麥積山石窟壁畫病害現(xiàn)狀調查及研究

（麥積山石窟藝術研究所，甘肅 天水 741020）

麥積山石窟位于甘肅省天水市東南45 km的秦嶺山脈西段北麓，現(xiàn)有洞窟編號221個，保存有壁畫1 000余m2。相比較洞窟數(shù)量，麥積山石窟保存的壁畫較少，但是麥積山石窟第26窟、27窟、127窟、135窟等窟保存的大型經(jīng)變畫，如西方凈土變、維摩變、涅槃變、法華變等都是現(xiàn)存國內石窟最早最完整的大型經(jīng)變畫，對研究中國經(jīng)變畫的發(fā)展演變具有十分重要的價值[1]。1961年麥積山石窟被國務院公布為第一批全國重點文物保護單位，2014年，麥積山石窟作為“絲綢之路：長安-天山廊道的路網(wǎng)”中的一處遺產(chǎn)點，列入世界遺產(chǎn)名錄。麥積山石窟特殊的地理環(huán)境及巖體結構，形成了獨特的遺產(chǎn)類型以及組成這些遺產(chǎn)特殊的材質和工藝。

1 麥積山石窟壁畫病害

壁畫是最古老的繪畫形式。古代壁畫因復雜的自然環(huán)境影響及本身材料和工藝的脆弱性，隨著時間的推移，會產(chǎn)生多種病害。麥積山石窟現(xiàn)保存有壁畫的洞窟120余個，根據(jù)《古代壁畫病害與圖示》（WW/T0001—2007）中定義和歸納的病害種類，主要存在以下幾種病害：

(1)壁畫空鼓。壁畫空鼓是壁畫地仗層局部脫離支撐體（支撐體含崖體、泥層等），但脫離部分的周邊仍與支撐體連接的現(xiàn)象[2]。壁畫空鼓是麥積山石窟壁畫最嚴重的病害之一，約70%的洞窟存在壁畫空鼓病害。麥積山石窟壁畫空鼓有2種形式：一種是重層壁畫空鼓，即上層壁畫地仗層局部與下層壁畫顏料層或泥層脫離，但脫離部分的周邊仍與下層壁畫顏料層或泥層連接的現(xiàn)象，如第4窟等（圖1），這類空鼓發(fā)生的原因，主要是上層壁畫地仗層與下層介質之間由于物理性能的差異而造成彼此之間黏結力降低，從而使上層壁畫地仗層與顏料層或泥層脫離；另一種是壁畫地仗層脫離崖體，但脫離部分的周邊仍與崖體連接的現(xiàn)象，如第78窟、62窟、60窟、94窟、80窟（圖2）等，此類病害的發(fā)生一是由于壁畫地仗層依附的結構體（崖體）本身強度的降低（主要是崖體風化），造成地仗及部分表層崖體與崖體之間脫離；或是地仗與支撐體由于物理性能的差異而造成彼此之間黏結力的降低，此類空鼓病害面積大，表現(xiàn)嚴重，最嚴重的空鼓病害地仗層脫離支撐體達10 cm。中區(qū)部分洞窟空鼓壁畫上分布有數(shù)量較多的小孔洞（圖3），此類洞窟大部分屬中型窟龕、進深較淺。小型洞窟的空鼓壁畫因為壁畫與塑像相互連接，依靠塑像的穩(wěn)定性，如無外力影響空鼓壁畫保持穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)壁畫大面積脫落。 壁畫大面積脫落是指壁畫地仗層與支撐體間失去黏結作用，在壁畫自重及其他外力作用下，壁畫大面積的掉落，這種情況一旦發(fā)生將是毀滅性的破壞[3]。根據(jù)窟型分析，麥積山石窟壁畫大面積脫落的洞窟大部分是敞口大窟或淺窟，這類洞窟的微環(huán)境易受大氣環(huán)境的影響，且此類洞窟頂部壁畫大多已脫落（圖4），如第78窟、165窟、37窟、43窟、44窟等窟；同時，滲水洞窟壁畫也脫落嚴重；有大面積脫落壁畫的窟龕殘存壁畫多空鼓嚴重。

(3)壁畫起甲。壁畫起甲是壁畫的底色層、顏料層或表面涂層發(fā)生龜裂，進而呈鱗片狀卷翹的現(xiàn)象。麥積山石窟起甲病害可分為表面涂層起甲、顏料層起甲和顏料層黏附地仗土起甲，起甲病害主要集中在敞口大窟和淺窟，顏料層有重繪痕跡的洞窟中壁畫起甲較為嚴重，如第4窟、2窟、5窟、51窟、76窟等。部分起甲是由于地仗材料的濕脹干縮引起的體積變化和顏料層隨著膠結材料老化而產(chǎn)生的顏料層與地仗層之間的張力引起；也有可能是因為膠結材料在干燥、老化中的收縮造成的起甲。

(4)壁畫煙熏（圖5）。煙熏是畫面被煙火或香火熏污的痕跡。麥積山石窟煙熏有既有人類生產(chǎn)活動帶來的煙熏病害，如128窟等；也有佛事活動（如敬香）造成的煙熏病害；也有周邊火災帶來的煙熏病害。東崖34窟附近上下兩層洞窟煙熏嚴重，西崖133窟、92窟、109窟、110窟等窟煙熏嚴重。

(5)壁畫酥堿（圖6）。酥堿是由于可溶鹽作用導致壁畫地仗層產(chǎn)生的疏松狀態(tài)。麥積山石窟壁畫酥堿大多存在于滲水洞窟中，如94窟、127窟、133窟、45窟等窟，存在酥堿病害的洞窟大部分分布在1 610～1 640 m的高程，酥堿病害表現(xiàn)為地仗層體積膨脹、表面結構松散、材料流失等，一般酥堿發(fā)生部位的地面都有一些脫落的地仗材料。壁畫酥堿主要是因為水和可溶鹽相互作用的結果。

(6)動物損害（圖7）。動物損害是指動物活動對壁畫造成的各種損害。麥積山石窟動物損害大致有以下幾種情況：一是鼯鼠糞便污染，鼯鼠也稱飛鼠或飛虎，是對鱗尾松鼠科族的物種的統(tǒng)稱，在清晨和黃昏活動得比較頻繁，善于攀爬和滑翔，素有“千里覓食一處便”的習性，麥積山石窟部分洞窟鼯鼠污染較為嚴重，尤其塑像身上鼯鼠糞便污染嚴重，如20窟、24窟、25窟、146窟等；二是鳥糞污染，主要分布在中區(qū)，如20窟、156窟、16窟等；三是鳥窩，鳥窩在東崖、中區(qū)、西崖個別洞窟都有分布，且有的洞窟中還有不止一處的鳥窩，存在鳥窩的洞窟一般進深較深。

(7)微生物損害。微生物損害是指微生物滋生對壁畫產(chǎn)生的傷害，包括“霉變”“菌害”。壁畫微生物損害，尤其是霉菌現(xiàn)象在持續(xù)性降雨后表現(xiàn)尤為突出，多出現(xiàn)在進深超過2 m、窟門較小的洞窟中，目前約有10余個洞窟有霉菌現(xiàn)象（圖8），主要是由于降雨致使洞窟濕度升高，而洞窟本身窟門狹小，洞窟空氣與外界交換速率緩慢，從而致使洞窟長時期保持在一定的高濕狀態(tài)，繼而引發(fā)微生物損害。

2 壁畫制作材料和工藝

麥積山石窟壁畫支撐體巖性為紅色礫巖、砂礫巖、粉砂巖和含礫泥巖。山體巖性總的變化規(guī)律是：縱向由下向上沉積物的顆粒由細變粗；橫向由東南向西北沉積物由粗變細。該地層中，小沉積韻律、斜層理、交錯層比較發(fā)育。礫巖、砂礫巖成分復雜，礫石大小不一，粒徑最大達50 cm，其他在0.5～20 cm。分選性不甚良好，但渾圓度較好，膠結較疏松，膠結物成分以泥質為主，尚有鐵質和鈣質，分布不均勻。山體上部主要為紅色砂礫巖和礫巖，比較堅硬，山體下部為膠結程度較差的礫巖、砂礫巖夾薄層砂巖及含礫泥巖，較為松軟。

麥積山石窟壁畫地仗層一般分為兩層：粗泥層厚度為2～6 cm；細泥層厚度為0.2～1.0 cm，并摻加有麥草、麥衣、麻、棉等物質。地仗中土的含量為22%～42%，沙的含量為58%～78%，土的比例低，沙的比例高，地仗的礦物成分主要為石英、石膏、高嶺土及少量的伊利石和綠泥石。

顏料層分兩層，白粉層厚度0.01～0.02 cm，顏料層厚度0.01～0.02 cm。采集44窟、127窟、4窟等窟的顏料樣品41個，采用XRD進行分析，結果表明：大部分顏料為傳統(tǒng)礦物顏料，白色顏料為石膏（CaSO4.2H2O）、方解石（CaCO3）、滑石（Mg3Si2O5(OH)4）、云母（K2AL6Si6(OH)8O18），紅色顏料為鐵紅（Fe3O4）、朱砂（HgS），綠色顏料為石綠（Cu2（CO3）(OH)2）、氯銅礦（C u2C l(O H)3），藍色顏料為青金石（(Na,Ca)7～8(Al,Si）12(O,S)24SO4,Cl2(OH)2）、石青（2CuCO3.Cu(OH)2），黑色顏料大部分為氧化鉛（PbO2）。其中每種顏料中的一種或幾種既有單獨，也有混合存在的。

3 病害成因的初步分析

3.1 壁畫保存環(huán)境的影響

基于數(shù)據(jù)的完整性考慮，選取麥積山石窟氣象站2017年10月1日—2018年10月31日的溫濕度數(shù)據(jù)進行分析討論（圖9）。麥積山石窟氣象站位于麥積山中區(qū)崖根前方80 m的開闊地帶，數(shù)據(jù)采樣間隔為10 min。

根據(jù)圖9，在2 0 1 7年1 0月1日—2 0 1 8年10月31日期間，平均溫度9.71℃，平均相對濕度70.16%。最低溫度出現(xiàn)在2018年1月為-15.43℃，最高溫度出現(xiàn)在2018年7月為30.49℃，日相對濕度最低出現(xiàn)在2018年3月為19.96%，除2017年11月、12月，2018年1月、2月、3月、4月外，其他月份都有相對濕度達到100%的時間，且持續(xù)時間較長。可見，石窟區(qū)域的溫濕度變化比較劇烈，溫度全年波動范圍在-15.43～30.49℃之間。2018年9月平均濕度84.28%為最高月平均濕度，2017年12月平均濕度53.44%為最低月平均濕度。

圖10給出了麥積山石窟氣象站2017年10月—2018年10月降雨量分布圖。

根據(jù)圖1 0，在2 0 1 7年1 0月1日—2018年10月31日共計13個月期間，降雨量累計為767.49 mm，2017年10月降雨量106.24 mm，2018年10月降雨量8.71 mm；2018年單月降雨量超過100 mm的有4月、6月、7月3個月，其中6月降雨量最為充沛，達到了150.83 mm。2018年截至10月31日，累計降雨量660.21 mm，降雨主要集中在春、夏、秋3季，冬季降雨較少。大氣降雨是空氣中水汽的主要來源之一。結合麥積山石窟溫濕度、降雨量曲線圖分析，大氣降雨對相對濕度有直接的影響，降雨造成相對濕度的升高或使相對濕度達到100%（圖11）。

根據(jù)圖11，2018年7月平均溫度21.07℃，平均相對濕度83.66%，降雨量134.19 mm。在7月2—7月9日期間，降雨量44.31 mm，因為降雨的影響，平均相對濕度達到98.44%。麥積山石窟地處林區(qū)，加之降水量較為豐沛，較好的氣候環(huán)境，使窟區(qū)植被茂密，細流交錯，但也給文物保護帶來了突出的問題，那就是環(huán)境潮濕加劇了塑像、壁畫各種病害的發(fā)生和發(fā)展。

3.2 壁畫制作材料和工藝的影響

麥積山石窟地處林區(qū)，降雨量充沛，且全年平均相對濕度達70%以上，在此環(huán)境影響下，砂礫巖易風化，一方面，砂礫巖中的礫石與膠結物之間發(fā)生明顯的溫差營力；另一方面，泥質膠結物中黏土礦物，如蒙脫石、綠泥石等反復吸水膨脹，導致砂礫的膠結結構破壞[4]。麥積山石窟部分洞窟的壁畫空鼓就是因為支撐體的風化，支撐體和地仗層之間黏結力喪失，從而致使空鼓病害的產(chǎn)生，如67窟、78窟、94窟、48窟等。

同時，部分洞窟壁畫的制作工藝，在麥積山石窟如此潮濕的環(huán)境下，也對文物的保護和保存帶來了負面的影響。如麥積山石窟第74窟、78窟、127窟等窟的壁畫制作，采用巖體表面鑿小孔插木橛子掛粗泥的方法，這種工藝提高了地仗與巖體之間的黏結性能，在某些環(huán)境下更有利于壁畫的長久保存[5]。但是，這種工藝也帶來了不利的影響，如在潮濕洞窟或滲水洞窟中，木頭遇水逐漸膨脹，帶動木樁周圍的壁畫脫離支撐體，最后造成壁畫空鼓或脫落。

麥積山石窟自宋以后，新的開窟造像活動減少，但針對塑像、壁畫的重修、重繪活動逐漸興盛。因此，重繪壁畫顏料層的起甲也是麥積山石窟壁畫起甲病害的一種表現(xiàn)形式。

4 結論

(1)麥積山石窟特殊的崖體結構及自然環(huán)境，造成麥積山石窟壁畫的材料和工藝具有一定的地域性和特殊性，因此，同類病害的表現(xiàn)形式也不同于其他石窟寺壁畫的病害。

(2)麥積山石窟壁畫存在多種病害，其中對壁畫的保護和保存影響最大的主要是起甲、酥堿、空鼓、微生物損害等。

(3)需要進一步加強對麥積山石窟壁畫病害的現(xiàn)狀調查，進一步明確病害的類型、分布及特征，制作病害清單及分布圖，重點分析各類病害的發(fā)展趨勢[5]。

(4)重修或重繪洞窟壁畫的病害都較為嚴重，但是針對這類病害的保護修復需要在理念、保護材料、技術等方面加強研究。

(5)高濕及水的影響，是麥積山石窟壁畫病害產(chǎn)生的重要原因之一，因此，加強對潮濕環(huán)境壁畫的保護修復研究很有必要。