زرین فام 
دوفصلنامه مطالعات موزه‌ای

زرین فام دوفصلنامه مطالعات موزه‌ای

شناسایی مواد رنگزا در ملاط و نقوش پنهان آرایه‌های معماری دستکند معبد ورجوی مراغه (دوره ایلخانان مغول)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشیار، عضو هیئت‌علمی گروه مرمت و باستان‌سنجی، دانشکدۀ حفاظت آثار فرهنگی، دانشگاه هنر اسلامی تبریز، ایران.
2 دانشیار، عضو هیئت علمی پژوهشکدۀ بناها و بافت‌های تاریخی، پژوهشگاه میراث فرهنگی و گردشگری، تهران، ایران.
10.30481/museum.2026.570942.1075
چکیده
معبد ورجوی از بناهای با تاریخ نه چندان دقیق در پیش از اسلام و با الحاقاتی منسوب به دوره ایلخانان مغول در استان آذربایجان شرقی است. این معبد جزء مجموعه سازه‌های زیر زمینی است که در بستر سنگی کنده شده است. مقالۀ حاضر با هدف ساختارشناسی و تشخیص مواد رنگزا در ترکیبات لایه‌های ملاط‏ و همچنین شناخت رنگ کتیبۀ نوشتاری معماری دستکند ورجوی در شهر مراغه، انجام پذیرفته است. مطالعات آزمایشگاهی شامل آزمون‌های XRD، XRF و همچنین SEM-EDS بر روی نمونه‌های برداشته شده از لایه‌های شناسایی شده در چله‌خانه اصلی معبد انجام گرفته است. بر اساس نتایج حاصله از آنالیزهای تجزیه‌ای، تحلیل اطلاعات مربوط به انواع نمونه‌های ملاط به کار رفته در معماری صخره‌ای ورجوی و همچنین مقایسه آن با بستر سنگی صورت گرفته است. این مقاله برای نخستین بار به ارائه شواهدی از رنگ بر مبنای ساختارشناسی در معماری دستکند دامنه سهند پرداخته است و نتایج پژوهش نشان دهنده استفاده از اکسید آهن (برای رنگ قرمز) و دوده کربنی (برای رنگ سیاه) به عنوان مواد رنگزا در معبد ورجوی است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Identification of Coloring Materials in Mortar and Hidden Motifs of the Architectural Ornaments of the Verjuy Temple Maragheh (Mongol Ilkhana Era)

نویسندگان English

Mehdi Razani 1
Yaser Hamzavi 2
1 Associate Professor, Faculty Member of the Department of Restoration and Archaeometry, Faculty of Conservation of Cultural Heritage, Tabriz Islamic Art University, Tabriz, Iran.
2 Associate Professor, Faculty Member of the Research Institute of Buildings and Historical Contexts, Research Institute of Cultural Heritage and Tourism, Tehran, Iran.
چکیده English

The Varjuy Temple is a monument with an imprecisely documented pre-Islamic history, featuring additions attributed to the Mongol Ilkhanid period, located in East Azerbaijan Province, Iran. This temple belongs to a group of underground structures carved directly into the bedrock. The present study aims to characterize the structural composition and identify the pigments within the mortar layers, as well as to investigate the color of the inscribed architectural features of the rock-cut Varjuy Temple in Maragheh. Laboratory investigations included X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), and scanning electron microscopy coupled with energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) performed on samples collected from the identified layers in the main ceiling chamber of the temple. Based on the results of these analytical techniques, the composition of different mortar samples used in the rock-cut architecture of Varjuy was examined and compared with the bedrock substrate. For the first time, this study provides structural evidence of pigment use in rock-cut architecture on the slopes of Mount Sahand. The results indicate that iron oxide (used for red pigment) and carbon black (used for black pigment) were applied as coloring agents in the Varjuy Temple.
 
Introduction
The study of historical mortars and plasters provides valuable insights into ancient construction technologies, raw materials, and the technical skills of past builders. Simultaneously, the identification of pigments used in cultural heritage monuments—whether architectural or archaeological—has gained significant attention over recent decades. Pigments are crucial for understanding technological history, authenticity assessment, and even forensic studies of artworks. In Iranian architecture, particularly during the early Islamic centuries, the use of color on internal and external plaster surfaces was not very common. However, rock-cut architecture presents a special case. The Varjovi Temple, located on the slopes of Mount Sahand in East Azerbaijan Province, near Maragheh, is one of the few examples of Ilkhanid rock-cut architecture where colored decorations and inscriptions have been identified. The temple is part of a larger underground complex carved into volcanic tuff, with later additions attributed to the Mongol Ilkhanid period. Previous studies mentioned the existence of plasters and pigments, but no scientific identification had been carried out. This research aims to characterize the colorants used in the mortar layers and the written inscription within the main chamber (Chalekhaneh) of the Varjovi rock-cut temple. The study provides the first evidence of color application in the rock-cut architecture of the Sahand slopes, identifying red and black pigments and revealing a previously unknown painted inscription.
Methodology
This research adopts a combined field and experimental approach. Following detailed on-site observations and macroscopic documentation, sampling was carried out purposefully to obtain representative and minimally weathered specimens from the plinth area of the main circular chamber (Space V6). Three samples were collected: V6-S2 (gray mortar from the ribbed vaulting), V6-S5 (reddish-brown mortar from the plinth), and V6-S6 (black pigment from a hidden inscription underlying both mortar layers). The samples were analyzed using three complementary laboratory methods: (1) Powder X-ray Diffraction (XRD) using a Philips PW1800 diffractometer (Cu Kα, 40 kV, 30 mA, 2θ range 5–60°) for phase identification; (2) X-ray Fluorescence (XRF) spectroscopy for bulk elemental composition (reported as major oxides); and (3) Scanning Electron Microscopy coupled with Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM-EDS) using a Phenom ProX instrument (accelerating voltages 5, 10, and 15 kV) for microstructural imaging and point elemental analysis. The combination of these methods allowed for the identification of crystalline phases, elemental composition, and the distribution of colorants within the mortar matrix.
Discussion
1. Composition of the Gray Mortar (V6-S2) – A Unique Gypsum-Lime-Volcanic Ash Mix
The XRF analysis of the gray mortar (V6-S2) revealed high SiO₂ (37.46%) and CaO (14.14%), along with significant SO₃ (16.45%). The XRD analysis identified major phases including gypsum (CaSO₄·2H₂O), bassanite (CaSO₄·0.5H₂O), cristobalite (a high-temperature silica polymorph), albite, microcline, and mica-illite. Notably, quartz was absent. The presence of cristobalite, albite, and microcline indicates the deliberate addition of crushed local volcanic tuff (from Mount Sahand) as aggregate. The binder is a mixture of lime and gypsum, which is unusual; such a gypsum-lime-pozzolanic ash composition has not been previously reported for Ilkhanid mortars. The cristobalite and volcanic glass fragments likely acted as natural pozzolans, improving the hydraulic properties and durability of the mortar. The bassanite phase suggests partial dehydration of gypsum, possibly due to historical heating or environmental conditions. SEM images of V6-S2 showed a fine crystalline texture with evidence of multiple troweling and polishing actions, indicating careful surface finishing.
2. Composition of the Reddish-Brown Mortar (V6-S5) – Iron Oxide as a Colorant
The reddish-brown mortar (V6-S5) showed a different composition: lower SiO₂ (22.52%) and Al₂O₃ (3.18%), but higher CaO (22.18%), SO₃ (28.65%), and significantly higher Fe₂O₃ (1.02%) compared to V6-S2 (0.23%). The high loss-on-ignition (LOI ~20%) indicates the presence of organic matter or hydrated minerals. XRD analysis identified gypsum, bassanite, calcite, cristobalite, albite, microcline, quartz, and dolomite. The presence of calcite and dolomite indicates carbonates derived from lime binder or aggregate. The elevated iron oxide content, together with the visual reddish-brown color, confirms that hematite (α-Fe₂O₃) or ochre was intentionally added as a pigment. Red ochre (iron oxide) is one of the oldest known pigments. SEM imaging of V6-S5 revealed that some gypsum crystals had lost their original angular habit and appeared rounded and deformed, likely due to dissolution-recrystallization processes caused by water ingress. The red pigmented mortar represents the uppermost decorative layer, which has largely eroded away except for protected areas beneath the ribbed vaulting.
3. The Hidden Black Inscription (V6-S6) – Carbon-Based Ink
The most significant discovery was the black inscription running continuously around the plinth of space V6, beneath both the gray and reddish-brown mortar layers. This inscription, written in a script similar to Naskh or Thuluth, had been completely hidden and was only revealed through careful stratigraphic observation. EDS analysis of sample V6-S6 showed very high carbon (C: 22.1 at%, 42.83 wt% as CO) and nitrogen (N: 15.4 at%, 24.36 wt% as NO), along with oxygen, sulfur, calcium, and minor copper. The dominance of carbon indicates that the black pigment is carbon-based, specifically soot or lamp black. Nitrogen may derive from organic binders or from environmental contamination. The presence of calcium and sulfur likely results from mixing with the underlying gypsum-lime plaster substrate. This carbon-based black pigment corresponds well with soot/dark pigments reported in other Ilkhanid monuments such as Soltaniyeh Dome, Pir-e Bakran, and other Yazd monuments, where black was used for outlining decorations, inscriptions, and combining with other colors.
4. Stratigraphic Interpretation and the Priority of the Inscription
The layer sequence in the plinth area of space V6 is now clear: (1) First, the rock-cut bedrock; (2) then, a thin gray plaster (with gypsum-lime binder and volcanic ash aggregate) was applied, and the black carbon-based inscription was written directly on this surface; (3) later, a second gray mortar layer containing plant fibers (such as straw and rush) was applied; (4) finally, the red ochre-pigmented mortar was applied as the uppermost decorative coating. This stratigraphy demonstrates that the black inscription belongs to the earliest Islamic phase of the temple, likely contemporary with or slightly later than the initial rock-cut construction. The inscription is therefore one of the oldest painted Islamic inscriptions in Iranian rock-cut architecture, dating to the Ilkhanid period (7th–8th centuries AH / 13th–14th centuries CE). The red pigmented mortar was a later decorative addition, possibly associated with the conversion of the space into a Khanqah (Sufi lodge) after Ghazan Khan’s religious reforms.
5. Comparative Context with Other Ilkhanid Monuments
Comparison with previously studied Ilkhanid monuments (e.g., Soltaniyeh Dome, Isfahan Jameh Mosque, Pir-e Bakran, Yazd monuments) shows that the use of red ochre and carbon black was standard practice during this period. Blue pigments (azurite, lapis lazuli) and green pigments (malachite, atacamite, celadonite) were also common but were not detected in Varjovi, possibly due to the limited decorative scheme of a rock-cut hypogeum. The use of gypsum-lime mortars with volcanic ash is technologically distinctive and reflects local adaptation to available geological resources (Sahand volcanic tuffs). The Varjovi temple thus contributes valuable data on Ilkhanid mortar technology, pigment usage, and epigraphic practices in northwestern Iran.
Conclusion
This study provides the first scientific identification of colorants in the rock-cut architecture of the Varjovi Temple in Maragheh. Through XRD, XRF, and SEM-EDS analyses, it has been demonstrated that the gray mortars are a unique gypsum-lime mixture with crushed volcanic tuff (containing cristobalite, albite, and microcline), representing an unreported technological tradition for Ilkhanid mortars. The reddish-brown mortar owes its color to intentionally added iron oxide (red ochre/hematite), while the black inscription pigment is carbon-based (soot/lamp black). The stratigraphic sequence reveals a previously unknown painted Islamic inscription in Naskh/Thuluth script, hidden beneath later plaster layers, which constitutes one of the oldest painted inscriptions in Iranian rock-cut architecture. These findings confirm that the use of color for decorative coatings and inscriptions was practiced even in remote rock-cut monuments of the Ilkhanid period, aligning with broader traditions observed in major brick monuments of the time. For future research, the authors strongly recommend the use of infrared and ultraviolet photography to enhance the legibility of the hidden inscription, which remains largely unreadable to the naked eye. Conservation efforts should prioritize the stabilization of the remaining red-pigmented plaster and the documentation of the black inscription before further deterioration occurs.
 

کلیدواژه‌ها English

Colored mortar
inscription
rock-cut architecture
Maragheh
امیریه، آرش. (۱۳۷۵). فن‌شناسی علمی تزئینات منحصربه‌فرد گنبد سلطانیه. در مجموعه مقالات نخستین همایش حفاظت و مرمت آثار تاریخی-فرهنگی (صص. ۲۸۰–۲۹۱). تهران.
ترابی، سامان. (۱۳۸۸). مطالعه و بررسی فن‌شناسی دیوارنگاره‌های موجود در چله‌خانه بقعه پیربکران. دوفصلنامه مرمت و پژوهش، ۳(۳)، ۷۱–۸۲.
ترابی، سامان، و پدرام، بهنام. (۱۳۸۶). بررسی علمی و هنری دیوارنگاره‌های موجود در بنای تاریخی گنبد آزادان. دوفصلنامه تخصصی مرمت و پژوهش، ۲(۳)، ۹۳–۱۰۴.
جلیلی، زهرا، و رازانی، مهدی. (۱۴۰۱). بررسی معماری دستکند روستای چراغیل در دامنه کوه آتشفشانی سهند. در دومین کنفرانس بین‌المللی معماری، عمران، شهرسازی، محیط زیست و افق‌های هنر اسلامی در بیانیه گام دوم انقلاب. تبریز.
حمزه‌لو، منوچهر. (۱۳۸۰). هنرهای کاربردی در گنبد سلطانیه. تهران: نشر ماکان و مدیریت میراث فرهنگی استان زنجان.
حمزوی، یاسر. (۱۳۸۸). گزارش مرمت آرایه‌های معماری بقعه سیدرکن‌الدین یزد. مرکز اسناد و کتابخانه اداره کل میراث فرهنگی، صنایع دستی و گردشگری استان یزد. (گزارش منتشرنشده).
حمزوی، یاسر. (۱۳۹۹). مطالعه ساختارشناسی رنگدانه‌های تزئینی کتیبه گچی ایوان بقعه سیدشمس‌الدین یزد. معماری اقلیم گرم و خشک، ۸(۱۲)، ۲۳–۴۱.
حمزوی، یاسر، و اصلانی، حسام. (۱۳۹۱). تزئینات معماری آرامگاه پیربکران. اصفهان: گلدسته.
حمزوی، یاسر، و رازانی، مهدی. (۱۳۹۹). مطالعه و شناخت معماری دستکند ورجوی در شهرستان مراغه با نگاهی ویژه بر آرایه‌های معماری. مطالعات باستان‌شناسی پارسه، ۴(۱۱)، ۱۶۹–۱۸۸.
حمزوی، یاسر. (۱۳۸۶). گزارش مرمت آرایه‌های گچی بقعه تاریخی پیربکران (اصفهان). مرکز اسناد و کتابخانه اداره کل میراث فرهنگی، صنایع دستی و گردشگری استان اصفهان. (گزارش منتشرنشده).
حمزوی، یاسر، اکرمی، مهدی، و سلحشور، فاطمه. (۱۳۹۴). شناخت و مرمت لایه‌های کتیبه نقاشی کریاس شرقی مسجد جامع کبیر یزد. دوفصلنامه تخصصی دانش مرمت و میراث فرهنگی، ۳(۱)، ۳۵–۵۲.
رازانی، مهدی، کردی، مهدی، مرتضوی، محمد، و صدقی، یاسین. (۱۴۰۰). بررسی مواد رنگساز در نقوش تزئینی ایوان‌های شمالی و جنوب‌شرقی میراث جهانی گنبد سلطانیه. پژوهش‌های باستان‌شناسی ایران، ۱۱(۳۱)، ۲۶۵–۲۸۸.
رازانی، مهدی، و داداش‌زاده، نسرین. (۱۳۹۹). ارزیابی ملاط‌های پایه آهکی در حفاظت از بقایای معماری در برابر کاوش‌های باستان‌شناسی. مطالعات باستان‌شناسی، ۱۲(۳)، ۶۵–۹۱.
رازانی، مهدی، و حمزوی، یاسر. (۱۳۹۷). ساختارشناسی ملاط‌های تاریخی در آرایه‌های معماری و اندود داخلی معبد صخره‌ای ورجوی مراغه، ایران. پژوهه باستان‌سنجی، ۴(۲)، ۲۱–۳۳.
ستارنژاد، سعید، ناصری صومعه، حسین، و معروفی اقدم، اسماعیل. (۱۳۹۹). بررسی و تحلیل ماهیت کاربری معماری دستکند امامزاده معصوم شهرستان مراغه. پژوهش‌های باستان‌شناسی ایران، ۱۰(۲۷)، ۲۱۳–۲۳۴.
شجاع‌دل، نادره، و علیپور، نسیم. (۱۳۸۴). پیشینه مهرپرستی و نیایشگاه مه ورجوری مراغه. مجله تاریخ‌پژوهی، ۷(۲۴–۲۵)، ۴۴–۵۴.
شکاری نیری، جواد. (۱۳۸۵). امامزاده معصوم ورجوی مراغه، معبد مهرپرستی ایرانی و نشان‌ها در معابد اروپایی. مجله علمی-ترویجی مطالعات ایرانی، ۵(۱۰)، ۱۰۹–۱۲۶.
شیروانی، مریم. (۱۳۹۸). شناخت رنگدانه‌ها در آرایه‌های گچی ایوان بیرونی ضلع جنوب‌غربی گنبد سلطانیه زنجان. پژوهه باستان‌سنجی، ۵(۱)، ۱۲۹–۱۴۲.
عمرانی، بهروز، و مرادی، امین. (۱۴۰۰). نقدی بر ماهیت میترائیسم معبد مراغه. مطالعات باستان‌شناسی، ۱۳(۱)، ۱۱۷–۱۳۸.
فرهمند بروجنی، حمید، عابد اصفهانی، عباس، و شیشه‌بری، طاهره. (۱۳۹۱). شناخت مواد و فنون دیوارنگاری پنج بنای دوره ایلخانی شهر یزد. دوفصلنامه مرمت آثار و بافت‌های تاریخی-فرهنگی، ۲(۴)، ۹۷–۱۱۲.
کریمی، امیرحسین، و هلاکویی، پرویز. (۱۳۸۷). معماری و تزئینات بنای پیر حمزه سبزپوش ابرکوه. فصلنامه گلستان هنر، ۴(۱۴)، ۱۸–۲۹.
محبعلی، آزاده. (۱۳۸۷). تزئینات پیش‌ساخته در گنبد سلطانیه در قرن هشتم هجری قمری. آرمانشهر، ۱(۱)، ۷۶–۸۵.
نکویی اصفهانی، محسن، خطابخش، فریبا، یزدانی، ملیکا، جبل عاملی، رکسانا، عمرانی، رویا، و اعظمی، رضا. (۱۳۸۴). مطالعه، بررسی و حفاظت محراب اولجایتو در مسجد جامع اصفهان. در رسول وطن‌دوست (ویراستار)، مجموعه مقالات هفتمین همایش حفاظت و مرمت اشیاء تاریخی و فرهنگی و تزئینات وابسته به معماری (صص. ۴۲۸–۴۵۱). تهران: پژوهشگاه سازمان میراث فرهنگی، صنایع دستی و گردشگری.
ورجاوند، پرویز. (۱۳۵۱). نیایشگاه مهری یا امامزاده معصوم ورجوی. بررسی‌های تاریخی، ۷(۴۲)، ۸۹–۱۰۰.
وطن‌دوست، رسول، بهرمان، علیرضا، و رحمانی، رضا. (۱۳۷۶). بررسی مرمت‌های انجام‌شده در گنبد سلطانیه و ارائه روش‌های حفاظتی و مرمتی. در مجموعه مقالات دومین همایش سالانه حفاظت و مرمت اشیاء تاریخی-فرهنگی و تزئینات وابسته به معماری (صص. ۲۳۴–۲۴۵). تهران.
Barnett, J. R., Miller, S., & Pearce, E. (2006). Colour and art: A brief history of pigments. Optics and Laser Technology, 38(6), 445–453.
Crisci, G., Franzini, M., Lezzerini, M., Mannoni, T., & Riccardi, M. (2004). Ancient mortars and their binder. Periodico di Mineralogia, 73, 259–268.
Eastaugh, N., Walsh, V., Chaplin, T., & Siddall, R. (2005). Pigment compendium: Optical microscopy of historical pigments. Butterworth-Heinemann.
Giustetto, R., Gonella, D., & Diana, E. (2018). Decay of red pigments on a wall painting adorning the Church of San Francesco dei Cappuccini in Racconigi (Italy): Archaeometric survey and restoration intervention. Mediterranean Archaeology and Archaeometry, 18(5), 1–14.
Goffer, Z. (2007). Archaeological chemistry (2nd ed.). John Wiley & Sons.
Kougemitrou, I., Economou, G., Giovanopoulos, J., Baziotis, I., Leontakianakos, G., & Stathopoulos, V. (2013). A mineralogical study of pigments used in two Iakovidis paintings: Verification of artwork authenticity using Raman micro-spectroscopy method. Bulletin of the Geological Society of Greece, 47(1), 392–396.
Lebon, M., Gallet, X., Bondetti, M., Pont, S., Mauran, G., Walter, P., & Auetrakulvit, P. (2019). Characterization of painting pigments and ochres associated with the Hoabinhian archaeological context at the rock-shelter site of Doi Pha Kan (Thailand). Journal of Archaeological Science: Reports, 26, 101855.
Mohtasham, A., & Samanian, K. (2017). Identifying the blue pigments used in painted architectural decorations of Ilkhanid buildings (1251–1335 AD) in Yazd, Central Iran. Journal of Islamic Archaeology, 4(1), 113–135.
Moradi, A. (2022). A rock-cut tomb of the Mongol period in the Ilkhanid capital of Maraghe. Asian Archaeology, 6(1), 15–35.
Morricone, A., Macchia, A., Campanella, L., David, M., De Togni, S., Turci, M., & Ronca, S. (2013). Archeometrical analysis for the characterization of mortars from Ostia Antica. Procedia Chemistry, 8, 231–238.
Parker, S. P. (2003). Dictionary of geology and mineralogy. McGraw-Hill.
Parvin, S., Pourianzhad, F., & Sattarnejad, S. (2023). Buddhist remains from times of Il-Khanate in north-western Iran. Studies in People’s History, 10(2), 161–171. https://doi.org/10.1177/23484489231199043
Von Aderkas, E. L., Barsan, M. M., Gilson, D. F., & Butler, I. S. (2010). Application of photoacoustic infrared spectroscopy in the forensic analysis of artists’ inorganic pigments. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 77(5), 954–959.
Weyer, A., Roig Picazo, P., Pop, D., Cassar, J., Özköse, A., Vallet, J. M., & Srša, I. (2015). EwaGlos—European illustrated glossary of conservation terms for wall paintings and architectural surfaces (Vol. 17). Michael Imhof Verlag.
Yusuf, M., Shabbir, M., & Mohammad, F. (2017). Natural colorants: Historical, processing and sustainable prospects. Natural Products and Bioprospecting, 7, 123–145.
دوره 3، شماره 4 - شماره پیاپی 4
سال سوم شماره پیاپی 4 بهار و تابستان
شهریور 1404
صفحه 181-202

  • تاریخ دریافت 08 اردیبهشت 1404
  • تاریخ بازنگری 19 مرداد 1404
  • تاریخ پذیرش 25 مرداد 1404
  • تاریخ انتشار 01 شهریور 1404