Non-invasive pigment identification at the Yungang Grottoes (Caves 7–8): a chemically corroborated spectral library
Cette étude établit une bibliothèque de spectres de réflectance à trois niveaux, corroborée chimiquement, pour les grottes de Yungang (Grottes 7–8), qui améliore de manière significative la précision de l'identification non invasive des pigments grâce à un algorithme de correspondance pondérée, permettant ainsi un inventaire complet des pigments et une cartographie hyperspectrale évolutive pour les futurs efforts de conservation.
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Les couleurs des sculptures sur pierre anciennes sont bien plus qu'une simple décoration ; elles constituent un registre fragile de l'histoire, nous racontant comment les artisans pensaient, quels matériaux ils pouvaient atteindre et comment un site a évolué au fil des siècles. Cependant, ces pigments sont souvent cachés sous des couches de poussière, d'érosion et de réparations ultérieures, ce qui les rend difficiles à déchiffrer sans causer de dommages. Pendant des décennies, les experts se sont appuyés sur le prélèvement de minuscules échantillons physiques pour identifier ces couleurs, une méthode précise mais destructrice et limitée à quelques points infimes. Une nouvelle approche utilise la lumière pour « voir » la composition chimique d'une surface à distance. En faisant rebondir un spectre large de lumière sur une paroi et en mesurant la façon dont elle est réfléchie, les scientifiques peuvent créer une empreinte optique unique pour chaque matériau. Le défi résidait dans le fait que ces empreintes ne sont pas universelles ; un pigment rouge sur une paroi de grotte dans une partie du monde peut paraître différent d'un pigment rouge dans une autre en raison de l'âge, de la saleté ou des minéraux spécifiques utilisés. Sans une bibliothèque fiable de ces empreintes locales, la méthode basée sur la lumière produit souvent des suppositions plutôt que des réponses.
Aux grottes de Yungang en Chine, un vaste complexe de sculptures sur pierre du cinquième siècle, les chercheurs ont été confrontés précisément à ce problème. Les grottes sont couvertes de peintures polychromes qui ont subi des siècles d'érosion et de repeints répétés, estompant la palette originale. Pour résoudre cela, une équipe de scientifiques de l'Académie de Yungang et de plusieurs universités a construit une bibliothèque spécialisée en trois parties de signatures lumineuses spécifiquement pour ces grottes. Ils ont combiné des pigments commerciaux standards, des références provenant de bases de données scientifiques publiques et une nouvelle archive personnalisée construite directement à partir des parois des grottes. Cette archive personnalisée a été créée en prélevant quelques minuscules échantillons vérifiés dans les grottes, en les analysant avec de puissants outils chimiques, puis en enregistrant la signature lumineuse exacte de ces mêmes points. Ce processus leur a permis de construire un système de référence qui tient compte de l'âge spécifique et des conditions du site de Yungang, plutôt que de s'appuyer sur des échantillons génériques, parfaits en laboratoire, qui pourraient ne pas correspondre au monde réel.
Les chercheurs ont ensuite appliqué cette bibliothèque à plus de mille points spécifiques dans les grottes 7 et 8. Au lieu de forcer chaque mesure à correspondre à un seul nom de couleur, ils ont développé un système qui attribue un niveau de confiance à chaque identification. Si la signature lumineuse correspondait parfaitement à une référence et était clairement distincte des autres options, le système donnait une réponse de haute confiance. Si la correspondance était ambiguë ou si le matériau était un mélange complexe, le système le signalait pour un examen plus approfondi plutôt que de deviner. Cette approche prudente a révélé que, si de nombreuses zones étaient couvertes de pigments anciens attendus comme l'ocre rouge et le lapis-lazuli, les grottes contenaient également des preuves d'interventions ultérieures. L'analyse chimique a confirmé que certaines parties de la peinture verte contenaient du vert émeraude, un pigment synthétique inventé au XIXe siècle, prouvant que certaines parties des grottes ont été repeintes longtemps après la construction originale. De même, la présence d'un pigment bleu connu sous le nom de bleu de Prusse, qui n'était pas disponible avant le XVIIIe siècle, a été signalée dans plusieurs endroits, indiquant des retouches tardives qui auraient été manquées par une simple inspection visuelle.
L'étude a réussi à cartographier la distribution de ces pigments, créant un inventaire unifié qui distingue les matériaux originaux des ajouts ultérieurs. Ils ont découvert que les zones rouges étaient dominées par des terres à base de fer et du cinabre, tandis que les sections blanches étaient un mélange de mica et de gypse, un minéral qui avait été difficile à identifier sans échantillonnage physique. L'équipe a également démontré que cette méthode point par point pouvait être étendue à des parois entières à l'aide d'un appareil photo capturant les signatures lumineuses sur une large zone. Cela a permis de générer une carte codée par couleurs d'une section de plafond, révélant des motifs de peinture originale et de réparation ultérieure invisibles à l'œil nu. En combinant une bibliothèque sur mesure avec un système strict de niveaux de confiance et de vérification chimique, les chercheurs ont établi une méthode fiable pour documenter l'histoire de ces œuvres d'art fragiles. Cette approche offre non seulement une image claire de ce à quoi les grottes ressemblaient à différentes époques, mais propose également un moyen durable de surveiller leur état au fil du temps sans jamais toucher la pierre.
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