Variazioni mineralogiche nella ceramica

Fonte: Valentina Muratori
Introduzione

Il presente lavoro intende fare il punto della situazione sul contributo delle metodologie mineralogico-petrografiche.

Dopo una breve storia della ricerca archeometrica sulla ceramica e una sintesi delle principali tecniche analitiche utilizzate, vengono presi in considerazione gli aspetti fondamentali negli studi di questo materiale, in particolare: studi di provenienza sia mediante osservazione di sezioni sottili che mediante analisi chimiche; ricostruzione delle antiche tecnologie produttive attraverso un approccio analitico integrato, comprendente tecniche di “bulk”(XRD) e in situ (SEM-EDS, EMPA, Raman etc.).


È stata presa in esame anche la tecnologia di produzione dei principali rivestimenti ceramici. In particolare: rivestimenti impermeabili (“vernice nera” e “vernice rossa).

Vengono infine messi in evidenza alcuni sviluppi futuri auspicabili: una più diffusa utilizzazione di tecniche ad alta risoluzione e spettroscopiche ( Raman); una maggior attenzione alle relazioni fra tecnologia dell’impasto e funzionalità dell’oggetto, così come alle variazioni della composizione chimica e della microstruttura, in conseguenza dell’uso e dei processi di alterazione durante la cottura.

Nelle diverse fasi della cottura avvengono varie trasformazioni:
·       tra la T ambiente e 200 °C – si elimina l’acqua igroscopica residua nell’impasto e quella contenuta da alcuni sali, come ad esempio il gesso.

·       tra i 250 °C e i 350 °C – le materie organiche vanno in combustione.

·       tra i 450 °C e i 850 °C – si decompongono i minerali delle argille, liberando l’acqua reticolare.

·       850° C – si decompongono i carbonati (decarbonatazione) e si ossidano i solfuri.

·       tra i 1100 ° e 1200 °C – fondono i feldspati, e si ottiene la vetrificazione.

Va ricordato, infine, che la presenza di ossigeno in camera di combustione determina il degrado delle sostanze organiche presenti, nonché l’ossidazione delle sostanze minerali. Come risultato si ottiene un prodotto di color rosso ruggine per azione dell’ossigeno (ossidante) sul ferro. Si otterrà, invece, un colore nero scuro per azione del vapore e monossido di carbonio (riducente).
 

Il costituente principale della ceramica

La parola ceramica deriva dal greco kèramos che significa argilla per stoviglie.
Il costituente principale della ceramica è l’argilla, un allumino-silicato.
L’ argilla umida, scoperta in età neolitica , è plastica e pertanto può dare manufatti che essiccando all’ aria, induriscono mantenendo la forma, ma sono troppo fragili.
Se però l’ argilla viene posta a contatto con il fuoco, essa si trasforma in ceramica.

L’ argilla è composta da:

struttura della ceramica
ceramica 03
ceramica 04ceramica 06ceramica 05

Le argille si possono suddividere in argille primarie e argille secondarie:
le primarie si sono formate per alterazione della roccia originaria e si differenziano dalle altre rocce sedimentarie perché sono rimaste nello stesso luogo in cui si sono fermate senza subire trasporti e inquinamenti derivanti dai cambiamenti di ambiente.
I feldspati , feldspatoidi e silicati contenenti alluminio hanno subito attacchi chimici che hanno causato l’argillificazione attraverso un processo chiamato idrolisi .
In ambiente acido in presenza di acqua e anidride carbonica e in determinate condizioni di pressione e temperatura, alcuni elementi che compongono i minerali si allontanano .
Gli ioni potassio , sodio e calcio dei feldspati passano in soluzione e vengono
allontanati oppure entrano in equilibrio con le condizioni ambientali.
La distruzione del reticolo cristallino causa la trasformazione dei minerali originari
in minerali argillosi, mentre i minerali insolubili come quarzo miche costituiranno la
frazione sabbiosa.


Le argille secondarie, sono rocce sedimentarie in cui il processo di formazione è avvenuto per trasporto e sedimentazione.
I minerali argillosi hanno subito inquinamento, inglobando impurezze di dimensione e natura diversa, ossidi di ferro e carbonato di calcio.

Classificazione granulometrica delle argille

Le siltiti si sono formate in ambiente fluviale o marino.
Le argille fini hanno subito un trasporto più lungo e possiamo trovarle lungo i fiumi o in mare aperto.

 Argille limoseArgille fini
granulometriaDa 62 a 4 µm<4 µm
tipoArgille “magre” (prevale la frazione non argillosa)Argille “grosse” (prevalgono minerali argillosi)
plasticitàDa insufficiente a scarsaDa buona ad ottima
Produzione ceramicaArgille non lavorabiliArgille lavorabili
1.3 – Principali argille utilizzate in campo ceramico

Le argille sono costituite da minerali argillosi che allo stato naturale si trovano mescolati tra di loro e con minerali non argillosi, dando luogo a diverse miscele.

 Argille illicheArgille caolinicheArgille montomorillonitiche
Diffusione in ItaliaMolto comuniNon comuniNon comuni
Fondenti nel reticolo cristallino nel mineralepotassioassentiScarsirari
Calcite nell’ argillaScarsa ad abbondanteDi regola assenterara
PlasticitàBuonaInsufficienteMolto elevata
LavorabilitàOttimaScarsaNon lavorabile
Tecnica di modellazioneA mano torniotornioNon lavorabile
Concentrazione di volumeMediaScarsaMolto elevata
Granulometria media del minerale Circa 1 µm  Circa 1-2 µmCirca 1 µm
Ossidi e idrossidi di ferro nell’ argillaDa scarsi ad abbondantiRariRari
Processo di trasformazione dell’ argilla in ceramica

L’ argilla contiene il 25% di acqua.
Dopo la formazione del manufatto, chiamato verde, parte dell’ acqua di imbibizione che rende plastica l’ argilla evapora.
A temperature più elevate 300°C – 500°C l’ argilla riscaldata inizia a perdere anche l’ acqua legata chimicamente .
Questa perdita di acqua fa si che gli atomi di alluminio e silicio dell’ argilla riorganizzino le loro strutture.
Il risultato macroscopico è che l’ argilla perde la sua plasticità.
Continuando a scaldare quest’ ultima a partire da 800°C, essa vetrifica dando una tipologia di ceramica chiamata terracotta.
Per produrre una buona ceramica ci vuole una buona argilla.
La più usata nel mediterraneo è l’ argilla bruna, materiale risultante dalla disgregazione meccanica e dall’ alterazione chimica di rocce alluminosilicate .
L’ argilla bruna è formata da una miscela di minerali argillosi di materiali organici e inorganici.
I minerali hanno una struttura lamellare e pertanto sono chiamati fillosilicati.
L’argilla bianca, a base di caolino è stata impiegata in area mediterranea solo come pigmento superficiale della ceramica non per produrre ceramiche in quanto il caolino richiede temperature non raggiungibili con i forni a legna.
Spesso l’ argilla era temperata con materiali macinati non plastici , chiamati  temperati: sabbia, calcari, gusci di conchiglie , feldspati, grafite e ceneri.
L’ aggiunta di tali materiali permetteva una più facile evaporazione dell’ acqua, minimizzava le contrazioni e le distorsioni nell’ essiccamento.
In seguito alla cottura l’ argilla si trasforma in ceramica mediante una serie di reazioni chimiche irreversibili: il carbonio dei residui vegetali, presenti nell’ argilla bruna non depurata , è eliminato come anidride carbonica.
Se nel forno la temperatura è bassa e l’ aria è scarsa, il carbonio, eliminato dalla superficie, può restare all’ interno del manufatto.
In cottura l’ anidride carbonica ed il vapore acqueo devono poter uscire altrimenti le grosse bolle possono provocare fenditure .
La fuoriuscita di questi gas determina la formazione di ceramica porosa.
La porosità può essere diminuita eliminando i residui vegetali dall’ argilla e lasciando seccare all’ aria i manufatti verdi.
Se il forno ha un ricambio d’ aria, il ferro bivalente presente nell’ argilla bruna si ossida a ferro trivalente, ematite.
La ceramica allora presenta un colore dal giallo al rosso mattone  perché l’ ematite è di colore rosso-bruno.
Se il forno è sigillato o con scarso ricambio d’ aria, il ferro trivalente presente nell’ argilla bruna si riduce a ferro bivalente. Allora la ceramica presenterà un colore bruno o nero perché il ferro bivalente è presente come magnetite.
Quindi la trasformazione dell’ argilla in ceramica è indicata da evidenti variazioni di colore che riflettono l’ ambiente della cottura: ossidante e riducente.
Se la temperatura è inferiore agli 800°C, la ceramica non vetrifica superficialmente.

Tipologie di ceramiche classiche

A vernice nera : sono ceramiche attiche ottenute in monocottura in due fasi.
Il manufatto crudo era immerso in una sospensione di argilla finissima a cui si aggiungeva un materiale alcalino, per esempio cenere di legno che serviva a diminuire la temperatura di fusione di queste argille che così vetrificavano a temperatura più bassa.

La cottura avveniva in due fasi:

  • Atmosfera ossidante a circa 800°C.:In questa fase la massa e superficie acquistano un colore rosso per la formazione di ematite.
  • In atmosfera riducente a temperatura più elevata, 900-950°C.:Nella fase riducente viene interessata solo la superficie che diventava nera per la presenza di ferro bivalente.

Figure rosse e nere: sono ceramiche prodotte ad Atene intorno al 530 a.c .

La monocottura avveniva in tre fasi:

Ossidante ad 800°C conferiva al manufatto una colorazione rossa.

Riducente a 900-950°C conferiva una colorazione nera.

Ossidante a temperatura più bassa determina la formazione di una colorazione rossa superficiale eccetto per le parti vetrificate.

Bucchero : il manufatto è cotto in atmosfera riducente ottenuta sigillando il forno ed esponendo ai fumi della combustione.
Si ottiene una ceramica nera ma lucente in superficie dovuta alla vetrificazione superficiale.

Terra sigillata: chiamata anche aretina perché prodotta ad Arezzo o sigillata poiché i manufatti portano il sigillo del produttore.
Queste ceramiche sono rosse nella massa e rosso corallino lucido in superficie.
La colorazione è ottenuta ricoprendo il manufatto con una sospensione di argilla ricca di ferro.

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Vaso modellato a mano. Dimensioni: Ø orlo 9.5 cm, h. 11.9 cm; larghezza max 15 cm; spessore 0.6 cm.

La ceramica Matt-Painted: il sito di Francavilla marittima ricopre una importanza notevole nell’ ambito della ricerca sulle popolazione Enotrie  che occupavano prima dei greci la parte settentrionale della Calabria ionica.
Le ricerche iniziate nella metà del ‘900, hanno dimostrato che sul timpone della Motta, gli Enotri avevano innalzato templi e sui pianori si erano insediati gli abitanti.
Negli ultimi anni si sono condotte indagini di scavo che hanno permesso di chiarire aspetti connessi alla produzione locale di alcuni materiali decorati in stile Matt-Painted.
Gli studiosi inglesi chiamano così questo tipo di produzione, poiché la pittura a vernice nera non è lucida come quella della ceramica di tipo greco ed è diffusa in alcune aree della Puglia, Basilicata, Campania e Sibaritide.
Presentiamo alcune forme di ceramiche decorate da motivi che costituiscono gli stili elaborati localmente.

Stile a Frange: la spalla è decorata con un fregio a pannelli alternati e riempiti con linee orizzontali e verticali in modo da formare un reticolo. Dai pannelli scendono delle lunghe frange a gruppi di sei.

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Lo stile Pieno o a Rete: la spalla è decorata con fregio a pannelli sottili verticali, riempiti con il motivo a reticolo alternato ad ampi pannelli; questa decorazione è limitata in alto ed in basso da due bande orizzontali riempite con tratti disposti obliquamente.


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Dimensioni: Ø orlo 15.8 cm, 8.2 x Ø massimo 17.5 x 1.0 spessore 0.1 cm.

Stile Bicromo: le anse sono segnate da raggi con le bande nere, al centro queste decorazioni erano dipinte in rosso e al di sopra della banda rossa sono dipinti gruppi di linee nere vicino agli attacchi e nel centro.

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Dimensioni: Ø del labbro circa 7/7.5 cm, altezza conservata 12.3 x Ø massimo 13 x 0.6 cm.

Stile Nero: decorazioni a grosse bande orizzontali e al di sopra di queste ci sono fasce più sottili, anch’ esse parallele e orizzontali.

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Dimensioni: Ø orlo circa 12/13 cm; h. residua 4.9 x 0.4 cm.

Stile a Tenda: il motivo principale di forma triangolare è composto da tre o più motivi angolari che si incontrano in un punto formando uno stile a tenda.

Stile a Bande Ondulate: formato da un pannello centrale di due o più linee orizzontali che racchiudono il motivo a banda ondulata.

Stile “Miniaturistico”: vi sono fregi in miniatura con motivi ripresi dai vasi greci.

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Esempio di ceramica matt-painted “messapica”

Stile “Messapico”: la decorazione è in bianco e nero, ma si possono trovare anche pezzi bicromi. I frammenti ritrovati appartengono a piccoli attingitoi globulari ma si possono osservare anche frammenti di piccoli recipienti chiusi. L’ importazione della ceramica Matt-Painted messapica nella sibaritide era legata esclusivamente a motivi estetici. Lo stile riprende quello greco e si possono trovare elementi decorativi come i meandri. Lo stile Messapico si differenzia da quello prodotto nel Timpone della Motta poiché presenta motivi indigeni più semplici. La ceramica messapica è molto più raffinata, le pareti sono sottili anche se non sono lavorate a tornio.

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