甘谷大象山石窟文物的化学保护及展望

1、甘谷大象山石窟文物的化学保护及展望摘 要：大象山石窟位于甘肃省天水市甘谷县城西南五华里处，因唐 代山巅修凿大佛像而得名，是“古丝绸之路”甘肃段一处融石窟、古建于 一体的重耍文化遗存。该石窟现存洞窟23个，面积554平方米;木构建筑 15处，面积3903平方米;有壁画242平方米，但均不同程度存在着许多病 害及人为损坏。本文分析了该处石窟文物的化学病害，并就其采取的具体 保护措施做了介绍，以期为今后我国类似石窟文物遗迹的保护提供了一定 的理论参考。关键词：甘谷;大像山；石窟;保护引言大像山位于甘肃省天水市甘谷县城西南2.5公里秦岭西端的文旗山 上，总长15公里，占地面积约640亩，因山巅修凿大佛

2、像而得名，是“古 丝绸之路”甘肃段一处融石窟与古建为一体的重要文化遗存。大像山松桧 丛牛，丁香溢彩，亭台楼阁依山而建，雕栋画廊绿树掩映。山中悬崖间， 以大像窟为中心现存洞窟23个，面积554平方米;木构建筑15处，面积 3903平方米，共有壁画242平方米，大小塑像110尊，其中汉白玉雕像6 尊，木雕塑像4尊，铸造像1尊，尤以凿塑于山体中部的唐代大佛最为著 名。“大佛”为半圆雕石胎泥塑，高23.3米，肩宽9.5米，头高5.8米， 膝长6米。正壁开大圆拱龛和设高坛基，并有僧人修行的禅窟，这是大象 山窟龛特殊之处，在全国也很罕见，其造型高大雄伟，令人仰止，所具有 的文化特质可视为西方装饰性雕塑和中

3、国写意性雕塑完美结合的艺术巨 制。石窟、古建筑建于山岗起伏、苍翠叠嶂的峭壁之上，栈道将各石窟相 连。自下而上建有土地庙、太昊宫、三圣殿等。除石窟、古建筑外，还有 后汉隗嚣歇凉台、阅兵台等遗址及“羲呈故里”碑、“圣门石子故里”碑、 “重修汉平襄侯祠记”碑等文物。大像山文化遗物丰富，其中石窟文物别 具风格，但不同程度地存在着许多病害及人为损坏。积极地探寻石窟文物 病害产生的原因，找出保护方法，是文物保护工作者紧迫的任务。一、大像山石窟文物的病害成因大像山石窟具有“就山刻像、半崖塑像”的特点，其石窟支撑结构均 为疏松砂砾岩，在支撑结构的崖体屮，山体水分较大时，由于水的渗透及 岩砾中盐溶解后，通过地仗

4、层而富集于壁画的颜料层，腐蚀壁画内的胶结 材料，盐的吸水膨胀又使壁画酥松，造成酥碱1。地仗层为泥层或灰泥 层，一般由麦草泥层及干后收缩性小的其它泥层组成，这些泥层屮有的加 麻纤维，冇的加棉花纤维，目的在于增大比表面积，增强泥层内的拉力， 不产生裂缝；画面层由白粉层和颜色层组成，但有的石窟壁画有白粉层， 有的无白粉层，唐代以前的石窟壁画一般无白粉层，唐代以后有这一层。 不同结构的石窟文物，产生病害程度及原因不同。但在历史的发展中，大像山石窟经过1600多年的风雨侵蚀和人为的 破坏，有些雕塑仅存残迹，表部塑痕全无。石窟仅存壁画多为大佛窟龛壁 画和摩崖浮塑，现存面积约为242平方米，剥落现象严重。主

5、体大佛像除 局部泥皮脱落外，保存相对完好，但唐代精美造像身躯骨架基本完好，但 双足已失，现为近代补修。大佛外延窟龛已灭失，石窟壁画有些褪色，泥 皮掉落，空臓等现象较为普遍，现主要存在崖面风化侵蚀和崖面渗水，塑 像和壁画空臓裂隙，壁画起甲酥碱，塑像内部木骨架糟朽，塑像脱离壁面 等现象。古代壁画的颜料绝大多数为无机颜料，大部分颜料非常稳定，但 有些颜料易变色，如红色颜料铅丹朱砂等已变为棕黑色及黑色。最早认为 铅丹变色是大气h2s的污染及其含硫化合物的影响，使其变成黑色pbs所 致，1938年美国gettons对中国克孜尔石窟、土耳其和阿富汗的一些壁画 中变暗的铅丹进行分析，找出了棕黑色的pbo2。

6、1988年我国敦煌研究院 李最雄等对莫高窟壁画铅丹的变色进行研究及进一步探讨，找出了铅丹变 色的原因：碱性基质与高湿度促使铅丹发生化学反应、紫外线引起铅丹及 铅白发生光化学反应。除铅丹外，朱砂(hgs)、土红(fe203)也是古壁 画中常使用的红色颜料。朱砂吸收光而转变成为黑色hgs,但这一转变对 湿度相当稳定，对光中的红色波长光比较敏感。美国gettens等人对此作 过较详细研究，并且将研究结果进行数学计算，得到了在红色波长范围内 朱砂转变成辰砂的浓度变化呈线性变化关系的结论。但这种转变比铅丹的 变色耍缓慢得多。土红fe203在潮湿空气与强光屮均很稳定。由于潮湿空 气及炎热形成的热氧化、光化

7、学氧化等外因，还会引起石窟彩绘及壁画霉 变，促使其石窟壁画发霉、产生气味，加剧石窟彩绘及壁画起甲脱落、褪 色变色，这又是石窟壁画易出现的一种病害。另外，信徒们人为在洞窟内 燃放大量香火、蜡纸之类的物质，有时还在洞窟内生火做饭，致使燃料中 未充分燃烧的碳粒、有机物飘落到石窟彩绘及壁画表面，与颜料层紧紧粘 在一起，使石窟彩绘及壁画受到污染，轻者依稀可见壁画形象，重者漆黑 一片。二、大像山石窟文物的化学保护石窟彩绘及壁画起甲剥落、酥碱等病害，在国际上最早使用天然高分 子粘合剂来保护，随着化学工业的发展出现了性能优良的合成材料后对文 物壁画的保护又转向合成材料。辽宁省傅物馆对某些壁画揭取中用含50%

8、的三甲树脂在丙酮稀释至9-10%后的贴布，再用环氧树脂和其它合成树脂 固定。陕西省博物馆多年一直采用桃胶揭取壁画，再用丙烯酸树脂和聚醋 酸乙烯树脂巩液固定。我国从50年代起采用天然高分子材料如胶矶水、 动物胶、植物胶和合成高分子材料如环氧树脂、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯树 脂、聚丙烯树脂等对壁画及其它相关文物进行修理与保护。如在敦煌莫高 窟采用我国胡继高经多次试验的合成高分子材料配方：13%的聚乙烯 醇，11.5%聚醋酸乙烯乳液或两种浓度的不同混合液来修复起甲、酥碱 壁画，此后这一方法成为我国壁画保护的主要技术，在1987年曾荣获文 化部科研成果一等奖。这些方法的使用，发现在石窟壁画文物起甲、酥碱

9、的修复中，采用合成高分子材料效果较好2。对于石窟彩绘及壁画的烟熏破坏，一般采用化学方法进行清洗，但不 同地点的壁画其地仗层的化学成分不同；不同时代的壁画，其颜料又有一 定的区别，因此不同地域的壁画烟熏层得选用合适浓度的碱进行清洗。但 不同地点的壁画英地仗层的化学成分不同；不同时代的壁画，英颜料又有 一定的区别，因此不同地域的壁画烟熏层得选用合适浓度的碱进行清洗。 而且清洗得与其它几种病害的治理同步进行，否则可能会加剧其它病害。 清洗时先用一定浓度的na2c03洗涤，等烟层溶解后再用h202氧化碳层， 用柠檬酸中和碱液，最后用水洗。这种清洗剂在清洗莫高窟烟层时取得了 良好的效果。经过烟层化学成分

10、的研究，更加证实了这一方法的可靠性。防止石窟彩绘及壁画发生褪色、变色、霉变主要在于改造壁画的存在环境, 诸如改变湿度、温度，紫外光清除，使用杀菌剂防霉变等。在洞窟中放置 易吸潮的化学干燥剂如cac12碱石灰及新型的超级吸水剂來改变环境的 湿度。用碱石灰还可吸收洞窟内由旅游者产生的c02,由大气污染带来的 h2s、s02等有害气体，同时碱石灰还可再牛使用。目前天水麦积山石窟文 物已使用石灰干燥剂来吸潮，有利于洞窟的干燥。对于人为原因，要加强 宣传，增设敬香点，禁止游客照像拍摄，有条件的地方还装有无紫外线 灯，进一步深化人们的文物保护意识。三、大像山石窟文物保护的展望甘肃省甘谷县，古称冀县，古属雍

11、州，为冀戎繁衍活动之地，周庄王 九年（公元前688）,秦武公伐冀戎，置冀县（史记?秦木纪记载：“秦 武公十年，伐？、冀戎，初县z。”），为全国县制肇始地，迄今己有2700 年的历史，称“华夏第一县”。甘谷是人文初祖伏羲氏、孔子七十二贤人 z石作蜀、蜀汉大将军姜维、清朝翰林院侍读学士巩建丰等名人先贤故 里。先后获“全国武术之乡”、“全国科技进步先进县”、“全国科普示范先 进县”、“全国花卉生产示范基地”、“全国辣椒之乡”、“中国苹果之乡”、“中 国花椒之乡”、“全国建筑劳务基地县”等荣誉称号。甘谷县境内旅游资源丰富，旅游业的发展潜力大，是天水市政府重点 打造的区域旅游集散屮心，是“丝绸z路” 一

12、个具有独特丰富内涵和较高 开发利用价值的文化大县3。境内文物古迹众多，有大像山、天门山、 尖山寺、古坡草原、姜维墓等景区景点，尤以国家级重点文物保护单位大 像山石窟最为著名。据考证，甘谷大像山塑佛造像可远溯北魏，先后共经 历了四个朝代，三百多年。大像山经宋明清几次大的维修，仍是在未改变 原样的基础上进行了装修彩画，不失其盛唐原貌。大像山之得名，因山巅 修凿大佛像而來，佛教协会会长赵朴初在深入研究了佛的出生、历史、典 故后，据释迦牟尼“乘象入胎”的传说，又可称z为“大象山”。虽仅一 字之差，且同音，但意义深远，从此大像山景正式命名为大象山了。1981 年9月10 h,廿肃省人民政府将大像山石窟正

13、式列为省级文物保护单位, 并拨专款进行维修，2001年该石窟升格为国家级文物保护单位，2013年 被批准为为国家4a级旅游景区，2014年被列为为丝绸之路肃段申遗点成 功中报世界文化遗产4。近年来，并先后投资1.5亿元实施大像山文化 主题公园建设，实施大像山上水工程，大像山道路改造工程，大像山环路 建设，颁布了大像山文物保护管理办法、大像山景区环境秩序综合整 治工作方案和大像山文物保护管理办法实施细则，投资150万元编 制了大像山文物保护总体规划。地方政府专门成立了甘谷大像山景区管理局，为配合申遗工作，专门 投入资金对文物壁画、彩塑，浮雕进行保护修复，从而有效地解决了泥皮 掉落，壁画起甲等保护中较为突出的问题。石窟彩绘及壁画的保护与化学 的发展具有极英密切的关系，壁画的制作离不开化学，在当今壁画的保护 又得采用现代测试技术及化学方法弄清它的化学成分，研究其在几千年來 发生的化学变化及机理，找出新型的材料，采取现代科学方法，延缓或阻 止反应，保护石窟彩绘及壁画文物。鉴于石窟文物保护及旅游开发的重要 意义，相信在全社会