BESCHREIBUNG DER METHODE
Übersetzung aus dem Englischen
Text
des Vortrags anlässlich der
30. Jahresversammlung des AIC (American
Institute for Conservation) - Miami, 9. Juni
2002
Das amerikanische Institut für
Konservatoren (AIC) ist die einzige
öffentliche Vereinigung von
Restauratoren und Konservatoren von
Kunstobjekten der Vereinigten Staaten.
Mit seinen 3100 Mitgliedern kann AIC als
eine der weltweit wichtigsten und
maßgeblichsten Organisationen für die
objektive Bewertung von antiken
Kunstobjekten und damit auch für die
Bewertung von wissenschaftlichen
Methoden zur Altersbestimmung angesehen
werden. Seine kommerzielle Neutralität
und strenge Deontologie verleiht seinen
Beurteilungen einen hohen Wert.
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Spektroskopische Datierung und Klassifizierung
des Holzes
Gottfried
Matthaes
Die
IR-Spektroskopie wird in Industrie und Forschung
auf breiter Ebene für die chemischen Analysen
verwendet. Neu ist die Anwendung zur
Altersbestimmung des Holzes. Die im Holz
vorhandenen Moleküle absorbieren die vom
Spektrofotometer abgegebenen IR-Strahlen, wenn
sie mit derselben Frequenz schwingen. Das
Spektrum, das diese Absorption mit seinen
Spitzen und Tälern zeigt, ist wie ein
Fingerabdruck des untersuchten Stoffes. Die
Änderung eines Moleküls bzw. einer Gruppe von
Molekülen, zum Beispiel durch Alterungsprozesse,
wird durch eine Verschiebung der Frequenzen und
eine Veränderung in den Absorptionsstärken
angezeigt. Das Alter des Holzes wird durch den
Vergleich dieser Verschiebungen mit Spektren
sicherer Datierung festgelegt.
Die folgenden
Probleme und Überlegungen mussten zu Beginn der
Untersuchung berücksichtigt werden:
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Die
verschiedenen Baumtypen haben verschiedene
chemische Zusammensetzungen und
Alterungsgeschwindigkeiten. Es ist bekannt,
dass Holz mit einem schnelleren Wachstum in
einem kürzeren Zeitraum zerfällt. Wir wissen
auch, dass Nadelholz im Vergleich zum Birkenholz
harzhaltiger ist und dass es zum Beispiel drei
Eichentypen allein in Europa gibt. Um diese zu
identifizieren, um Objekte zu finden, die mit
all diesen Holztypen verschiedenen Alters
hergestellt wurden, und um die Zuverlässigkeit
des vermutlichen Alters dieser Gegenstände für
die Erstellung von Vergleichstabellen für die
spektroskopische Datierung zu erstellen, waren 8
Jahre Forschung unseres Labors, zum Teil mit der
Unterstützung von internationalen Organisationen
und Museen, erforderlich.
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Eine
Datierungsmethode, die auf dem chemischen
Verfall basiert, muss die Tatsache
berücksichtigen, dass die Temperatur und die
Feuchtigkeit den Prozess beschleunigen können.
Dieser Unsicherheitsfaktor würde es notwendig
machen, die Geschichte der Aufbewahrung des
Objektes zu kennen und außerdem die Möglichkeit
zu überprüfen, ob das Messergebnis durch
künstliche Behandlungen zu beeinflussen ist.
Diese Möglichkeiten wurden notwendigerweise vor
der Ausarbeitung der Tabellen für die
spektroskopische Datierung berücksichtigt. Wir
konnten feststellen, dass viele Holzmoleküle
einen Alterungsprozess haben, der nicht von der
Temperatur und der Feuchtigkeit beeinflusst
wird. Beispiele wie der Bernstein, ein
versteinertes Harz, das Millionen von Jahren
unter dem Meer und den Flussbetten lagerte,
sowie Ausgrabungsgegenstände aus Holz bezeugen
ihre Existenz. Das Diapositiv A zeigt
zwei Spektren. Die Kurve (1) ist das Spektrum
einer neuen Eiche und die Kurve (2) einer Eiche
eines römischen Schiffes, das 2.000 Jahre unter
dem feuchten Boden begraben war. Das Spektrum
des Schiffes ist noch typisch für dieses Holz.
Unter diesen Molekülen befinden sich
diejenigen, welche für die spektroskopische
Datierung verwendet werden. Umfassende
internationale Studien haben die äußerst hohe
Beständigkeit des Holzes gegen Hitze und Wasser
immer bestätigt. In unserem Labor haben wir zwei
Jahre lang ein Stück Ahorn und ein Stück
Nadelbaum in kontinuierlichen Zyklen mit
variierender Temperatur und Feuchtigkeit
getestet. Es wurde in diesem Zeitraum keine
messbare Differenz der für die Datierung
verwendeten Frequenzen beobachtet.
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Es ist wichtig, den
Gebrauch alten Holzes für vor kurzem
hergestellte Fälschungen entdecken zu können.
Andernfalls kann keine Methode der Holzdatierung
als Beweis dienen. Die äußerste Schicht eines
Holzobjektes wird durch UV-Strahlen und andere
Umwelteinflüsse zusätzlichen chemischen
Veränderungen ausgesetzt. Da die Spektroskopie
eine chemische Analyse ist, bietet sie diese
Möglichkeit der Differenzierung. Das
Diapositiv B zeigt den Unterschied im Holz
desselben 300 Jahre alten Gegenstands zwischen
der Oberfläche (Kurve 2) und dem Holzinneren
(1). Wenn ein Gegenstand mit schon altem Holz
hergestellt wurde, sind beide Kurven fast
identisch.
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Da die für die Datierung
verwendeten Frequenzen und Absorptionsstärken je
nach Baumtyp voneinander abweichen können, ist
es notwendig, durch eine Untersuchung einfach
und schnell den Baumtyp zu erkennen.
Die spektroskopische Analyse bietet diese
Möglichkeit. Die Kurven der Diapositive C und D
wurden als Beispiel ausgewählt. Der erste Test
in der Holzdatierung gilt der Unterscheidung
zwischen Nadelhölzern und Laubhölzern. Die
Spitze der Kurve C, von einem Pfeil
angezeigt, ist kennzeichnend für den „Coniferylalkohol“,
der in allen bisher untersuchten Nadelhölzern
vorkommt. In der Kurve D zeigen die
Pfeile auf typische Spitzen der Eiche und des
Kirschbaums. Die Beobachtung einer einzelnen
Spitze bzw. einer Kombination spezifischer
Spitzen hat es bisher ermöglicht, in zirca 90%
der durchgeführten Tests zumindest die Baumart
zu ermitteln.
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Die Bäume der Tropengebiete
erfordern spezifische Tabellen.
Da aber diese Bäume einem chemischen Verfall
ausgesetzt sind, der den Bäumen in Europa bzw.
in Nordamerika ähnlich ist, war die Ausarbeitung
spezifischer Tabellen nur eine Frage
zusätzlicher Forschung. Uns stehen schon
Tabellen mit einer Präzision von ± 10 Jahren
oder weniger für den Großteil der für
afrikanische Skulpturen verwendeten Hölzer und
von ungefähr ± 25 Jahren für die Skulpturen
Südostasiens zur Verfügung.
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Die Methode kann abgelehnt
werden, wenn sie als „destruktiv“ angesehen
wird.
Der
Schaden, der durch die Entnahme einer Holzprobe
am Objekt angerichtet wird, ist jedoch im
Vergleich zum Schaden, den das Holz in den
vergangenen Jahrhunderten erlitten hat, gering.
Die
folgenden fünf Fotos zeigen, wie eine solche
Probe genommen wird.
Foto 1:
Es wird ein kleines Loch mit 2 mm Durchmesser an
einer massiven Stelle des Holzobjektes gebohrt.
Der vom ersten Millimeter Bohrtiefe erhaltene
Holzstaub der Oberfläche kann dazu dienen, den
Gebrauch alten Holzes zu entdecken. Ab einer
ungefähren Bohrtiefe von 3 mm wird der nicht
benutzte Holzstaub für den Alterstest gesammelt.
Foto 2:
Das Holzmehl wird auf eventuelle Unreinheiten
untersucht, die Messfehler verursachen könnten,
wie zum Beispiel eine Kontamination durch
Holzwürmer.
Foto 3:
zeigt das Holzmehl, das nach einer
stabilisierenden Behandlung mit einem
transparenten Stoff in Tablettenform gepresst
wurde.
Foto 4:
die Transparenz der Tablette bezeugt die
erforderliche winzige Holzmenge.
Foto 5:
Einführen der Tablette in den Spektrometer und
Ausdrucken des Spektrums.
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Die
folgenden Probleme und Nachteile der Methode sind
immer noch ungelöst:
·
Einige Hölzer wie
Mahagoni, Palisander und Kastanie können noch nicht
genau datiert werden.
·
Die Gegenstände, die über lange Zeiträume unter dem
Gefrierpunkt blieben, stellen sich als jünger
heraus, da die chemischen Prozesse im Holz
verlangsamt wurden. In Europa haben wir dieses
Problem bei Balken aus
Ruinen alter Schlösser und Kirchen im Gebirge.
· Die Genauigkeit sinkt mit der Zeit. Die
Fehlerspanne, die zirca ± 10 Jahre bis zu einem
Alter von zirca 350-450 Jahre beträgt, erhöht sich
bis auf zirca ± 50 Jahre für Hölzer, die 800 Jahre
oder älter sind.
· Die Bäume aus derselben Familie können in
anderen Kontinenten Untertypen entwickelt haben. Um
eine komplette Datierungstabelle für die neuen
Untertypen auszuarbeiten, sind nur zwei Proben
sicherer Datierung und unterschiedlichen Alters
erforderlich.
Vorteile:
·
Die Datierungsmethode hat
einen hohen Grad der Zuverlässigkeit erreicht. Sie
ist einfach, schnell und preisgünstig.
·
Neben dem Alter liefert die spektroskopische
Analyse auch Informationen über den analysierten
Holztyp.
· Nur
eine Methode, wie die Spektroskopie, die auf einer
spektroskopischen Analyse des Holzes basiert,
ermöglicht die Entdeckung des Gebrauchs alten
Holzes. Die
Datierungsgenauigkeit wird laufend verbessert, da
neue Proben mit sicherer Datierung zur Verfügung
stehen werden.
·
Der Vergleich der spektroskopischen Datierung,
welche vom Ort, an dem ein Baum gewachsen ist oder
von der Position der Probe in großen Stämmen eines
Baumes unabhängig ist, mit Ergebnissen
anderer Datierungsmethoden, die diese Nachteile
aufweisen, senkt deren bisherige
Fehlerspanne.
· Erwähnt werden sollte der Gebrauch der
spektroskopischen Analyse in anderen Bereichen alter
Kunstgegenstände. Sie gewinnt durch ihre schnelle
und genaue Klassifizierung von Lacken, Leimen und
Pigmenten sowie von Verkrustungen auf Eisen, Bronze
und ausgegrabener Keramik immer mehr an Bedeutung.
Spezifische
Anwendungen für Museen:
Alle Museen haben große Probleme mit ihrem Inventar,
in dem ein hoher Prozentsatz von Möbeln, Holzstatuen
und Gemälden darauf wartet, eine genaue und
definitive Klassifizierung zu erhalten. Die
kostengünstige Spektroskopie kann damit vor allem
Museen für ihren internen Gebrauch dienen.
Ende des Vortragstextes AIC, Miami 2002
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