石质文物病害分类研究.doc

文物保护研究新论 石质文物病害分类研究 周伟强，王永进，刘林西 （西安文物保护修复中心，西安） 摘 要：我国数千年的文明历史创造出了大量的具有重要历史意义和价值的石质文物。然而， 它们中大多数经受了数千年的物理、化学、生物风化作用，风化病害严重，现状令人堪忧。本 文根据以往的工作经验及石质文物病害的特征，结合石质文物的保存环境及其岩石本体材质， 合理地对文物病害进行正确的分类和研究。 关键词：石质文物 病害 分类 文物保护 中图分类号： 文献标识码：?把?我国博物馆及古代遗存中保留有大量的石质文物，种类多、分布广。这些石质文物造型精美，具有极高的文物、艺术与考古价值。如陕西汉唐陵墓石刻、画像砖石墓建筑，早期庙宇石刻造像、砖石塔幢、砖石城墙。汉代茂陵霍去病墓前的件石刻，题材多样，雕刻手法十分简练，造型雄健遒劲、古拙粗犷，是中国迄今为止发现的时代最早、保存最为完整的大型圆雕工艺品，也是汉代石雕艺术的杰出代表。唐十八陵石刻是中国古代雕刻艺术的宝库之一，其题材和雕刻手法均大大超过了以前的陵墓石刻，既有圆雕，也有浮雕和线雕，所存石雕、碑石近千通，是研究唐代历史和书法艺术的珍贵资料。承德避暑山庄，山东曲阜孔庙，明、清帝陵的石柱、石雕也是不计其数。题记、碑刻是我国文物的一大特色，遍及全国。如著名的西安碑林、昭陵碑林、陕西药王山石刻等。另外，还考古发掘出土了大量石质文物，包括画像砖、彩绘砖雕、石棺等，如陕西北部画像砖、彩绘石榻都是极其珍贵的文物。 中华民族数千年灿烂的文明给我们留下了这些世人瞩目的石质文物。在漫长的历史岁月中，长期的自然风化（包括物理、化学和生物的风化），再加上工业化以来的空气污染、酸雨侵蚀，以及不同程度的人为破坏，这些有着重要历史、科学、艺术价值的石刻正在遭受着不同程度的腐蚀、损失，许多珍贵的信息、痕迹已不复存在，还有一定量的石质文物遭到损毁，造成无法弥补的巨大损失。 为了更好地保护这些珍贵的文物遗存，我们首先要对石质文物在自然环境中产生的一些不利变化（病害）进行分类，认清各类病害产生发展的变化规律。对石质文物病害进行正确的分类是进行石质文物病害调查、病害评估、石质文物保护修复文本编写、保护修复档案制作、开 作者简介：周伟强，男，年毕业于中南大学化学系。现就?坝谖靼参奈锉；薷粗行模饕邮率饰?物保护研究及文物样品分析检测。 石质文物病害分类研究 展石质文物保护工程的前提与保证，是所有石质文物保护工作者必须面临的研究课题。石质文物的内涵及其分类 由于石质文物种类繁多，人类在历史发展过程中遗留下来的，具有一定历史、艺术、科学价值的，以天然石材为原材料加工制作的遗物或遗迹均可称为石质文物。博物馆室内存放的可移动石质文物和户外存放的体量较大的石质文物，如石雕、石刻、碑石、碑碣、墓志、石质构建都可归属于石质文物的范畴。主要的石质文物可分为以下三类： 石刻文字即指以石材为原料，在其上镌刻文字者。其中因内容的需要和时代的不同又有不同的形式和类别。如刻石、摩崖、碑碣、墓志、石刻法帖等。 石雕作品指以石材为对象，创作的造型艺术形式，三度空间的实体性和静止性是其区别于其他造型艺术的特殊属性。新兴的边缘学科石刻学将其归纳为狭义石刻学范畴中的石刻艺术品类。在我国，从功用方面可分为陵墓雕刻、建筑装饰构件和宗教雕刻三大类，而从雕刻手法又可分为圆雕，半圆雕，浮雕，浅浮雕，薄肉雕和阴、阳线刻几种。 石制用具指史前石器时代人类制造的生活和生产工具。如砍砸器、石斧、石铲、石箭、雕刻器、石旋、尖形器、石叶、石钻等。石质文物病害的形成因素 石质文物在长期使用、流传、保存过程中，由于环境变化、外力扰动、人为破坏等因素导致的在物质成分、结构构造，甚至外貌形态上所发生的一系列变化，或者不利于长期安全保存，或者已逐步失去其应有的价值，这些变化称为石质文物的病害。在所有病害中，由于自然因素导致的风化作用表现最为突出。 风化作用指岩石在地表或接近地表的地方由于温度变化、水及水溶液的作用、大气及生物等的作用下发生的机械崩解及化学变化过程。风化作用一般分三类：物理风化、化学风化和生物风化作用。物理风化 只发生机械破坏而不改变其化学成分的风化作用称为物理风化。其通常导致石质文物的破裂与破碎。常见的有由于热胀冷缩导致的剥离现象、冻结与融化导致的冰劈作用、结晶与潮解导致的晶胀作用等。化学风化 石质文物在大气及水溶液的作用下发生化学反应使得岩石及矿物受到破坏的过程称为化学风化。其特点是岩石的矿物组成发生变化，有新的矿物生成。常见的有氧化作用、溶解作用、水化作用、水解作用及碳酸化作用等。生物风化 石质文物在生物活动的影响下遭到破坏的过程称为生物风化。如生物生长构成的根劈机械破坏、生物新陈代谢及其遗体腐烂后对石材的化学分解过程等。 另外，人为破坏及人类活动，如工程建设、道路施工等也会对石质文物构成一定的破坏作用。石质文物病害分类 石质文物种类繁多，构成石质文物的石材种类质地不同，保存环境不同，均导致石质文物 文物保护研究新论的病变种类及病变程度不同。所以，在对石质文物病害进行分类之前，有必要先明确石质文物的质地与保存环境，这样才能更为合理地对文物病害进行正确的分类与评估。石质文物质地对其病害的影响 我国馆藏石质文物通常使用的石材主要有三大类型：岩浆岩类、沉积岩类和变质岩类，这些石材本身质地不同，其化学、物理及其机械力学性质也不同，所以其风化特征也不同，导致由其构成石质文物的风化病害表现形式也不同。如质地较为疏松的沉积岩的砂岩与泥灰岩，由于石材内部毛细孔较多，易受毛细水及可溶盐的侵蚀发生表面酥碱粉化现象；同属沉积岩类的石灰岩与凝灰岩虽说结构较为紧密，但石灰岩耐水性较差，易发生溶蚀现象；凝灰岩中夹杂杂质较多，易发生表面可溶盐结晶现象，同时其吸水率较高，易发生冻融现象。而质地较为密实的岩浆岩和变质岩中的花岗岩、伟晶岩、汉白玉等其表面这类化学风化现象就较轻微。保存环境对石质文物病害的影响 按石质文物陈列、保存的博物馆环境类型不同，不同类型保存环境下馆藏石质文物的病害种类及其影响因素也不尽相同。如保存于露天环境之下，石质文物直接经受风吹、日晒、雨淋、温度变化、生物侵蚀等自然环境因素的破坏；存放在博物馆中的防护棚、碑亭、碑廊、碑墙等开放式半露天环境里的石质文物除了不直接遭受降雨、降雪的影响外，其他自然环境因素及污染物的影响基本与露天环境相近，只是这些因素的强度有所减弱；室内环境（展室、库房）的石质文物一般都是体量不大、雕刻精美或有彩绘的石刻艺术品，不少的石质文物展品会被放置在密闭的展柜中，石质文物处于相对稳定，且周边自然环境与其交互作用受到限制的保存环境之中，该类环境有利于石质文物保存；另外，还有处于地下、半地下墓室环境下存放的石质文物处于较高的湿度下，易受冷凝水、?叵滤疃挠跋欤追杆扇苎位疃苹涤肷锴趾常呈饰奈锊姆掷?石质文物病害的分类方法与体系非常之多，按其病变程度可分为轻度病害、重度病害及严重病害等；按病害的活动程度又可分为活动性病害与非活动性病害等。但由于文物的特殊性，这类分类方法难以对石质文物进行准确的评估，对后期文物保护工作指导意义不大。本文中根据以往的工作经验及石质文物病害的特征，将石质文物病害在兼顾其保存环境及其岩石本体材质的情况下，分为石质文物生物病害、断裂与缺损、表面（层）风化、文物表层空鼓与裂隙、表面沉积与变色、不当保护修复等六大类型。简述如下。文物表面生物病害 常见的生物病害分类为植物病害、动物病害及微生物病害三大类型，分述如下。 植物病害 树木、杂草生长于石刻裂隙之中，通过生长根劈作用破坏石材，导致石质文物开裂。动物病害 昆虫、蜂蚁、鼠类等在石刻表面、空鼓及其裂隙部位筑巢、繁衍、排泄分泌物污染侵蚀石刻文物。微生物病害 苔藓、地衣与藻类菌群、霉菌等微生物菌群在石刻表面及其石刻裂隙空腔里繁衍生长，掩盖石刻精美纹饰，导致石质文物表面变色，并导致石质文物表面风化的现象。机械损伤（断裂、缺损） 主要指在外力作用如撞击、倾倒、跌落、地震及其地基沉降受力不均等因素的影响下，发 石质文物病害分类研究 生的石质文物断裂与残损现象。 断裂 这里指的断裂不同于一般意义上的裂隙，特指贯穿性且有明显位移的断裂与错位现象。局部缺失 指由于上述原因构成的石质文物局部缺失与残损。表面（层）风化 指石刻文物在长期保存过程中，由于外界自然因素的作用而导致的发生在石刻表层的病害，有以下几种情况。表面粉化剥落 指由于周期性温湿度变化、融冻作用及水盐活动导致的石质文物表面的酥粉剥落。多发生于质地较为疏松的沉积岩类文物表层，石刻有薄弱夹杂的部位最为常见和严重。盐晶花 指由于毛细水与可溶盐活动，可溶盐在石刻表面富集并在表面形成可溶盐富集结晶析出的现象。这类病害在石材质地较为疏松的砂岩、泥灰岩与凝灰岩文物表面较为常见，与地下毛细水活动密切相关，破坏作用明显。表层片状剥落 指由于外力扰动、水盐破坏、温度周期变化导致石质文物表层片状、板块状剥落的现象。这类病害多发生在岩石纹理较为发达夹杂较多的沉积岩质地的石刻文物表层，石材表层一般剥落片层较厚，且多伴随有表面空鼓起翘现象。鳞片状起翘与剥落 指由于保存环境温差变化较大、易发生融冻现象或曾发生过烟火焚烧，石质文物表面产生的起翘与剥落现象。这类病害多发生在较为密实的石材上，一般起翘与剥落层较薄。表面溶蚀 指因长期遭受雨水等的冲刷而在石质文物（碳酸盐类）表面形成的坑窝状的溶蚀坑与溶蚀沟槽，导致石质文物表面纹饰、题刻的消失和破坏。酸性降雨会导致这一现象的加剧。孔洞状风化 指由于沉积岩石材中的软质夹杂物溶蚀、脱落作用而在石质文物上形成的小孔洞类的风化现象。表层裂隙与空鼓裂隙 石质文物裂隙主要分为三大类型，一类是浅表性风化裂隙；一类是指深入石刻内部的机械性裂隙，但不包括伴随有明显位移的断裂；另一类是石质文物石材原生性构造裂隙。现分述如下： ）浅表性裂隙（风化裂隙）指沿石材纹理发育，除薄弱夹杂带附近呈条带状分布且较深外，一般比较细小，延伸进入石刻内部较浅，多呈里小外大的字形缝口达到裂隙。自然风化、溶蚀现象会导致这类裂隙逐步加深加宽。 ）机械裂隙指因外力扰动、受力不均、地基沉降、石材自身构造等引起的石刻开裂现象，一般这类裂隙多深入石材内部，严重时会威胁到石刻的整体稳定，裂隙交切、贯穿会导致石刻整体断裂与局部脱落。 ）构造裂隙（原生裂隙）原生性裂隙，石材自身带有的构造性裂隙，其特点是裂隙 文物保护研究新论闭合、裂隙面平整、成组出现。空鼓 主要是指石质文物表层鼓起、分离形成空腔而并未完全剥落的现象。以沉积岩为质地的石刻文物由于内部具有丰富的片层结构，当层间胶结质老化、流失，在外力作用下极易发生该类现象。表面污染与变色 指石质文物表面由于灰尘、污染物和风化物的沉积而导致的石质文物表面污染和变色现象。这类病害常见的表现形式有以下几种。灰尘污染 露天存放的石刻表面通常蒙蔽有大量灰尘。水锈结壳 石质文物露天存放或曾经露天存放，石刻表面形成的一层结壳（多为钙质）。在露天存放的灰岩类文物上极为常见，石灰岩凝浆及石灰凝华也包括在这类病害之中。 鸟禽污染 指鸟禽粪便等对石刻表面的影响。人为污染 人为涂鸦、书写及烟熏等石质文物的影响。同时包括不当保护引起的变色与污染，如铁箍、铁质扒钉等加固断裂