velikost textu

Mineralogical analysis of historical paintings

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Mineralogical analysis of historical paintings
Název v češtině:
Mineralogická analýza historických maleb
Typ:
Disertační práce
Autor:
RNDr. Zdeňka Čermáková
Školitel:
RNDr. David Hradil
Oponenti:
prof. RNDr. Viktor Kanický, DrSc.
prof. Gilberto Artioli
Konzultanti:
Petr Bezdička
Ing. Silvie Švarcová, Ph.D.
Id práce:
96535
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů (31-430)
Program studia:
Geologie (P1201)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
25. 2. 2015
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Informace o neveřejnosti:
Příloha práce byla vyloučena ze zveřejnění.
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
minerální malířské pigmenty, mikroanalýza, degradace pigmentů, modelové experimenty, rentgenová difrakce, Ramanova spektroskopie, infračervená spektroskopie
Klíčová slova v angličtině:
mineral painting pigments, micro-analysis, pigment degradation, model experiments, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, infrared spectroscopy
Abstrakt:
ABSTRAKT Historická malířská díla mají velmi komplexní vnitřní strukturu. Dobová malířská technika vedla k použití podkladové vrstvy, několika vrstev podmaleb a svrchní malby, která byla následně pro vyšší odolnost proti vnějším vlivům přelakována. Každá barevná vrstva obsahuje barvivo či pigment (nebo jejich směs) v kombinaci s organickým pojivem. Pigmenty byly v průběhu historie často tvořeny minerály, ať už byly získávány z přírodních ložisek, nebo připravovány uměle. V těchto heterogenních vrstvách s anorganickými i organickými komponentami pak může docházet k nežádoucím degradačním změnám, ať už vlivem procesů probíhajících přímo v barevné vrstvě, nebo vlivem vnějších podmínek. Mineralogický přístup, který se zaměřuje především na strukturu studovaných pigmentů, může napomoci k objasnění probíhajících procesů, stanovení podmínek vedoucích k degradaci a identifikaci původních/degradovaných fází. Dále je přínosem pro mikroanalytické určení pigmentů přítomných v drobných mikrovzorcích získaných z malířských děl, a může přispět jak ke studiu jejich provenience a autorství, tak ke zjištění regionální provenience použitých minerálních pigmentů. Předkládaná práce je zaměřena na mikroanalýzu vzácných minerálních pigmentů vivianitu, přírodně ozářeného fluoritu – antozonitu a krokoitu a zabývá se také jejich významem pro určení provenience díla; mikroanalýza barevné vrstvy je dále rozvinuta na široké skupině měďnatých pigmentů. Práce se rovněž věnuje degradačním procesům způsobených jak vnitřními, tak vnějšími vlivy na příkladu hoganitu, vivianitu a auripigmentu. Strukturní studium mineralogických vzorků modrého vivianitu (Fe3(PO4)2·8H2O) a jeho přírodně se vyskytujících oxidačně degradačních produktů vedly k aplikaci výsledků na mikrovzorky – bylo zjištěno, že vhodná kombinace strukturních metod pro identifikaci vivianitu v barevné vrstvě je rtg. mikrodifrakce s mikroinfračervenou spektroskopií v uspořádání zeslabení úplného odrazu (mikro- ATR). Vivianit patří mezi vzácnější pigmenty; byl používán jen některými autory, např. v holandské malbě 17. a 18. století. Vivianit byl identifikován v sedmi obrazech Jeana George de Hamiltona, což byl jeden z faktorů prokazujících jeho autorství. Prvkové složení a morfologie vivianitového pigmentu ve srovnání s mineralogickými a modelovými vzorky naznačilo jeho sedimentární původ. Studium mineralogických vzorků antozonitu (silně přírodně ozářený tmavě fialový až černý CaF2) ukázalo, že čím silnější je poškození jeho struktury, tím větší je rozšíření linií na difrakčním záznamu a tím tmavší je jeho barva. Naopak uváděné zvětšení základní buňky není přímo úměrné míře poškození. Práce představuje charakteristické Ramanovo spektrum antozonitu, díky kterému může být snadno detekován při mikroanalýze, jak ukázalo měření mikrovzorku oltářního obrazu z Vlašského dvora v Kutné Hoře z roku 1497. Vzhledem k zřejmě omezené době historické těžby může přítomnost antozonitu potvrdit předpokládanou dobu vzniku studovaného díla. Datace může být podpořena rovněž identifikací extrémně vzácného žlutooranžového pigmentu krokoitu (PbCrO4). Byl nalezen v unikátních nástěnných malbách v kostele sv. Havla v Kuřívodech, a přispěl tak k jejich vročení do konce 13. století. Měďnaté pigmenty tvoří širokou skupinu chemicky podobných fází. V předkládané práci byla rozvinuta jejich mikroanalýza v barevné vrstvě vedoucí k identifikaci jak minerálních pigmentů, tak pigmentů na bázi měděnek. Degradaci v rámci chemického složení barevné vrstvy přiblížily modelové experimenty s neutrální měděnkou (mineralogicky hoganit), která ztrácí v kombinaci s proteinovými pojivy svoji strukturu. Její detekce ve vrstvě je dále ztížena častou přítomností silně difraktujících pigmentů. K degradaci vlivem vnějších podmínek dochází u vivianitu. Experimenty naznačily, že vivianit je citlivý jak při vystavení zvýšeným teplotám již od 70°C (studováno vysokoteplotní rtg. difrakcí a Mössbauerovou spektroskopií, změna barevnosti ověřena při provedení modelové rentoaláže – restaurátorského zásahu, při kterém je na staré plátno obrazu zespod nažehleno plátno nové), tak při vystavení zvýšené vlhkosti. Na závěr byl teoreticky navrhnut degradační proces auripigmentu v nástěnných malbách, který bude v následujícím výzkumu experimentálně ověřen.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT Historical painted works of art have a very complex inner structure. The period painting technique led to the execution of a ground layer followed by several layers of underpainting and a top paint layer, over which a layer of glaze has been applied to increase the resistance to external wear. Each of these colour layers is composed of a dye or a pigment (or their mixture) bound by organic binder. Throughout the history, pigments were commonly prepared from minerals, either extracted from natural deposits or created artificially. In these heterogeneous layers containing both inorganic and organic components, undesirable degradation changes either driven by processes taking place directly in the colour layer or influenced by external agents may occur. Mineralogical approach, which focuses primarily on the structure of studied pigments, helps in the clarification of the occurring processes, in the determination of conditions leading to degradation as well as in the identification of original/degradation phases. Furthermore, it can be profitably applied in the micro- analysis of mineral pigments present in tiny micro-samples obtained from works of art, contributes to the artwork’s provenance/authorship studies and the determination of regional provenance of the employed mineral pigments. This Ph.D. thesis focuses on the micro-analysis of rare mineral pigments vivianite, naturally irradiated fluorite – antozonite and crocoite, and also deals with their significance for provenance studies; the micro-analysis has been also performed on a large group of copper-based pigments. In addition, the thesis deals with the degradation processes caused by internal/external agents with special attention to hoganite, vivianite and orpiment. A structural study of mineralogical samples of blue vivianite (Fe3(PO4)2·8H2O) and its naturally occurring degradation products led to the application of the results on micro-samples – a suitable combination of structural methods for the identification of vivianite in colour layer was found to be X-ray micro-diffraction with micro-infrared spectroscopy in micro-attenuated total reflectance mode. Vivianite is rare pigment and has been used only by certain authors, e.g. in the Dutch painting of the 17th and 18th century. This thesis describes the identification of vivianite in seven paintings by Jean George de Hamilton, which was one of the factors confirming his authorship. The comparison of elemental composition and grain morphology of vivianite pigment with mineralogical and model samples indicated its sedimentary origin. The study of mineralogical samples of antozonite (heavily naturally irradiated dark violet to black CaF2) showed that the higher is its structural damage, the broader are the diffraction lines in its diffraction pattern and the darker is its colour. On the other hand, the reported increase of the unit cell volume is not in direct proportion to the level of structural damage. A characteristic Raman spectrum of antozonite is presented thanks to which it can be easily micro-analytically detected, as shown on micro-samples of the altar painting from Italian Court in Kutná Hora created in 1497. Taking into account the limited period of antozonite’s extraction, its presence may prove the expected date of execution of the studied work of art. The dating may be supported also by the identification of extremely rare yellow-orange pigment crocoite (PbCrO4). It was found in unique wall paintings in the church of St. Gallus in Kuřívody, thus contributing to their dating to the end of the 13th century. Copper-based pigments form a large group of chemically similar phases. In this thesis, their micro-analysis in paint layer leading to the identification of both mineral-type and verdigris-type pigments has been elaborated. Degradation caused by internal agents, i.e. the chemical composition of the colour layer, has been studied using model experiments with neutral verdigris (mineralogically hoganite), which loses its structure in combination with proteinaceous binders. Its detection in the colour layer has been further complicated by frequent presence of highly diffracting pigments. The degradation caused by external agents has been studied on vivianite. The experiments showed that vivianite is prone to degradation both under increased temperatures from 70°C on (studied by high-temperature X-ray diffraction and Mössbauer spectroscopy, the colour change has been verified on model relining – a restoration/conservation treatment during which a new canvas is ironed to the back of the painting’s old one) and under increased humidity. Finally, a degradation pathway of orpiment in wall paintings has been theoretically proposed; it will be experimentally verified in the following research.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce RNDr. Zdeňka Čermáková 4.57 MB
Stáhnout Příloha k práci RNDr. Zdeňka Čermáková 56.02 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce RNDr. Zdeňka Čermáková 38 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky RNDr. Zdeňka Čermáková 37 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce RNDr. Zdeňka Čermáková 2.12 MB
Stáhnout Posudek oponenta prof. RNDr. Viktor Kanický, DrSc. 320 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Gilberto Artioli 333 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 1.12 MB