敦煌大泉河的河床演變及其對莫高窟崖體的影響

內容摘要：通過對莫高窟崖體礫石層的成因分析，分別闡述了大泉河河流階地的分布與河床演變、大泉河洪水對莫高窟崖體的破壞以及莫高窟崖頂坡地雨水匯流對崖壁上層和中層的侵蝕。結論認為正是大泉河洪水與大氣降水對莫高窟崖壁上下夾擊，造成了莫高窟崖壁上所開鑿洞窟的坍塌。根據這些遭到破壞的洞窟殘跡推測，莫高窟南區部分崖壁下層、中層、上層均受到不同程度的水侵蝕，而莫高窟北區崖壁的水侵蝕更甚。

關鍵詞：莫高窟；大泉河；崖壁；水侵蝕

中圖分類號：K854.3 文獻標識碼：A 文章編號：1000-4106(2007)05-0087-06

敦煌莫高窟開鑿于鳴沙山東麓大泉河西岸的礫石層崖壁上，這里至今仍保存著自北涼至元代一千年間建造的735座石窟，是當今世界上延續時間最長、保存最好的規模最大、洞窟數量最多的佛教石窟群。該石窟群早在1961年被國務院公布為第一批全國重點文物保護單位。又于1987年被聯合國教科文組織列入“世界文化遺產名錄”。一千多年來，由于受大泉河水流和大氣降水的不斷侵蝕破壞，使莫高窟崖壁出現多處坍塌，許多洞窟受到不同程度的破壞。為了長久地、有效地保護好這處世界上獨一無二的著名石窟群，就需要研究大泉河的河床演變過程以及大氣降水對莫高窟崖體的影響。

一 流域地理概況

大泉河發源于祁連山西端的野馬山，源地海拔高程3880米。源頭有冰川融水形成的幾條小河流經野馬山區，出山后水流潛入地下，經過約40公里長的扇形戈壁灘，于大泉、大拉牌等地出露形成泉水。泉水在三危山地流徑15公里后出山，在出山口以北約2.5公里處全部滲入地下。近半個多世紀以來，隨著莫高窟窟前綠地的不斷擴大，灌溉窟前花草樹木的用水量越來越多，導致大泉河水在沒有流出山口就已經全部用完。尤其是夏季，除發洪水外，大泉河已沒有多余的水通過河道下泄。近年來，大泉河在夏季還時常有斷流發生。

大泉河流域在氣候上屬于溫帶干旱區，多年平均降水量不足30毫米，并且主要集中在夏季的6-8月間。大泉河的年平均流量為0.13立方米每秒，年徑流總量為410萬立方米。

大泉河流域的地貌類型可分為兩部分(圖1)

1、上游的三危山地

三危山在地質構造上屬于祁呂——賀蘭山字構造體系西翼反射弧外緣和阿拉善弧南緣復合部位。山地的海拔高為1500-1700米，山體由前震旦系及古生界變質巖構成。由于氣候干旱，山體基巖裸露，沒有土壤和植被覆蓋，僅在溝谷中有少量的草本植物生長。大泉河上游河道嵌入堅硬的基巖中，河床寬10-20米。

2、下游洪積扇地區

大泉河洪積扇以莫高窟所在的鳴沙山東麓為頂端，向北呈扇狀分布，面積約8平方公里。大泉河出山后切割山前洪積扇，向北流至戈壁灘消失。

大泉河的河床出山后逐漸展寬，寬度由30米擴展到150米，在主河道東側，有5條來自三危山的支溝匯入。由于干旱缺水，這5條支流均為干河床。在主河道西側，為大泉河下切形成的礫石層崖壁。崖體長大約4公里，高度自上游向下游逐漸減少，由50米降至5米左右。

二 莫高窟崖體礫石層的成因

莫高窟崖體是由中更新統酒泉組礫石層堆積而成。礫巖成分為灰巖，大理巖及片麻巖，礫徑為1-5厘米。礫石層下界與前震旦系敦煌群變質巖系呈角度不整合接觸，上覆中更新統砂礫石層。

酒泉組礫石層膠結程度極好，古人正是利用這一特性，在其中開鑿出多層次的大型石窟群。在莫高窟北區B58窟與該窟下面的B34窟之間，礫石層厚度僅10厘米左右，上面仍可承受多人站立。礫石膠結緊密的原因是由于大泉河的河水中含有大量的鈣質。據測量，大泉河出山口處的河水礦化度達25克/升。當河水沿礫石層下泄時，在地下水面附近產生鈣質沉淀。將砂礫石膠結成堅硬的巖層。隨著第四紀以來三危山的持續抬升，河水下切礫石層造成地下水位不斷下降，逐漸形成厚達40-50米的礫石膠結層，這樣厚的礫石膠結，在我國第四紀沉積中是很少見的。

已有的研究表明，莫高窟洞窟地層所處的酒泉礫石層分為四個工程地質巖組，由上往下依次編號為A、B、C和D。

A組：厚層狀礫巖夾薄層細礫巖，厚度6.8m。礫石含量81％，砂含量16％，粉砂及粘粒3.0％。中值粒徑15.7mm。該巖組顆粒偏粗，級配良好，分選性一般。泥質、鈣質膠結，膠結類型為孔隙一接觸式。

B組：薄層狀含礫石英砂巖，厚2.0m。礫石含量16％，砂79％，且以細砂為主，粉砂及黏土5％，中值粒徑0.166mm，級配較好，有一定分選性。該巖組在莫高窟崖體中以大型透鏡體狀產出，南部崖體上出露位置較高，厚度較大，向北出露高度緩緩降低，厚度也逐漸變小甚至尖滅。交錯層理比較發育，單層厚度僅1-10mm。

C組：厚層狀細礫巖與薄層礫巖互層，偶爾可見砂巖微型透鏡體和漂礫，厚度14.5m。礫石含量占74％-79％，砂約占22％，粉砂及黏土約2％，中值粒徑5.2-12.2mm。顆粒中等。級配不良，磨圓度次圓，略有分選。鈣泥質膠結，膠結類型為孔隙式和接觸式。

D組：厚層狀細礫巖與中粗礫巖互層，可見厚度6.0m。礫石含量50％-60％，砂35％-45％。粉砂及黏土約5％，中值粒徑2.0-3.8mm。顆粒偏細，級配良好，磨圓度次棱，略有分選性，顆粒有較明顯的定向排列。鈣質膠結和硅質膠結，膠結物已發育成晶形完好的方解石微晶。膠結類型為孔隙—接觸式。

三 河流階地的分布與河床演變

大泉河的河流階地主要分布在下游。在莫高窟河段可見五級階地(圖2、3)。

一級階地分布在河流西岸莫高窟南區窟前，階地高出河面1.5-3米，寬10-150米。莫高窟現存的上寺、中寺、下寺即坐落在一級階地上。階地底座為沖積砂礫石層。上部為風積沙土層。近年來，敦煌研究院組織考古研究所專業人員對上寺、中寺、下寺所在地進行了考古發掘，得知這三個寺院均始建于清代，它們既不是在早于清代的寺院構架基礎上維修而成，又不是在清代以前古寺院遺址上重建的。表明從清代至今莫高窟南區窟前一級階地的高程和大小沒有發生太大的變化。但北區窟前現狀與南區窟前有別。從北區崖壁上現仍保存有許多個洞窟分析，當年北區窟前亦存在一級階地。否則，當年的僧人是無法在北區洞窟內修禪、生活和禮佛，只是后來由于大泉河主河道改道，才導致北區窟前一級階地被洪水沖刷得無影無蹤。經過近年來對北區洞窟的考古發掘和研究表明，北區崖壁上的洞窟一直延續使用到元代，此后就廢棄了。據此推測，北區洞窟無人使用之后，北區窟前的一級階地也就逐漸被大泉河的洪水沖刷而消失。

二級階地分布在河流東岸，高出河面4-6米，寬50-100米。敦煌研究院接待部、莫高山莊、停車場坐落在其上，階地由下更新統礫石層構成。

三級階地在東岸公路以東，高出河面8-12米，寬40-80米。階地后緣與三危山山前洪積扇相連。階地由下更新統砂石層組成，上面覆有0.5-1米的中更新統洪積砂礫石。

四級階地在河流西岸，拔河高18-20米，寬1-3米，階地組成物質為下更新統礫石。莫高窟自下而上的一、二、三層洞窟就開鑿在第四級階地的階坡上。由于第四級階地的階地面很窄，上面又被風積的砂、礫石淤成斜坡。所以四、五級階地的坡面常被看作一個崖面。

五級階地位于河流西岸，拔河高22-24米，寬2-4米。階地前緣在第161窟、第196窟、第230窟的頂部，階地后緣緊連著鳴沙山，階地面上覆蓋著0.5-2米厚的淤沙、礫石。

大泉河的階地分布反映出第四紀以來三危山山地發生了間歇性地急劇上升。在上游山地的構造抬升過程中，大泉河下切山前的洪積臺地，形成莫高窟礫石層崖壁。全新世以來，由于青藏高原已隆起到現代的海拔，阻擋了印度洋暖濕氣流的北上，大泉河流量急劇減少，河水在莫高窟前沿著右岸下切，在左岸形成一級階地。更新世時期的泥石流漂礫在洪積扇前緣的階地剖面上仍可見到，而全新世時期在現代河床中堆積的泥石流漂礫最遠只能達到莫高窟北區的北端。

歷史時期，莫高窟前河床與階地地面高程變化可根據考古發掘結果來推測。由于氣候干旱，上游山地的化學風化作用極弱，河水中攜帶的山地風化碎屑物質很少。下游河床中淤積的物質，有相當一部分是來自西側鳴沙山的風積砂石。當河水流量較大時，淤沙被沖走，河床被沖蝕加深。反之，當河水流量減少時，淤砂不能及時被水流沖走，河床就會被淤高。據現存于莫高窟第148窟的《唐隴右李府君修功德碑記》中記載，當時的莫高窟“鑿為靈龕，上下云矗，構以飛閣，南北霞連，圣燈照時，一川星懸，前流長河，波映重閣”。說明唐朝時大泉河的流量比現在要大得多，河床也應較現在為深。近年來，考古工作者對莫高窟北區洞窟進行了大規模地考古發掘，還在北區B51-B52窟窟前挖了一個4米多深的探坑，仍未發現河床礫石層的底部。莫高窟南區和北區的考古發掘證明，一千多年來大泉河的流量在逐漸減少，河床在逐漸淤高。

莫高窟南區窟前一級階地的高程變化可根據古代遺址和地層的底面來推斷。第489窟開鑿于唐代以前，可能與第487窟同屬北魏時期，其洞窟地面在今地面6米以下的地方。第61窟開鑿于五代末，其窟前殿堂臺基在地下3.2米處。第130窟窟前有一處西夏遺址，其地基高程在地下3米處。第61窟窟前元代遺址在地下2.1米處。第130窟窟前明代沖積層在地下2米處。據以上考古材料，莫高窟南區窟前地面歷史高度可由圖4表示。

四 大泉河洪水對莫高窟崖體的破壞

大泉河流域雖然降水稀少，但偶然遇到較大降雨時，由于山地沒有土壤和植被截蓄雨水，地表徑流會迅速匯聚，形成大規模的洪流。

大泉河洪水對莫高窟崖體的破壞作用有兩種形式。

1、主河道洪水的側蝕

大泉河上游洪水出山后對莫高窟崖體的破壞作用最大。但由于南區和北區窟前情況有別，因而洪水對崖體造成的破壞程度也就不同。南區窟前因有一級階地的保護，大泉河的一般洪水對崖體不會造成很大的破壞，對崖體造成很大破壞的僅僅是大泉河泛濫時的特大洪水。從莫高窟南區洞窟保存現狀分析，位于崖體下部的洞窟均遭到了不同程度的破壞，而遭到破壞的原因也多與大泉河洪水泛濫有關。比如崖壁最下一層的第487窟、第488窟、第489窟三個洞窟窟內，堆積有厚達1.4-2.2米的洪積淤砂層，顯然系洪水所為。根據對洪積淤砂層中出土的文物分析，這次大洪水發生在五代時期。最近考古發掘表明，第96窟窟前初唐時期所建“重飛四級”的宏偉殿堂就毀于特大洪水。相比之下，位于崖壁某些地段中、上部的洞窟，尤其是上部洞窟破壞較為嚴重。經研究發現，后者遭到破壞的最主要原因不是洪水，而是“莫高窟崖體構造由于長期的自然地質作用及開挖洞窟的影響，洞窟崖體中形成了大量的裂隙?！葱逗闪严丁嬙炝严丁用媪严丁⒖v張裂隙?！谥亓虻卣鹆σ约按髿饨邓淖饔孟伦罱K造成洞窟的坍塌”。從現存洞窟的考古遺跡推測，南區中段上層第444窟、第445窟、第446窟、第447窟、第448窟一段，崖壁坍塌1.00米到6.33米不等。中段中層第56窟、第57窟、第276窟、第285窟一段，崖壁坍塌0.10米到2.90米不等。中段下層第45窟、第46窟、第47窟、第48窟、第49窟一段，崖壁坍塌0.10米到1.30米不等。據此可知，南區上層、中層洞窟遭到破壞程度較為嚴重，主要是大氣降水造成的。而下層洞窟也遭到了破壞，則與大泉河河水的泛濫有關。

公元1368年元代對敦煌的統治結束，北區洞窟也就隨之廢棄了。北區窟前曾經存在過的一級階地則由于大泉河主河道改道后的側蝕而逐漸消失。北區窟前一級階地不復存在后，大泉河河水就可直接沖刷北區洞窟所在的崖壁。這樣一來，開鑿于崖壁上的洞窟就遭到破壞。尤其是在每年夏季，泛濫的大泉河洪水對北區崖壁下部的猛烈沖刷和側蝕，給開鑿崖壁下部的洞窟造成了極大的破壞。而這種因大泉河河水側蝕造成的北區崖體崩塌、洞窟遭到破壞的情況，一直繼續到20世紀80年代初在北區窟前修建防洪大堤為止。

北區崖面現存洞窟248個，其中在北區崖面最下一層的全部洞窟和次下層的絕大多數洞窟，合計有99個洞窟遭遇過大泉河洪水的浸泡、沖刷和側蝕，因而在這些洞窟內留下了厚薄不等的洪水淤積層，有的洞窟如B92窟、B93窟、B94窟窟內洪水淤積層厚達2米以上。甚至在個別洞窟，如B47窟和B48窟后室壁面上至今仍清晰可見高水位洪水線。該洪水線下距該窟窟前現地面3.5米，是已知北區洞窟所遇歷次洪水中最大的一次。根據這一洪水痕跡推算。大泉河的歷史最大洪峰流量為566m³/秒。

雖說大泉河洪水曾無數次地對北區崖壁底層洞窟以及洞窟所在崖體進行側蝕，但由于崖體地質結構和崖體所處巖層物理力學性質的差異，以及崖壁上所開洞窟有疏有密，洪水對洞窟以及洞窟所在崖體造成的破壞程度也就不同。有的地段崖壁向西呈內凹狀，如北區B61窟—B70窟等10個窟的底部或下半部，受洪水側蝕后已完全塌落，崖壁上現僅存洞窟的上部或上半部，洞窟呈懸空狀(圖版21)。除此之外，保存至今崖壁向西內凹比較典型的還有如下幾處：B4窟—B8窟段；B10窟—B12窟段；B21窟—B24窟段；B25窟—B27窟段；B71窟—B75窟段；B100窟—B101窟段。這些地段無疑是洪水對崖壁側蝕的結果，但由于地質結構的原因，該段崖壁尚能承受上部崖體的重力，未遇地震力，還未達到崩塌的極限。北區仍呈懸空狀的崖壁和洞窟，如不采取相應的應急保護措施，隨時都有塌落的危險(圖版22)。而北區有的地段崖壁與現窟前地面大致呈垂直狀。即崖壁下部并不向西呈內凹狀，但崖壁上卻有洞窟殘跡。比較典型的地段有：B4窟、B5窟段，B88窟、B97窟段，B102窟、B110窟段。其中B4窟、B5窟、B88窟、B102窟所在崖壁，就僅僅殘存洞窟西壁或西壁的一部分。經考察發現，這一現狀也是由洪水造成的。是當洪水對該段崖壁側蝕造成的向西內凹已無法承受上部崖體的重力，或遇到地震力，導致崖體及該崖體上所開鑿的洞窟已經崩塌的結果。此時的該段崖體正處于暫時相對穩定狀態，崖體和崖體上所開鑿的洞窟暫時沒有崩塌的危險。但由于大泉河洪水仍在繼續側蝕沖刷該段崖壁，崖壁下部又會出現新的向西內凹狀，造成該段崖體再度出新的不穩定因素。久而久之，當該段崖體無法承受其上崖體的重力，或遇到地震力，就必然造成該段崖體和崖體上洞窟的又一次崩塌。由于大泉河洪水的側蝕和沖刷，使北區崖壁下部出現的上述兩種狀況，幾乎成為一種惡性循環。給北區崖壁以及崖壁上所開鑿的洞窟帶來了極為嚴重危害。

由于大泉河洪水對北區崖體底部的側蝕，形成崖體懸空，在重力或地震力的作用下，最后導致崖體下層洞窟坍塌。而下層洞窟的坍塌，又必然殃及崖壁中層和上層洞窟遭到破壞。由來看來，北區崖壁中層和上層有些地段洞窟遭到破壞的元兇仍然是大泉河的洪水(圖版23)。

2、東側支溝洪水的沖蝕

莫高窟東側的三危山是一系列東西向延伸的山脈。山間有5條干河溝自東向西匯入大泉河主河道。在東側各支溝的出山口處，河床下切基巖形成窄V字的橫斷面和落差達3-6米的跌水，說明這些干河溝雖平時常年無水，但偶然也會暴發較大的洪水。東側支溝洪水一旦匯入主河道，就直接沖蝕大泉河的西岸，造成崖體坍塌、后退，形成凹岸。

莫高窟崖體被支溝洪水破壞的地方有三處：一處在北區以北約百米處，崖體被沖坍的長度達約30米，凹崖對面的干河溝溝口為敦煌研究院所在地以北約150米。由于此段崖壁上現無洞窟存在，故崖壁坍塌對莫高窟石窟群影響不大。另一處在北區B17窟的北面、B83窟的南面。凹崖長約18米，深10米，其內有一批洞窟遭到了嚴重破壞。凹岸對面的干河溝橫穿在敦煌研究院與停車場之間，干河溝上現修建有一簡易公路橋。此外，第96窟九層樓所在地也是一處被古洪水沖蝕的凹面。在九層樓對岸的洪積扇上有一條古河道與其相對。受新構造運動影響，這條古河道在更新世晚期已改道西北匯入主河道。

五 切崖頂坡地雨水匯流對崖壁上層和中層的侵蝕破壞

經過多年研究發現，在莫高窟除了大泉河洪水對崖壁和崖壁上所開鑿的洞窟造成嚴重破壞外，大氣降水對洞窟和崖壁造成的破壞也相當嚴重。在南區中段和北段上、中層洞窟遭到的破壞原因就是大氣降水。而北區因大氣降水對崖壁造成破壞最為嚴重的崖面有B84窟—B90窟崖面段，B201窟—B211窟崖面段，B115窟—B120窟崖面段。這些洞窟均開鑿于崖面高處，卻都遭到程度不同的破壞，崖體斷面無一例外均呈臺階狀。在臺階狀的崖壁上，有的洞窟窟頂已不存在。有的洞窟后室保存完整，而前室上半部已不存在。有的洞窟則僅存前、后室地面及洞窟殘壁。經研究發現，這些洞窟因處于北區崖壁中層和上層，它們遭到破壞的原因顯然不是大泉河的洪水，而是大氣降水。

敦煌莫高窟地區氣候干燥，多年平均年降雨量不足23.2毫米，而年蒸發量卻高達4347.9毫米，是降雨量的187倍。也正是由于這種特殊的氣候條件，才得以使莫高窟洞窟內的壁畫至今保存得比較好。但是，莫高窟地區的大氣降水有著明顯的季節性，主要集中在每年的6-8月，占全年降水量的70-80％，而有時一次降雨的強度很大。一旦遇到強降水，就會在山頂形成匯流，向下沖蝕崖體，最終導致崖壁上部、中部洞窟的崩塌。

這樣看來，大泉河洪水與大氣降水對莫高窟崖壁上下夾擊，就造成了莫高窟崖壁上所開鑿洞窟的坍塌。

綜上所述可知，由于受到大泉河洪水側蝕沖擊和大氣降水的影響，給崖壁上開鑿的洞窟造成了破壞。根據這些遭到破壞的洞窟殘跡推測，莫高窟南區崖壁下部有的地段被側蝕后退了約1-2米左右，崖壁中層有的地段被破壞了約3米左右，崖壁上層有的地段被破壞了約6米左右。北區崖壁遭到破壞的狀況更嚴重，崖壁下部被大泉河洪水側蝕后退了約3-4米左右，崖壁中部有的地段被破壞了約5米左右，崖壁上部有的地段被破壞了約7米左右。

為了長期有效地保護莫高窟，使其不再遭受大泉河洪水和大氣降水，以及地震等自然災害對莫高窟崖體的破壞，早在20世紀60年代初，國家就撥巨資對莫高窟南區危崖及洞窟進行了加固，使其不再崩塌。后又于80年代初，在北區窟前20余米處修建了長700余米、高1.5米防洪大堤。從此，結束了大泉河水危害北區崖體的歷史。90年代中后期，又整修大泉河河道，將河道加寬、加深、去彎取直，并將南區一級階地東側外和北區窟前的防洪大堤加高，以確保即便大泉河發生百年一遇的特大洪水，也不至于對莫高窟崖體和洞窟造成破壞。最近，還對北區崖壁進行了加固，并對窟頂進行了治理，以防大氣降水或地震等自然因素對崖壁和洞窟造成破壞(圖版24)。經過近半個世紀的不懈努力，現在的莫高窟崖壁及崖壁上的洞窟，抵御大泉河洪水、大氣降水以及突發地震的能力大大增強。使已有千年歷史的“世界文化遺產”敦煌莫高窟得以延年益壽，永葆青春。

責任編輯：蕭 陽