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獨特的畫架畫繪畫材料分析

2020-04-17

使用Micro-XRF儀器識別 MAHMOUD SA'ID 畫作的繪畫材料

 

 

畫架畫通常在由亞麻、棉麻等天然有機纖維製成的帆布架上進行創作。帆布上普遍塗有一層碳酸鈣、氧化鋅、碳酸鉛和硫酸鋇等白色無機材料作為底層,其他還包括動物膠、魚膠、酪蛋白膠等有機黏合劑,白底層是使用如石青、孔雀石綠、紅鋅礦、紅赭石、赭黃、銻黃、硃砂、群青、銅綠、鈷藍、骨炭等無機顏料,或茜草、茜素、靛藍、印度黃、木犀草素、檞皮素等有機染料與乾燥油(亞麻籽油、罌粟籽油、紅花油)混合,然後塗上清漆層。

 

目前通常採用大量分析方法來鑑定有機和無機顏料,如XRDMA-XRD以破壞性及非破壞性方法識別無機化合物,SEM-EDXXRF用於鑑別顏料中的化學元素,MA-XRF是針對畫作中元素分布分析最有效且非破壞性的技術之一,能將表面和下一層顏料視覺化,提供藝術家畫作繪製過程中許多技巧細節。

 

研究案例是一幅歷史油畫-"Lady on a Roof",是由著名埃及畫家Mahmoud Sa'id所署名,畫作尺寸110x110cm,依據畫家在右下角的署名(1-c)可以追溯到1928-1932年歷史,目前尚不清楚為什麼要花長達4年的時間完成,因此有進行研究的必要。這幅畫呈現一位挑著雙耳籃、站在屋頂上的埃及農婦,背景是天空、小房子、清真寺和運河景觀,特別是農婦的臉、手部及暖色系,都是受Akhenaten畫風影響,除了象徵女性生育力與純樸外,畫作還塗有清漆並以鍍金的簡單木製框架裝裱。目視檢查物件發現畫作由不同的顏料層和白底塗層組成(圖1-d),並且經歷許多大小裂紋現象(1-e), 塗料的某些區域有剝離和解理(1-f),畫作背面有汙漬和汙垢(1-g),有缺陷的補色(1-h,i)和錯誤的修補程序(1-j)。

 

 

 

由於Ma-XRF具有不須採樣即可從無機物表面進行掃描收集頻譜圖和數據的能力,此研究使用M6 Jetstream(Bruker Nano GmbH, Berlin, Germany),設備條件為50kV的銠靶材、電流600μA、不使用過濾器、 30mm2 帶有鋯窗的檢測器,掃描過程是在1055mbar下進行,採集時間40ms/pixel。

 

Ma-XRF對畫作掃描後獲得9種元素結果:Ca、Cr、Fe、Zn、Ba、Pb、Sr,以及較低信號的KCu,並在下面圖2中顯示不同元素的分布(2-a,b,c,d,e,f,g,h)和頻譜圖(2-i)。

 

由於MA-XRF對低原子序元素(例如Mg,AlSi)的敏感性較低,因此通常建議使用其他具有較高敏感性的技術(如SEM-EDX)來檢測更寬的範圍,或是結合XRD等其他技術來對塗料層中不同的無機顏料,以及其他化合物的可能化學元素進行分析。

 

用不同放大倍數對樣品進行SEM顯微攝影的結果表明,帆布是由亞麻線製成、膠黏並覆蓋有底材和塗料層,它非常易碎且被一些髒污汙染(如圖3-a)。塗料層經歷高度脆化和腐蝕,某些位置幾乎成粉末化,在其他斑點中,塗料層有開裂或完全剝落的現象(圖3-b,c)。

 

 

在下列樣品EDX能譜圖中可看出許多元素的組成: C,O,Mg,Al,Si,P,S,Cl,K,Ca,Cr,Fe,Zn,Sr,Cd,BaPb(4-a.藍色樣品, 4-b.黃色樣品, 4-c.紅棕色樣品, 4-d黑色樣品)。

 

 

四個樣品的XRD結果如表2及下圖中,藍色樣品包含作為藍色顏料的群青(Na,Ca)8(AlSiO4)6(SO4,S,Cl)2,黃色樣品包含黃赭石(Fe2O3.H2O),紅棕色樣品含有紅赭石(Fe2O3),黑色樣品包含石墨(C),另外還有檢測到重晶石(BaSO4)、鋅礦(ZnO)、水鐵礦(Pb3(CO3)2(OH)2閃鋅礦(ZnS)和石英(SiO2)等許多白色材料。

 

 

根據MA-XRFEDX的結果,Pb的存在暗示了水鐵礦(Pb3(CO3)2(OH)2),而Ca和其他一些元素(如NaS,SiAl)可能來自群青(天青石)(Na,Ca)8(AlSiO4)6(SO4,S,Cl)2,鈣和其他元素(例如PS)來自骨黑顏料,鐵可能來自紅棕色和黃色的氧化鐵(Fe2O3 / Fe2O3.H2O),作為不同陰影下的紅棕色和黃色油漆層中的顏料,Ba的強信號可能是指用於白底層的重晶石(BaSO4)Zn到鋅鋅礦(ZnO),尤其是在右側無色白色區域中具有強Ba信號的重晶石藍色樣本的下邊緣。其他元素如Sr,Cr,KCu,可能指的是著色材料或底層中的一些雜質,甚至是指隨著時間的推移污染油漆的某種外來污物,尤其是EDX未檢測到的Cu,以及僅在藍色樣品中檢測到的K,這可能表明在刷底層時使用的成分不兼容,或者可能表明藍色和黃色顏料層太厚,因此白色底層無法檢測到。而MA-XRF在所有樣品中均檢測出9種化學元素,這可能是由於畫家隨時間反覆應用了許多不同顏色層,這個結果可以解釋為什麼畫家花了四年時間來創作這幅獨特的繪畫。

 

本研究是對“Lady on a Roof”的繪畫材料和技術的寶貴見解,該繪畫是著名埃及畫家Mahmoud Sa'id所創作的獨特油畫,但該繪畫已經歷變質。使用的檢測方法揭示畫家在完成畫作的四年中使用的多層繪畫技術,因為使用MA-XRF所獲得的掃描樣品元素分佈圖幾乎在所有樣品中顯示相同的元素,同時也經由EDXXRD確認。在所研究的藍色,黃色,紅棕色和黑色樣品中,群青、黃石、紅石以及骨黑和石墨分別作為著色顏料。此外鋅礦(ZnO)天青石(Na,Ca)8(AlSiO4)6(SO4,S,Cl)2重晶石(BaSO4)水白鉛礦(Pb3(CO3)2(OH)2閃鋅礦(ZnS)和在油漆層和底層中檢測到的石英(SiO2),而亞麻籽油證明可用作黏合介質,將水白鉛礦與氧化鋅和重晶石混合後用作白色底層,再將黏著的亞麻織物用作畫布。所有調查和分析技術表明,畫作經歷了多少程度的退化現象,例如裂縫,劈裂,脆性,脆性和修補等程序。

 

reference

Elsayed, Y. E. E. (2019). IDENTIFICATION OF THE PAINTING MATERIALS OF A UNIQUE EASEL PAINTING BY MAHMOUD SA'ID. Egyptian Journal of Archaeological and Restoration Studies9(2), 155-169.

 

Bruker M6 Jetstream