Analyses of Saint George (Kirk Dam Alti) Church Paint Layers Using ESEM-EDX&FTIR Methods

Abstract

This study investigates the characterization of the wall paint layers of Saint George (Kirk Dam Alti) Church, a Byzantine-period rock-cut structure located in the Peristrema area of Ihlara Valley, Cappadocia. To identify the paint layers, the stratigraphy and composition of cross-sections and powdered samples were analyzed using ESEM-EDX (Philips-FET XL 3D-ESEM-FEG OXFORD X MAX 80 mm² X-ray Detector/INCA software) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The ESEM-EDX and FTIR results indicate that the pigments used are predominantly shades of red, green, and yellow ochre. The analysis of the dark blue paint sample shows that carbon black was mixed with gypsum. A detailed examination of the blue paint sample reveals a gray-blue tone achieved by mixing carbon black, smalt, ultramarine, and caput mortuum. Pure gypsum was used for the achieve white. Additionally, the advantages and disadvantages of using ESEM-EDX and FTIR methods for characterizing the stratigraphy of paint layers are discussed.

Keywords

• Ihlara Valley
• Saint George Church
• Kirk Dam Alti Church
• Characterization of Paint Layer
• Byzantium Art in Cappadocia.

Saint George (Kırk Dam Altı) Kilisesi ESEM-EDX ve FTIR Metodu ile Boya Tabakası Analizleri

Abstract

Bu çalışmada; Kapadokya Bölgesi, Ihlara Vadisi, Bizans Dönemi, Saint George (Kırk Dam Altı) Kilisesi duvar resimlerinden alınan boya örnekleri, çapraz kesit ve toz haline getirilerek ESEM-EDX (Philips-FET XL 3D-ESEM-FEG OXFORD X MAX 80 mm2 Xray Detector/ INCA software) ve FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) aletli analiz metotları kullanılarak, boya tabakalarının stratigrafisi ve karakterizasyonu açığa çıkartılmıştır. ESEM-EDX ve FTIR sonuçları, kullanılan pigmentlerin ağırlıklı olarak kırmızı, yeşil ve sarı okra tonları olduğunu göstermektedir. Gri-mavi boya örneğinin; karbon siyahı, smalt ve ultramarin ile caput mortuum’un karıştırılmasıyla oluşturulduğu, lacivert renk elde etmek için karbon siyahının, gypsum ile karıştırılarak kullanıldığı ve beyaz renk için saf gypsum kullanıldığı ortaya çıkarılmıştır. İlaveten, ESEM-EDX ve FTIR yöntemlerinin boya katmanlarının stratigrafisinin açığa çıkartılmasında kullanılmasının, avantaj ve dezavantajları üzerine değinilmiştir.

Keywords

• Ihlara Vadisi
• Saint George Kilisesi
• Kırk Dam Altı Kilisesi
• Boya Tabakası Karaterizasyonu
• Kapadokya Bizans Sanatı.

References

1. Restle 1967 I Marcell Restle, Byzantine Wall Painting in Asia Minor I, Germany, 1967.
2. Restle 1967 III Marcell Restle, Byzantine Wall Painting in Asia Minor III, Germany, 1967.
3. Kostof 1989 Spiro Kostof, Caves of God Cappadocia and its Churches, Oxford, 1989.
4. Ulusoy-Günözü 2021 H. Günözü Ulusoy, “Doğudan Batıya Yükselen Eski Uygarlıklarda Arkeolojik ve Sanatsal Yansımalar ile Etkileşimler” Ihlara Vadisi (Peristrema) Bizans Dönemi Duvar Resmi Yapım Teknikleri, Ed. İ. Çeşmeli- C. Berkant, Ankara, 2021, 139-179.
5. Ulusoy-Günözü 2017 H. Günözü Ulusoy, “Kapadokya Bölgesi Ihlara Vadisi Kireç Bağlayıcılı Duvar Resmi Yapım Teknikleri Üzerine Bir Araştırma”, Ölümünün 50. Yılında Uluslararası M. Fuad Köprülü Türkoloji ve Beşeri Bilimler Sempozyumu (21-22 Kasım 2016) Bildirileri, İstanbul, 2017, 271-294.
6. Günözü 2014 H. Günözü, Kapadokya Bölgesi Duvar Resmi Sıvalarının Korunmasında Kullanılan Enjeksiyon Malzemelerinin Araştırılması ve Geliştirilmesi, İstanbul Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, Yayımlanmamış Doktora Tezi, İstanbul, 2014.
7. Ulusoy-Günözü 2016 H. Günözü, “Kapadokya Bölgesi, Ihlara Vadisi (Peristrema) Bizans Dönemi Bahattin Samanliği Kilisesi, Saint George (Kırkdamaltı) Kilisesi ve Direkli Kilise Duvar Resimlerinin Taşıyıcı (Sıva-Duvar) Karakterizasyonu”, Art-Sanat, 5, 2016, 25-46.
8. Cheilakou-Troullinos-Koui 2014 E. Cheilakoua-M. Troullinos-M. Kouia “Identification of Pigments on Byzantine Wall Paintings from Crete (14th century AD) using Non-Invasive Fiber Optics Diffuse Reflectance Spectroscopy (FORS)”, Journal of Archaeological Science, 41, 2014, 541-555.

9. Sbroscia- Pelosi- Agresti- Paolucci- Pogliani- Ruggiero- Sodo 2020. M. Sbroscia- C. Pelosi- G. Agresti- A. Paolucci-P. Pogliani- L. Ruggiero-A. Sodo “Spectroscopic Investigation of Cappadocia Proto-Byzantine Paintings” Journal of Raman Spectroscopy, 2020, 95-108.
10. Pelosi- Agresti- Andaloro- Baraldi- Pogliani- Santamaria 2013 C. Pelosi- G. Agresti-M. Andaloro-P. Baraldi-P. Pogliani- U. Santamaria “The Rock Hewn Wall Paintings in Cappadocia (Turkey). Characterization of the Constituent Materials and a Chronological Overview” e Preservation Science, 2013, 99-108.
11. Hein- Karatasios- Mourelatos 2009 A. Hein- I. Karatasios- D. Mourelatos “Byzantine Wall Paintings from Mani (Greece): Microanalytical Investigation of Pigments and Plasters” Anal Bioanal Chem Springer, 2009, 395:2061–2071.