Αξιοποίηση των διαγνωστικών τεχνικών ανάλυσης στη συντήρηση ανασκαφικών ευρημάτων

Abstract

This thesis examines a multidimensional topic related to the utilization of analytic techniques that are applicable to the conservation of antiquities and works of art and by extension to the preservation of cultural heritage and consists of three pillars. The central pillar of the thesis focuses on the building materials of the archaeological site of Ancient Pella and especially on the stone, contributing decisively to the understanding of the deterioration process as well as to the research to find materials and methods for the protection and maintenance of the monument, which proves to be imperative. A comprehensive program of microanalysis and testing was carried out to fully characterize the mineralogical, chemical, mechanical and thermal properties of stones collected from 15 different areas of the archaeological site. For the mineralogical and physicochemical characterization of the stone, the following methods were used: Stereoscopic microscopy, Optical microscope – Polarizing microscope, Scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffractometry (XRD), X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), Ion chromatography, color measurements and isotopic study. The physical-mechanical characteristics such as porosity, specific gravity, nitrogen porosimetry (BET), compressive strength, ultrasonic speed, water vapor permeability were determined and thermal methods were also implemented. The obtained results showed that the stone presents significant differences in terms of its mineralogical and physical-mechanical characteristics. Through microscopic examination of the stone it was observed that it is a rock composed of fossiliferous, micritic limestone. Mineralogical examination showed that the main mineral is calcite. Surface alteration and deterioration as well as the presence of biological activity have been observed in almost all samples. It is found that the mineralogical composition of the stone in combination with the environmental conditions can be considered as the main factors for the extensive deterioration it presents and as the main cause is considered rainwater, high humidity and frost. In terms of mechanical strength, 55% of the studied samples are classified as low strength rocks demonstrating the immediate need to take measures. The second pillar of the thesis is a project of science communication and focuses on the creation of two open labs for diagnosis and preservation of the stone. This is an innovation as it is attempted for the first time in Greece. A case study was based on a questionnaire aiming, on the one hand, for visitors to approach the object experientially and to understand the complex work of scientific techniques to preserve the monument, and on the other hand, to sensitize the interdisciplinary community in this direction. The study finds the public's lack of information on the scientific work of antiquities conservation, but also the willingness to get to know and participate through original participatory actions. The study also shows that open workshops can attract more visitors. The third pillar of the records the stages if the implementation of a database (DB), whose main purpose is the gathering of analytic and diagnostic techniques in the field of cultural heritage conservation, as well as the recording of relevant equipment of the research laboratories based in Greece. In particular, the database includes data concerning the following: a) which technique or method is used by each laboratory and to which materials it is applied, b) who is in charge of each laboratory and c) in what way can they utilize these tools and techniques to carry out research. At the same time, the techniques and methods are described in the DB for anyone looking for information on these subjects and for the students studying Antiquities and works of art conservation at the vocational highschools in Greece. The main objective of this DB is to be a modern tool for scientists, researchers, and students (University and highschool) in the field of cultural heritage conservation.

Η παρούσα διατριβή μελετά ένα πολυδιάστατο θέμα που αφορά την αξιοποίηση των διαγνωστικών τεχνικών ανάλυσης οι οποίες εφαρμόζονται στη συντήρηση αρχαιοτήτων και έργων τέχνης, κι ως εκ τούτου στη διατήρηση της πολιτιστικής κληρονομιάς, και απαρτίζεται από τρεις πυλώνες. Ο πρώτος και κεντρικός πυλώνας της διατριβής εστιάζει στα δομικά υλικά του αρχαιολογικού χώρου της Αρχαίας Πέλλας και ιδιαίτερα στον λίθο, συμβάλλοντας καθοριστικά στην κατανόηση της διαδικασίας φθοράς καθώς και στην έρευνα για την εξεύρεση υλικών και μεθόδων για την προστασία και συντήρηση του μνημείου. Πραγματοποιήθηκε ένα ολοκληρωμένο πρόγραμμα μικροανάλυσης και δοκιμών για τον πλήρη χαρακτηρισμό των ορυκτολογικών, χημικών, μηχανικών και θερμικών ιδιοτήτων των λίθων που συλλέχθηκαν από 15 διαφορετικές περιοχές του αρχαιολογικού χώρου. Για τον ορυκτολογικό και φυσικοχημικό χαρακτηρισμό χρησιμοποιήθηκαν οι μέθοδοι: Στερεοσκοπική μικροσκοπία, οπτικό μικροσκόπιο–πολωτικό μικροσκόπιο, ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM), περιθλασιμετρία ακτίνων Χ (XRD), φασματοσκοπία φθορισμού ακτίνων–Χ (XRF), ιοντική χρωματογραφία, χρωματικές μετρήσεις και ισοτοπική μελέτη. Πραγματοποιήθηκε ο προσδιορισμός των φυσικο-μηχανικών χαρακτηριστικών του λίθου όπως το πορώδες, το ειδικό βάρος, ποροσιμετρία αζώτου (ΒΕΤ), αντοχή σε θλίψη, ταχύτητα υπερήχων, διαπερατότητα υδρατμών κι επίσης υλοποιήθηκαν θερμικές μέθοδοι. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν έδειξαν ότι ο λίθος παρουσιάζει σημαντικές διαφοροποιήσεις σε σχέση με τις προηγούμενες έρευνες ως προς τα ορυκτολογικά και φυσικο-μηχανικά του χαρακτηριστικά. Μέσω της μικροσκοπικής εξέτασης του λίθου παρατηρήθηκε ότι πρόκειται για ένα πέτρωμα που αποτελείται από απολιθωματοφόρο, μικριτικό ασβεστόλιθο. Η ορυκτολογική εξέταση έδειξε ότι το κύριο ορυκτό είναι ο ασβεστίτης. Σχεδόν σε όλα τα δείγματα έχει παρατηρηθεί επιφανειακή αλλοίωση και απομείωση καθώς και παρουσία βιολογικής δραστηριότητας. Διαπιστώνεται πως η ορυκτολογική σύσταση του λίθου σε συνδυασμό με τις περιβαλλοντικές συνθήκες μπορούν να θεωρηθούν ως οι κύριοι παράγοντες για την εκτεταμένη φθορά που παρουσιάζει. Βασικοί αιτιώδεις παράγοντες θεωρούνται το νερό της βροχής, η υψηλή υγρασία και ο παγετός. Ως προς τις μηχανικές αντοχές, το 55% των δειγμάτων που μελετήθηκαν κατατάσσονται σε πετρώματα χαμηλής αντοχής καταδεικνύοντας την άμεση ανάγκη λήψης μέτρων. Ο δεύτερος πυλώνας της διατριβής αποτελεί ένα εγχείρημα ερευνητικής εξωστρέφειας και επικοινωνίας της επιστήμης των διαγνωστικών τεχνικών ανάλυσης και της συντήρησης αρχαιοτήτων, μέσω της δημιουργίας δύο ανοικτών εργαστηρίων διάγνωσης, μελέτης και συντήρησης του λίθου in situ (στον αρχαιολογικό χώρο της Πέλλας). Πρόκειται για μια καινοτομία που επιχειρείται για πρώτη φορά στην Ελλάδα. Η μελέτη περίπτωσης βασίστηκε σε ερωτηματολόγιο με σκοπό, αφενός, οι επισκέπτες να προσεγγίσουν βιωματικά το αντικείμενο και να κατανοήσουν το πολυσύνθετο έργο και τη σημασία των τεχνικών συντήρησης, και αφετέρου, να κινητοποιήσει την επιστημονική κοινότητα προς την κατεύθυνση της εξωστρέφειας και της επικοινωνίας με το ευρύτερο κοινό. Η μελέτη διαπιστώνει την ελλιπή ενημέρωση του κοινού για το επιστημονικό έργο της συντήρησης αρχαιοτήτων αλλά κυρίως την προθυμία γνωριμίας και συμμετοχής μέσα από πρωτότυπες συμμετοχικές δράσεις. Παράλληλα, αναδεικνύεται ότι τα ανοιχτά εργαστήρια δύνανται να αποτελέσουν πόλο έλξης περισσότερων επισκεπτών.Ο τρίτος πυλώνας της έρευνας καταγράφει τα στάδια υλοποίησης μιας βάσης δεδομένων (ΒΔ) με σκοπό την καταγραφή του εξοπλισμού των ερευνητικών εργαστηρίων που εδρεύουν στην Ελλάδα σχετικά με τις διαγνωστικές τεχνικές ανάλυσης και διάγνωσης στο πεδίο της συντήρησης της πολιτιστικής κληρονομιάς. Ειδικότερα, η ΒΔ περιλαμβάνει στοιχεία που αφορούν στα εξής: α) ποια τεχνική ή μέθοδο χρησιμοποιεί το κάθε εργαστήριο και σε ποια υλικά αυτή εφαρμόζεται, β) ποιος/α είναι ο/η υπεύθυνος/η του εργαστηρίου και γ) με ποιον τρόπο μπορούν να αξιοποιηθούν τα εν λόγω εργαλεία και τεχνικές από την ερευνητική και εκπαιδευτική κοινότητα, καθώς κι από το ευρύτερο κοινό. Συμπληρωματικά, στη ΒΔ περιγράφονται οι εν λόγω τεχνικές και μέθοδοι για κάθε ενδιαφερόμενο που αναζητά πληροφορίες για τη χρήση τους στον πολιτισμό και πιο συγκεκριμένα στη συντήρηση έργων τέχνης και αρχαιοτήτων. Ο βασικός στόχος της συγκεκριμένης ΒΔ είναι να αποτελέσει ένα σύγχρονο εργαλείο για επιστήμονες, ερευνητές, φοιτητές και μαθητές στο πεδίο της συντήρησης της πολιτιστικής κληρονομιάς.