1. Caratterizzazione di pigmenti a base di terre

1

23

4

5

6

7

Perugino, Adorazione dei Magi, Trevi

GIALLO Ocra gialla (yellow ochre)

ROSSO Ocra rossa (red ochre)

MARRONE Terra di Siena (raw Siena)Terra d’ombra (raw umber)

BRUNO Terra di Siena bruciata (burnt Siena)Terra d’ombra bruciata (burnt umber)Caput mortumMorellone

VERDE Terra verde (green earth)

BIANCO Bolo bianco (China clay)

Ocra gialla Terra d`ombraUV-VIS UV-VIS

XRF XRF

Ocra rossa Terra verdeUV-VISUV-VIS

XRF XRF

Ematite

α-Fe2O3

Il comune minerale di ferro massivo e’ l’ematite rossa. Struttura tipo corundum.Ha indice di rifrazione 2.9-3.2. E’ il pigmento dell’ocra rossa.

Maghemite

γ-Fe2O3

Il comune minerale di ferro massivo e’ l’ematite rossa. Ha indice di rifrazione 2.9-3.2. E’ il pigmento dell’ocra rossa.

Goethite

α-FeO.OH

Di colore marrone-giallo.Contiene spesso impurezze di SiO2, Fe2O3 e H2O. Ha indice di rifrazione 2.3-2.5. Si disidrata in α-Fe2O3. E’ il pigmento dell’ocra gialla.

Lepidocrite

γ-FeO.OH

Di colore arancione-giallo. Contiene spesso impurezze di SiO2, Fe2O3 e H2O. Ha indice di rifrazione 2.3-2.5. Si disidrata in γ-Fe2O3. E’ il pigmento dell’ocra bruna, spesso in miscela con la goethite.

LimoniteFeO.ΟΗ nΗ2Ο

Di colore marrone-giallo. Si pensava avesse formula definita 2Fe2O3.3H2O ma e’ costituita da lepidocrite e goethite. Contiene spesso impurezze di SiO2, Fe2O3 e H2O. Ha indice di rifrazione 2.0-2.1. E’ il pigmento dell’ocra gialla.

Pirolusite

ΜnΟ2

Di colore grigio nero. E’ il pigmento della terra d`ombra e del morellone in miscela con l`ematite..

Caolinite

(Al)4[Si4O10](OH)8

La caolinite e’ un minerale argilloso costituito da unità [Si4O10]4-

Ocra rossa

0.4µm colore violetto 0.1µm colore rosso scuro

Al-Si-O caolino Fe2O3

Ocra gialla FeO.OH

Terra di SienaFe2O3

Terra d’ombra

Glauconite Glauconite e e celadoniteceladonite

Sono minerali della classe delle MICHE. Si formano in ambiente marino, generalmente in acque poco profonde. Si trovano in calcari impuri, arenarie e siltiti e in cavita’ interne dei basalti di origine vulcanica.

(K,Na,Ca)∼1.6(Fe3+,Al,Mg,Fe2+)Si4.0Al0.7O20(OH)4

Il colore verde e` dovuto alla interazione dei cromoforiFe(II) e Fe(III). Fe(II) contribuisce con il colore blu mentre il Fe(III) con la componente gialla. L`indice di rifrazione e` ca. 1.6.

O-H stretching

O-H bending

Si-O stretching

FT-IR

µRaman

Si-O stretching

Fe-O stretching

145vs; 399w; 510w; 636m; 685m; 820vw; 1007m; 1084m

Le indagini alla Vigna Parrocchiale di Cerveteri

Le ricerche sui reperti

C.Miliani, F.Rosi, I.Borgia, L.Cartechini, B.Brunetti, A.Sgamellotti

Studio della tecnica pittorica

Frammenti di pittura murale

C strato pittorico: pigmenti e leganteA B C

A supporto

B intonaco

C-1i C-3e C-3eC-1e

Le tecniche di indagine

Non distruttive: fluorescenza a raggi X (XRF)

Micro distruttive: microRaman (µR)micro infrarosso (µFTIR)micro diffrazione a raggi X (µXRD)*

Stratigrafiche: microscopia ottica ed elettronica

Supporto: analisi morfologica

sul retro dei frammenti sono visibili i segni di una incannucciata che supportava il dipinto alla parete dell’edificio

Intonaco: caratterizzazione compositiva

Laboratory of Synchrotron Radiation Source di Daresbury (UK)

XRF

1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5

S

S

SS

S S

S

Q+C+E

E

EE

E

E

E

C+E

CC C

Q

C

Q Q

Q

Q

S+Q

intonaco ematite (E) calcite (C) quarzo (Q) sanidino (S)

Inte

nsita

` (u.

a.)

D (Α)

microXRD

materiale a grana molto fine proveniente dalla frantumazione di rocce di origine magmatica

pirosseni

feldspatiMO

Intonaco: studio stratigrafico

40x

strato esterno

500 750 1000 1250 1500 1750 3000 3250 3500 3750 40000.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1FTIR

Silic

ati

Qua

rzo

Car

bona

to d

i cal

cio

strato interno

asso

rban

za

ν (cm-1)

interno

esterno

SEM-EDS

esterno

interno

MO Foramminiferi

e’ presente uno strato esterno di finitura (~ 2 mm) arricchito in rocce di natura organogena

Strato pittorico: analisi non distruttive XRF

Strato pittorico: identificazione dei pigmenti

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

157

cm-1 280 cm-1

708 cm-1

1076 cm-1

Inte

nsity

(cps

)

raman shift (cm-1)

1000 20000.0

0.1

410

cm-1 H

H = ematite

1080

cm

-1 H

827

cm-1

667

cm-1 H

505

cm-1 H

1331 cm-1 H

611

cm-1 H

297

cm-1 H

H

234

cm-1 H

C-3-02 arancio

Inte

nsity

(cps

)raman shift (cm-1)

1000 20000.0

0.1

H = ematiteC = carbonato

1096

cm

-1 C

957

cm-1

705

cm-1 F

e,M

n ox

ides

493

cm-1 H

1322

cm

-1 H

613

cm-1 H

412

cm-1 H

236

cm-1 H

C-3-02 rosso

Inte

nsity

(cps

)

raman shift (cm-1)1000 2000

0.00

0.05

0.10

0.15

M = maghemite γ-Fe2O3

670

cm-1 M

1406

cm

-1 M

1085

cm

-1 C

720

cm-1 M

491

cm-1 M

358

cm-1 M

200

cm-1 M

C-A-02 rosso

Inte

nsity

(cps

)

raman shift (cm-1)

200x

200x

200x

Pigmenti: CaCO3, α-Fe2O3, MnO2, γ-Fe2O3 SiO2, TiO2

Strato pittorico: studio stratigrafico

arriccio

finitura

strato pittoricoalterazione

finitura

strati pittorici

arriccio

100x

100x

Strato pittorico: identificazione del legante

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000.0

0.1

0.2

0.3

0.4

FTIR

1420

C

1040

S

877

C

715

C

pigmento bianco

asso

rban

zaν / cm-1

Analisi µFTIR: non si osserva la presenza di leganti organici (proteine, olii, polisaccaridi) ne` di eventuali prodotti alterazione

Strato pittorico: identificazione del legante

Pigmento: ossidi di ferro

Legante: carbonato di calcio(tracce di P, Si, Al)

X 4

Conclusioni

Supporto: incannucciata su parete di tufo.

Arriccio: roccia magmatica macinata (k-feldspati, pirosseni quarzo).

Finitura: calcare organogeno e roccia magmatica macinata.

Strato pittorico rosso scuro: ossidi di ferro e manganese a secco.

Strato pittorico bianco: calcite e quarzo a secco.

Strato pittorico arancione: ossidi di ferro a secco.

Legante: CaCO3 con impurezze a base di Si, K, P

Prospettive

1. Studio di provenienza dei pigmenti rossi(dimensioni e cristallinita’ degli ossidi, impurezze)

2. Confronto delle tecniche esecutive di pitture murali arcaiche e orientalizzanti dell’area ceretana(composizione dell’intonaco e natura del legante)

“Madonna delle Grazie”Il Perugino

Perugia Monastero di Sant’Agnese

Le campiture verdi

-interno manto

-risvolto manto

prelievimisure XRF

-cinta

-albero destra

Le campiture verdi

Descrizione S K Ca Mn Fe Cu Zn Au Pb As

02 Risvolto manto

Vergine 1.11 29.89 60.72 153.33 0.93

09 Verde-oro manica angelo 0.29 0.50 44.07 9.46 2.27

10 Albero 0.22 32.31 2.76 70.63 2.10

22 Interno manto 0.09 0.54 9.56 15.11 0.57 0.09 0.36

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

3567

1590

147610

8096

479

659

470

055

046

027321

814

0

PA11-01 PA17-07

Inte

nsity

(a.u

.)

Raman shift (cm-1)1000 1500 2000 2500 3000 3500

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

C= calciteOx= ossalati

Ox

Ox

3559

1082

978

C

C

PA11-01 PA12-01

Tras

mitt

anza

(%)

Wavenumber (cm-1)

terra verde

Raman FT-IR

Le campiture viola e marroni

- veste viola vergine- veste marrone suora

prelievimisure XRF

Veste della Vergine

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200

H= ematite

1305

H

H

H

H

297

H

H

ν(Mn-O)

670 cm-1

Inte

nsity

Raman shift (cm-1)

-terre naturali ossidi di ferro e manganese

-calcite

-nero carbone

risultati XRF Descrizione S K Ca Cr Mn Fe Cu Zn

01 Veste Vergine 0.15 tr 74.26 tr 102.22 04 Veste Vergine 0.14 tr 57.75 tr 101.45 1.46 08 Veste angelo 0.15 0.65 44.07 0.14 9.47 1.42

Analisi stratigrafica

400x

40µm

640x

Element peso % Al2O3 1,45 CaO 3,43 FeO 95,12

Analisi EDS cristalli chiari

1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200

HH

HHH

H= ematite

H PA 02

Inte

nsity

Raman shift (cm-1)

Veste della suora

-terre naturali ossidi di ferro

-terra verde

-calcite

risultati XRF

Descrizione S K Ca Cr Mn Fe Cu Zn 01 Veste Vergine 0.15 tr 74.26 tr 102.22 04 Veste Vergine 0.14 tr 57.75 tr 101.45 1.46 08 Veste angelo 0.15 0.65 44.07 0.14 9.47 1.42 13 Manto suora a sinistra 0.10 0.34 18.65 24.65 0.58