（地质工程专业论文）山西介休后土庙彩塑的保护研究.pdf

摘要 山西介休后土庙是一处国家级文物保护单位，保存有自明清以来的一千余身 彩塑，具有较高的历史价值、艺术价值和科学价值。受自然环境等因素的影响， 现存的七百余身塑像都不同程度的出现了各种病害，尤以地仗酥碱最为严重，甚 至是毁灭性的。自1 9 9 3 年搬迁至文物库房后，这种病害还在继续，对这些彩塑 的保护迫在眉睫。 论文在现状调查的基础上，在室内进行病害机理的研究。针对彩塑的现存病 害，分析了彩塑病害产生的机理与制作材料和保存环境的关系。室内对彩塑制作 材料的分析结果表明，彩塑的地仗中易溶盐含量较高，结合塑像的保存环境，认 为环境污染是易溶盐的主要来源之一，环境中温湿度的变化是诱发易溶盐的反复 溶解和结晶，导致酥碱病害产生的主要原因。 在修复材料的室内筛选阶段，按照对修复材料筛选的原则，在室内进行修复 材料的筛选实验，对预选的三种浓度的五种修复加固材料的物理力学性能进行测 试，主要是修复材料的渗透性、加固后试块的收缩性能、透气性、抗折抗压性能 以及耐老化性能等。通过以上研究，筛选出各项性能表现较好的明胶和聚醋酸乙 烯乳液作为后土庙彩塑的修复加固材料。 关键词：后土庙：彩塑；保护研究 a b s t r a c t h o u t ut e m p l ei sl o c a t e di nj i e x i us h a n x ip r o v i n c e ，w h i c hi san a t i o n a lh i s t o r i c a l h e r i t a g ea n dc o n s e r v a t i o ns i t e t h e r ea l em o r et h a n1 , 0 0 0c o l o r - p a i n t e ds c u l p t u r e s f r o mm 啦a n dq i n gd y n a s t y , o c c u p y i n gh i g hh i s t o r i c a i ，a l t i s t i ea n ds c i e n t i f i cv a l u e c a u s e db yt h en a t u r a le n v i r o n m e n ta n do t h e rf a c t o r s ，m o r et h a n7 0 0c u r r e n ts t a t u e s h a v eo c c u r r e dm a n yd e t e r i o r a t i o n s ，a n dt h ed i s r u p t i o no fp l a s t o ri st h em o s ts e r i o u s p r o b l e m ，e v e nc a nb ed e s t r u c t i v e s i n c e1 9 9 3 ，t h e s es c u l p t u r e sh a v eb e e ns t o r e di n h e r i t a g et r e a s u r y , b u tt h e d e t e r i o r a t i o n sw e r es t i uo n - g o i n g t h e r e f o r e ，i t sv e r y u r g e n tt ot r e a tt h es t a t u s b a s i n go nt h ec u r r e n tc o n d i t i o ni n v e s t i g a t i o n , w em a d ea na n a l y s i so fd e t e r i o r a t i o n m e c h a n i s mi nl a b f o c u so nt h ed e t e r i o r a t i o no fc o l o r - p a i n t e ds c u l p t u r e ，t h i sp a p e r s t u d i e dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nm e c h a n i s mo fd e t e r i o r a t i o n ，o r i g i n a lm a t e r i a l sa n d e n v i r o n m e n t ，t h er e s u l t so fo r i g i n a lm a t e r i a l sa n a l y s i sp r o v e dt h a tag r e a ta m o u n to f s o l u b l es a l t se x i s t e di nt h ep l a s t e ro fs t a t u sc o n c e r n e dw i t l lp r e s e r v e dc o n d i t i o no f s c u l p t u r e s ，w et h o u g h tt h ee n v i r o n m e n t a lc o n t a m i n a t i o nw a so n eo ft h em a i ns o u r c e s f o rs o l u b l es a l t s t h ea l t e r a t i o no f t e m p e r a t u r ea n d h u m i d i t yw a sab i gr e a s o nt oc a u s e t h ed i s r u p t i o nb e c a u s e o f b e i n gd i s s o l v e da n dc r y s t a l l i z e do f s o l u b l es a l t sr e p e a t e d l y i nt h e s t a g eo fs e l e c t i n gr e p a i rm a t e r i a l s i nl a b ，w es t u d i e dt h em e c h a n i s mo f d e t e r i o r a t i o n , o nt h eb a s i so fc u r r e n td e t e r i o r a t i o no fs c u l p t u r e s ，w eh a v et e s t e d d i f f e r e n tp h y s i c a la n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft h r e ec o n c e n t r a t i o n so ff i v ep r e p a r e d c o n s o t i d a n t si np e r m e a b i l i t y , c o n t r a c t i o np e r f o r m a n c e ，b r e a t h a b i l i t y , f l e x u r a la n d c o m p r e s s i v ep r o p e a i e sa n da n t i a g i n gp r o p e r i t i e s a sar e s u l t ，t h eg e l a t i na n d p o l y v i n y la c e t a t ee m u l s i o nw h i c hh a v eb e t t e rp e r f o r m a n c ep o s s i b i l i t ya n dw o r k p r o p e r t i e sw e r ec h o s e na sc o n s o l i d a n t sf o rt r e a t i n gt h es c u l p t u r e s k e y w o r d s h o u t ut e m p l e ；c o l o r - p a i n t e ds c u l p t u r e ；c o n s e r v a t i o n 原创性声明 本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立 进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的 成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内 容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对 本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：壅些弪 日 期：2 塑2 = f 羔：主 关于学位论文使用授权的声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属兰州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定， 同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版， 允许论文被查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和 汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相 关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为兰州大学。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者：兰阻导师签名：墨! 竺丝日 期：斯7 ，z ， 1 概述 1 1 选题依据、目的及意义 后土庙是现存我国山西省介休市的一处全国重点文物保护单位，是由五进院 落并配有楼台殿阁组成的庞大建筑群。除保存有我国明清时期遗留下的古建筑遗 址外，还保存有一千多身明清以来的彩塑，这些建筑和塑像是祖先留给我们的珍 贵文化遗产。后土庙之内，有反映道教内容的近千尊悬壁彩塑，这些彩塑，塑造 手法极高，形象逼真，姿态各异、衣纹线条流畅、形象丰满而神情自然，是不可 多得的彩塑艺术佳作。据明代万历年闻金妆圣像碑记载，这些彩塑可能是明代早 期的作品。如此精美的塑像于1 9 9 3 年搬迁至文物库房中，但由于保存环境的原 因，致使一千多身彩塑发生了不同程度的病害，特别是放置在底层架上的彩塑， 酥碱病害特别严重，有的已经变成一堆塑土。为了能使彩塑复位，更好的体现文 物的原有价值，必须对彩塑进行修复，并改善现有的保存环境。因此，主要针对 彩塑以及保存环境，对其发生酥碱病害的成因及修复材料的筛选进行研究，目的 在于对这些彩塑在相关研究成果的指导下，对其进行有效的保护修复。 工业化加速经济发展的同时，给这些彩塑和建筑群带来的则是难以治愈的病 害。并且人类的活动在继续，因此我们不仅在给彩塑治病的同时，还应该考虑到 今后的保存环境的改善。换句话说，我们既然不能阻止人类的活动，但是我们可 以想办法给彩塑人为营造一个好的保存环境。为了更好地把祖先遗留下来的灿烂 文化保留下来，我们必须先对其进行有效的保护，而这种保护，则以塑像病害成 因的分析、研究为基础。 2 0 0 6 年1 月本人参与了敦煌研究院保护研究所承担的山西介休后土庙塑像 保护修复方案的设计任务，主要对后土庙的塑像进行了保存现状的调查、环境调 查、颜料及彩塑地仗土样的采集等，在此基础上完成了彩塑制作材料的分析。2 0 0 6 年6 月又对后土庙塑像进行第二次的调查，补充了前次调查的不足，经过两次的 取样和分析研究，对彩塑的制作材料及病害的成因有了初步的了解。 论文研究的目的是通过对后土庙现存彩塑制作材料及工艺研究、病害形成机 理研究的基础上，在室内筛选适合塑像修复的加固材料，用于彩塑的保护修复实 践，从而使这一珍贵文物得以较好的保存。 1 2 研究现状 山西是我国的文物大省，保存有近2 万身自唐以来的彩塑，而对此类塑像的 保护正在引起文物主管部门和社会各界的重视。后土庙主要是以其流光溢彩的琉 璃建筑闻名于世，丽所保存的彩塑自1 9 9 3 年落架搬迁后，一直保存在库房，除 了采取正常的防盗措施外，没有进行过保护研究和修复工作。此次对后土庙塑像 采取的保护研究，将在现状调查、病害机理分析、修复材料筛选等各项研究的基 础上，筛选适宜的修复材料，应用于彩塑病害的保护修复，并提出改善保存环境 的措施，使这珍贵艺术得以长久的保存。对壁画酥碱病害( 盐害) 的研究很早 就引起人们的注意，1 9 5 1 年，奠宗江、宿白、赵正之、余鸣谦等专家来莫高窟， 对壁画盐害等病害进行了调查“1 ；自1 9 4 3 年起一直在奠高窟从事保护工作的孙 儒涧先生，对敦煌壁画酥碱进行过多次调查研究，在预防壁画酥碱方面做了大量 的工作，在他发表的论文中，曾对敦煌壁画酥碱进行过论述。1 。段修业、李云鹤 等在1 9 8 8 年至1 9 9 0 年对壁画盐害产生机理和壁画修复材料作过研究”“。1 9 9 6 年到1 9 9 8 年，郭宏等人也对敦煌莫高窟的壁画酥碱病害产生的机理做过深入的 研究1 ；张明泉等通过对莫高窟壁画地仗层和洞窟围岩中盐分的分析与对比， 揭示了壁画酥碱病害的成因及形成机理，研究认为在水分运移的同时，围岩及地 仗层中的易溶盐发生水化、离子交换和重结晶作用，引起盐分向地仗层迁移和积 累，盐分的积累导致地仗土颗粒间距增大，颗粒间的粘结力降低，从而使壁画发 生粉化、酥碱”。所有这些研究工作都揭示出酥碱病害的产生与水分的作用及易 溶盐的运移有着直接的关系。敦煌研究院与美国盖蒂保护研究所在8 5 窟经过十 多年的保护合作，为我们对壁画盐害的研究与修复提供了许多宝贵的经验与理论 指导。1 。所有的这些，都为山西介休后土庙彩塑酥碱病害的研究及修复材料的筛 选奠定了基础。 1 3 主要研究内容和技术路线 中国文物古迹保护准则第一章总则第6 条“研究应当贯穿在保护工作全 过程，所有保护程序都要以研究的成果为依据。”对后土庙彩塑的保护研究主要 以病害形成的机理和修复材料的筛选为主要研究内容，研究病害形成与彩塑制作 材料及保存环境的关系，结合病害机理的研究，通过对各种修复材料性能的测试， 筛选出最佳的修复材料。 研究中通过模拟彩塑形成病害的环境，制作模拟试块，进行老化试验，再现 病害形成的过程，同时通过选择不同的加固材料对病害进行加固，从而筛选出较 好的修复材料，并对加固材料的各项性能进行相应的测试，这样确保我们用于彩 塑修复上的加固材料在目前来说是最好的，也是最可行的。 论文研究的内容包括：彩塑保存现状的调查；彩塑保存环境的调查；彩塑制 作材料及工艺分析；彩塑病害机理研究；修复加固材料及工艺筛选等。 主要研究内容和采取的技术路线： 最佳修复材料 - 2 价值评估 后土庙，位于山西省中部介休市西北城区，是包括三清观、真武庙、三官祠 在内的道教群体建筑，现在为介休市博物馆所在地。后土庙是一座全真派道教寺 观，是中华道教宫观文化的典型遗存。后土文化来源于华夏远古对土地粮食和生 命的崇拜，与祭祀炎黄尧舜的根祖文化一脉相承。除了作为祭祀场所，后土庙更 是介休城及后土庙街区的中心，是人们交流、活动的场所，每月举行庙会的传统 沿袭至今。一九六五年由山西省入民政府公布为省级重点文物保护单位，二o o 一年六月由国务院公布为第五批全国重点文物保护单位。 2 1 历史价值 后土庙建筑群年代久远，据明嘉靖十三年( 1 5 3 4 ) 重修后土庙碑记记载：宋 孝武帝大明元年( 4 5 7 ) ，梁武帝大同二年( 5 3 6 ) 皆重修之，可见介休后土庙建 于南北朝之前。历经各代重修，现存规模为明正德年间扩建。三清观系元至大二 年( 公元1 3 0 9 年) 增建，明清重修，其余庙皆为明清建筑( 图2 1 ) 。 庙内现存大量碑刻记载了历代修葺的经过，与实物相对照，是研究当地明清 建筑风格变迁不可多得的生动实例，具有较高的历史研究价值。 2 2 艺术价值 图2 1 后土庙大殿 后土庙主体建筑三清殿为乐楼与献楼背合联体建筑，结构精巧，雍容大方， 堪称明清楼阁式建筑中之精品，三清观内正殿、护法殿、山门中均有保存完好的 明代彩塑，尤其是原保存于东西配殿的明代万圣朝元数百尊彩塑，阵容浩繁， 蔚为大观( 图2 2 ) 。西配殿中后土圣母及四侍女彩塑犹存宋元遗韵( 图2 3 ) ，被 收入中国美术全集雕塑编，是迄今为止国内保存最为完整的道教系列群神像， 体现出历朝历代后土崇拜经久不衰并与道教融合发展的文化轨迹。塑像总数达 7 0 0 余身，利用圆雕、半圆雕、浮雕等不同雕塑方法，表情刻画细腻，神态各异， 充分发挥了艺术家的高超技艺。这种道教神祗体系的彩塑艺术，完好地保存了中 华全真派道教文化的特色，对道教文化的研究有不可忽视的贡献。寺观内还保存 唐、五代、宋、元、明、清碑刻十余通。全庙所有建筑均覆以精致华美的琉璃， 烧造技术和造型艺术俱臻完美，被誉为“三晋琉璃艺术博物馆”。后土庙不论文 物本体还是附属文物都具有极高的艺术价值。 图2 。2 东配殿万圣朝元塑像群落架前 2 3 科学价值 图2 3 东配殿侍女像 后土庙乐楼于明正德年间改建，因乐楼维修增高，地平超过三清圣像高度， 有乐上神下亵渎神灵之嫌，故改建时将三清观大殿和乐楼合二为一。三清殿面阔 三闾，进深二间，三重檐十字歇山造磺；献楼部分面阔三问，进深二闯，三重檐 十字歇山造顶；乐楼部分面阔五间，进深三间，重檐歇山造顶，又在其明间出一 间单檐歇山造顶抱厦，两边斜出八字形砖砌琉璃影壁，加上悬山造木结构屋顶。 结构巧妙，独具匠心，是研究我国传统建筑结构的独特范例，具有极高的科学研 究价值( 图2 4 ) 。 图2 4 后土庙琉璃顶 综上所述，后土庙具有出众的外观以及蕴涵丰富的内涵，有较高的历史价值 极高的艺术和科学价值。 3 后土庙塑像的保存现状 保存现状调查的内容包括彩塑病害的类型、分布范围及面积、病害的严重程 度等。通过对其物理现状的评估，找出彩塑病害的分布规律，结合其它分析监测 结果，探讨病害的发病机理，从而有针对性的提出修复方案。 3 1 塑像的保存环境 3 1 1 自然环境 ( 1 ) 地质概况 介休市地处山西省太原盆地西南端，太岳山北侧，汾河南畔( 图3 1 ) 。行 政区划北起万户堡乡任家堡村，南至绵山顶端艾蒿坡，南北长3 8 k m ；西起义棠 镇圪塔头村，东至板峪乡南窑头村，东西长3 9l ( i 【i 。边界线总长1 5 3k m ，总面积 7 4 3 7k m 2 。 介休城区地理坐标为东经1 1 l o0 57 ，北纬3 7 。1 l ，海拔高度在7 4 0 至 8 0 0 m 之间。地貌属于“洪积倾斜平原区”，由数个山前洪积扇并列组成，沟谷稀 少，切割微弱，地面以1 0 至5 度角倾向汾河。其前缘有下湿与轻度盐渍现象， 是新构造运动下降的堆积型地貌特征。后土庙位于介休市旧城北侧，中轴路以西， 后土庙大殿即毗邻北城墙而建。 图3 1 介休在山西省的地理位置图 ( 2 ) 水文概况 流经介休市的主要地表河流有汾河和龙风河。后土庙所在地区距其较远，河 道防洪设施较完善，现无洪水危害。根据1 9 8 2 年水资源普查资料，介休市水资 源总量约为1 4 1 0 | 米3 ，地下水总量1 o x1 0 8 米3 。介休市所在的倾斜平原区 含水层分布复杂，洪积扇轴部及上部粗粒层厚，含水性强，透水性好，翼部及前 缘则差。地下水流向由山前到盆地，和地表沟谷方向基本一致，水力坡度0 1 1 8 ，含水层分为东部、中部和西部三片。西部龙风河洪积扇，在3 0 0 m 内含水 极富，但该地区由于工农业用水集中，超采严重，已形成地下水位降落漏斗。 ( 3 ) 地震 据历代志书，介休市为地震多发区。有记录的记载从元大德七年( 1 3 0 3 ) 至 今，共发生2 1 次。解放后至今该地区发生4 次，危害不甚严重。 3 1 2 气候环境 ( 1 ) 温湿度 介休市处于中纬度大陆性季风气候区域，属暖温带大陆性气候。一年中大部 分时间在大陆性气团控制之下，雨季时间较短，干燥期较长，一年四季分明，雨 热同季，区域气候差异明显。冬季受亚洲大陆冷高压影响，多风少雪，寒冷时间 较长，般初终日期为1 0 月2 6 日至下年3 月3 1 日，日数1 5 8 天，气温小于1 0 ，最低温度为- - 2 4 。5 c ；春季风多雨少，空气于燥，气温回升快，十年七旱， 一般初终日期为4 月1 日至6 月5 日，日数6 6 天，气温在1 0 至2 2 ；夏季雨 量集中，日照充足，气候炎热，一般初终日期为6 月6 日至8 月2 0 日，日数为 7 6 天，气温大于2 2 ，最高气湿3 8 7 ：秋季前期雨水较多，后期晴朗凉爽， 冷空气活动频繁，一般初终日期为8 月2 1 日至1 0 月2 5 日，日数为6 6 天，与春 季同长。图3 2 所反映为1 9 9 5 2 0 0 4 年介休市气象站温湿度统计数据。 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 5 0 与 1 0 8 0 8 0 4 0 2 0 o j a nf e bm a ra p rm a yj u nj u la u gs e p o c tn o vd e c m o n t h + 温度：+ 湿度 图3 2 介休市平均温湿度图( 1 9 9 5 2 0 0 4 ) ( 2 ) 降水 根据1 9 5 4 1 9 9 4 年介体市气象站资料，全市年平均降水量为4 7 7 2 岫，最 多年为7 3 3 1 m m ( 1 9 6 4 年) ，最少年为2 7 6 6m m ( 1 9 8 6 年) 。据1 9 9 5 - - 2 0 0 4 年气 象资料( 图3 3 ) ，年平均降水量3 6 3 9 5m m ，最多年为6 4 6 6i n t o ( 2 0 0 2 年) ，最 少年为1 4 1 8m m ( 1 9 9 9 年) 。年中降水量分布很不平均，主要集中在7 9 月， 但各年情况也多有不同。 1 0 0 8 0 6 0 皇 苣 4 0 2 0 0 _l l 豳_l l圜 。雨曩_ 蒸 圈h j a n f e b m a r a p t m a y j u nj u la u gs e p o c tn o vd e c m o n t h 圈降水量；最大值8 2 9 图3 3 介休市平均降水量( 1 9 9 5 2 0 0 4 ) ( 3 ) 风向 介休市地处东亚季风区，年主导风向为s w 风，风向频率1 1 7 7 ，次多风向 为s 风和s s w 风( 图3 4 ) 。全年平均风速为2 2 m s ，最大风速2 0 7 m s 。 3 1 3 污染 图3 4 介休市风向玫瑰图( 1 9 9 5 2 0 0 4 ) 介休市大气污染主要为煤烟污染，污染源来自煤炭加工转化行业，焦化、碳 素、建材等各类企业分布较多。污染物有烟尘、二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物 等，污染物排放量很大( 表3 1 、3 2 ) 。颗粒物、烟粉尘年排放量高达1 0 0 0 多 吨，s 0 。年排放量可达1 6 0 7 t 。废气污染导致该地区降雨酸度偏高，这类雨水容 易腐蚀建筑物表面( 尤其砖木结构的古建筑) ，一旦渗入建筑内部，更会侵蚀结 构部件，对木构建筑物造成安全隐患。 表3 1 后土庙附近大气环境监测结果( 2 0 0 1 年) 监测内容 s o ：n o 。 t s p 标准( m g m 3 ) 0 2 5o 1 5o 5 0 监测结果( m g m 2 ) 0 3 4 2 0 0 7 8 0 7 2 7 超标倍数 0 3 6 8 0 4 5 4 表3 2 介休市主要排污企业的废气年排放量统计( 2 0 0 1 年) 企业名称 产品 废气名称、排放量( t ) 总量( t ) 颗粒物1 4 8 4颗粒物9 4 1 9 介休市西关中介焦化厂冶金焦 苯并( a ) 芘0 8 4 苯并( a ) 芘5 4 0 烟尘1 3 3 烟尘1 3 3 汾西矿务局洗煤厂精煤 s 0 21 6 0 7 s o ：1 6 0 7 颗粒物3 4 1 2 粉尘5 4 9 晋洁煤化厂 焦炭 苯并( a ) 芘1 7 6 4 沥青烟7 2 3 颗粒物2 3 0 5 兴西煤化有限公司焦炭 苯并( a ) 芘1 5 粉尘5 4 9 晋洁碳素厂预焙阳报 沥青烟7 ，2 3 颗粒物1 2 2 8 介休市聚亿煤化有限公司焦炭 苯并( a ) 芘0 7 0 颗粒物9 9 0 晋聚煤化有限公司焦炭 苯并( a ) 芘0 6 0 注：表3 。1 、3 2 数据由介休当地环境监测部门提供 3 2 塑像的保存状况 为掌握后土庙塑像的保存现状，针对东西配殿残存影塑及现存6 9 9 身塑像的 残高、保存位置、病害情况、严重程度等方面进行了初步的现状调查，对部分具 有代表性的塑像颜料与地仗进行了取样，进行制作材料、工艺及病害机理的研究。 3 2 1 塑像结构 后土庙塑像为木质骨架，骨架外包裹有麦草，然后敷以泥土，最外层为颜料 层( 图3 5 ) 。 3 2 2 病害分类 图3 5 塑像肢体断裂处 ( 1 ) 根据现状调查，可以确定后土庙塑像的病害主要有颜料层起甲、脱落， 颜料层空鼓，塑像骨架松动、腐朽，肢体开裂或断裂，地仗酥碱等( 图3 6 3 1 1 ) 。 图3 6 东配殿塑像中下部酥碱粉化 图3 7 西中a 1 9 号塑像下部颜料层起甲、脱落、酥碱 图3 8 西中a 4 5 号塑像脸部起甲图3 。9 西中b 5 1 号塑像下部颜料层起甲、 脱落 图3 1 0 西中a 7 5 号塑像头部、手臂断裂图3 1 l 西中a 4 6 号塑像表面尘土覆盖 ( 2 ) 东、西配殿影塑脱落严重( 图3 1 2 、3 1 3 ) ，上部残余影塑发生小部分 断裂、脱落，假山部分主要存在地仗或颜料层空鼓，地仗酥碱，裂隙，脱落，颜 料层小面积起甲，地仗与墙体分离，以及因重力作用而造成的松动。 图3 ，1 2 东配殿影塑脱落严重图3 1 3 东、西配殿影塑局部 3 2 3 病害分布状况 初步统计，后土庙现存塑像6 9 9 身，少量保存完好，有7 5 存在不同程度的 酥碱、起甲、木骨架断裂等病害。 ( 1 ) 1 9 9 3 年万圣朝元塑像下架以前，东配殿所摆放的塑像病害较为严重， 而西配殿仅仅是下层塑像有酥碱现象。 ( 2 ) 1 9 9 3 年东配殿塑像被移至真武殿后，靠近殿门的塑像发生较多病变。 ( 3 ) 西配殿塑像被迁至山门殿后，大部分发生了酥碱粉化现象( 图3 1 4 ) 。 图3 1 4 存放在山门殿的塑像严重酥碱粉化 3 3 塑像制作材料及工艺 3 3 1 制作材料 制作材料分析包括对彩塑的绘画颜料种类的分析“1 ，地仗土的类型及地仗 中沙土的比例及所添加的植物纤维的种类等“。 ( 1 ) 颜料 在现状调查的同时，对后土庙彩塑的部分颜料进行采样，共采集红色、绿色、 蓝色、白色、金色、黄色、黑色等颜料样品2 8 个。 颜料样品的分析 a 分析方法：x 一射线衍射法 b 分析仪器及条件：x - 射线衍射仪，日本r i g a k ud m a x2 5 0 0 v ，转靶4 0 k v ， l o o m h ；连续0 20 扫描。 c ，分析结果 后土庙塑像颜料的使用主要有红色( 橘红色，浅红色，粉色) 、绿色( 草绿 色) 、蓝色( 深蓝色和浅蓝色) 、白色、黑色( 深黑色) 、金色、黄色等颜色，由 于塑像表面有一层很厚的污染物及粉尘，完全清理干净有一定的困难，这些污染 物对颜料的色泽及颜料样品的纯度都有一定的影响。从分析结果来看，这些颜料 大都为矿物颜料，只有个别颜料的显色成分末检出( 表3 3 ) 。其中红色以铅丹 为主，朱砂使用较少；绿色主要以斜氯铜矿为主，氯铜矿次少或较少：白色为铅 白和石膏；黑色为墨；金色为金箔或描金； 可借助其它分析手段做进一步的分析研究。 射线衍射谱图。 黄色为雌黄；蓝色显色成分未检出， 图3 1 5 3 2 2 为部分颜料样品的x 表3 3 后土庙颜料样品的x 一射线衍射分析结果 样品编号样品描述矿物成分显色成分 朱砂、铅丹、石英、石膏、硫酸铅、 s y 1 红色 朱砂、铅丹 铅白 s y - 2 绿色斜氯铜矿、铝铜矿、石英、石膏斜氯铜矿、氯铜矿 s y - 3 白色铅白、石英、硫酸铅铅白 s y - 4 深蓝色石膏、石英、硫酸铅不明 s y - 5浅蓝色 铅白、硫酸铅、石英不明 s y - 6 金色石英、金、石膏金 s y 一7 黑色石英，碳碳 s y 一8草绿色斜氯铜矿、氯铜矿、石英 斜氯铜矿、氯铜矿 s y 一9 绿色斜氯铜矿、氯铜矿、i i 英斜氯铜矿、氯铜矿 云母、绿泥石、硫酸铅、石英、碳、 s y 一1 0 黑色碳 石膏 s y 一1 1 桔红色铅白、铅丹、硫酸铅、石膏铅丹 s y 一1 2红色 石膏、铅丹、铅自、硫酸铅 铅丹 绿泥石、石英、硫酸铅、碳、石膏、 s y - 1 3 深黑色 碳 铅白 s y 一1 4 白色绿泥石、铅白、硫酸铅、石膏铅白、石膏 s y 一1 5 蓝色绿泥石、铅白、硫酸铅不明 斜氯铜矿、石英、氯铜矿、石膏、 s y 1 6 绿色斜氯铜矿、氯铜矿 方解石、铅白 绿泥石、铅丹、石英、 s y - 1 7红色铅丹 石膏、铅白 s y 一1 8蓝色石英、石膏不明 s y 一1 9 草绿色斜氯铜矿、石英、氯铜矿、铅白斜氯铜矿、氯铜矿 s y 一2 0 黑色石英、石膏、碳碳 s y 一2 l白色 石英、石膏 石膏 s y 一2 2 粉色铅丹、石英、硫酸铅、石膏、铅白铅丹 s y 一2 3 浅红色石英、石膏、硫酸铅不明 s y 一2 4红色石膏、朱砂、铅自、石英朱砂 s y 2 5 黄色云母、石英、雌黄、石膏 雌黄 s y - 2 6 深蓝色石膏、石英不明 s y 一2 7白色铅白、石膏、石英铅白、石膏 s y 一2 8 棕色石膏、石英、铅丹铅丹 h 州l “山k 山i l j “j 。一 4 0 2 t h e l a 闰3 1 5s y 一2 绿色颜料( 斜氯铜矿、氯铜矿) 的x 射线衍射谱图 柏 6 0 2 t h e t a 图3 1 6s y 一3 白色颜料( 铅白) 的x 射线衍射谱图 2 06 0 2 t h e l a 图3 1 7s y 一6 金色颜料( 金) 的x 射线衍射谱图 1 7 - 撇 僦 伽 勋 o 由)誊l一 劝 和 如 猫 仰 。 霄b)誊-暑|i 狮 伽 俩 o 置一套口-詈一 柏 2 t h e t a 图3 1 8s y 一7 黑色颜料( 碳) 的x 射线衍射谱图 k 批山! 一肌m 挑h _ 岫 柏 2 t h e t a 图3 1 9s y 一8 草绿色颜料( 斜氯铜矿、氯铜矿) 的x 射线衍射谱图 0 、。l 。 酬“k 山m l l 。 柏 2 ”b 图3 2 0s y 一1 2 红色颜料( 铅丹) 的x 射线衍射谱图 1 8 - 猢 伽 伽 o &一蚤l一 彻 跚 言 伽 。 霄b)誊口-羔 4。)羞兽一 4 9 0 孽 叠 l 勰 o 伽 8 墨瞄 鲁 l 4 0 0 2 0 0 o 2 ”山 图3 2 1s y 一2 4 红色颜料( 朱砂) 的x 射线衍射谱图 2 0 4 06 0 2 t h 日b 图3 2 2s y 一2 5 黄色颜料( 雌黄) 的x 射线衍射谱图 颜料样品的偏光显微镜分析 分析仪器为l e i c ad m l p 型偏光显微镜，显微镜分析结果与x 衍射分析结果 一致，所使用的颜料大多为矿物颜料，在显微镜下的矿物所表现出的特征明显。 蓝色颜料经x 衍射分析显色成分未检出，在显微镜下观察时，蓝色颜料无光性， 颗粒极细，附着在透明矿物上，无晶形，不能排除为有机颜料的可能。红色颜料 s y 一2 3 经x 射线衍射分析，显色成分未检出，在显微镜下观察时，颗粒极细，晶 形显示为铅丹的特征，这与其它红色颜料分析结果相同。图3 2 3 3 3 0 为部分 颜料样品的偏光显微镜照片。 图3 2 3s y - 5 ( 蓝色) 样的显微镜照片图3 2 4s y 一5 ( 蓝色) 样的显微镜照片 ( 单偏光5 0 x )( 正交偏光5 0 x ) 图3 2 5s y 一2 3 ( 浅红色) 样的显微镜照片图3 2 6s y 一2 3 ( 浅红色) 样的显微镜照片 ( 单偏光5 0 x )( 正交偏光5 0 x ) 图3 2 7s y 一2 5 ( 黄色) 样的显微镜照片图3 2 8s y 一2 5 ( 黄色) 样的显微镜照片 ( 单偏光5 0 x )( 正交偏光5 0 x ) 图3 2 9s y 一2 6 ( 蓝色) 样的显微镜照片图3 3 0s y 一2 6 ( 蓝色) 样的显微镜照片 ( 单偏光5 0 x ) - 2 0 - ( 正交偏光5 0 x ) 为了进一步确定蓝色颜料的种类，对蓝色块状的样品制作剖面，对剖面进行 了s e m - e d s 分析，没有获得与蓝色颜料显色成分相关的信息。 综合x 衍射分析和显微镜下观察的结果，除蓝色颜料外均为传统的矿物颜 料。每个样品中几乎都检测到石膏的存在，取样过程中通常会带入一定量的白粉 层，可以推断彩塑在绘制过程中白粉层所使用的颜料主要为石膏。 ( 2 ) 地仗 为了研究彩塑地仗的制作材料，对后土庙彩塑的部分酥碱病害地仗进行采 样，共采集地仗样品8 个，并与当地土样进行分析对比。由于当地的污染非常严 重，空气中的污染物和粉尘在塑像表层覆盖，对塑像形成了潜在的危害，为研究 污染物的成分及对塑像的危害程度，对污染物也进行了采样。 a 分析方法：x 一射线衍射法 b 分析仪器及条件：x 一射线衍射仪，日本r i g a k ud m a x2 5 0 0 v ，转靶4 0 k v ， l o o m h ；连续e 2o 扫描。 c 结果分析 从地仗土样的x 一射线衍射分析结果看出，地仗样品和当地土样的主要矿物 成分基本相同( 表3 4 ) ，可以推断塑像地仗使用的泥土为当地土制作。值得注 意的是当地土样的矿物成分未检出石膏，而酥碱严重的地仗土样中有石膏，粉尘 中也含有石膏，结合颜料样品的x 一射线衍射分析结果，部分颜料样品中也有石 膏的存在，石膏是作为白粉层使用还是污染物中带入的，或是通过其他途径，有 待作进一步分析研究。图3 3 1 3 3 3 是部分地仗样品及当地土样、粉尘的x 一射 线衍射谱图。 表3 4 后土庙彩塑地仗样品的x 一射线衍射分析结果 样品编号样品描述矿物成分 石英、伊利石、绿泥石、长石、方 s d 一1 粉化脱落地仗残样 解石、石膏、角闪石 石英、长石、绿泥石、云母、方解 s d 一2 粉化脱落地仗残样 石、石膏 石英、绿泥石、长石、方解石、云 s d 一3 粉化脱落地仗残样 母 石英、方解石、长石、绿泥石、伊 s d 一4 粉化脱落地仗残样 利石、石膏 石英、方解石、绿泥石、长石、伊 s d 一5 粉化脱落地仗残样 利石、石膏 石英、方解石、长石、绿泥行、伊 s d 一6残块 利石、角闪石 石英、方解石、长石、绿泥石、伊 s o 一7残块 利石 石英、方解石、绿泥石、长石、伊 s d 一8 残块 利石 当地土样，与制作塑像的地仗石英、方解石、绿泥石、伊利石、 当地士样 土的颜色一致，性状相似长石、角闪石类 石英、方解石、绿泥石、伊利石、 粉尘塑像表面沉积的污染物及粉尘 长石、角闪石、石膏 - _ 1 jh j 埘止ll 。j j _ l l 一 408 0 2 t h e t a 图3 3 1s d 一5 地仗样品的x 射线衍射谱图 u l b 1 l l 儿l jj 一l 。l 2 04 06 0 2 t h e t a 图3 3 2 当地土样的x 射线衍射谱图 2 2 姗 棚 姗 娜 伽 。 t母一叠l一 锄 椰 娜 御 o &8内!口誊一 4 8 0 0 蔓锄 童 l 砌 1 2 f l o o。l j k l 一蚍 山。l i 一。 幻4 0 2 ”出 图3 。3 3 粉尘污染物的x 射线衍射谱图 3 3 2 彩塑地仗制作工艺初步分析 将所采集的地仗样品中的沙土与当地土样中的沙土颗粒组成进行了分析，并 对地仗中所掺加的纤维做了简单的分析( 表3 5 ) 。发现制作地仗的土与当地的 细粒土颗粒组成非常相近，这种土的粒径小，含沙量高，一般在5 0 ( w ) 以 上。地仗中的含沙量也普遍比较高，大都在5 0 ( w ) 以上，且所掺加的沙子 的粒度都比较细，基本都在0 0 7 5 m m 以下；地仗中的填充物为麦草和少量麻，由 于麦草部分已经糟朽，无法计量，只做了大概统计。 表3 5 山西介休后土庙彩塑地仗样品分析结果 样品编号填充物( 纤维)含沙量( w s ) s p l ( 粉状) 麦草、麻( 少量) 5 7 6 1 s d 一2 ( 粉状)麦草、麻( 少量) 5 1 7 7 s d - 3 ( 块状) 麦草、麻( 少量) 6 0 9 6 s d - 4 ( 粉状)麦草、麻( 少量)4 7 ，1 0 s d 一5 ( 粉状)麦草、麻( 少量) 4 9 5 9 s d - 6 ( 块状)麦草5 6 1 6 s d - 7 ( 块状) 麦草 6 3 8 4 s d - 8 ( 块状)麦草5 7 2 6 当地土样 5 6 3 3 结合现状调查和上述的分析结果可知，彩塑中间有木骨架，木骨架用草绳或 麻绳固定；麦草调制的粗泥塑造泥胎形体，用细麻调制的细泥精塑外观；泥层干 后进行彩绘，彩绘时先涂抹一层石膏、铅白一类的白色作为粉层，然后根据需要 在粉层上绘制其它颜料。s x - j x h t m s d 一6 、s x j x h t m s i ) 一7 、s x j x h t m s d 一8 三个样品是取自东西配殿的块状残样，根据现状调查推断为掉落的假山地仗残 块，制作相对粗糙一些，只有一层粗草泥层，未发现细麻泥层。 3 4 历史上的干预 ( 1 ) 清代，为遮盖地仗收缩产生的裂隙或追求表面着色效果，采用了粘贴宣 纸的方法，对部分塑像进行了维修或重绘。 ( 2 ) 1 9 9 3 年塑像由原保存地( 东、西配殿) 下架迁至现址存放。 ( 3 ) 2 0 0 5 年7 月太原文物考古研究所对已下架的部分万圣朝元塑像作了 尝试性的修复试验工作。 4 病害形成机理研究 病害形成的机理是一项重要的研究内容，病害的发生和发展通常与制作材料 及工艺、保存的环境等因素有着直接的关系。在弄清病害产生的原因的基础上， 可为下一步修复材料的筛选及修复措施提供依据。这里对彩塑的制作材料及工艺 做了研究，通过室内的模拟实验再现了病害的发生和发展的过程，综合彩塑保存 的环境和环境因素的影响，揭示彩塑病害形成的机理，并为后续的保护措施的实 施奠定了基础。 4 1 制作材料及工艺的影响 初步的现状调查显示，后土庙现存塑像病害尤以颜料层龟裂起甲和酥碱病害 最为严重。 壁画、彩塑颜料在绘制过程中要掺加一定量的动物胶或植物胶作为胶结材料 。1 3 - t 8 ，由于此类胶结材料是有机物，主要成分为蛋白质，在光和湿度等因素的 作用下会产生不同程度的老化、收缩变形，使得颜料层产生龟裂起甲，乃至粉化 脱落。 地仗酥碱则与土韵物理力学性能、土中所含有的易溶盐类型以及彩塑所处的 环境等因素有关。“。根据对塑像地仗制作材料初步分析的结果，地仗所用土为 当地的细粒土，而当地的气象环境资料表明塑像长期处在高湿度的环境中，为研 究酥碱病害产生的主要原因，对地仗样品以及当地土样做了以下分析测试。 4 i i 土的分类及颗粒度分析 试验使用g y s 一2 光电式液塑限联合测定仪，土样分类根据1 9 8 9 年建设部建 筑地基基础设计规范的标准。分析结果显示塑像土和当地土属粉质粘土或重粉 质粘土，粒度分析显示，在0 0 7 5 r a m 以下的占绝对( 表4 1 、4 2 ) 。 表4 1 土按塑性指数的分类 f样品编号s x j x 卅僻s d - 3s x _ j x h 删一s d - 5当地土样 塑性指数五 1 2 11 6 5 2 1 6 4 土的类型粉质粘土重粉质粘土 重粉质粘土 表4 2 样品在某粒径范围的质量百分比( ) ! 叫婶 大于0 0 7 40 0 7 4 0 0 50 0 5 o 0 0 50 0 0 5 以下 样品 s d 一3o1 9 3 67 7 5 73 0 7 s d - 56 0 08 6 7 7 5 8 7 9 4 6 当地土样 0 3 02 9 5 25 3 0 71 7 1 1 4 1 2 易溶盐分析测试 ( 1 ) 易溶盐离子分析 a 分析目的：测试样品中n a + 、k + 、m g ”、c a ”、c 1 一、n 0 3 一、s o , 2 。等离子的含 量。 b 分析仪器：i c s - 2 5 0 0 研究型离子色谱仪，戴安公司( 美国) c 分析条件： 阳离子分析条件： 分析柱：c s l 2 a 淋洗液：2 0 m m m s a ( 甲烷磺酸) 淋洗液流速：1 0 m l m i n 系统压力：1 3 2 0 p s i 抑制器电流：6 5 m a 阴离子分析条件： 分析柱：a s l 4 淋洗液：n a 2 c 0 3 n a n c t h 淋洗液流速：1 2 m l m i n 系统压力：1 2 1 9 p s i 抑制器电流：2 4 m a d 分析结果 离子分析结果显示，阳离子主要以c a 2 + 为主，阴离子以s 0 4 2 。和n 0 3 为主( 表 4 3 ) 。 表4 3山西省介休市后土庙地仗样品的易溶盐分析结果 n a 十k + m 矿+ c a 2 +c l -n 0 1 。 s 0 4 样品 ( m g l o o g )( m g 1 0 0 曲 ( m g 1 0 0 9 )( m g l o o g )( m g 1 0 0 曲( m g 1 0 0 曲( m g 1 0 0 曲 s d 13 5 0 0 9 4 43 4 4 8 6 0 1 2 7 4 0 7 81