Αρχαιομετρική μελέτη των υλικών κατασκευής εντοίχιων ψηφιδωτών από μνημεία της Θεσσαλονίκης

Abstract

The subject of the present dissertation is the comparative examination of the manufacturing materials of glass tesserae, originating from three monuments in Thessaloniki: St. Sophia, Rotunda, and St. Demetrios. In total, one hundred and twenty-seven glass tesserae, belonging to various chromatic categories, were analyzed using Optical Microscopy, Ultraviolet–Visible Reflectance Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy combined with Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, and X-ray Diffraction. The aim was to determine their chemical composition and to identify manufacturing and technological features, in order to enable comparative interpretation with known and studied mosaic assemblages from the Mediterranean basin. The color of the tesserae was determined using the Munsell and CIE L*a*b* (1976) color systems. Elemental analysis of the glass included the identification of eighteen (18) elements (Si, Na, K, Ca, Al, Pb, Fe, Mn, Mg, Cu, Co, Sb, Sn, Ti, P, S, Cl, and Zn), expressed as weight percentages (% wt) of the total composition. These elements correspond to the constituents of the raw materials of primary glass: sand, flux, and stabilizer, as well as to components that determine the optical properties of the glass at the secondary processing stage. Based on the results, the glass of the tesserae belongs to the soda–lime–silica glass category, using the mineral natron as a flux. High potassium contents in the majority of the tesserae indicate contamination of the glass during secondary processing aimed at modifying its optical properties, as well as the use of recycled glass. The use of recycled glass is further evidenced by the presence of different glass types within the same tessera and by the simultaneous presence of antimony and manganese—two elements that were used, separately, to achieve decolorization at the primary glass production stage. The tesserae from the three monuments exhibit similarities across individual chromatic categories with regard to the elements or compounds responsible for glass coloration and opacity. In the majority of the tesserae, inclusions or crystalline phases with tin as a principal element were identified, a feature representative of Byzantine glassmaking. Yellow tin–lead compounds are responsible for the color of the yellow and green tesserae. The blue tesserae owe their color to the presence of divalent copper, iron, and cobalt ions, while phosphorus and calcium-rich aggregates were also identified, indicating the use of bone ash as an opacifying agent. In the brown tesserae, the color results from the formation of metallic copper crystals. The black glass tesserae are characterized by high iron and manganese contents, which impart blue, green, or lilac hues to the glass. In the gold tesserae, the gold foil consists of a gold–silver alloy or a gold–silver–copper alloy. Correspondingly, in the silver tesserae, the metallic leaf consists either of pure silver, a silver–gold alloy, or a silver alloy with other metals. The technological features identified in the tesserae from the three monuments are consistent with the published data, to date, regarding glass technology and use in the Mediterranean basin and the Near East during Late Antiquity and the Byzantine period.

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής αποτελεί η συγκριτική εξέταση του υλικού κατασκευής γυάλινων ψηφίδων, προερχόμενων από τρία μνημεία της Θεσσαλονίκης, την Αγία Σοφία, τη Ροτόντα και τον Άγιο Δημήτριο. Συνολικά, εκατόν είκοσι επτά γυάλινες ψηφίδες, οι οποίες ανήκουν σε διάφορες χρωματικές κατηγορίες, εξετάστηκαν με τις μεθόδους της Οπτικής Μικροσκοπίας, της Φασματοσκοπίας Ανάκλασης Υπεριώδους-Ορατού, της Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Σάρωσης-Φασματοσκοπίας Ακτίνων Χ Ενεργειακής Διασποράς και της Περιθλασιμετρίας Ακτίνων Χ. Στόχος ήταν ο προσδιορισμός της χημικής τους σύστασης και ο εντοπισμός κατασκευαστικών και τεχνολογικών στοιχείων, προκειμένου να υπάρξει συγκριτική ερμηνεία και αντιστοίχιση με γνωστά, μελετημένα, ψηφιδωτά σύνολα της λεκάνης της Μεσογείου. Το χρώμα των ψηφίδων προσδιορίστηκε με βάση τα χρωματικά συστήματα Munsell και CIE L*a*b* (1976). Η στοιχειακή ανάλυση του γυαλιού αφορούσε στον εντοπισμό δεκαοκτώ στοιχείων (Si, Na, K, Ca, Al, Pb, Fe, Mn, Mg, Cu, Co, Sb, Sn, Ti, P, S, Cl, και Zn), εκφρασμένων σε ποσοστό % κατά βάρος (% wt), επί της συνολικής σύστασης. Τα στοιχεία αυτά παραπέμπουν στα συστατικά των πρώτων υλών του πρωτογενούς γυαλιού: της άμμου, του ευτηκτικού παράγοντα και του σταθεροποιητή δικτύου, καθώς και στα συστατικά που διαμορφώνουν τις οπτικές ιδιότητες του γυαλιού. Με βάση τα αποτελέσματα, το γυαλί των ψηφίδων των τριών μνημείων ανήκει στην κατηγορία του γυαλιού νατρίου-ασβεστίου-πυριτίου, με ευτηκτικό παράγοντα το ορυκτό νάτρο. Υψηλά ποσοστά καλίου στην πλειονότητα των ψηφίδων παραπέμπουν σε επιμόλυνση του γυαλιού κατά την δευτερογενή επεξεργασία του με σκοπό τη διαμόρφωση των οπτικών του ιδιοτήτων, καθώς και στη χρήση ανακυκλωμένου γυαλιού. Η χρήση ανακυκλωμένου γυαλιού μαρτυρείται, επιπλέον, και από την παρουσία διαφορετικών τύπων γυαλιού στην ίδια ψηφίδα, καθώς και από την ταυτόχρονη παρουσία αντιμονίου και μαγγανίου, δύο στοιχείων που χρησιμοποιούνται, χωριστά, για την επίτευξη διαφάνειας σε πρωτογενές επίπεδο παραγωγής του γυαλιού. Οι ψηφίδες των τριών μνημείων παρουσιάζουν ομοιότητες στις επιμέρους χρωματικές κατηγορίες, όσον αφορά στα στοιχεία ή ενώσεις που ευθύνονται για τον χρωματισμό του γυαλιού και την απόδοση αδιαφάνειας. Στην πλειονότητα των ψηφίδων απαντώνται εγκλείσματα ή κρυσταλλικές φάσεις με βασικό στοιχείο τον κασσίτερο, ένα χαρακτηριστικό που αντιπροσωπεύει την βυζαντινή υαλουργική παράδοση. Κίτρινες ενώσεις του κασσιτέρου με μόλυβδο ευθύνονται για το χρώμα των κίτρινων και πράσινων ψηφίδων των τριών μνημείων, προσδίδοντας παράλληλα και αδιαφάνεια. Οι γαλάζιες/μπλε ψηφίδες οφείλουν το χρώμα τους στην παρουσία ιόντων δισθενούς χαλκού, σιδήρου και κοβαλτίου, ενώ εντοπίστηκαν σε αυτές συσσωματώματα πλούσια σε φώσφορο και ασβέστιο, τα οποία παραπέμπουν στη χρήση τέφρας οστών ως αδιαφανοποιητή. Στις καστανές ψηφίδες το χρώμα οφείλεται στην παρουσία μεταλλικού χαλκού. Οι μαύρες, γυάλινες ψηφίδες, χαρακτηρίζονται από υψηλά ποσοστά σιδήρου και μαγγανίου, τα οποία δίνουν μπλε, πράσινες ή λιλά αποχρώσεις στο γυαλί. Στις χρυσές ψηφίδες το χρυσό φύλλο αποτελείται από κράμα χρυσού με άργυρο, ή με άργυρο και χαλκό. Αντίστοιχα στις αργυρές ψηφίδες το μεταλλικό φύλλο αποτελείται είτε από καθαρό άργυρο, είτε από κράμα αργύρου με χρυσό, είτε από κράμα αργύρου με άλλα μέταλλα. Τα τεχνολογικά στοιχεία που εντοπίστηκαν στις ψηφίδες των τριών μνημείων συμβαδίζουν με τα, έως σήμερα, δημοσιευμένα δεδομένα για την τεχνολογία και χρήση του γυαλιού στη λεκάνη της Μεσογείου και την Εγγύς Ανατολή, κατά την ύστερη αρχαιότητα και τη βυζαντινή περίοδο.