樂山大佛附屬造像窟龕保護策略評析

楊天宇,劉于源

(1.樂山大佛風景名勝區管理委員會 石窟研究院，四川 樂山 614000；2.樂山大佛風景名勝區管理委員會 樂山大佛博物館,四川 樂山 614000)

0 引言

四川石窟石刻數量多、分布廣，現存石窟石刻5 973處，其中世界文化遺產1處(樂山大佛)，占全國1～8批“石窟寺及石刻”類國保單位的11%(308處)，占南方地區總量26%。這些石窟石刻多鑿刻于唐代，內容豐富，設計精美，但歷經歲月侵蝕，大多數已破損殘缺，賦存條件依然嚴峻。

樂山大佛附屬造像窟龕是世界遺產OUV的核心遺產構成元素，現存200余處，包括：樂山大佛、樂山大佛兩側天王像、大佛兩側龕窟(158龕)、唐代韋皋“嘉州凌云寺大彌勒石像記”一通，以及宋代邵伯溫書“彌勒大像”碑一通、凌云山臨江摩崖造像(共計67龕)、凌云寺香道摩崖造像及石刻(共計45處)等。其中，天王像2座(圖1、圖2)，位于大佛正面臨江巖壁左右兩側，各刻高18 m威武雄壯的侍衛金剛力士兩尊，與樂山大佛為同時期作品，古時從佛腳有小道可通。

圖1 左天王

圖2 右天王

樂山大佛兩側159龕(圖3、圖4)，現調查仍存有造像遺跡的有25龕，有“觀音”“三世佛”“西方凈土變”等題材。

圖3 大佛右側窟龕正射影像

圖4 大佛左側窟龕正射影像

凌云山臨江摩崖造像67龕，分布于臨江崖面長90 m，寬10 m的范圍內(圖5)，除1-2號為近代石刻，3-67號龕應均屬晚唐作品，龕與龕均排列有序，似經統一規劃，主要圍繞編號33和47號展開，造像內容主要有“三佛”“一佛二菩薩二弟子二力士”等組龕，另外還有“千手觀音”“天龍八部”等。

圖5 凌云山臨江摩崖造像正射影像

凌云寺香道摩崖造像及石刻，共計45處，其中仍有內容的26處，密布于北游香道崖壁長70 m，寬8 m的范圍內。其中，共有約為唐代的摩崖造像龕1處，明代石刻1處，清代石刻4處，民國石刻1處，時代不明33處。內容主要包括佛教偈子、先賢詠懷和山水題詠等。這些石窟石刻都是世界遺產OUV的核心遺產構成元素。

1 保存現狀及病害情況

樂山大佛附屬造像窟龕分布于凌云山東岸臨岷江崖壁上，其賦存環境與樂山大佛本體環境基本相似，因外界受力面積、作用程度等又各不相同(圖6、圖7)。《樂山大佛、靈寶塔保護規劃》第二十九條第2點指出：左右天王像表面主要病害類型為粉化剝落、植物病害，殘損較嚴重；“嘉州凌云寺大彌勒石像記”風化嚴重，中段已剝落殘缺，文字僅能辨識約1/3；樂山大佛附龕現狀保存狀態較差，受滲水、雨水影響，表面風化、微生物病害嚴重，由于部分窟龕緊鄰九曲棧道，直接受到游客刻劃、磨損嚴重，并缺乏必要的防護設施；凌云山臨江摩崖造像保存狀態很差，受滲水、雨水沖刷嚴重，洞窟風化非常嚴重，大部分窟龕內部雕塑完全不存，同時微生物病害嚴重，現狀位于景區北門之外，未在游線沿線，被大部分游客忽略，現狀缺乏必要的防護設施；凌云寺香道摩崖造像及石刻現狀保存狀態較差，受滲水和雨水沖刷影響，幾乎所有摩崖造像內部塑像完全風化無存，石刻由于距今時間較短，破壞較輕，但也存在表面風化、微生物病害問題，現狀缺乏必要的防護設施。

圖6 凌云寺香道摩崖區域病害標識

圖7 右天王像病害標示

1.1 風化病害

幾乎所有的石窟寺及石刻都面臨風化問題，主要包括粉末狀風化和片狀風化，從而導致表面粉狀剝落和片狀、鱗片狀剝落，其中又以粉末狀風化最為顯著，樂山大佛兩側窟龕、天王像和臨江窟龕等，均以粉末狀風化破壞為主(圖8)，造成窟龕造像模糊不清，甚至消失。

風化作用致使窟龕表面起翹、剝落的原因主要與巖石內膠結物的流失相關，膠結物成分主要為鈣(Ca)、鐵(Fe)和隱晶泥質，而雨水、巖體滲水具有一定的溶蝕能力，經過長期沖刷、侵蝕大量流失。樂山空氣中含有大量的二氧化硫、氮氧化物等有害氣體，與空氣中的水分結合形成酸霧，生成硫酸鹽和硝酸鹽，這種由于大氣環境惡化形成的酸性介質是近現代樂山大佛風化加速的主要原因。巖石的粉末狀風化還與長石蝕變有一定關系。

圖8 風化嚴重的窟龕

鹽堿病害也是導致石窟本體表面粉末狀風化的另外一個重要因素。該區域地層形成于干旱環境條件，其自身含一定的可溶鹽，如石膏，同時構成該砂巖的主要成分——長石在酸性環境下會析出K、Na離子，將形成芒硝等易溶鹽，鹽在巖體表面富集、結晶，導致巖石表面出現由外而內的粉末狀風化。

1.2 水害

在我國石窟寺保護領域有“水是萬惡之源”的說法，說明水害的普遍性和危害性。樂山大佛附屬造像窟龕雖然不像樂山大佛坐于江邊，直接受到江水的侵蝕，但仍有以下幾種水害作用相類似：

a)雨水。樂山大佛區域年平均降雨量為1368毫米，年平均降雨日數175天，即全年有一半時間在下雨。雨水的侵蝕是最為直接的水患類型。

b)裂隙水。一是表層巖體各種裂隙滲水，雨水等各種水儲存或運移在表層巖體裂隙中；二是地下水，山體的雨水和地下水沿透水層運移。

c)凝結水。區域空氣濕度大，常年空氣濕度超過90%，空氣中的水分、霧水在清晨和夜晚，常常形成凝結水，附著在巖石表面。

d)毛細水。積聚巖體上的雨水、裂隙水和凝結水等，向巖石內部運移，形成毛細作用現象。

1.3 生物病害

造像窟龕存在的生物病害主要包括窟檐內外低等植物的損害、微生物污染及其侵蝕破壞(圖9)。

a)低等植物病害。因水的充分滋養，窟檐四周雜草叢生，根劈作用對巖石結構造成一定的破壞。

b)微生物病害。有水滋養時，微生物附著巖體表面析出有機酸加速巖石的風化。無水滋養時，微生物腐敗、變黑，造成污染。

圖9 生物病害嚴重的窟龕

1.4 窟龕穩定性

歷經長期的外界因素的作用，大量造像已模糊不清或不復存在，也有部分造像結構失穩急需搶救性保護及監測。

1.5 人為因素

凌云山臨江摩崖造像位于樂山大佛景區外，缺少人為監管；凌云寺香道摩崖造像及石刻處于登山拜佛的游覽路線，部分鑿刻位置較低，易遭到個別游客的刻畫；人為影響最為嚴重的是大佛右側窟龕，即九曲棧道附屬窟龕，由于多年來它作為下佛腳平臺的唯一通道，大量游客在此狹窄的空間停留，許多造像被反復觸摸，造成表面存在大量的油脂，甚至還有直接的破壞性行為。

2 保護策略

作為世界自然與文化遺產的樂山大佛，規模宏大，氣勢雄偉，具有極高的歷史價值、科學及藝術價值以及社會和經濟價值，然而樂山大佛附屬造像窟龕，由于處于露天環境之中，表層風化已相當嚴重，勢必影響到整個樂山大佛遺址的完整性和長久保存。因此，對其病害進行科學的調查和研究，并對其進行具有針對性的保護和加固已刻不容緩。

保護工作需要結合科研、勘察、監測與檢測、設計以及實施等多方面綜合，最后達到保護樂山大佛附屬造像龕窟的目的。

2.1 勘察

a)對樂山大佛附屬造像窟龕進行三維激光掃描，并進行數字化分析，為今后的保護工作提供三維數據模型。

b)對樂山大佛附屬造像窟龕及周邊區域開展詳細工程測繪，為今后的保護工作提供圖件支持。

c)對樂山大佛附屬造像窟龕區域開展詳細病害調查。查明區域內的地形地貌、地層巖性、地質構造、坡體結構和水文地質條件等。詳細查明樂山大佛附屬造像窟龕風化病害的類型、性質、產生原因，對文物造成的危害，分析研究各個病害特征、成因及發展速度。詳細查明地表水、巖體裂隙水、泉水、崖體表面排水情況，崖體頂部匯水情況，分析其對樂山大佛附屬造像窟龕的影響。

2.2 科學研究

a)水巖相互作用對砂巖的劣化機理研究。全面調查和監測遺址周邊氣象環境、溫濕度環境、水文環境等，對文物本體和載體的砂巖進行物質成分分析，重點對膨脹性、可溶性礦物成分以及膠結物成分進行分析測試；對不同含水量、干濕循環、凍融循環條件下砂巖的單軸抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度、彈性模量等指標進行測試，對比分析不同條件下各參數變化規律及內在機制；利用CT掃描、孔隙微觀測量、掃描電鏡等試驗技術手段，對水的化學溶解、礦物的膨脹性、離子交換吸附等對砂巖的化學溶蝕和劣化機理進行分析和研究。

b)鹽分遷移-結晶對砂巖的劣化機理研究。通過室內試驗，分析研究鹽溶液在砂巖中的運移規律，包括運移速度、鹽分聚集區域分布特征、不同濃度鹽溶液在砂巖中的滲透系數等，通過控制不同溫濕度，分析和討論溫度、濕度以及鹽溶液濃度等因素對鹽分遷移的影響，利用壓汞儀分析鹽分結晶前后試樣的孔隙結構特征及分布規律，利用掃描電鏡微觀觀測結晶前后試樣的結構特征及鹽分顆粒的分布規律，通過常規巖土力學試驗，測試分析鹽分結晶前后試樣的物理力學參數，討論造成試樣物理力學性質差異的原因，利用上述各試驗結果，從宏觀和微觀兩個視角，并基于巖土力學理論和結晶膨脹理論，分析并闡明砂巖中鹽分的結晶膨脹與磚石的破壞機理。

c)溫度作用下砂巖的劣化機理研究。選定代表性部位布設溫度監測探頭，表層不同部位，深度不同部位各布設一定數量的監測探頭，對研究區進行連續不間斷溫度監測；通過室內試驗對砂巖的導熱系數、熱擴散系數和體積比熱等參數進行測試，分析和討論礦物成分、含水量、孔隙率等因素對上述參數的影響；對試樣進行不同溫度條件下的養護，然后對其進行波速特征、抗壓強度、破壞形態以及損傷特性的測試，分析和討論溫度變化對各參數影響。

d)文物本體風化病害評估系統研究。開展單邊核磁共振、多光譜成像等石窟現場原位無損檢測技術的適應性研究，并進行巖石風化病害的分類評估。選取不同風化程度巖石樣品，結合X射線斷層掃描等方法，開展巖石宏觀物理力學性能與微觀結構等室內研究。基于上述結果，結合石窟風化機理研究所獲數據，開展現場與實驗室兩類技術的對比研究，獲得無損檢測技術的校正方法，提升其應用的適應性和精度。

e)防風化保護材料與文物本體機理研究。綜合考慮材料適用性、耐久性、粘接性、穩定的化學性能、凝固時間可調等因素。針對保護材料內部組成以及與文物本體的化學鍵合、機械咬合、包覆糾纏、分子間作用力等結合方式，研究保護材料在文物本體的表界面富集程度和排列結構，以及保護后巖石強度、表面潤濕性、水力學性質、抗鹽結晶、抗凍融、抗紫外、抗結冰的性能，揭示結合方式對保護效果的影響規律。

f)滲水來源及分布特征研究。查明樂山大佛區域隨空間分布滲水特征，按照相對高程位置對滲水區域進行統計；查明樂山大佛區域隨時間分布的滲水特征，如季節性潮濕區域和常年性潮濕區域。查明滲水來源，如大氣降水入滲補給、地下水運移補給、以及岷江側向補給等；查明滲流補給方向。查明滲水原因，從內因和外因兩方面對滲水原因進行分析。內因包括地形地貌、地層巖性、地質構造等方面；外因包括植被、地面鋪裝、水泥修復等因素。

g)生物病害影響研究。對灌木及雜草進行鑒別，對其根部進行取樣，評估根辟作用對其的影響；鑒定微生物病害種類，根據其分泌物對巖體的腐蝕性，評估微生物病害對窟龕的影響。研發可以針對性阻斷有害微生物特定代謝通路的天然可揮發抑菌劑，并將其負載于多功能抑菌復合膜進行現場應用，以避免抑菌劑溶液和巖石本體通過直接接觸滲入巖石本體內部，將抑菌復合膜置于有害微生物上方，通過選擇性殺滅石窟文物表面主要有害微生物、抑制空氣中污染物和微生物在石窟文物表面的沉積、調控微生態環境等綜合作用應用于石窟文物有害微生物的定向防治。

2.3 監測

a)制備出具有不同特征發射峰熒光碳點為示蹤劑對樂山大佛區域滲水進行示蹤檢測。利用計算機模擬出樂山大佛周圍環境，并給出實驗布點的具體位置。通過對檢測數據的分析，提出樂山大佛區域滲水機制，并提出滲水與碳點的耦合作用機制。

b)采用高精度傳感器如溫度、濕度、水位、含水率等相關設備，全面調查研究樂山大佛附屬造像窟龕周邊水環境，分析水對樂山大佛附屬造像窟龕的影響，監測研究樂山大佛附屬造像窟龕空氣溫濕度和巖體含水率時空變化，判斷導致樂山大佛附屬造像窟龕文物鹽害的水分來源。

c)對樂山大佛兩側天王像表面風化嚴重區域進行重點監測和調查，對風化剝離物和表面結垢物進行取樣，對其進行室內試驗監測分析。

2.4 試驗及評估

在前期勘察和科學研究的基礎上，進行小范圍現場試驗，評估試驗效果，在獲得可靠成果的基礎上再開展后續工作。

a)原位注漿粘接試驗。選取粘接材料對樂山大佛附屬造像窟龕破損部位進行原位注漿粘接試驗，評估粘接效果。試驗時要做好文物的臨時防護工作，確保文物安全。

b)封護試驗。石刻經過長期風化，文物表層呈現多孔，酥松，吸水性強，易脫落的特點，內層呈現有長短和粗細不等的裂縫，整體變形，強度下降的特點。因此，選擇封護材料重點應放在材料孔隙防風化性能和防水性能，另外還需有良好的耐候性能。通過現場封護試驗，評估封護材料在樂山大佛附屬造像窟龕的適應性。

c)脫鹽試驗。為了清除樂山大佛附屬造像窟龕表面鹽析物質，選取鹽分遷移-結晶作用強烈區域進行脫鹽試驗，以便評估脫鹽效果。在試驗時應注意多組同時進行，驗證對比分析。

d)表面清洗試驗。為了清除樂山大佛附屬造像窟龕表面的污染物，選取具有代表性的部位進行清洗試驗，以便評估清洗效果。根據現場調查，選取污物區域、生物斑跡區域以及其他污物區域分別進行清洗試驗。

e)窟檐遮擋試驗。樂山大佛兩側天王像及大像碑所在崖體順傾臨江，形成大面積的匯水區，受面流沖刷嚴重。選取與天王像及大像碑所在崖壁產狀相似的區域進行窟檐遮擋試驗，驗證窟檐的阻水分流效果。

f)導流槽驗證試驗。凌云山臨江摩崖造像所在區域上部為順傾崖體，下部為反傾崖體，匯水面積大，受面流沖刷嚴重。據現場勘察，在局部窟龕頂部殘留有少量導流槽，表明古人曾經充分考慮過面流沖刷對窟龕的影響。選取北門順傾與反傾結合區域，設置導流槽，驗證導水效果。

3 結語

樂山大佛已屹立江邊上千余年，離不開歷代守護人的保護，它的光環也給樂山人民帶來了巨大的經濟效益，樂山大佛附屬窟龕作為樂山大佛重要的有機組成部分，其保護研究工作應該統籌開展。目前，國家文物局已批準實施“樂山大佛附屬造像窟龕保護前期勘察研究項目”，又恰逢被列入國家重點研發計劃重點專項——石窟文物本體風化病害評估系統及保護技術研究的示范石窟單位，下一階段保護工作，應積極開展科研院校合作，做好預研究等技術儲備，以保護材料研發為突破點，建立并培養自身技術團隊，發出樂山大佛自己的聲音。