English
Jak je malba stará? Kdo je její autor? Jak vypadala v době vzniku? Takové otázky si kladou nejen diváci obdivující umělecká díla, ale i odborníci, kteří se věnují výzkumu kulturního dědictví, protože původ některých děl nebývá jasný – signatura chybí, historické dokumenty jsou ztracené. Již desátým rokem hledají odpovědi na tyto otázky pracovníci Akademické laboratoře materiálového průzkumu malířských děl – společného pracoviště Ústavu anorganické chemie AV ČR (ÚACH) a Akademie výtvarných umění v Praze (AVU), kteří usilují o prohloubení znalostí o výtvarných materiálech a technice malby, rozvíjejí metody instrumentální materiálové analýzy a zkoumají procesy stárnutí materiálů ovlivňujících vzhled malířských děl. Poznatky získané vědeckým výzkumem vedou v mezioborové diskusi s uměleckými a umělecko-historickými obory k pochopení historie vzniku díla a jeho hodnoty nebo k nalezení cest jeho záchrany při restaurování.
Foto: Janka Hradilová, Archiv autorky
Neinvazivní měření pozdně gotické polychromované plastiky Oplakávání Krista v Moravské galerii v Brně metodou přenosné rentgenové fluorescence
Akademická laboratoř materiálového průzkumu malířských děl (ALMA), kterou v roce 2004 založily obě zúčastněné instituce, navázala na předchozí úspěšnou spolupráci (od roku 1997). Hlavním předmětem jejího zájmu jsou výtvarná umělecká díla, tj. závěsné obrazy, polychromované plastiky a nástěnné malby, a to pro jejich technologickou podobnost. Výzkumné aktivity lze rozdělit do tří prolínajících se oblastí: prohlubování znalostí o historických malířských materiálech a vývoji malířské techniky, rozvoj a vývoj instrumentálních metod pro materiálovou analýzu a studium mechanismů a projevů degradace historických výtvarných materiálů.
Pojem „malířská technika“ zahrnuje jak aspekt výtvarný a stylový, které studují umělci a umělečtí historici, tak materiálový a technologický, jenž lze zkoumat nástroji přírodních a materiálových věd. Materiály a způsob jejich použití souvisí s dobou a místem, v němž autor tvořil. Malířská technika tudíž na jednu stranu odráží dobové zvyklosti (například používání hlinkových podkladů v barokní malbě), na druhou stranu v ní lze nalézt odlišnosti dané dostupností surovin v určitém místě (například odlišné mineralogické složení těchto hlinek v různých koutech Evropy). Různí malíři či malířské dílny navíc upřednostňovali rozdílné materiály nebo určitý způsob jejich kombinace, čímž v díle zanechali specifické rysy, které označujeme za „otisky prstů“ – tzv. fingerprinty.
Bez vhodných analytických nástrojů a cílených analýz lze však takové fingerprinty hledat jen obtížně. I proto se pracovníci laboratoře ALMA soustavně snaží o zdokonalování metod instrumentální analýzy, přičemž ctí současný trend šetrnosti a minimalizace zásahů do zkoumaného díla. Průzkum děl se tak uskutečňuje ve dvou fázích. Nejprve se dílo zkoumá neinvazivně, tj. bez odběru vzorků, in situ přenosnými přístroji (například mobilní rentgenfluorescenční spektrometr umožňuje rychlou identifikaci chemických prvků v celé ploše díla).
Foto: Zdeňka Čermáková, Archiv autorky
Teplotně závislé barevné změny vivianitu v různých pojivech
Na základě získaných dat lze vytipovat nejvhodnější místa pro odběr vzorků, což vede ke snížení jejich počtu. Odběr je zpravidla možný jen v rámci restaurování díla, což je zároveň jedinečná příležitost získat velmi užitečné informace. Odebrané mikrovzorky, obvykle ne větší než jeden milimetr, se ve formě vybroušených příčných řezů zkoumají mikroskopickými a mikroanalytickými metodami, které jsou ke vzorku nedestruktivní, což umožňuje, aby byl zkoumán postupně různými metodami a byl zachován pro účely pozdějšího bádání nebo komparace. Kombinace různých metod je nezbytná pro podrobný popis stratigrafie malířských vrstev včetně odlišení originální malby a druhotných zásahů i pro detailní identifikaci všech materiálů podložky (například dřeva nebo plátna), podkladových a barevných – malířských vrstev. Platí přitom, že zatímco pojiva barev určují základní typ malířské techniky (například olejomalba, tempera), složení pigmentů a anorganických plniv má vztah k dataci a provenienci díla.
Ne všechny složky díla však odpovídají původnímu stavu. Mnohé materiály přirozeně stárnou (například organické laky žloutnou a tmavnou), jiné se mění v důsledku působení okolních podmínek, jako jsou vlhkost či intenzita světla, a tím ve výsledku negativně ovlivňují vzhled celého díla. Nejzásadnější jsou změny barevnosti, které ovlivňují i výklad zobrazeného výjevu. Nejvíce ohroženými díly jsou v tomto smyslu nástěnné malby, které jsou často vystaveny působení vzlínající vlhkosti a v ní rozpuštěných solí, výkyvům teplot spojených s kondenzací par na jejich povrchu a působení mikroorganismů, jimž se v obvykle vlhčích podmínkách nástěnných maleb dobře daří. Součástí výzkumných aktivit laboratoře ALMA je tak i studium procesů degradace a koroze různých pigmentů vlivem těchto faktorů.
Správná identifikace výtvarných materiálů, rozpoznání jejich změn, určení jejich vztahu k provenienci díla, popis malířské techniky a její interpretace v umělecko-historickém kontextu vyžaduje mnohostranný pohled. V laboratoři ALMA jej zabezpečuje spolupráce odborníků z různých oborů – mineralogie, geochemie, anorganické a analytické chemie, technologie materiálů, historie umění a restaurování.
Provenience podle minerálních pigmentů
V současnosti řeší laboratoř ALMA tříletý projekt zaměřený na zpřesnění mikroanalytického určování jílových minerálů v mikrovzorcích maleb. Je třeba především zmínit, že v historických výtvarných dílech se s minerálními pigmenty setkáváme mnohem častěji než s pigmenty vyráběnými uměle podle dobových receptur. Masivní chemická výroba pigmentů a barev začala až v průběhu 19. století. Těžené minerální pigmenty byly málo upravované (například jen mletím), a tak kvůli absenci purifikačních procesů často obsahují charakteristické příměsi související se způsobem jejich utváření v přírodě. Máme-li dostatek komparačního materiálu, například referenční vzorky ze starých dolů, může nás to dovést až k lokalitě těžby. Souvislost mezi lokalitou těžby a místem vzniku díla však nemusí být přímočará, protože i ve středověku existoval obchod a opravdu kvalitní pigmenty se dovážely na značnou vzdálenost. Je proto dobré zaměřit se na pigmenty v přírodě běžné (které se z daleka vozit nevyplatilo) a navíc mineralogicky proměnlivé, aby nesly otisk svého původu. Takovými jsou pigmenty jílové neboli hlinky.
Foto: David Hradil a Janka Hradilová, Archiv autorů
Velmi kvalitní červený jíl zvaný „bolus“ v místě historické těžby u Hořence v západních Čechách a v podkladové vrstvě barokního obrazu Karla Škréty na příčném řezu mikrovzorkem
Je pozoruhodné, že provenienční znaky v hlinkách dosud nikdo nehledal, v materiálových analýzách jsou často uváděné termínem „železité okry“. Příměs (hydro)- oxidů železa, jako je goethit nebo hematit, skutečně určuje barevnost, pro zjištění provenience však sloučeniny Fe nejsou podstatné. Rovněž termíny „okr“ a „hlinka“ nepředstavují totéž: termín „okr“ je odvozen od barevnosti – okrové – a může být reprezentován i čistým goethitem [FeO(OH)], termín „hlinka“ odkazuje k vysokému obsahu hliníku, tedy hlinitokřemičitanů – alumosilikátů, v našem případě vrstevnatých, tedy jílových minerálů. Příkladem jílových minerálů je kaolinit; však se také čistému kaolinu bez příměsí říká „bílá hlinka“.
Důvod, proč se rutinní analýzy výtvarných děl zaměřovaly dosud jen na přítomnost barvicích příměsí v hlinkách, je také metodický. Hojně používané mikrospektroskopické metody s vysokým prostorovým rozlišením jsou sice rychlé, jílové minerály ale spolehlivě odlišovat nedokáží. Například při analýze Ramanovým spektrometrem poskytují silný signál přírodní příměsi jednoduchých oxidů, jako je již zmíněný hematit (Fe2O3) nebo anatas (TiO2); jílové minerály však mají signál velmi slabý a ve spektru barevné hlinky tak často vidět nejsou – a to ani tehdy, když ve vzorku zcela převažují. V laboratoři ALMA jsme proto otestovali metodu práškové rentgenové mikrodifrakce, která je sice v oboru rozšířena mnohem méně, avšak v mnoha případech se ukazuje jako nezastupitelná. Touto metodou lze v mikrovzorcích malířských děl rozlišovat různé jílové minerály podle odlišnosti jejich krystalových struktur. Odlišnost je dána především reaktivním mezivrstvím některých jílových minerálů, například smektitů, vedoucí ke krystalochemické variabilitě a tvorbě tzv. smíšených struktur (směsných krystalů).
Detailní rozlišování jílových struktur nám již v minulosti umožnilo klasifikovat barokní hlinkové podklady různého původu a pomocí tohoto nástroje odlišit v našich sbírkách díla italské a středoevropské provenience – u nich navíc i určit, byl-li použit červený jíl z Bavorska nebo západních Čech. U podkladových vrstev – šepsů – používaných v Evropě v 17. a 18. století totiž platí podmínka uvedená v úvodu: hodně se tehdy experimentovalo s barevností šepsu, hlinky byly dostupné, do podkladů jich bylo potřeba větší množství, preferovaly se tedy regionální zdroje.
Nežádoucí barevné změny
Jak jsme již zmínili výše, vzhled mnoha výtvarných děl neblaze poznamenalo nejen působení času, ale také podmínky, kterým je dílo vystaveno. Mimoto silně ovlivňuje barevnou stálost díla i volba materiálů, jež malíř použil. Některé pigmenty jsou totiž méně stálé na světle, některé degradují vlivem působení vlhkosti či solí, některé se mění vlivem zvýšené teploty a jiné zase ztrácí svoji původní barvu, potkají-li se s nevhodným pojivem.
Z prohlídek zámeckých obrazáren může nejeden divák propadnout dojmu, že si barokní krajinomalba libovala v ponurých barvách. Ve skutečnosti však pozorujeme zhnědnutí původně jasně zelených ploch vymalovaných měděnkou (octan mědi), které je důsledkem pozvolného „rozpouštění“ modrozeleného měděnkového pigmentu v olejovém pojivu spojeného s rozrušením jeho krystalické struktury a změnou barvy. Jiným příkladem pozorovatelným na závěsných obrazech je šednutí až hnědnutí modrofialového pigmentu vivianitu (fosforečnan železnatý), které způsobuje například zvýšená teplota. K nežádoucímu zvýšení teploty může dojít třeba vystavením obrazu na nevhodném místě, například v blízkosti osluněného okna nebo sálajících kamen. Samozřejmě nemyslíme současné muzejní expozice, ale dřívější umístění obrazů, které se řídilo pouze vkusem majitele. Pozoruhodným a méně známým aspektem však je, že vivianit mohl zdegradovat také při samotném restaurátorském zásahu. Při voskopryskyřičné rento-aláži, která má zpevnit podložní vrstvy obrazu, je na rubovou stranu původního plátna nažehleno plátno nové, přičemž teplota může dosáhnout 80 až 90 °C, což vede současně ke změnám struktury i barvy vivianitu. V historii se navíc používalo k nažehlování pláten žehliček na uhlí či žehliček rozehřívaných na kamnových plotnách, tedy bez jakékoli kontroly teploty.
Foto: Janka Hradilová, Archiv autorky
Postupná transformace modrého azuritu na světle zelený atakamit v malbě pláště Panny Marie, Malancrav, Rumunsko
S působením nepříznivých okolních podmínek v plné šíři se však nejčastěji setkáme u nástěnných maleb. Názorným příkladem jsou měďnaté pigmenty, jejichž změny jsme měli možnost studovat na několika různých malbách a jejichž stabilitu v různých prostředích jsme zkoumali pomocí modelových experimentů. Setkali jsme se například s „převlečenou“ Pannou Marií. Té je v ikonografii vyhrazena modrá barva šatu, pro nějž se často v gotické malbě používal azurit. Modrý azuritový šat však může někdy zezelenat, jak jsme měli možnost vidět například na výmalbě malancravského kostela Panny Marie v rumunské Transylvánii nebo na výzdobě kapitulní síně Sázavského kláštera. Jak k takové barevné změně dochází? Podrobným zkoumáním vzorků barevné vrstvy jsme zjistili, že původní azurit (zásaditý uhličitan měďnatý) se mění na atakamit (zásaditý chlorid měďnatý), dokonce jsme pomocí prvkového mapování nalezli zrna, na nichž je proces přeměny dobře pozorovatelný. Zatímco ve středu zrna zůstává původní azurit, jeho okraje jsou postupně přeměněny na chlorid mědi. Důvodem, proč se z uhličitanu měďnatého stává chlorid, je přítomnost rozpuštěných chloridů ve vzlínající půdní vlhkosti.
V našich podmínkách je nejčastějším důvodem výskytu chloridů v půdě zimní solení silnic a chodníků, pro které se používá dobře rozpustný chlorid sodný nebo vápenatý. Kvůli malé velikosti chloridové anionty snadno migrují porézním systémem zdiva a omítek, a tak se dostávají do značných vzdáleností od okolního terénu, kde mohou napadat pigmenty v nástěnné malbě. Nicméně, jak jsme zjistili pomocí laboratorních experimentů, často k vítězství potřebují ještě další spojence. Prvním z nich je stálý zdroj vlhkosti, a to jak půdní, v níž jsou primárně rozpuštěné, tak vzdušné, která při výkyvech teplot kondenzuje v tenké vrstvě na povrchu maleb a vytváří vhodné reakční prostředí. Dalším spojencem jsou mikroorganismy žijící na povrchu nástěnných maleb. Jejich přítomnost dosvědčují šťavelany vápenaté, které obvykle na vzorcích z nástěnných maleb detekujeme pomocí rentgenové mikrodifrakce. Mikroorganismy jednak samy rozrušují souvislost barevné vrstvy tím, že se živí organickými pojivy, jednak produkt jejich metabolismu, kyselina šťavelová, funguje jako katalyzátor urychlující přeměnu azuritu na atakamit.
Foto: Silvie Švarcová, Archiv autorky
Postupná transformace azuritu na atakamit patrná na jednotlivých minerálních zrnech v mikroměřítku – chemické mapování v elektronovém mikroskopu
Známe-li pachatele a způsob jeho práce, tedy důvod a mechanismus degradace původního pigmentu, můžeme doporučit i preventivní opatření. Nejzásadnější je především omezení působení vlhkosti, ať už odizolováním stavby od zemního povrchu nebo nastavením teplotně a vlhkostně stabilního vnitřního klimatu, při němž páry nekondenzují. Restaurátoři by v takových případech měli obezřetně používat postupy, při kterých dochází k dočasnému zavlhčení malby, jako jsou například odsolovací obklady.
Mezioborový dialog
Již od roku 2006 posiluje ALMA vzájemnou diskusi mezi uměleckými, umělecko-historickými a přírodovědeckými obory pořádáním mezioborových seminářů s dvouletou periodicitou. Setkání mají sice formát obvyklých vědeckých konferencí, společně jsou však prezentovány poznatky přírodovědných a humanitních oborů, které se navíc mísí s uměleckým bádáním restaurátorů. Mezioborový formát má usnadnit přenos nejnovějších vědeckých poznatků do praxe památkové péče a (především) naučit zúčastněné dívat se na studované umění v kontextu, nejen z úhlu zaměření vlastního oboru. Druhý záměr je důležitý zejména pro studenty oborů týkajících se kulturního dědictví, kteří obvykle mají vložné výrazně snížené. Národní formát sympozia doplňují zvané přednášky odborníků ze zahraničí. Příspěvek tedy končí pozvánkou na právě se blížící 5. mezioborovou konferenci ALMA, která se uskuteční v Barokním refektáři Dominikánského kláštera v Praze na Starém Městě ve dnech 20.–21. listopadu 2014. Více informací naleznete na www.alma-lab.cz.
SILVIE ŠVARCOVÁ, DAVID HRADIL,
Akademická laboratoř materiálového průzkumu malířských děl – společné pracoviště Ústavu anorganické chemie AV ČR, v. v. i., a Akademie výtvarných umění v Praze