Διερεύνηση προτυποποίησης μεθοδολογιών εφαρμογής μη καταστρεπτικών μεθόδων σε έργα πολιτισμικής κληρονομιάς
Authors: Σαΐντ Αμάνη-Χριστιάνα 
Published: December 2021

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής αποτελεί η διερεύνηση της προτυποποίησης μεθοδολογιών εφαρμογής Μη Καταστρεπτικών Μεθόδων (NDT) σε έργα πολιτισμικής κληρονομιάς. Κατά κύριο λόγο, σε έργα μεγάλης αρχαιολογικής και καλλιτεχνικής αξίας, είναι απαγορευτική η δειγματοληψία αλλά και η μεταφορά τους εκτός του χώρου όπου εκτίθενται. Για τον σκοπό αυτό μελετήθηκαν οι ακόλουθες κατηγορίες πολιτισμικών αντικειμένων. Α) Μελετήθηκαν αρχαίες μυκηναϊκές τοιχογραφίες και θραύσματα τοιχογραφιών (14ος- 12ος αι. π.Χ.) από τις Ακροπόλεις των Μυκηνών και της Τίρυνθας καθώς και η κυκλαδική τοιχογραφία της «Άνοιξης» (16ος αι. π.Χ.) από το Ακρωτήρι της Θήρας [Συλλογή Προϊστορικών Αρχαιοτήτων του Εθνικού Αρχαιολογικού Μουσείου]. Η μελέτη αυτή αφορά στον προσδιορισμό και ταυτοποίηση των χρωστικών ουσιών, των συνδετικών μέσων και της τεχνικής κατασκευής τους, αλλά και την αποτίμηση της φθοράς και των επεμβάσεων συντήρησης στις οποίες έχουν υποβληθεί τα έργα. Για τα έργα αυτά, απαγορεύεται η δειγματοληψία. Σε μία περίπτωση μόνο, επετράπη η απόσπαση ενός μικρο-δείγματος, σε ένα από τα εξεταζόμενα θραύσματα.Λαμβάνοντας υπόψη την ανάγκη για προστασία των αρχαίων πολιτισμικών ευρημάτων, εκτός από τους περιορισμούς που τίθενται σχετικά με τη δειγματοληψία, πολλές φορές, απαιτείται, η διερεύνηση να πραγματοποιηθεί σε σύντομο χρονικό διάστημα. Ως εκ τούτου, για την ανάπτυξη της μεθοδολογίας εφαρμογής NDT στα έργα αυτής της κατηγορίας, επιλέχθηκαν και εφαρμόστηκαν επιτόπου οι μέθοδοι XRF και FORS (VIS-NearIR), με τη χρήση φορητού εξοπλισμού. Στόχος της διερεύνησης ήταν ο χαρακτηρισμός της στοιχειακής σύστασης και η ανάλυση των φασμάτων ανάκλασης των χρωστικών, αντίστοιχα. Στην περίπτωση του μικρο-δείγματος, εφαρμόστηκε η μέθοδος ATR-FTIR, με στόχο τον χαρακτηρισμό της μοριακής δομής των χρωστικών και των οργανικών συνδετικών μέσων.Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τη μελέτη αυτή οδήγησαν σε αξιόπιστα συμπεράσματα σχετικά με την ταυτοποίηση των χρωστικών, των συνδετικών τους μέσων και της τεχνικής κατασκευής των εξεταζόμενων τοιχογραφιών αλλά και με την αποτίμηση της φθοράς και την επίδραση των υλικών συντήρησης που φέρουν.Από τη διερεύνηση αυτή προέκυψε ότι η συνδυαστική εφαρμογή των NDT μεθόδων XRF και FORS αποτελεί κατάλληλη και αποτελεσματική Μη Καταστρεπτική Μεθοδολογία για τη μελέτη αρχαίων τοιχογραφιών και μπορεί να συμβάλει τα μέγιστα στη συντήρηση και αποκατάσταση αυτών. Στην κατεύθυνση της προτυποποίησής της, προτείνεται η συνδυαστική μεθοδολογία XRF και FORS, ως βέλτιστη, για τη διερεύνηση αρχαίων τοιχογραφιών. Β) Μελετήθηκαν ζωγραφικά έργα σε καμβά (της περιόδου 1927-1933) του μεγάλου Έλληνα λαϊκού ζωγράφου Θεόφιλου Χατζημιχαήλ [1870 (;) - 1934], τα οποία αποτελούν μέρος της συλλογής των έργων του και ανήκουν στο Μουσείο Θεόφιλου στη Βαρειά Μυτιλήνης [Διεύθυνση Συντήρησης Αρχαίων και Νεωτέρων Μνημείων του Υπουργείου Πολιτισμού και Αθλητισμού]. Σκοπός ήταν ο προσδιορισμός και ταυτοποίηση των χρωστικών ουσιών, των συνδετικών μέσων, της τεχνικής κατασκευής τους αλλά και η αποτίμηση της φθοράς τους. Τα έργα που επιλέχθηκαν μελετήθηκαν σε δύο φάσεις και με δύο διαφορετικές μεθοδολογίες διερεύνησης που αναπτύχθηκαν για τον σκοπό αυτό, ενώ η δεύτερη αποτελεί βελτιστοποιημένη μεθοδολογία της πρώτης.Α’ μεθοδολογία: Αρχικά, εφαρμόστηκαν συνδυαστικά οι NDT μέθοδοι XRF και FORS, με τη χρήση φορητών οργάνων για τη διεξαγωγή επιτόπου μετρήσεων στις διάφορες χρωματικές εντυπώσεις των ζωγραφικών πινάκων, με στόχο τον προσδιορισμό της στοιχειακής σύστασης και την ανάλυση των φασμάτων ανάκλασης των χρωματικών επιστρώσεων, αντίστοιχα. Σε μικρο-δείγματα των χρωματικών επιστρώσεων που ελήφθησαν από χρωματικές εντυπώσεις των ζωγραφικών έργων, εφαρμόστηκε η FTIR, στο εργαστήριο, με στόχο τη διερεύνηση της μοριακής δομής των πιγμέντων και των οργανικών συνδετικών μέσων.Επίσης, μελετήθηκε μία τοιχογραφία του ζωγράφου που εμπίπτει στο ίδιο χρονικό διάστημα με τα εξεταζόμενα έργα σε καμβά (1928), από τις ελάχιστες που σώζονται, με σκοπό τη συγκριτική μελέτη της παλέτας του καλλιτέχνη στις τοιχογραφίες και στους πίνακες ζωγραφικής. Σχετικά με τις χρωστικές για τη δημιουργία της τοιχογραφίας προέκυψε ότι δεν διαφοροποιούνται από αυτές των πινάκων σε καμβά.Β’ μεθοδολογία: Επιπλέον των παραπάνω μεθόδων XRF και FORS, εφαρμόστηκαν, με τη χρήση φορητών οργάνων, η Ψηφιακή Οπτική Μικροσκοπία (DOM), με στόχο την παρατήρηση της δομής των επιφανειών και τη διερεύνηση των αναμείξεων των χρωστικών, και η Raman, με στόχο τη διερεύνηση της μοριακής δομής των χρωστικών και των συνδετικών μέσων. Στη συνέχεια, για την επιβεβαίωση της βελτιστοποιημένης NDT Μεθοδολογίας (χωρίς τη λήψη δείγματος), εφαρμόστηκαν η FTIR και η micro-Raman, στο εργαστήριο, σε μικρο-δείγματα των χρωματικών επιστρώσεων.Από όλα τα αποτελέσματα που προέκυψαν καθώς και από τη συγκριτική μελέτη των δύο μεθοδολογιών συμπεραίνεται ότι η βελτιστοποιημένη μεθοδολογία διερεύνησης των έργων ζωγραφικής σε καμβά, που περιλαμβάνει την επιτόπου εφαρμογή των NDT μεθόδων DOM, XRF, FORS και Raman, οδηγεί σε ολοκληρωμένα και αξιόπιστα συμπεράσματα αναφορικά με τις χρωστικές που χρησιμοποιούσε ο ζωγράφος, τα οργανικά συνδετικά μέσα, την τεχνική κατασκευής και την αποτίμηση της κατάστασης διατήρησής τους. Στην κατεύθυνση της προτυποποίησής της, η βελτιστοποιημένη μεθοδολογία αυτή προτείνεται ως κατάλληλη και αποτελεσματική, για τα ιστορικά έργα αυτής της κατηγορίας. Γ.1) Μελετήθηκαν αρχαία χάλκινα αντικείμενα, κατασκευασμένα από διαφορετικά κράματα χαλκού, της Πρώιμης (2700-2300 π.Χ.) και της Ύστερης Εποχή του Χαλκού (1600-1100 π.Χ.) [Συλλογή Προϊστορικών Αρχαιοτήτων του Εθνικού Αρχαιολογικού Μουσείου]. Εφαρμόστηκε η NDT μέθοδος XRF, για τη διεξαγωγή επιτόπου πολλαπλών μετρήσεων στις επιφάνειές τους. Στόχος ήταν η διερεύνηση της καταλληλότητας εφαρμογής και της αποτελεσματικότητας, ως προς την ακρίβεια και την αξιοπιστία, των αναλυτικών δεδομένων που μπορούμε να αντλήσουμε, αναφορικά με τη στοιχειακή σύσταση των κραμάτων αρχαίων χάλκινων αντικειμένων και την κατηγοριοποίησή τους στις ιστορικές περιόδους που ανήκουν, χωρίς καμία λήψη δείγματος.Επιπλέον, ένα θραύσμα από τα χάλκινα αντικείμενα της Ύστερης Εποχής του Χαλκού διερευνήθηκε με την Ηλεκτρονιακή Μικροσκοπία (ESEM-EDX), στο εργαστήριο, για τη στοιχειακή ανάλυση του κύριου όγκου του και των επιφανειακών προϊόντων διάβρωσης και τη διερεύνηση της μικροδομής του.Από τη συγκριτική μελέτη των αποτελεσμάτων που προέκυψαν μέσω των μεθόδων XRF και ESEM-EDX καθώς και με τη στοιχειακή σύσταση του κύριου όγκου των αντικειμένων η οποία έχει προσδιοριστεί σε προηγούμενες μελέτες του εργαστηρίου μέσω των καταστρεπτικών μεθόδων AAS και ICP-AES, συμπεραίνεται ότι η εφαρμογή της NDT μεθόδου XRF οδηγεί σε αξιόπιστα συμπεράσματα σχετικά με τη ποιοτική και ποσοτική σύσταση του κύριου όγκου των κραμάτων των αρχαίων χάλκινων αντικειμένων. Έτσι, καθίσταται δυνατή η κατηγοριοποίησή τους στις ιστορικές τους περιόδους, χωρίς καμία λήψη δείγματος. Επιπλέον, μέσω της XRF είναι δυνατή η αποτίμηση της κατάστασης διατήρησης αλλά και των επεμβάσεων καθαρισμού στις οποίες έχουν υποβληθεί τα αντικείμενα αυτά.Στην κατεύθυνση της προτυποποίησής της, προτείνεται η μεθοδολογία αυτή ως ενδεδειγμένη, ειδικά για τις περιπτώσεις που είναι απαγορευμένη η δειγματοληψία, αλλά και η μεταφορά τους εκτός του περιβάλλοντός τους. Γ.2) Στη συνέχεια της διερεύνησης ιστορικών μεταλλικών ευρημάτων, μελετήθηκαν αρχαία μυκηναϊκά αντικείμενα κατασκευασμένα από κράματα χρυσού (16ος - 14ος αι. π.Χ.) [Συλλογή Προϊστορικών Αρχαιοτήτων του Εθνικού Αρχαιολογικού Μουσείου]. Στην περίπτωση αυτή, δεν επετράπη οποιαδήποτε δειγματοληψία, ούτε η μεταφορά τους εκτός του χώρου του Μουσείου, καθιστώντας αναγκαία την επιτόπου διερεύνησή τους. Για το σκοπό αυτό, αναπτύχθηκε και εφαρμόστηκε συνδυασμένη μεθοδολογία διερεύνησης που περιλαμβάνει την εφαρμογή των XRF και FORS, σε πολλαπλά σημεία της επιφάνειάς τους. Η XRF εφαρμόστηκε για τον ποιοτικό και ποσοτικό προσδιορισμό της στοιχειακής σύστασης των κραμάτων των αντικειμένων, των σημείων συγκόλλησης των μερών από τα οποία αποτελούνται, των υλικών ένθεσης που φέρουν αλλά και των σημείων όπου εμφανώς υπήρχαν διακοσμητικά στοιχεία, που έχουν απολεσθεί. Η FORS εφαρμόστηκε για την ανάλυση των φασμάτων ανάκλασης των κραμάτων τους και των υλικών ένθεσης που φέρουν.Τα αποτελέσματα που προέκυψαν με την εφαρμογή της XRF, οδήγησαν στον προσδιορισμό της χρήσης γηγενών κραμάτων χρυσού. Τα κράματα αυτά περιέχουν Au σε υψηλές συγκεντρώσεις, Ag σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις, Cu σε μικρότερα ποσοστά καθώς και ιχνοστοιχεία. Επιπλέον, κατέστη δυνατός ο προσδιορισμός της διαφοροποίησης της στοιχειακής σύστασης στα σημεία σύνδεσης των μερών από τα οποία αποτελούνται, που οδηγεί στην προσέγγιση της μεθόδου συγκόλλησης για τη συνένωσή τους. Ακόμα, προσδιορίστηκαν τα ίχνη που έχουν αφήσει τα απολεσθέντα διακοσμητικά στοιχεία, επιβεβαιώνοντας τις υποθέσεις των αρχαιολόγων του ΕΑΜ για τη φύση τους. Από την εφαρμογή της FORS, επιβεβαιώθηκαν τα αποτελέσματα ως προς τη γηγενή* φύση των κραμάτων και προσδιορίστηκαν τα διακοσμητικά υλικά ένθεσης που φέρουν σε ίχνη τα αντικείμενα.Από τη διερεύνηση αυτή συμπεραίνεται ότι η συνδυαστική εφαρμογή των NDT μεθόδων XRF και FORS αποτελεί κατάλληλη και αποτελεσματική μεθοδολογία διερεύνησης των έργων αυτής της κατηγορίας. Η μεθοδολογία αυτή προτείνεται ως βέλτιστη, στην κατεύθυνση της προτυποποίησής της, ειδικά για τις περιπτώσεις που είναι απαγορευμένη η δειγματοληψία, αλλά και η μεταφορά τους εκτός του περιβάλλοντός τους. Δ) Ιδιαίτερη συμβολή στα παραπάνω είχαν τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τη διεπιστημονική συνεργασία με ερευνητικές ομάδες στο πεδίο των Πληροφοριακών Συστημάτων και Ψηφιακής Επεξεργασίας καθώς και της Τεκμηρίωσης και Προτυποποίησης, που αφορούν στη δημιουργία εργαλείων πληροφορικής για την επεξεργασία των πρωτογενών δεδομένων των NDT μεθόδων καθώς και στην προτυποποίηση της περιγραφής και τεκμηρίωσης των μεθοδολογιών εφαρμογής και των δεδομένων των NDT μεθόδων στα εξεταζόμενα έργα. Τα αποτελέσματα αυτά εφαρμόστηκαν στην κατεύθυνση:α) της ανάπτυξης νέων εργαλείων/ τεχνικών αριθμητικής ανάλυσης των δεδομένων των μεθόδων XRF και FORS στις αρχαίες τοιχογραφίες και στα αρχαία αντικείμενα από κράματα χαλκού καιβ) της μελέτης και επιλογής προτύπων μεταδεδομένων και της ανάπτυξης εννοιολογικού μοντέλου προφίλ εφαρμογής για τη δημιουργία πιλοτικού Ολοκληρωμένου Περιβάλλοντος Αποτίμησης και Τεκμηρίωσης των Επεμβάσεων Συντήρησης Πολιτισμικών Έργων με Μη Καταστρεπτικές Μεθόδους. Οι παραπάνω εφαρμογές οδήγησαν στα ακόλουθα συμπεράσματα και επιτεύγματα:α) στη μοντελοποίηση των συνόλων τιμών που προκύπτουν από την εφαρμογή των XRF και FORS, στη δημιουργία βιβλιοθηκών πρότυπων μετρήσεων/ φασμάτων XRF και FORS που μπορούν να λειτουργήσουν ως οδηγοί καθώς και στη δυνατότητα της αυτόματης, αξιόπιστης και γρήγορης ταυτοποίησης των χρωστικών σε έργα που φέρουν πολυχρωμία και της αυτόματης κατηγοριοποίησης των αρχαίων αντικειμένων από κράματα χαλκού στις ιστορικές τους περιόδους.β) στην επέκταση του προτύπου μεταδεδομένων CIDOC-CRM – ISO 21127:2006, με την εισαγωγή νέων οντοτήτων σε αυτό, που αφορούν στα δεδομένα και μεταδεδομένα που προκύπτουν από την εφαρμογή των NDT μεθόδων, η οποία οδήγησε στην προτυποποίηση της τεκμηρίωσης των μεθοδολογιών εφαρμογής μη καταστρεπτικών μεθόδων, των ροών εργασίας και των αποτελεσμάτων τους στο CIDOC-CRM. Με τον τρόπο αυτό οι μεθοδολογίες καθίστανται διαλειτουργικές και μεταφέρσιμες, ενώ οι επιμέρους πληροφορίες αναπαρίστανται σημασιολογικά και είναι αναζητήσιμες και επεξεργάσιμες. * Γηγενής χρυσός: «native» gold, σε αντιπαράθεση με τον σκοπίμως κραματοποιημένο χρυσό: «alloyed» gold (όπως δίνονται οι όροι στην ξενόγλωσση βιβλιογραφία)