ArticlePDF Available

Spectroscopic study of an icon painted on wooden panel

Authors:

Abstract

Russian icon painted on wooden panel analyzed in this work is interesting for art historians because there is no precise information in which workshops it was made or who the author was. Similar icons are often found in churches and monasteries in our region. In order to obtain information about materials used for creation of investigated icon two micro-analytical techniques were used: Energy-Dispersive X-Ray Fluorescence spectroscopy (EDXRF) and micro-Raman spectroscopy. Obtained results confirmed presence of following materials: lead-white, vermilion, minium, ultramarine, brown and green earth pigments and silver in combination with yellow organic varnish, which served to an iconographer for gilding. Ground layer was made of calcite. Blue pigment ultramarine was probably used for blue colour as well as for obtaining particulars hues in several parts of the paint layer. This can be important information for further research concerning particular workshop in which the icon was made. Identified materials are typical for Russian iconography of the 19th century.
387
Spektroskopsko ispitivanje ikone slikane na drvenom nosiocu
Sofija R. Stojanović1, Maja D. Gajić-Kvaščev2, Ljiljana S. Damjanović1
1Univerzitet u Beogradu, Fakultet za fizičku hemiju, Beograd, Srbija
2Univerzitet u Beogradu, Institut za nuklearne nauke “Vinča”, Beograd, Srbija
Izvod
U ovom radu analizirana je ruska ikona slikana na drvenom nosiocu, darivana manastiru
Pokrova Presvete Bogorodice kod Paraćina, nepoznatog porekla i autora. Slične ikone često
se sreću na našim prostorima. U cilju karakterizacije korišćenih pigmenata i tehnike izrade,
ikona je analizirana energetski disperzivnom rendgenskom fluorescentnom spektrosko-
pijom (EDXRF) i mikro-ramanskom spektroskopijom. Potvrđena je upotreba olovo bele,
vermiliona, minijuma, ultramarina, smeđih i zelenih zemljanih pigmenata i srebra u kom-
binaciji sa žutim organskim lakom, što je ikonopiscu poslužilo kao imitacija pozlate. Kao
punilac podloge ikone korišćena je kreda (kalcijum-karbonat). Plavi pigment ultramarin
j
e
najverovatnije korišćen kako za plavu boju tako i za postizanje određenih tonova u većem
delu bojenog sloja. Ovo može da bude značajan podatak za dalja ispitivanja koja se tiču
određivanja porekla i ikonopisne škole u okviru koje je ikona rađena. Korišćeni materijali
tipični su za ruski ikonopis 19. veka.
K
ljučne reč
i
: ikona na drvenom nosiocu, EDXRF, mikro-ramanska spektroskopija, pigmenti.
NAUČNI RAD
UDK 75:543.424.2
Hem. Ind. 69 (4) 387–393 (2015)
doi: 10.2298/HEMIND140430053S
Dostupno na Internetu sa adrese časopisa: http://www.ache.org.rs/HI/
Istoričari umetnosti i konzervatori-restauratori,
tradicionalno, koriste vizuelnu i mikroskopsku analizu
za karakterizaciju umetničkih dela, pri tom se fokusi-
rajući na tehniku, stil, boje i trenutno stanje umetnič-
kog dela. Savremeni pristup podrazumeva kombino-
vanje ovih informacija sa rezultatima fizičko–hemijskih
metoda analize [1]. Bliska saradnja naučnika iz oblasti
prirodnih nauka, istoričara umetnosti i konzervatora-
restauratora omogućava identifikaciju materijala koji su
korišćeni pri izradi umetničkog dela, što je od izuzetnog
značaja za rekonstrukciju “životne priče” samog dela.
Na taj način se utvuje tehnologija izrade, proverava
autentičnost i poreklo i doprinosi očuvanju kulturne
baštine i izboru najpogodnijih procedura restauracije.
Istovremeno se dobijaju dragocene informacije o veza-
ma između naroda, trgovinskim putevima i migracijama
kulturnih grupa.
Kod ovog tipa ispitivanja uvek je prisutan problem
uzorkovanja jer je neophodno izbeći oštećenja umet-
ničkih dela. Odnos između rizika od mogućeg oštenja
dela i značaja informacija koji se dobijaju u toku analiza
se mora pažljivo optimizirati pri svakom ispitivanju
[2,3]. Značajan napredak u tom smislu je postignut raz-
vojem nedestruktivnih analitičkih tehnika koje ne ošte-
ćuju ispitivane umetničke predmete i mogu se koristiti
in situ, u slučajevima kada je nemoguće pomeranje ispi-
tivanih predmeta [4].
Prepiska: Lj. Damjanović, Univerzitet u Beogradu, Fakultet za fizičku
hemiju, Studentski trg 12, p.pr. 47, 11158 Beograd, PAK: 105305,
Srbija.
E-pošta: ljiljana@ffh.bg.ac.rs
Rad primljen: 30. april, 2014
Rad prihvaćen: 27. jun, 2014
U ovom radu primenom dve mikro-analitičke
tehnike, energetski disperzivne rendgenske fluores-
centne spektroskopije (EDXRF) i mikro-ramanske spek-
troskopije, ispitivana je ikona koja je darivana mana-
stiru Pokrova Presvete Bogorodice kod Paraćina 2007.
godine. Ikona je poklon našeg državljanina koji je neko
vreme živeo u Rusiji, odakle je ikonu i doneo. Fizičko–
–hemijska karakterizacija ikone ispitivane u ovom radu
je značajna iz aspekta istorije umetnosti jer ne postoji
dokumentacija o tome u kojoj je radionici ikona nas-
tala, u kom vremenskom periodu, niti ko je bio autor.
Istoričari umetnosti i konzervatori-restauratori su ikonu
svrstali u grupu ikona slikanih u manastirskim radio-
nicama koje su bile veoma popularne u Rusiji, a često
se sreću na našim prostorima, gde su pristizale putem
kupovine ili prilozima vernika. Jedan broj sličnih ikona
doneli su ruski emigranti posle 1918. godine. Stil iko-
nopisa odgovara rešenjima iz 16. i 17. veka, s tim da se
on na manastirskim ikonama ne menja sve do 20. veka.
Na osnovu programa ikone, prikazane na sl. 1., ona se
može svrstati u kategoriju tzv. Minejske ikone (u sredini
je Vaskrsenje Hristovo, a okolo su Veliki praznici).
Publikacije u kojima su prezentovane fizičko–hemij-
ske analize istočnohrišćanskih religioznih slika su malo-
brojne. Pored toga što je značaj ovih umetničkih dela
svetski priznat većina studija je orijentisana ka njihovim
istorijskim i estetskim kvalitetima. Istorijski dokumenti
u kojima su dati opisi materijala i tehnika korišćenih pri
stvaranju ikona različitih stilova u različitim vremenskim
periodima su sačuvani i dostupni istraživačima, među-
tim oni su često nepotpuni ili komplikovani za interpre-
taciju, pa je egzaktno utvrđivanje materijala i tehnika
izrade ovih umetničkih dela veoma važno [5,6].
S.R. STOJANOVIĆ i sar.: SPEKTROSKOPSKO ISPITIVANJE IKONE Hem. ind. 69 (4) 387–393 (2015)
388
Slika 1. Analizirana ikona.
Figure 1. Investigated icon.
Glavni cilj ovog rada bio je karakterizacija pigme-
nata ispitivane ikone što će omogućiti adekvatnu rest-
auraciju i konzervaciju ikone, a od izuzetnog je značaja
jer se ikone ovog tipa nalaze u mnogim našim crkvama.
EKSPERIMENTALNI DEO
Opis ikone
Dimenzije ispitivane ikone su 44,0 cm×34,0 cm×2,5
cm. Ikona je rađena tehnikom tempere na drvetu, koje
je najverovatnije lipa. Daska je sastavljena iz dva dela
zalepljena tutkalom, koje je vremenom popustilo pa se
razdvojila. Sudeći po zakrivljenosti dasaka delovi su raz-
dvojeni duže vreme. Nije ugrožena od crvotočine i u
prilično je dobrom stanju. Na dasku je tutkalom nalep-
ljeno platno, nakon čega je nanet sloj podloge. Poznato
je da je za izradu podloga za ikone najčešće korišćen
gips [5], i konzervatori su pretpostavili da je reč o lev-
kasu (ruski naziv za gips koji je često u upotrebi [7]) u
koji je urezan pripremni crtež koji se na pojedinim
mestima vidi. Uočeno je da je bojeni sloj oštećen i da
ima na sebi naslage prljavštine. Na pojedinim mestima
bojeni sloj je još uvek prekriven slojem laka za koji su
konzervatori imali dve pretpostavke: žuti šelak (njime
su premazivane ikone u 19. veku, a često je korćen u
kombinaciji sa srebrom jer daje vizuelni efekat zlata) ili
gold-lak (ćilibar ili šafran nanesen na srebro). Na osno-
vu izgleda drveta na kome je ikona rađena procenjeno
je da potiče iz 19. veka. Ovo se podudara sa vremenom
nastanka ikona sličnih po tipu od kojih se jedna čuva u
Čeljabinskoj zavičajnoj galeriji slika u Rusiji. Ta ikona je
rađena u okviru Nevjanske škole koja je svoj procvat
doživela krajem 18. i u prvoj polovini 19. veka [8].
Analitičke tehnike
EDXRF spektroskopija predstavlja najčešće koriš-
ćenu instrumentalnu tehniku za nedestruktivno ispiti-
vanje predmeta kulturnog nasleđa. U ovom radu izvr-
šena je kvalitativna analiza elementnog sastava pod-
loge i pigmenata na bojenom sloju. Za analizu je koriš-
ćen mobilni spektrometar koji se sastoji od katodne
cevi sa rodijumskom anodom (Oxford, maksimalnog
napona 50 kV i maksimalne struje 1 mA) koja je oprem-
ljena posebno konstruisanim tačkastim kolimatorom
pobudnog X-zračenja za njegovo što efikasnije fokusi-
ranje na mernu tačku. Katodna cev je smeštena u ku-
ćište koje sprečava moguće rasejanje pobudnog X-zra-
čenja u okolinu. Na ovo kućište montirani su Si-PIN
detektor X-zraka (6 mm2/500 μm, sa Be prozorom 12,5
μm debljine) sa jedinicom za digitalnu akviziciju poda-
taka (Amptek Inc., X123) i dva laserska pokazivača
namenjena vizuelizaciji mernog mesta. Ovako dizajni-
rano kućište smešteno je na motorizovanoj platformi
koja omogućava njegovo jednostavno i precizno kre-
tanje duž sve tri ose. Spektrometar su konstruisali i
opremili saradnici Laboratorije za hemijsku dinamiku
Instituta za nuklearne nauke “Vinča”. Eksperimentalni
parametri za sva merenja su bili sledeći: rastojanje
između površine ikone i vrha katodne cevi je bilo 22
mm i ugao između ose detektora i upadnog snopa
X-zračenja 45°, napon katodne cevi je bio 40 kV, struja
800 μA i vreme snimanja 120 s. Ukupno su analizirane
23 tačke. Svi spektri snimani su direktno sa ikone.
Za dobijanje mikro-ramanskih spektara je korišćen
Thermo Scientific DXR ramanski spektrometar oprem-
ljen mikroskopom. Eksperimentalni uslovi su bili: eks-
citaciono lasersko zračenje talasne dužine 532 nm,
vreme ekspozicije, t = 2 s, broj ekspozicija 15. Korišćena
je rešetka sa 1800 ureza/mm, Olympus optički mikro-
skop aperture 25 μm, rezolucije 2 cm–1. Spektri su sni-
mani u opsegu 50–1800 cm–1, na sobnoj temperaturi.
Kako je tokom rada fluorescencija bila veoma izražena,
korišćena je opcija svetlosnog izbeljivanja, u trajanju od
1 i 2 min. Identifikacija pigmenata izvršena je poređe-
njem snimljenih spektara sa spektrima čistih pigmenata
iz baze podataka koja je napravljena na Fakultetu za
fizičku hemiju ili sa spektrima dostupnim u literaturi [9].
REZULTATI I DISKUSIJA
Drveni nosioc ispitivane ikone je razdvojen na dve
polovine, što se može videti na sl. 1. Preliminarnim
EDXRF spektroskopskim ispitivanjima su dobijeni iden-
tični rezultati za levu i desnu polovinu ikone, pa je
S.R. STOJANOVIĆ i sar.: SPEKTROSKOPSKO ISPITIVANJE IKONE Hem. ind. 69 (4) 387–393 (2015)
389
detaljno ispitivana samo leva strana ikone. Na slici 2
prikazana su mesta EXDRF merenja. Analizirano je šest
karakterističnih partija bojenog sloja u više tačaka
(crvena, bela, braon, zelena, plava i ljubičasta), “pozla-
ta” i podloga. Snimani su spektri za tačke koje se nalaze
na 3 kompozicije od ukupno 13 (jedna centralna i 12
koje je okružuju). Analizirane su i tačke na slikanom
okviru, na kojem su uočeni ispisani nazivi kompozicija i
floralni motivi.
Slika 2. Mesta EDXRF merenja na levoj polovini ikone.
Figure 2. Positions on the left half of the icon where EXDRF
measurements were performed.
Rezultati EDXRF ispitivanja pigmenata na ikoni dati
su u Tabeli 1. EDXRF spektar snimljen u tački 12 crvene
partije bojenog sloja prikazan je na slici 3.
Na tri EDXRF spektra snimljena u tačkama na crve-
nim partijama bojenog sloja identifikovana je živa, što
je potvrda korišćenja jarko crvenog pigmenta vermi-
liona (HgS). Vermilion se dobija od minerala cinabarita i
jedini je crveni pigment koji u svom sastavu ima živu.
Analizom EDXRF spektra snimljenog u tački 23 može se
identifikovati intenzivan pik olova koji ukazuje na koriš-
ćenje minijuma (Pb3O4).
EDXRF spektri snimljeni u tačkama na belim parti-
jama bojenog sloja pokazuju intenzivan signal olova na
osnovu čega je moguće identifikovati olovo belu kao
beli pigment. Ovaj pigment korišćen je pri slikanju ispi-
tivane ikone i kao osnovna boja i za nijansiranje drugih
boja, jer je znatno većeg intenziteta u spektrima snim-
ljenim u tačkama svetlijih tonova određene boje.
Vrlo intenzivni signali gvožđa dobijeni su EDXRF ana-
lizom braon partija bojenog sloja ukazujući na koriš-
ćenje smeđih zemljanih pigmenata. Karakteristični ele-
menti u tragovima (Tabela 1) omogućavaju precizniju
identifikaciju korišćenog pigmenta, tj. crvenog okera,
Fe2O3. U analiziranim tačkama zelenog dela detektovani
pik gvožđa je jedini koji može da ukaže na korišćeni pig-
ment. Potvrda da je korišćena zelena zemlja su detekto-
vani signali elemenata koji su u tragovima pratioci ovog
pigmenta, a to su Cr, Mn, Ti+Ba [5,10]. Zemljani pig-
menti imaju složeni hemijski sastav i vrlo često su koriš-
ćeni u mešavinama različitih odnosa. Za njihovo pre-
cizno određivanje neophodno je korišćenje drugih ana-
litičkih tehnika i uzimanje uzorka sa ispitivanog pred-
meta [5].
EDXRF spektri plave boje snimljeni su u ukupno šest
tačaka: pet tačaka plave partije bojenog sloja i jednoj
tački na plavoj liniji sa okvira ikone. Na pet EDXRF
spektara snimljenih u tačkama plave partije bojenog
sloja najintenzivniji je signal olova, dok je na EDXRF
spektru snimljenom sa okvira ikone dominantan signal
kalcijuma. Nije detektovan nijedan element koji bi
Tabela 1. Rezultati EDXRF analize pigmenata ispitivane ikone
Table 1. Results obtained by EDXRF analysis of pigments on investigated icon
Boja Analizirana tačka Detektovani elementia Identifikovani pigmenti
Crvena 1, 2, 12 Hg, S (Ca, Sr, Ba, Fe) Vermilion (HgS)
23 Pb (Ca, Fe, Sr, Ba) Minijum (Pb3O4)
Bela 4, 13 Pb (Fe, Ca, Sr, Ba, Cu) Olovo bela (2PbCO3·Pb(OH)2)
Braon 3, 5, 16 Fe (Ca, Ti+Ba, Cr, Pb,Sr) Zemljani pigment-crveni oker (Fe2O3)
Zelena 14,15 Fe (Cr, Mn, Ti+Ba, Sr) Zelena zemlja
Plava 6, 7, 9, 10, 11, 18 Pb, Ca, Fe, Ba, Sr
Ljubičasta 8 Pb (Ca, Fe, Ba, Sr) Minijum (Pb3O4)
“Pozlata” 17, 19, 22 Ag (Ca, Fe, Sr, Mn) Srebro
aU zagradama su dati elementi identifikovani u spektrima, ali koji ne potiču od pigmenta koji je određen na datom bojenom sloju (ovi elementi
mogu da potiču od primesa, nečistoća, iz podloge ili sloja prepature, a mogu da budu i iz pigmenta sa kojim je pigment osnovnog tona mešan da bi
se dobila željena boja ili ton; informacije dobijene na ovaj način mogu da ukažu na slikarsku tehniku)
S.R. STOJANOVIĆ i sar.: SPEKTROSKOPSKO ISPITIVANJE IKONE Hem. ind. 69 (4) 387–393 (2015)
390
omogućio preciznu identifikaciju plavog pigmenta, već
samo elementi iz podloge, podslika (premaz podloge,
nanosi se pre bojenog sloja) ili mešavine sa plavom. Na
osnovu detektovanog signala olova, sigurno je korišćeni
plavi pigment mešan sa olovo belom radi nijansiranja. S
obzirom da nije detektovan nijedan karakterističan ele-
ment za plave pigmente, može se pretpostaviti da je
korišćen ili ultramarin ili indigo jer su u EDXRF spek-
trima detektovani signali elemenata (Tabela 1) koji
često prate ova dva pigmenta [5].
Radi identifikacije korišćenog plavog pigmenta,
uzeta je mala količina uzorka plave boje sa oštećenog
dela bojenog sloja ikone i analizirana mikro-ramanskom
spektroskopijom. Dobijeni ramanski spektar plave boje
prikazan je na slici 4. Poređenjem sa referentnim spek-
trom utvrđeno je da je korišćeni plavi pigment ultra-
marin (Na4Al3Si3S2O12). Ramanskom spektroskopijom se
ne može utvrditi da li se radi o prirodnom ili sinte-
tkom ultramarinu [11], što bi bilo od značaja za utvr-
đivanje radionice u kojoj je ikona nastala, već je neop-
hodno koristiti druge analitičke metode.
EDXRF analizom jedne tačke ljubičaste partije boje-
nog sloja identifikovana je olovo bela, minijum i mala
količina vermiliona, na osnovu čega se može zaključiti
da je ljubičasta boja dobijena mešanjem belog, crvenog
i plavog pigmenta.
EDXRF analiza “pozlate” vršena je u tri tačke. U dva
EDXRF spektra (tačke 17 i 19) detektovano je srebro.
Ovaj rezultat potvrđuje pretpostavku konzervatora da
je efekat pozlate postignut premazivanjem organskog
laka ili boje, jer EDXRF metodom nije moguće detek-
tovati jedinjenja organskog porekla.
Pri analizi podloge, snimani su EDXRF spektri na
oštećenim delovima gde nije bilo bojenog sloja. EDXRF
spektar podloge snimljen u tački 20 prikazan je na slici
5. Signal kalcijuma je dominantan na oba EDXRF spek-
tra podloge (tačke 20 i 21). Takođe, signal kalcijuma je
prisutan u svim snimljenim EDXRF spektrima (23 ispi-
tivane tačke). EDXRF spektroskopija pruža informacije o
elementnom sastavu površine, ali kada se radi o više-
slojnim uzorcima karakteristično X-zračenje može
poticati iz više slojeva. U slučaju ispitivane ikone, može
se u EDXRF spektrima očekivati pojava signala ne samo
bojenog sloja v i podloge. Poznato je da se kao pod-
loga za izradu ikona mogu koristiti kreda ili gips (kal-
cijum-karbonat ili kalcijum-sulfat) [5]. Signal kalcijuma
koji je detektovan u svim snimljenim EDXRF spektrima
Slika 3. EDXRF spektar snimljen u tački 12 crvene partije bojenog sloja.
Figure 3. EDXRF spectrum recorded at the spot 12 on the red part of paint layer.
Slika 4. Ramanski spektri: a) čistog ultramarina iz baze poda-
tka napravljene na Fakultetu za fizičku hemiju i b) uzorka
plave boje sa ikone.
Figure 4. Raman spectra of: a) pure ultramarine from home
made database and b) blue coloured sample taken from the
icon.
S.R. STOJANOVIĆ i sar.: SPEKTROSKOPSKO ISPITIVANJE IKONE Hem. ind. 69 (4) 387–393 (2015)
391
potiče od podloge, ali je ovom metodom nemoguće
utvrditi o kojem se tačno jedinjenju radi.
Radi identifikacije jedinjenja korišćenog za podlogu
snimljen je ramanski spektar uzorka podloge, slika 6, i
na osnovu prisustva karakterističnih traka [9] utvrđeno
je da je kao podloga korišćen kalcijum-karbonat, što
opovrgava polaznu pretpostavku o sastavu podloge
koju su dali konzervatori.
Signal gvožđa nije registrovan samo na jednom
EDXRF spektru snimljenom u tački bele partije bojenog
sloja. Ovaj rezultat ukazuje na to da je zemljani pigment
koji u svom sastavu ima gvožđe korišćen za premazi-
vanje podloge. Detekcija mangana na EDXRF spektrima
(slika 5), koji je pratilac gvožđa u umbri, omogućila je
preciznu identifikaciju zemljanog pigmenta koji je
korišćen kao podslik.
U EDXRF spektrima 16 tačaka bojenog sloja (od 18
snimljenih) detektovan je barijum. U EDXRF spektrima
podloge i “pozlate” barijum nije detektovan, što uka-
zuje da je barijum verovatno korćen u vidu belog pig-
menta barita (BaSO4) za postizanje određenih tonova.
U svim snimljenim EDXRF spektrima je detektovan
signal stroncijuma. U tačkama bojenog sloja detekto-
vani stroncijum je verovatno prisutan kao stroncijum-
sulfat koji se javlja kao primesa barita. Međutim, ostaje
otvoreno pitanje prisustva stroncijuma u tačkama u
kojima nije registrovano prisustvo barijuma. Stronci-
jum-sulfat se može javiti u podlozi ikone pomešan sa
kalcijum-sulfatom koji u ovom radu nije detektovan.
Pitanje porekla stroncijuma prisutnog na ikonima je
otvoreno ranije u literaturi [12] i predmet je daljih
istraživanja.
Dobijeni rezultati ukazuju da je u izradi ispitivane
ikone korišćen materijal karakterističan za ruski ikono-
pis 19. veka.
ZAKLJUČAK
Analizirana je ruska ikona iz 19. veka, nepoznatog
porekla i autora, kombinacijom EDXRF spektroskopije i
mikro-ramanske spektroskopije. Utvrđeno je da su pri
Slika 5. EDXRF spektar podloge snimljen u tački 20.
Figure 5. EDXRF spectrum of ground layer recorded at the spot 20.
Slika 6. Ramanski spektar podloge; obeležene su
karakteristične trake kalcijum-karbonata.
Figure 6. Raman spectrum of ground layer; positions of
characteristic peaks for calcium-carbonate are marked.
S.R. STOJANOVIĆ i sar.: SPEKTROSKOPSKO ISPITIVANJE IKONE Hem. ind. 69 (4) 387–393 (2015)
392
izradi ikone korišćeni sledeći pigmenti: vermilion, mini-
jum, olovo bela, ultramarin, barit i pretežno zemljani
pigmenti za braon (crveni oker) i zelenu boju. Zemljani
pigment umbra je korišćen i za premazivanje podloge
što je po pravilu rađeno u okviru nekih ikonopisnih
škola. Kao podloga korišćen je kalcijum-karbonat. U
EDXRF spektru "pozlate'' detektovano je srebro koje je
verovatno premazano žutim organskim lakom.
Dobijeni rezultati mogu poslužiti za izbor najade-
kvatnije procedure restauracije, ali i istoričarima umet-
nosti u daljim istraživanjima. Interesantna činjenica da
je za plavu boju kao i za dobijanje drugih boja (na pr.
ljubičasta) korišćen ultramarin može biti značajan poda-
tak za odrivanje porekla ikone i radionice u kojoj je
nastala.
Zahvalnica
Autori duguju zahvalnost Ministarstvu prosvete,
nauke i tehnološkog razvoja Republike Srbije za finan-
sijsku podršku (projekti OI 177021 i OI 177012), dr
Danici Bajuk-Bogdanović za pomoć pri snimanju raman-
skih spektara, kao i dr Danieli Koroliji-Crkvenjakov
konzervatoru-restauratoru Galerije Matice srpske, pro-
fesoru dr Nenadu Makuljeviću sa Odseka za Istoriju
umetnosti Filozofskog fakulteta Univerziteta u Beo-
gradu i konzervatoru-restauratoru Istorijskog muzeja
Srbije gospodinu Bobanu Veljkoviću i kolegi Veliboru
Andriću, dipl. fizikohemičaru, na korisnim diskusijama u
toku realizacije rada.
LITERATURA
[1] P. Ward, The Nature of Conservation: The Race against
Time, The Getty Conservation Institute, Los Angeles, CA,
1989.
[2] M. Ortega-Avilés, P. Vandenabeele, D. Tenorio, G. Mur-
illo, M. Jiménez-Reyes, N. Gutérrez, Spectroscopic inves-
tigation of aVirgin of Sorrows canvas painting: A
multi-method approach, Anal. Chim. Acta 550 (2005)
164–172.
[3] P. Dredge, R. Wuhrer, M.R. Phillips, Monet’s Painting
under the Microscope, Microsc. Microanal. 9 (2003)
139–143.
[4] A. Adriaens, Non-destructive analysis and testing of
museum objects: An overview of 5 years of research,
Spectrochim. Acta, B 60 (2005) 1503–1516.
[5] D. Korolija-Crkvenjakov, V. Andrić, M. Marić-Stojanović,
M. Gajić-Kvaščev, J. Gulan, N. Marković, Ikonostas crkve
manastira Krušedola, Galerija Matice srpske, Univerzitet
u Beogradu, Institut za nuklearne nauke “Vinča”,
Beograd, 2012.
[6] S. Sotiropoulou, S. Daniilia, Material Aspects of Icons. A
Review on Physicochemical Studies of Greek Icons, Acc.
Chem. Res. 43 (2010) 877–887.
[7] I.C.A. Sandu, S. Bracci, I. Sandu, M. Lobefaro, Integrated
Analytical Study for the Authentication of Five Russian
Icons (XVI–XVII centuries), Micros. Res. and Tech. 72
(2009) 755–765.
[8] Uralьskaя istoričeskaя эnciklopediя — UrO RAN, Institut
istorii i arheologii, Akademkniga, Ekaterinburg, 2000.
[9] I.M. Bell, R.J.H. Clark, P.J. Gibbs, Raman spectroscopy
library of natural and synthetic pigments (pre- 1850
AD), Spectrochim. Acta, A 53 (1993) 2159–2179.
[10] D. Hradil, T. Grygar, J. Hradilova, P. Bezdička, Clay and
iron oxide pigments in the history of painting, Appl. Clay
Sci. 22 (2003) 223–236.
[11] I. Osticioli, N.F.C. Mendes, A. Nevin, Francisco P.S.C. Gil,
M. Becuccia, E. Castellucci, Spectrochim. Acta, A 73
(2009) 525–531.
[12] L. Burgio, R.J.H. Clark, K. Theodoraki, Raman microscopy
of Greek icons: identification of unusual pigments,
Spectrochim. Acta, A 59 (2003) 2371–2389.
S.R. STOJANOVIĆ i sar.: SPEKTROSKOPSKO ISPITIVANJE IKONE Hem. ind. 69 (4) 387–393 (2015)
393
SUMMARY
SPECTROSCOPIC STUDY OF AN ICON PAINTED ON WOODEN PANEL
Sofija R. Stojanović1, Maja D. Gajić-Kvaščev2, Ljiljana S. Damjanović1
1University of Belgrade, Faculty of Physical Chemistry, Belgrade, Serbia
2University of Belgrade, Vinča Institute of Nuclear Sciences, Belgrade, Serbia
(Scientific paper)
Russian icon painted on wooden panel analyzed in this work is interesting for
art historians because there is no precise information in which workshops it was
made or who the author was. Similar icons are often found in churches and
monasteries in our region. In order to obtain information about materials used for
creation of investigated icon two micro-analytical techniques were used: Energy-
Dispersive X-Ray Fluorescence spectroscopy (EDXRF) and micro-Raman spectro-
scopy. Obtained results confirmed presence of following materials: lead-white,
vermilion, minium, ultramarine, brown and green earth pigments and silver in
combination with yellow organic varnish, which served to an iconographer for
gilding. Ground layer was made of calcite. Blue pigment ultramarine was probably
used for blue colour as well as for obtaining particulars hues in several parts o
f
the paint layer. This can be important information for further research concerning
particular workshop in which the icon was made. Identified materials are typical
for Russian iconography of the 19th century.
Keywords: Icon on a wooden panel
EDXRF Micro-Raman spectroscopy
Pigments
... Different analytical approaches were successfully employed in the examination of the icons [6][7][8][9][10][11][12]. The examinations of the Serbian icons in the context of the used materials and painting techniques are rather rare [13][14][15][16][17], and mostly unpublished. ...
Article
Full-text available
Traditional Serbian religious art originated in Byzantine culture and conserved Byzantine elements until modern times. However, since the end of the 17th century, many changes in traditional icon painting have been introduced. Previous studies focused on the changes in iconography and style, but very little attention was paid to the changes in painting materials and techniques. This research focuses on the blue pigments on icons from the first half of the 18th century. Eight icons with blue areas of a different hue were selected for the study. Due to its rarity in nature, price, and iconographical importance, the blue pigment was particularly praised by painters. Therefore, the choice of the blue pigment can be related to historical information to trace influences and the development of the painter’s practice. Imaging techniques, several portable, non-destructive analytical techniques, such as XRF and FTIR, followed by optical microscopy and SEM-EDX analysis of the samples were used to characterize blue pigments and the painting technique. An analysis showed that icon painters at the beginning of the 18th century used pigments such as azurite, an indigo-organic colourant of plant origin, and Prussian blue. Contrary to the traditional belief that natural ultramarine blue was used, it was not confirmed in any studied examples.
... All these recipes are discussed in detail by Pérez-Arantegui and Pardos (2008) and reported in Fermo (2003a, 2003b), Pradell et al. (2004) and Roqué et al. (2008) to which the reader is referred for details. Here, it is interesting to note that only the treatises at points 1, 4, 5 and 6 and the Stojanović et al. 2015 recipe of Jacinto Causada inform about the use of cinnabar. Therefore, its use is to be considered widespread but not mandatory to produce lustre. ...
Article
Full-text available
This article summarises the history of cinnabar, from its first uses in burials to modern oils on canvas. After a brief introduction on mercury and contamination issues, the article gets to the heart of the topic. First, mercury-based minerals significant for studying pigments, i.e. cinnabar, metacinnabar, hypercinnabar and calomel, are presented. Structural information and properties precede an overview of the geographic distribution of cinnabar deposits. The following section addresses the multiple uses of cinnabar, divided into funerary use, decorative use, lustre and Chinese lacquer production. The use of cinnabar for writing (ink), medicine and cosmetics is briefly described, and a shortlist of uncommon finds is further provided. The following section approaches inherent but less known topics such as cinnabar procurement, trade, production technology, application and alteration. An entire section is dedicated to calomel before concluding with an overview of the analytical methods for the characterisation and provenance investigation of cinnabar.
Article
Full-text available
Clay minerals and iron oxides are intimately related in the process of their natural formation. Their mineralogical composition and physical properties correspond to the physical–chemical conditions of weathering, sedimentation and alteration processes by means of which these minerals are associated giving different types of laterites, ferrolites, ochres, and coloured clays and soils. Very early in human history, these and other clay materials were adopted as mineral pigments. Their structural and mineralogical features are directly related with their natural genesis and provenance and help us in the study of historical painting techniques and materials. This paper gives general information about geological sources and their characteristics, the literary evidence of use of different forms of earthy pigments on historical paintings, about analytical methods suitable in their identification within the ground and colour layers of the painting, and handling with the samples of works of art. The examples focused preferentially on the period of European mediaeval and baroque painting.
Article
The investigation of unmatched ancient objects is an attentive and arduous activity to conservation scientists. An important aspect of art analysis is the question on sampling and avoiding damage on the artefact during the study. A possible way to maximize the information that is extracted from the historical object is using several sensitive micro-analytical techniques on the same micro samples. As an illustration of this multi-method approach, in this work, a canvas painting ‘Virgin of Sorrows’ was studied and its materials were analysed in order to roughly date and to authenticate this object of art. Proton induced X-ray emission (PIXE), neutron activation analysis (NAA), optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), micro-Raman spectroscopy (MRS) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) were used, obtaining successful results. These methods allowed identifying the different inorganic pigments (iron oxide, carbon black, white lead, Prussian blue) as well as indigo. Optical microscopy and SEM revealed the layered structure of the samples, while FT-IR enabled to determine the nature of the varnish used (shellac). By using these complementary techniques, it was possible to identify the materials in the painting, which are indicative for the period of manufacturing the artwork.
Article
This paper gives an overview of research in or associated with the pan-European network COST Action G8, which aims at achieving a better preservation and conservation of our cultural heritage by increasing the knowledge of art and archaeological objects through advanced chemical and physical analyses. The paper is focussed on the use of various analytical techniques for the examination of cultural heritage materials and includes research examples on painted works of art, ceramics, glasses, glazes and metals. In addition attention is drawn to advances in analytical instrumentation, for example the development of portable techniques to perform analyses on site, and to the need for collaboration between people directly involved in the field of cultural heritage and analytical scientists.
Article
Holy icons created in the Byzantine era are a vital entity in Orthodox Christianity, a living tradition unbroken over more than 1500 years. The importance of these symbolic representations has inspired interdisciplinary studies to better understand the materials and process of their construction. Researchers from a variety of fields are working together to place icons in their proper historical and cultural framework, as well as to develop long-term conservation strategies. In this Account, we review very recent analytical results of the materials and painting methods used in the production of Byzantine iconography.
Article
This article presents an integrated approach for the authentication of five Russian icons through the study of their paint materials (elemental composition and stratigraphic mapping), state of conservation and artistic technique. The results of the applied analytical protocol, involving optical and scanning electron microscopy coupled with energy-dispersive X-ray spectrometry and Fourier transformed infrared spectroscopy/microspectroscopy, led to the conclusion that the five icons belong to the same group and iconographic school (from Northern Russia) and date from the end of the 16th century to the beginning of 17th century. Because of massive overpainting, the icons "suffered" a change in iconographic style and significance, and restoration treatment brought to light the original painting and its attribution. Identification of the composition of the original chromatic palette used by the iconographer, the stratigraphic mapping and the conservation state of the painting materials, along with the features of the original artistic technique, furnished key elements for the icons' authentication. Here, we present the first experimental data concerning the identification of the authentication characteristics, being part of a large project that has as its final aim the evaluation of the effectiveness and effects of the cleaning agent on the paint layers.
Article
Pulsed laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) and Raman spectroscopy were performed using a novel laboratory setup employing the same Nd:YAG laser emission at 532 nm for the analysis of five commercially available pigments collectively known as "ultramarine blue", a sodium silicate material of either mineral origin or an artificially produced glass. LIBS and Raman spectroscopy have provided information regarding the elemental and molecular composition of the samples; additionally, an analytical protocol for the differentiation between natural (lapis lazuli) and artificial ultramarine blue pigments is proposed. In particular LIBS analysis has allowed the discrimination between pigments on the basis of peaks ascribed to calcium. The presence of calcite in the natural blue pigments has been confirmed following Raman spectroscopy in specific areas of the samples, and micro-Raman and optical microscopy have further corroborated the presence of calcite inclusions in the samples of natural origin. Finally multivariate analysis of Laser induced breakdown spectra using principal component analysis (PCA) further enhanced the differentiation between natural and artificial ultramarine blue pigments.
Article
To assist in the greatly increasing number of applications of Raman microscopy as a tool for non-intrusive, in situ archaeometric analysis, the Raman spectra of over 60 pigments, both natural and synthetic, known to have been in use before approximately 1850 AD, have been studied by Raman microscopy. Fifty-six pigments have yielded high quality spectra which have been arranged, by colour, into a spectroscopic library for reference purposes. The spectroscopic files may be downloaded from http:/(/)www.ucl.ac.uk/chem/resources/raman/speclib .html.
Article
An oil painting by Claude Monet, Port-Goulphar, Belle-Ile 1887 (collection of the Art Gallery of New South Wales), was examined to determine both the identity of the pigments used by the artist in this painting and his technique of mixing colors and laying paint on the canvas. The extremely complex construction of the painting was revealed by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDS), and X-ray mapping (XRM) analysis of cross sections of paint flakes excised from damaged regions of Port-Goulphar, Belle-Ile. Nine different pigments were found on the painting. Many of the identified colors were modern pigments that became available only late in the 19th century as a result of scientific advances in pigment chemistry. Although similar colors were available in a natural mineral form, they lacked the vivid color of their manufactured counterparts. The use of these new synthetic metallic oxide colors by Monet accounts for the brilliance of his paintings. In addition, a separation between successive paint layers was observed in some areas of paint chip cross sections, indicating that oil-based paint was applied to paint that had dried, and consequently, Port-Goulphar, Belle-Ile was painted over a long period of time. This observation is contrary to the general perception of Monet's technique of painting freely and quickly.
Article
Five Greek icons, made between the 15th and 18th centuries and now belonging to the Victoria and Albert Museum collections, were analysed by energy-dispersive X-ray fluorescence (EDXRF), optical microscopy and Raman microscopy in order to determine the stratigraphy of the artworks and the identity of the pigments used. Together with common pigments, such as red lake, vermilion, red lead, red iron oxide, orpiment, yellow ochre, lead white, chalk, gypsum, anhydrite, Prussian blue, indigo and a copper-containing green, a few unusual materials were identified, specifically pararealgar (a yellow arsenic sulphide, As4S4), its precursor the chi-phase, and lead tin yellow type II (PbSn(1-x)SixO3). Attention is drawn to the complementarity of the techniques used for the pigment identifications.
The Nature of Conservation: The Race against Time, The Getty Conservation Institute
  • P Ward
P. Ward, The Nature of Conservation: The Race against Time, The Getty Conservation Institute, Los Angeles, CA, 1989.