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1966‐2013: il contributo dei Geoscienziati
di Firenze alla Diagnostica e Conservazione
dei Beni Culturali
19661966‐‐2013: il contributo dei 2013: il contributo dei GeoscienziatiGeoscienziati
di Firenze alla Diagnostica e Conservazione di Firenze alla Diagnostica e Conservazione
dei Beni Culturalidei Beni Culturali
Marco BenvenutiMarco Benvenuti
M. Camaiti, P.Costagliola, C.A.Garzonio, G. Gigli, E. Pecchioni, G. PratesiM. Camaiti, P.Costagliola, C.A.Garzonio, G. Gigli, E. Pecchioni, G. Pratesi
Dip.to Scienze della Terra – Univ. FirenzeDip.to Scienze della Terra – Univ. Firenze
con la collaborazione dicon la collaborazione di
a cura dia cura di
Istituto per le Geoscienze e
Georisorse (IGG)
1971C.S sulle cause di deperimento e i
metodi di CConservazione
delle Opere d’Arte(CSCOACSCOA)
Sez. Mineralogia e Petrografia
Istituto per la Conservazione e
Valorizzazione dei Beni Culturali
(ICVBC)
2001
CNR
C.S. per la Geochimica e la Mineralogia
C.S. Minerogenesi e
Geochimica Applicata
1992
2002
C.S. di Geologia dell'Appennino e
delle Catene Perimediterranee
UNIFI
Dipartimento di Scienze della
Terra
1981
Istituto di Mineralogia, Petrografia e Geochimica
Istituto di Geologia
e Paleontologia
Dipartimento di Restauro e
Conservazione dei Beni Architettonici
Dipartimento di Costruzioni e
Restauro
2010
I Geoscienziati a Firenze (1966-2013)
2013
OPD
Soprintendenze (MIBAC) (geoscienziati
pressochè assenti!)
Altri istituti (IFAC...)
Rischi geologici
Materiali lapidei
Metalli Vetri
Ceramiche
Malte ed intonaci
Analisi stratigrafiche
geoelettriche...
Le Scienze della Le Scienze della Terra per i Beni Terra per i Beni CulturaliCulturali
(a Firenze)(a Firenze)
Diagnostica
Degrado e conservazione
Tecniche di produzione
Provenienza
Materiali lapidei
Palazzo Medici RiccardiSanta Reparata
•• Analisi della facies litologicaAnalisi della facies litologica
•• Determinazione delle cave di prestito dei Determinazione delle cave di prestito dei lapidei utilizzati nelllapidei utilizzati nell’’architettura e statuaria architettura e statuaria (fiorentina e non)(fiorentina e non)
•• Caratterizzazione dello stato di conservazioneCaratterizzazione dello stato di conservazione
•• Messa a punto di un protocollo analiticoMessa a punto di un protocollo analitico
•• Analisi degli effetti di interventi di restauro Analisi degli effetti di interventi di restauro pregressipregressiBacco, I secolo d.C.
(Giardino di Boboli)
Materiali lapidei
MARMO CARRARAMARMO CARRARACattedrale di Santa
Maria del Fiore (Firenze)
ARENARIE
Loggiato Uffizi
Palazzo Strozzi
Museo Marini
PIETRA DI LECCE
Materiali lapidei
Cava di Pietraforte
Cave di “Pietra Serena”
(Marnoso Arenacea, Firenzuola)
Cava di Pietra Serena
(Macigno)
Il recupero di una
cava di Pietraforte
(Anfiteatro di Boboli)
PietrafortePietraforte
Pietra SerenaPietra Serena
Malesani, Vannucci, Cipriani, Manganelli Del Fa... (’60-’70...)
Materiali lapidei• Studio microtessiturale
(sez. sottile)• Determinazione
delle
relazioni
tra
microtessiture, proprietà fisiche
e meccaniche
0 100 200 300 400 5000
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
%granulometria (m)
0 100 200 300 400 5000
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
%
granulometria (m)
Manganelli Del Fa... (1998)
prima del trattamento (Foto Alinari, 1881)
PULPITO DONATELLOPULPITO DONATELLODuomo di PratoDuomo di Prato
dopo trattamento con fluosilicati
(Foto Alinari, 1969)
Materiali lapidei
Analisi degli effetti del trattamento conservativo Manganelli Del Fa... (’70-’80...)
Trattamento con fluosilicati di Zn e Mg (Sanpaolesi, 1941)
Materiali lapidei
Supporto campioneCella di carico
perforatore
DISPOSITIVO PER LA MISURA FORZA DI DISPOSITIVO PER LA MISURA FORZA DI PERFORAZIONEPERFORAZIONE
RESISTENZA A RESISTENZA A ABRASIONEABRASIONE
campione
Materiali lapidei
Test
colorimetrico
Palazzo Cristofanello
(Cortona, AR)
Mappatura del degrado
CantisaniCantisani,, De Luca, GarzonioGarzonio,, Ricci, Stori (2008)
ASSORBIMENTO ASSORBIMENTO DIDI
ACQUA CAPILLAREACQUA CAPILLARE(NorMaL
11/85)
Carta da filtro Acqua distillata
Campione roccia
Superficie trattata
ASSORBIMENTO ASSORBIMENTO DIDI
ACQUA A BASSA ACQUA A BASSA
PRESSIONEPRESSIONE(NorMaL
44/93)
DETERMINAZIONE PERMEABILITADETERMINAZIONE PERMEABILITA’’(NorMaL
21/85) “metodo del bicchierino ”
Materiali lapidei
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 7000,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0 AM1 AM2 AM3 AM 4 AM 5 AM 6 AM 7 AM 8 AM9 AM 10 AM 11 AM 12 AM 13 AM 14C
.I.p
%
t (sec)
Assorbimento
d’acqua
di 10 campioni
di marmo
Apuani
ASDASD--FieldSpecFieldSpec
FP Pro spectrometerFP Pro spectrometer
A
B
C
Materiali lapidei
VNIR SWIR
Spectral range 350-1000 nm
1000-2500 nm
Spectral sampling 1.4 nm 2 nm
N° spectral bands 2151
Spectral resolution 3-10 nm
Acquisition frequency
10 spectra/sec
MisureMisure in situin situ
A B C D E F LIHG NM1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
13
12
14
GESSO (wt%) 25 - 50 75 - 100
< 25 50 - 75 > 100 Camaiti, Costagliola, Pecchioni, Vettori... (2002)
Materiali lapideiStudio di reperti
e campioni
museologici
Cipriani, Bernardini, Mazzetti, Menchetti, Poggi, Pratesi, ... (’60->...) Azzaroli, Cioppi, De Giuli, Dominici Ficcarelli,Landucci, Monechi, Rook, Torre.... (’60->...)
IL/PIXE/PIGERe, Angelici, Lo Giudice, Maupas, Giuntini, Calusi, Gelli, Massi, Borghi, Gallo, PratesPratesi, Mandò (2013)
Analisi con Ion Beams
Caratterizzazione
chimica, mineralogica, petrografica, fisica
e geomeccanica
delle
malte
stato
di alterazione
/ grado
durabilità
100 m
Le malte
della
Cupola del BrunelleschiCupola del Brunelleschi
(XV sec.)
– Firenze
sono
un
esempio
di
malta
antica
leggermente
idraulica
(calce
prodotta
da
cottura
di calcare
Alberese) di ottimaottima
qualitqualitàà.
Franchi, Fratini, Manganelli Del Fa (1985)....
Malte ed intonaci
Ponte di Augusto a Narni (27 a.C.)
M4:
basamento con molto tufo e porosoM3:
meno tufo, idraulica, per resistere al flusso acquaM2:
no tufo, selce, molto idraulica coesa, poco porosa per tensione
arcoM1:
bassa coesione di riempimento malta a terra
Sono
state
utilizzate
differenti
malte
idrauliche
con
particolari
funzioni
strutturali
Cantisani et al. (2002)
Malte ed intonaci
MALTE ANTICHE E MODERNE: CONOSCERE IL PASSATO PER
PROGETTARE IL FUTURO
L’Aquila, Basilica di Colemaggio (XIII - XVIII sec.)Prima e dopo il terremoto del 2009
Malta
di
scarsa
qualità,
costituita
da
abbondante
aggregato
e
scarso
legante
(realizzato
con
calce
e
terra)
disintegrazionedisintegrazione
delledelle
strutturestrutture
Pecchioni, Cantisani, Fratini ... (2011)
Ceramiche
Montieri (GR)
Scavi di Pisa S. Rossore (navi romane)
Aiano - Torraccia di Chiusi
San Salvatore a Vaiano
Manganelli Del Fa, Vannucci (1976)
Ceramiche
MontelupoMontelupoMontelupo
AmsterdamAmsterdamLondraLondraSouthamptonSouthampton
•Alcuni
pigmenti
compaiono
a
Montelupo
dopo
secoli
di
assenza
nel
“mondo
occidentale”
•E’
il
caso
del
colore
giallo
Napoligiallo
Napoli
(antimoniato
di Pb)
Analisi della
composizione
isotopica del Pb
15,45
15,50
15,55
15,60
15,65
15,70
15,75
15,80
17,80 18,00 18,20 18,40 18,60 18,80 19,00 19,2
206Pb/204Pb
207P
b/20
4Pb
CiproAnatolia
Laurion
e Cicladi
Sardegna
Erzgebirg
e Massiccio del Reno
Spagna
Tauro
Toscana Meridionale
Alpi Apuane
Spagna
Bleiberg
37,60
37,80
38,00
38,20
38,40
38,60
38,80
39,00
39,20
39,40
17,80 18,00 18,20 18,40 18,60 18,80 19,00 19,20
206Pb/204Pb
208P
b/20
4Pb
MTL180G
MTL180C
CRUDO G
CRUDO C
Cipro
Anatolia
Laurion
e Cicladi
Sardegna
Tau
ro
Toscana Meridionale
Spagna
Spagna
Massiccio del RenoErzgebirg
e
Alpi Apuane
200 μm
Rimozione coperta
200 μm
Strato isolato200
μm
Rimozione vetrina
Punta
diamantata
Punta
diamantata
CampioneCampione
• All’interno della stessa bottega venivano impiegate materie prime diverse•
Benchè
siano
noti
e
sfruttati
i
giacimenti
toscani,
le
materie
prime
provengono interamente, o almeno in parte, da giacimenti extra‐regionali
Gallo, Costagliola ... (2007)
Vetri
Grotta Buontalenti (Boboli)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200
10
20
30
40
50
60
Compositional fields proposed by Hartmann, 1994, Ch.d.Erd., 54, 103-128
soda glass
woodash-lime glass
woodash glass
MgO
+CaO
+K2O
+P2O
5 (w
t%)
Na2O (wt%)
0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5 25,00
2
4
6
8
10
12
Potassic
Natron glasses
Na-Ash
MgO
(wt%
)
K2O (wt%)
Venezia
Roma
Costagliola, Baldi, Cipriani, Pecchioni, Buccianti (2000)
Metalli
S. Giovanni BattistaLorenzo Ghiberti
(1412-1416)
Studio dei processi di corrosione e degrado di opere bronzee del Rinascimento fiorentino
Studio dei processi di corrosione e degrado di Studio dei processi di corrosione e degrado di opere bronzee del Rinascimento fiorentino opere bronzee del Rinascimento fiorentino
Bernardini, Trostii Ferroni ... (1995)
Sn%Porta del ParadisoLorenzo Ghiberti
(1425-1452)
MetalliStudio dei processi di corrosione e degrado di
opere bronzee del Rinascimento fiorentino Studio dei processi di corrosione e degrado di Studio dei processi di corrosione e degrado di
opere bronzee del Rinascimento fiorentino opere bronzee del Rinascimento fiorentino
PF Beni Culturali (Bernardini, Squarcialupi, Trosti ... (1995-2005)
Metalli
Populonia-Baratti
(Livorno)
CuCuCuIXIX--VIII sec. a.C.VIII sec. a.C.
scoria di Cu
VII sec. a.C. VII sec. a.C. –– I sec. d.C.I sec. d.C.
FeFeFe
forgia di Fe
bluma di Fe
scoria di colata di
Fe
ChiarantiniChiarantini,, Benvenuti,Benvenuti, Cartocci, Costagliola,Costagliola, Fedi, Guideri, Romualdi (2009)
Studio di siti archeometallurgici Studio di siti archeometallurgici Studio di siti archeometallurgici
Benvenuti, Dini, D’Orazio, Chiarantini, Costagliola (2013)Archeometallurgia sperimentale
MetalliIsola d’
Elba (Livorno)
Studi di provenienza Studi di provenienza Studi di provenienza
bluma di Fe
ematite
http://www.cantierenavipisa.it/
Benvenuti,Benvenuti, Mariotti-Lippi, PallecchiPallecchi, , SagriSagri (2006)
Analisi stratigrafiche...
Coli,Coli, Rosati, Pini (2007)
Tecniche e modalità di coltivazione delle cave di lapidei di età Romana
Analisi di stabilità
Analisi stratigrafiche...
Georadar
Geoelectrical
investigations
Ohm Mapper
Analisi geoelettriche...
Focardi, D’Oriano (1978)
Rischi geologici
San Miniato al Tedesco (PI)
S. Maria del Fiore (FI)
S. Gimignano
Focardi, D’Oriano (1978) Fortezza da Basso (FI)
Scarperia
Malesani (1980)
Chiusi della Verna
Canuti, Casagli, Garzonio, Vannocci (1990)
Monte alle Croci-S.Miniato (FI)
Focardi P. (1991)
Disseti idrogeologici di siti monumentali
e città
d’arte
Disseti idrogeologici Disseti idrogeologici di siti monumentali di siti monumentali
e citte cittàà
dd’’artearte
Pitigliano
Canuti, Focardi, Nardi, Puccinelli (2000)
Rischi geologiciINTERFEROMETRIA RADAR SATELLITARE
MURA AURELIANE (Viale del Campo Boario –
Roma)
area 3 –resti dei contrafforti
adrianei
e costruzioni
esterne medievali)
ACQUEDOTTI ROMANI (Torre del Fiscale –
Roma)
R1 R2 = R1
1’ acquisizione 2’ acquisizione
r
T0T0+ttempo tempo
35 (o più) giorni
r
Interferometria
= 5.66 cm
R1
R2Disturbi
atmosferici
Variazioneriflettività
PS Caposaldo“st abile”
PS
LOSLin e of Sight
Basel ine
Tecnica PS-InSAR
Casagli, Tapete, Fanti, Moretti, Del Ventisette (2011)
Rischi geologiciINTERFEROMETRIA RADAR DA TERRA (GBInSAR)
FORO ROMANO E COLLE PALATINO (Roma)
Deformazione localizzata nella zona della Domus Tiberiana conseguenti a specifiche indagini di sottosuolo in situ (perforazioni)
Casagli, Tapete, Luzi, Fanti, Del Conte, Leva, Cecchi (2011 )
Rischi geologiciLASER SCANNER TERRESTRE (TLS)Pitigliano
Citadel
(Malta)
Fanti, Gigli, Lombardi, Tapete, Canuti (2012)
Gigli, Frodella, Mugnai, Tapete, Cigna, Fanti, Intrieri, Lombardi (2012)
Rischi geologiciBasilica del Santo Sepolcro
Confronto tra le funzioni di amplificazione dei microtremori e le funzioni di amplificazione relative al terremoto regionale.
• Valutazione della pericolosità sismica• Valutazione della vulnerabilità sismica dell’edificio
Fiaschi, Matassoni, Pratesi, Garzonio, Malesani (2012)Rischio sismicoMetodo di Nakamura
(HVSR, Horizontal
to
Vertical Spectral
Ratio
L’acquisizione del microtremoremicrotremore avviene su un unico punto considerando sia il moto verticale sia quello orizzontale
FREQUENZE DI PICCO DEL PIANO TERRA
FREQUENZE DI PICCO DEL PIANO PRIMO
300 misure di microtremoremicrotremore
in interni (2007‐2008)