first approach is to use non-invasive, portable X-ray fluorescence (XRF) spectroscopy for in situ measurements which are carried out in several areas of the wall paintings of the tombs. In the second phase, 12 samples, which were removed from damaged areas of the wall paintings, are investigated using optical microscopy (including stereomicroscopy), micro-Raman and micro FTIR spectroscopyspectroscopy as well as scanning electron microscope combined with energy dispersive X-rays (SEM-EDX) spectroscopy. These techniques, employed herein, are nondestructive for the integrity of the extracted valuable samples.

According to experimental results the following pigments were identified in the investigated samples: hematite, yellow ochre, Egyptian blue, calcite and carbon black. Moreover, the high content of calcium (Ca) detected in all samples, suggesta that the fresco technique was applied for the construction of the wall paintings, while the presence of an organic material in three samples, allows us to assume that the secco technique was also used in combination with the fresco.

Χαρακτηρισμός των χρωστικών σε τοιχογραφίες των Μακεδονικών ταφών χρησιμοποιώντας μη επεμβατικές και μη καταστρεπτικές τεχνικές

Η ταυτοποίηση των υλικών κατασκευής σε αντικείμενα της πολιτιστικής κληρονομιάς είναι πολύ σημαντική για τους ακόλουθους λόγους:

• είναι απαραίτητη για να προγραμματίσουμε και να εφαρμόσουμε αποτελεσματικές επεμβάσεις κατά την διατήρησή των έργων πολιτιστικής κληρονομιάς.
• παρέχει πολύτιμες πληροφορίες, χρήσιμες για την ιστορία της τέχνης.
• βοηθά να  τεκμηριωθεί η εξέλιξη των υλικών / τεχνικών που χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία αντικειμένων στην διάρκεια των αιώνων · και (iv) συμβάλλει στην αναγνώριση της προέλευσης και τη χρονολόγηση των αντικειμένων πολιτιστικής κληρονομιάς.

Ο στόχος της παρούσας μελέτης είναι ο χαρακτηρισμός των υλικών κατασκευής, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν σε τοιχογραφίες σε τρεις μακεδονικούς τάφους: στον τάφο Ι του Δίου (Σωτηριάδης), στον τάφο IV του Δίου (Καρίτσα) και στον τάφο Α (Heuzey). Η μελέτη εστιάζει στην ταυτοποίηση χρωστικών που χρησιμοποιήθηκαν στις τοιχογραφίες των τριών ταφικών μνημείων.

Συνεπώς, ο στόχος μας είναι να εμπλουτίσουμε τα σχετικά περιορισμένα διαθέσιμα δεδομένα με τα υλικά που περιλαμβάνονται στην ζωγραφική παλέτα της πολιτιστικής κληρονομιάς της Μακεδονίας. Επιπλέον, τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να είναι χρήσιμα για το σχεδιασμό και την εφαρμογή αποτελεσματικών επεμβάσεων συντήρησης στο μέλλον. Η συγκεκριμένη μελέτη αποτελεί την πρώτη προσπάθεια ταυτοποίησης των χρωστικών στις τοιχογραφίες στους τρεις προαναφερθέντες μακεδονικούς τάφους.

Η έρευνα διεξάγεται σε δύο φάσεις. Η πρώτη προσέγγιση είναι η χρήση μη επεμβατικής, φορητής φασματοσκοπίας φθορισμού ακτίνων Χ (XRF) για επιτόπιες μετρήσεις που πραγματοποιούνται σε διάφορες περιοχές των τοιχογραφιών των τάφων. Στη δεύτερη φάση, 12 δείγματα, τα οποία απομακρύνθηκαν από κατεστραμμένες περιοχές των τοιχογραφιών, μελετήθηκαν χρησιμοποιώντας οπτική μικροσκοπία, micro-Raman, μικρο FTIR φασματοσκοπίες καθώς και φασματοσκοπία στοιχειακής ανάλυσης συνδυασμένης με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM-EDX). Οι τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν, είναι μη καταστρεπτικές για την ακεραιότητα των αποσπασμένων δειγμάτων.

Σύμφωνα με τα πειραματικά αποτελέσματα των δειγμάτων που μελετήθηκαν, οι χρωστικές που ταυτοποιήθηκαν είναι: αιματίτης, κίτρινη ώχρα, αιγυπτιακό μπλε, ασβεστίτης και μαύρο του άνθρακα. Επιπλέον, οι υψηλές περιεκτικότητες σε ασβέστιο που ανιχνεύτηκαν σε όλα τα υπό εξέταση δείγματα, υποδεικνύει την εφαρμογή της τεχνικής της νωπογραφίας για την κατασκευή των τοιχογραφιών, ενώ η παρουσία οργανικού υλικού, σε τρία από τα δείγματα, μας επιτρέπει να υποθέσουμε ότι χρησιμοποιήθηκε συνδυαστικά και η τεχνική της ξηρογραφίας.