周王城天子駕六博物館分館車馬陪葬坑主要病害及成因分析

[摘要]周王城天子駕六博物館分館展陳的車馬陪葬坑自2006年發掘以來尚未進行過病害調查。本文在收集現有環境數據的基礎上，結合室內試驗分析得出該遺址土體的主要病害是淘蝕、表面風化，遺址內文物的主要病害為有機質文物的表面風化。經對其病害成因分析，得出影響遺址保存的主要原因是土體可溶鹽含量大，環境溫、濕度差異大以及地下毛細水的作用。

[關鍵詞]車馬陪葬坑；病害調查；環境數據；遺址保存

[中圖分類號]G264 [文獻標識碼]A [文章編號]1005—3115（2012）16—0109—04

2006年3～6月，洛陽市文物工作隊在唐宮路發現一座小型車馬坑，車馬坑東西長4.8米，南北長13.5米，深約2米，共有兩架車，每架車配有四匹馬。根據其型制和位置判斷應屬周天子的車馬陪葬坑，清理發掘后建成天子駕六博物館分館。該遺址位于城區中心，距遺址東南約20米為唐宮西路，是洛陽市的一條主干道，車流量大，遺址東北方向緊鄰唐宮路小學的化糞池，因此，遺址受地面車輛震動及地下水的影響很大。博物館現有除濕機兩臺，時至雨季也并未開啟，遺址內散落有已經飽水的硅膠干燥劑，車馬坑內外放置有溫、濕度計，由工作人員在每天記錄環境溫、濕度。遺址自發掘以來沒有采取過保護措施，環境監測及控制手段也非常落后，已經不能滿足文物保護的需求。經過兩年時間運行，目前館內文物保存狀況較差，車馬坑坑壁嚴重風化，土質非常疏松，底部有風化產物堆積。本文在收集現有環境數據的基礎上對天子駕六車馬坑遺址本體及有機質文物進行病害研究及成因分析，并針對其所處環境提出環境監測及管理建議。

一、館內溫、濕度環境分析

工作人員分別在車馬坑的底部和展廳內放置溫、濕度儀監測遺址和展廳的環境變化（分別為測點1和測點2），記錄三個時間點的溫、濕度。由于數據記錄間斷且缺少每天晚6點至次日早8點的環境數據，因此，擬采用每天中午12點的溫、濕度值來代表該遺址當天的環境特征。

根據對各測點的溫、濕度極值比較可以得出，溫、濕度的極大值與極小值差距不大，以2011年4月15日為例，見圖1、圖2。從圖中可以看出，當日測點1溫度的極值差為1.2℃，濕度極值差為0，測點2溫度的極值差為0.8℃，濕度極值差為3%。這說明遺址內的日差值較小。

（一）館內濕度變化圖

圖3 遺址內外濕度變化圖（1～8月）

從圖3可以看出，該遺址環境濕度的年度變化特征，測點1與測點2相對濕度的變化趨勢基本一致，冬季相對濕度較低，春季氣溫回暖，降雨增多，濕度逐漸增大，至夏季相對濕度增大并且保持穩定。其中，測點1的相對濕度明顯高于測點2，這說明遺址內部的濕度受地下毛細水影響遠大于空氣濕度。通過對圖4、圖5分析可以看出，冬季，展廳內相對濕度約在30%～40%左右，相對較干燥，春季則維持在60%～75%左右，夏季相對濕度在65%～80%之間，展廳內的相對濕度和外界空氣相對濕度的變化密切相關；然而，遺址內的濕度即使是在相對干燥的冬季也達到70%左右，自4月上旬開始，隨著降雨增多，地下毛細水位上升，遺址內部濕度升至99%，并且一直保持直到夏季結束。因此，季節性濕度差異和地下毛細水所致的遺址內部長期高濕是導致遺址產生病害的原因。

（二）館內溫度變化圖

圖7 遺址內外溫度變化圖（1～8月）

圖8 冬季溫度變化圖（1月）

圖9 春季溫度變化圖（4月）

從圖7可以看出，該遺址溫度的年度變化特征，測點1與測點2的變化趨勢一致，基本符合該地區冬季氣溫低，春季回暖，氣溫升高，夏季高溫的氣候特征，測點間的溫差較小約在3～5℃之間。冬季氣溫低，溫度在3～5℃左右，春季氣溫回暖，溫度上升至10℃以上，至4月下旬溫度升至20℃左右，夏季溫度明顯升高但保持穩定，基本保持在25～28℃左右。總體看來，該遺址因缺少溫度調節設施，因此溫度季節性差異明顯。

由以上分析，我們可以得出分館車馬陪葬坑的室內環境特點：冬季低溫，夏季高溫高濕，季節差異性大；遺址內濕度常年維持在50%以上，整體環境相對潮濕；遺址坑內與館內環境存在較大濕度差。

二、主要病害及成因分析

經過現場調查，天子駕六分館車馬坑土體病害主要有片狀剝蝕、淘蝕，遺跡病害主要是有機質文物的表面風化。

（一）片狀剝蝕

該遺址的片狀剝蝕多出現在遺址坑壁邊緣，車馬坑坑壁可以清晰地看見白色的可溶鹽結晶析出，這些鹽顆粒分布在小型的卸荷裂隙中，加速裂隙發育，在外力的輕微作用下，土體脫落就會引起片狀剝蝕。在車馬坑壁上分布著大量由于可溶鹽結晶引起的片狀剝蝕區域，該區域土體土質疏松，在輕微外力的作用下就會呈粉末狀脫落。

我們在車馬坑風化嚴重的區域采集坑壁風化物進行易溶鹽分析，根據分析結果（見表1）可以得出風化產物呈堿性，可溶鹽總含量大，其中陰離子主要以SO42—含量最高，其次是Cl—，SO42—推測和空氣中的污染物SO2有關，Cl—來自于地下水；陽離子以Ca2+和堿金屬含量較高。

遺址土中的易溶鹽以硫酸鹽和氯化物為主，這兩種鹽的溶解度隨環境溫、濕度變化很大。館內環境隨著每天工作人員的上下班和游人流量的變化存在著晝夜差，白天工作時間，空調運行調節氣溫，緩解由于游客量大帶來的溫度升高，而由于館內沒有濕度控制設備，因此，遺址長期處于高濕狀態。土體內部的可溶鹽溶解，夜間溫度降低，可溶鹽的溶解度降低重結晶，形成白色鹽析物，這些白色鹽析物分布在小型的卸荷裂隙內就會逐漸加速這些裂隙的發育，在外界輕微震動下，小型危險塊體脫離本體形成坍塌，部分土體形成片狀剝蝕，造成土體表面風化。

（二）淘蝕

該遺址淘蝕多出現在車馬坑坑壁的底部，淘蝕脫落的土體落在坑壁底部形成風化物，露出的新鮮土體顏色較深，可以明顯看出白色可溶鹽結晶。

遺址底部與地下相連接，并沒有采取有效的防水、阻水措施，地下水的毛細作用使土體內部可溶鹽溶解，季節性濕度差異加速了可溶鹽的溶解結晶，破壞土粒間的粘結力，導致坑壁底部土體風化、塌陷，形成酥堿淘蝕。由于毛細水的運移作用有限，坑壁上部土體受毛細水的影響較小，因此，坑壁底部是酥堿淘蝕最嚴重的區域。

（三）有機質文物的表面風化

車馬坑內的車和馬骨遺跡已經喪失力學強度，完全附著在周圍土體上，木質已經全部槽朽，僅僅依靠分子吸附力維持原有形制，輕微震動就可引起脫落，馬骨也已經出現鱗片狀起甲、開裂。

我們采集馬骨上的風化產物進行礦物成分分析，分析結果見表2。

從表2可以看出，樣品中石膏含量最大，占總量的47.6%，其次是石英占32.6%，石英是土的主要組成成分，理化性質較穩定，石膏的主要成分是CaSO4.，通常含有2個結晶水，在外界環境溫、濕度變化的情況下會緩慢發生CaSO4.2H2O→CaSO4+2H2O及其逆反應，釋放出的水分子改變了有機質文物的微環境。結論：有機質文物表面灰塵中的石膏由于環境濕度的變化不斷地吸附釋放結晶水導致文物微環境改變是引起骨制品和木制品風化開裂的主要原因。

有機質文物的保存一般要求盡量恒溫恒濕，其中溫度要求在16～17℃，相對濕度50%～65%，正負不超過2%。然而通過收集環境數據我們可以看出，館內環境長期處于高濕狀態，夏季相對濕度通常在90%以上，高溫、高濕的條件加速了化學反應，本身就不利于有機質文物的保存；另外，館內環境存在季節性差異，溫、濕度周期性的反復變化加速了有機質文物的老化。遺址內的骨制品埋藏地下千年，其中的骨膠原成分早已流失，骨質已經失去原有的韌性，脆弱不堪。然而，在原址保存的條件下，館內溫、濕度的周期性變化使得骨制品反復吸水膨脹，失水收縮，重復多次，骨制品表面出現開裂、鱗片狀起甲。另外，灰塵中含有大量硫酸鈣，在外界環境溫、濕度變化的情況下會緩慢發生CaSO4.2H2O→CaSO4+2H2O及其逆反應，釋放出的水分子改變了有機質文物的微環境，最終使有機質文物完全喪失力學強度，僅僅依靠與周圍土粒的分子間吸引力維持其原有形制。

三、結論及建議

天子駕六分館車馬坑的賦存環境有以下特點：遺址一年中大部分時間處于高濕狀態，溫、濕度季節性差異大。導致遺址內部長期處于高濕狀態的原因主要有：地下毛細水導致的遺址內部濕度增大；車馬坑內空氣不流通，空氣濕度變化及地下毛細水上升造成土體小環境溫、濕度呈周期性變化。

通過對土體風化產物進行分析，可以得出以下結論：土體中可溶鹽含量較大，主要為硫酸鹽和氯化物，可溶鹽的溶解結晶是造成遺址病害的主要原因；空氣中的灰塵中含有大量硫酸鈣，硫酸鈣由于環境濕度的變化不斷地吸附釋放結晶水導致文物微環境改變是引起骨制品和木制品風化開裂的主要原因。

本次調查的車馬坑土遺址本體病害發育緩慢暫時不影響其穩定性，因此，本著文物保護少干預的原則對其進行環境調控，控制其發育即可，對部分已經坍塌的土體可以采取土坯砌筑的方法進行修復。

該遺址環境控制及監測手段落后，遺址內外分別設置溫、濕度儀，工作人員僅記錄上班時遺址的環境變化情況，館內有兩臺除濕機，調查時正值雨季但并未開啟除濕功能，遺址內散落有硅膠干燥劑除濕。針對該遺址溫、濕度大，空氣中SO2含量大的特點，建議采用智能環境監測系統監測館內溫、濕度、有害氣體、二氧化碳的變化情況，同時增加環境調控設備，例如除濕機、空調，在出入口設置風林，凈化空氣。培養工作人員的文物保護意識，加強管理，避免管理不善造成的人為破壞。