Pesquisa químico-tecnológica e radiocarbono AMS datação de fragmentos de pintura mural das ruínas da igreja dos séculos XII-XIII dC das escavações arqueológicas na cidade de Smolensk, Rússia

Todos os restos dos templos, construídos no período antes da invasão mongol às terras da Rússia’ em 1237 dC-1240 dC, são considerados achados arqueológicos raros. No entanto, nenhum dos complexos arqueológicos anteriormente conhecidos associados aos antigos templos russos foi examinado usando um complexo de métodos naturais de pesquisa científica, incluindo a implementação paralela de análise química e tecnológica de amostras de pinturas murais (o estudo da base de gesso; determinação dos pigmentos utilizados em pinturas) e datação por radiocarbono de fragmentos murais contendo carbono e elementos de alvenaria do templo por espectrometria de massa atômica.

Em 2012 d.C., 61 anos após o último achado semelhante, os restos de uma antiga igreja russa previamente desconhecida foram inesperadamente descobertos durante escavações arqueológicas na cidade de Smolensk na Rua Krasnoflotskaya 1-3. A área reconstruída deste templo de quatro colunas com galerias é de cerca de 250-300 m2. No contexto da topografia histórica, estava localizado no local do território medieval chamado “Pyatnitsky End” , na margem direita do riacho Pyatnitsky, que correu ao longo do fundo de uma ravina com a profundidade de 7-10 m. O território em que a igreja foi encontrada confina com o lado exterior da linha de traçado da secção destruída da muralha da fortificação de Smolensk Kremlin, construída em 1595 AD-1602 AD, não muito longe do local onde anteriormente se encontrava a torre Pyatnitskaya, agora extinta (Fig. 1), e está localizada na margem esquerda do rio Dnieper a uma distância de cerca de 150 m da margem do rio.

Em 2012, especialistas da equipe de pesquisa do Instituto de Arqueologia da Capital (” CAB “) realizaram uma limpeza preliminar dos fragmentos do templo encontrado, após a qual esses fragmentos foram estudados por uma equipe de arqueólogos arquitetos do Instituto de Arqueologia da Academia de Ciências da Rússia. Neste momento, o grupo de pesquisa “CAB” realizou escavações arqueológicas no território adjacente ao templo. A área de estudo junto ao templo (escavação 1) consistiu em secções de “Introdução” e “Resultados e discussões” com a área total de 205 m2, medindo 10 × 10 e 10 × 10,5 m (Fig. 2), divididos em quadrados de 2 × 2 m. Os depósitos litológicos na escavação com a capacidade de até 3,2 m eram compostos por argila arenosa de tonalidades de cor castanha e cinzenta. A camada cultural preservada contendo artefactos e objectos enterrados dos séculos X-XVI d.C.: restos de edifícios de um espaço comercial do século XI-XIII d.C. em forma de 95 buracos de pilares e uma necrópole dos séculos XIII-XVI d.C., que incluía 91 funerais (Fig. 2). A camada cultural foi desmontada de acordo com camadas nominais (2-9) com a espessura de 0,20 m cada com organização instrumental espacial dos objectos e achados .

O local mais significativo a atravessar a muralha oriental da área investigada (escavação 1, linha de praças 10-15-20-25) foi a estrutura 4, com a área de 6,4 m2 (Fig. 2). Era a parte sudoeste das galerias da antiga igreja russa, construída cronologicamente mais tarde que a própria igreja, e datada do século XIII d. C. A fundação das galerias, desobstruída na área de 6,4 m2 e constituída por rochas alongadas com arestas alisadas com o tamanho longitudinal de 11-23 cm, foi cortada no solo desde o nível da camada 6 (- 108 a – 117 cm do zero nominal) até à profundidade de 0,5 m até aos níveis, correspondendo às camadas 7-8.

Um grande número de objectos relacionados com a disposição e decoração desta igreja foi encontrado nas camadas 6-8 da escavação 1: fragmentos de uma pintura de parede, vidro de janela, uma parte de um alto-falante de voz em cerâmica (um frasco de barro embutido na alvenaria das paredes, invertido na parte interior do edifício. Foram utilizados altifalantes de voz para reduzir a carga nas paredes dos edifícios e para melhorar as propriedades acústicas das instalações), detalhes de caixilhos de chumbo das janelas e fragmentos de azulejos vidrados. Em 2013, após a conclusão do trabalho dos arqueólogos arquitectónicos, a equipa de investigação da “CAB” realizou a conservação dos restos descobertos da igreja, durante a qual as amostras de carvão e madeira da alvenaria e estruturas do antigo templo russo foram seleccionadas para datação por radiocarbono AMC. A madeira das estruturas da igreja também foi coletada para análise dendrológica. Pedaços de carvão vegetal selecionados para pesquisa faziam parte da argamassa de alvenaria do templo para a qual foram especialmente preparados. Fragmentos das tábuas de madeira do templo, levadas para a pesquisa, foram severamente carbonizados, o que indica um incêndio no templo, que destruiu suas estruturas de madeira.

Peças de vitrais, grampos de chumbo, azulejos (Fig. 3), tábuas de carvalho do templo (Fig. 4) e fragmentos de pinturas de parede (Fig. 5) encontrados durante a escavação 1, permitem-nos obter uma imagem parcial de seu arranjo original. As estruturas de madeira no interior da igreja, de acordo com os resultados da análise dendrológica, foram feitas de carvalho, pisos e, talvez, os elementos das paredes foram decorados com azulejos vidrados de cores amarelo-acastanhadas e vermelho escuro, pequenos pedaços de vidro em clipes de chumbo com cerca de 10 cm de comprimento foram utilizados na construção das janelas e os principais tons de cor das pinturas de parede foram o azul escuro e o verde.

Amostra de metodologia de pesquisa

Os fragmentos de pintura de parede foram examinados usando datação por radiocarbono AMC, XRD, SEM/EDS. A microscopia óptica também foi utilizada para observações visuais das amostras de murais. Várias amostras de pintura de parede foram usadas para datação por radiocarbono AMS. Tivemos a possibilidade de estudar outros 12 fragmentos das pinturas murais (Fig. 6) com tamanho médio de cerca de 5 cm2 e 1,8-2,3 cm de espessura, representando os restos de pinturas murais não reconstruídas do fundo de composições decorativas e restos de roupas dos personagens uma vez retratados.

Radiocarbon AMS dating

Para determinar a idade radiocarbónica dos fragmentos de pintura de paredes, foi realizada no Center for Applied Isotope Studies (CAIS) da Universidade da Geórgia, EUA, a datação radiocarbónica AMC de 4 amostras de fragmentos murais. As amostras de carbonatos e carvão dos fragmentos coletados do mural foram analisadas pela técnica AMS de acordo com o método estabelecido, normalmente utilizado para objetos de arte fina. As amostras foram tratadas com 5% HCl a 80 °C durante 1 h, depois lavadas com água desionizada através do filtro de fibra de vidro, e enxaguadas com NaOH diluído para remover possíveis contaminações por ácidos húmicos. As amostras foram então tratadas novamente com HCl diluído, lavadas com água desionizada, e secas a 60 °C. Para análise AMS, as amostras limpas foram queimadas a 900 °C em ampolas evacuadas e seladas na presença de CuO. O dióxido de carbono resultante foi purificado criogenicamente dos outros produtos de reacção e convertido cata-lytically em grafite usando o método de Vogel et al. (1984) . As razões de grafite 14C/13C foram medidas usando o espectrômetro de massa do acelerador CAIS 0,5 MeV. As razões das amostras foram comparadas com a razão medida a partir do padrão de ácido oxálico I (NBS SRM 4990).

Após, os resultados da datação por radiocarbono AMC de fragmentos de pinturas murais foram comparados com os resultados da datação por radiocarbono por um método similar de amostras retiradas de elementos contendo carbono dos restos arquitetônicos da alvenaria de argamassa têmpora calcária e tábuas de carvalho queimadas.

X-RAY diffractometry

A fim de determinar a composição e estrutura da base de gesso dos murais e pigmentos de cor azul, verde e marrom que foram usados na criação dos murais da igreja, amostras no 1-12 (Fig. 6) foram analisadas. Os estudos foram realizados em um difratômetro de raios X ARL X’TRA com radiação Cu Kα (ânodo de cobre) e uma tensão de aceleração de 35 kV; a corrente de feixe foi de 40 mA; a faixa de ângulo foi de 3-80°; em um passo de ângulo de 0,02°. O peso de cada uma das amostras foi de 10 mg. Os compostos foram identificados utilizando a base de dados PDF-2 do Centro Internacional de Difração de Dados (CIDD). Ao estudar a amostra nº 1 foi retirado o difractograma do fragmento original da pintura da parede, a camada de tinta na superfície estava intacta. Das superfícies dos fragmentos da pintura de parede (amostras nº 1-12), foi retirada mecanicamente uma amostra da camada de tinta, que captou parcialmente a camada de talocha da base de gesso mural, que incluía caulinite. A amostra resultante foi triturada em pó com um tamanho de partícula não superior a 20 microns. A seguinte amostra da base de gesso com o tamanho de 2 × 2 mm foi retirada das partes internas destes fragmentos do mural (amostra nº 1), que não tinham sido expostas ao ar: para este fim, a amostra de pintura da parede foi limpa mecanicamente de contaminantes superficiais e pó.

Análise qualitativa da base de gesso para amostra nº 1 foi realizada em sete áreas de pesquisa (Fig. 10a). A preparação da amostra para a análise elementar consistiu em serrar a amostra nº 1 com um disco diamantado até formar um corte uniforme. Não foi realizada nenhuma preparação especial de amostras para determinar a composição química dos pigmentos localizados na superfície das amostras no 1, 3-12. Devido à subtileza e fragilidade das camadas coloridas nas amostras estudadas da pintura das paredes, foi impossível poli-las no processo de preparação da amostra. Portanto, a análise SEM/EDS foi realizada na superfície natural irregular da camada de tinta, o que nos impediu de obter os dados para o cálculo quantitativo adequado da composição elementar das camadas de tinta estudadas em fragmentos da pintura de parede.

Microscopia óptica

Amostras de pintura de parede nº 1, 7-9 (Fig. 6) foram examinadas sob um microscópio estereomicroscópio LEICA MZ 125 (Alemanha) em uma luz polarizada simples refletida e transmitida com uma ampliação de 40 vezes e foram fotografadas de diferentes ângulos usando um microscópio óptico KEYENCE VH-Z100UR (Microscópio Multi Scan; Japão). A ampliação em 3D da amostra nº 1 é demonstrada nos eixos da imagem. A estrutura da base de gesso dos fragmentos de pintura da parede também foi estudada, assim como os pigmentos.