Influence of aqueous calcium phytate/calcium hydrogen carbonate treatment on the chemical composition of iron gall inks

Abstract Two expendable manuscript fragments dating 1810–1850 were analysed at the BAM Federal Institute for Materials Research and Testing in Berlin using a combination of micro X-ray fluorescence and micro X-ray absorption near edge structure spectroscopy to reveal the influence of aqueous Ca-phytate/Ca-hydrogen carbonate treatment on the chemical composition of iron gall inks. Through the quantification of the content of iron, copper, manganese and zinc in the samples before and after treatment, the analysis provided exemplary information about the alteration in the ink composition experienced by the treatment. It could be demonstrated that, as expected, the archaeometric fingerprint of historical iron gall inks changes considerably because minor and trace components are flushed out. The samples were also tested for the presence of phosphorus and calcium. The distribution of calcium and phosphorus in the treated samples correlates closely with the spatial distribution of the iron gall ink. Zusammenfassung Zur exemplarischen Darstellung von Veränderungen der Tintenzusammensetzungen durch wässrige Behandlungsmethoden sowie der Einlagerung von Phosphor und Calcium aus den Behandlungschemikalien fanden Untersuchungen mittels Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) und Röntgenabsorptionsspektroskopie (XANES) an zwei zeitgenössischen Fragmenten aus den Jahren 1810–1850 an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) Berlin statt. Sie wurden vor und nach einer Behandlung mit Calciumphytat-Calciumhydrogencarbonat untersucht. Es erfolgte jeweils eine Quantifizierung von Eisen, Kupfer, Mangan und Zink um Veränderungen durch die Behandlung erkennbar zu machen. Die Proben nach der Behandlung wurden zusätzlich auf Phosphor und Calcium untersucht. Im Ergebnis verändert die Behandlung erwartungsgemäß die chemische Zusammensetzung der Tinten, indem Neben- und Spurenkomponenten ausgewaschen werden. Die Verteilung von Calcium und Phosphor korreliert dabei eng mit der räumlichen Anordnung der Eisengallustinten. Résumé Des analyses ont été réalisées sur deux fragments datant de l'époque qui va entre 1810 et 1850 par l'Institut fédéral allemand (BAM) chargé de la recherche et de l'expertise du matériel de documentation à Berlin afin d'illustrer de façon exemplaire les altérations provoquées dans la composition chimique des encres ferro-galliques par des méthodes de traitement aqueux. Les méthodes utilisées sont l'analyse fluoroscopique aux rayons X (RFA) et la spectroscopie d'absorption aux rayons X (XANES). Ces échantillons ont été examinés avant et après le traitement au phytate de calcium et à l'hydrocarbonate de calcium. A chaque étape on a procédé à une quantification du fer, du cuivre, du manganèse et du zinc afin afin de mettre en évidence les altérations causées par le traitement. Après le traitement les échantillons ont par ailleurs fait l'objet d'une étude relative à leur teneur en phosphore et en calcium. Il a été possible, comme on s'y attendait, de démontrer que le traitement modifie considérablement la composition chimique des encres par le fait que les microcomposants et les composants accessoires sont lessivés. Il apparaît également que la distribution du calcium et du phosphore est en étroite corrélation avec la disposition spatiale des encres ferro-galliques.