云岡石窟風化侵蝕及修復措施研究

郭建永

摘 要：為解決云岡石窟風化侵蝕的問題，提出云岡石窟風化侵蝕及修復措施研究。分析云岡石窟風化侵蝕原因：云岡石窟大氣SO2污染現象嚴重，使空氣中包含的Fe離子能夠與SO2發生催化作用，導致云岡石窟風化侵蝕;云岡石窟地理裂隙較多的特點，導致云岡石窟風化侵蝕現象加重;云岡石窟的水患嚴重，形成凝結水，致使云岡石窟風化侵蝕。在此基礎上，提出云岡石窟風化侵蝕修復措施，通過減少工業對大氣的污染、涂刷化學保護劑來修復云岡石窟風化侵蝕。

關鍵詞：云岡石窟;風化侵蝕;修復措施;化學保護劑

云岡石窟是我國著名的旅游景點，隸屬山西省。本文研究的云岡石窟位于山西省大同市城西約16千米的武州（周）山南麓、武州川的北岸。①相關文化調研單位對云岡石窟進行實地勘察研究，綜合其研究成果后發現，云岡石窟至今已有約500年歷史，靠山形成，是在山體內部鑿洞形成的，內部有種類繁多的石像。整體呈東西走向，景區長度整體約有1.0千米。云岡石窟的數量超過50個，所有石窟中賦存至今的石像超過5萬個。

在研究中發現，第20個云岡石窟內有一個露天的佛像，此佛像又被稱為“釋迦牟尼”，是我國云岡石窟內的代表性作品，也是我國文化歷史保留至今的精品雕像。由于云岡石窟歷史十分悠久，導致其中具有代表性的佛像已經出現風化現象，該問題已經嚴重影響到景區的石像保存。不僅如此，加之工業化時代對云岡石窟環境造成的威脅，云岡石窟風化侵蝕問題嚴重程度不斷升高，相關部門必須對此問題給予足夠的重視。②我國以往針對此問題的研究中，主要針對云岡石窟風化侵蝕問題的成因加以細致分析，但并未有針對性地提出相應的修復措施，導致云岡石窟風化侵蝕問題一直沒有得到切實的解決。基于此，本文提出云岡石窟風化侵蝕研究，并在此基礎上有針對性地提出相應的修復措施，致力于為保護云岡石窟提供助力，將風化對云岡石窟造成的侵蝕作用降至最低。

1 云岡石窟風化侵蝕

云岡石窟風化侵蝕問題的形成不是一蹴而就的，而是在漫長的時間積累中逐漸明顯的。本文針對云岡石窟風化侵蝕問題的研究，是對造成云岡石窟風化侵蝕問題的主要原因加以分析，其中包括大氣污染現象嚴重、地理裂隙較多以及水患問題。③上述三個問題均是造成云岡石窟風化侵蝕的直接原因，結合以往相關研究表明，上述問題的產生與我國山西省工業化腳步加快有密切聯系。

1.1 大氣污染導致侵蝕

云岡石窟位于山西省，山西省是我國煤礦資源的主產地，長期以來的開發生產導致該地區環境污染問題加劇，為風化侵蝕提供了外部條件。在煤礦生產過程中會產生大量的粉塵污染環境，其中主要的污染物元素為SO2。SO2一旦在空氣中超標，必然會引發風化作用。④云岡石窟的風化在性質上可以歸類為化學風化，是由于大氣中的SO2會附著在云岡石窟雕像的表面，空氣中的Fe離子能夠與SO2發生催化作用，進而形成CaSO4·2H2O，以此形成云岡石窟風化。云岡石窟中有很多雕刻精美的石像，風化的不斷作用必然會對石像表面造成侵蝕，輕微的會導致石像“蒙灰”，嚴重的會導致石像輪廓變得模糊。由此可見，大氣污染現象嚴重是造成云岡石窟風化侵蝕的主要成因。

1.2 地理裂隙較多導致侵蝕

云岡石窟自修建以來，受人為或自然因素的影響，石窟雕像已有一定程度的損壞，雖然進行了多次大規模的維修，但劣化過程仍在緩慢進行，這與雕像所用的砂巖材料有關。云岡石窟開鑿在侏羅系云岡組中粗粒長石石英雜砂巖中，該類砂巖質地松軟、孔隙率大，含有以鈣質和泥質為主的膠結物，易產生風化和長石蝕變等問題。以往針對云岡石窟所處地區地理特點的研究表明，云岡石窟所處地區存在較多的地理裂隙。云岡石窟中的巖石類型主要為砂巖，根據其顆粒直徑可分為細砂巖以及粗砂巖。①由于云岡石窟中的砂巖之間存在較大孔隙，在發生降水后，巖石之間的孔隙就成了滲透水的通道，導致云岡石窟風化侵蝕現象加重。在云岡石窟風化作用的影響下，云岡石窟巖石的孔隙率會進一步加大。由于云岡石窟巖石自身空隙大，風化侵蝕會在云岡石窟中石窟雕像上形成白色的絮狀物。對白色絮狀物的化學成分進行分析，能夠得出白色的絮狀物的化學成分，如表1所示。

由表1可知，白色的絮狀物中包含大量的SiO2，對石窟雕像造成腐蝕。②通過實地調查，發現云岡石窟北山受到的風化侵蝕最為嚴重，而分析其形成原因主要為云岡石窟北山地理裂隙較多，這一點與本文論述的觀點完全相符，能夠側面印證論述的有效性。

1.3 水患導致侵蝕

除上述原因外，云岡石窟的水患問題也是造成風化侵蝕現象嚴重的直接誘因。③分析云岡石窟水質，明確其水質中的離子結構。以1000毫米的云岡石窟水質為例，分析云岡石窟水質中的離子結構，如表2所示。

在風化作用下，HCO3-的離子結構會發生變異，形成含有結晶水的碳酸鹽。云岡石窟長年積水，石窟內空氣的含水量較大，常年處于濕潤的狀態，當高溫高濕的空氣與巖壁相接觸，由于兩者之間存在溫差較大，就會形成凝結水，進而在風化作用下對石窟產生毛細作用，致使石窟造成侵蝕。考慮到云岡石窟所處地區的季節性溫差較大，通常情況降水量小于蒸發量，進而為凝結水打造良好的生成環境。尤其在降雨過后，巖石會吸收雨水，在降雨停止后云岡石窟的巖石表面會發生返潮的現象，加劇風化侵蝕作用。積累到一定程度時，云岡石窟內的巖石會出現部分脫落的現象。

2 云岡石窟風化侵蝕修復措施

通過對云岡石窟風化侵蝕研究，明確云岡石窟風化侵蝕問題形成的主要原因，且借助上述研究可知，如不制定相應的修復對策，云岡石窟的風化侵蝕問題會愈加嚴重。④基于此，本文提出云岡石窟風化侵蝕修復措施，為解決云岡石窟風化侵蝕問題提供理論幫助。

2.1 減少工業對大氣的污染

針對云岡石窟所處地區大氣污染現象嚴重的問題，本文結合鄧云在針對云岡石窟風化侵蝕方面的研究表明，大氣中SO2含量高是導致云岡石窟風化侵蝕的主要原因。⑤在外界影響因素固定不變的前提下，通過降低大氣中SO2含量，能夠有效遏制云岡石窟風化侵蝕。這就意味著，減少工業對大氣的污染，就能夠在極大程度上對云岡石窟風化侵蝕起到修復作用。本文主要采取以下四項措施：

①針對云岡石窟地區大氣中SO2含量高的問題，相關環境監管部門必須嚴格控制云岡石窟地區SO2的排放，一旦發現SO2排放超標，必須第一時間加以控制，通過實時監測的方式，將大氣中SO2含量始終控制在允許范圍內。

②對云岡石窟周邊地區的煤炭工業生產企業的鍋爐設備進行改造。安裝脫硫除塵器，降低鍋爐設備的SO2排放量。與此同時，鍋爐排煙設備的高度必須設定在10米以上。①禁止運煤車在云岡石窟附近行駛，防止由于運煤車運行導致的“塵土飛揚”。

③云岡石窟周邊地區的煤炭工業生產企業要盡可能采用清潔燃料，避免煤炭工業生產企業排除廢氣對周圍大氣環境的污染。

④考慮到煤矸石自燃會產生大量的SO2廢氣，須加大對云岡石窟周邊地區的自燃管制力度，解決煤矸石自燃產生的廢氣。

綜上，通過以上四項措施，能夠減少工業對大氣的污染，降低云岡石窟大氣中SO2的含量，進而從根本上對云岡石窟風化侵蝕起到修復的效果。

2.2 涂刷化學保護劑

針對云岡石窟風化侵蝕中地理裂隙較多以及水患問題，本文采取涂刷化學保護劑的方式。②在化學保護劑的選擇方面，考慮到云岡石窟中巖體性質本身具有極易風化的特點，在類別中屬于砂巖，加上環境中酸性介質的不斷干預，需要選擇耐酸性高的化學保護劑作為云岡石窟風化侵蝕修復使用的保護劑。

在對云岡石窟的風化侵蝕進行修復的過程中，除了要遵循上述提出的相關工作原則外，還應當合理選用防侵蝕材料。考慮到云岡石窟受到光照的影響，因此選擇的保護試劑應具備抵御紫外線干擾等特點。在涂刷涂料的過程中，應確保涂料自身不會對云岡石窟的顏色與外形造成干擾，即經過涂刷后的云岡石窟應保持其原有樣貌，其涂料不會對云岡石窟的性質造成影響。在涂刷保護試劑的過程中，可選擇硅質材料的試劑，涂刷過程中，云岡石窟表層覆蓋的涂料應保持均勻。在完成對涂料的涂刷處理后，應同步對其進行性能檢測，包括防水檢測、透氣性檢測、老化性檢測、發霉檢測、抵御紫外線能力的檢測、抗壓能力檢測等，當所有檢測指標合格后，將云岡石窟置于其初始化位置，對其現場執行物理行為的保護。在此基礎上，可根據云岡石窟的受損范圍，對云岡石窟進行現場施工，直到現場保護結果滿足實際工作后，即可完成對云岡石窟的侵蝕修復及處理工作。

總之，在處理云岡石窟過程中，不僅應嚴格按照標準流程實施，同時也應當對其執行多種現場保護措施，避免完成處理后的云岡石窟受到二次破壞。

2.3 除濕保護

在云岡石窟中增設除濕機，通過除濕機降低云岡石窟空氣中的水分，防止水分與石壁接觸產生凝結水，同時也為涂刷的化學保護劑提供良好的環境，避免涂刷的化學保護劑與水分發生化學反應，進而失效。通過涂刷化學保護劑，在云岡石窟雕像上形成一層保護膜，降低風化作用對云岡石窟中巖石的侵蝕，進而對風化侵蝕起到修復效果。

3 結束語

本文通過分析云岡石窟風化侵蝕產生的原因，總結云岡石窟侵蝕對石窟的危害，并提出修復措施，以此為依據，證明此次研究的必要性。因此，有理由相信通過本文的研究，能夠在一定程度上解決云岡石窟風化侵蝕的問題。但本文同樣存在不足之處，針對本文提出云岡石窟風化侵蝕修復措施在實際應用中的有效性加以分析，進一步提高本文提出云岡石窟風化侵蝕修復措施在實際應用中的可信度。這一點，在未來針對此方面的研究中可以加以補足。與此同時，還需要對云岡石窟風化侵蝕修復措施的優化設計提出深入研究，以此為提高云岡石窟風化侵蝕修復質量提供建議。