麥積山石窟第30窟塑像和壁畫制作工藝研究

摘要：第30窟作為麥積山石窟北朝時期的重要洞窟，保存著完整的仿木構(gòu)殿堂建筑的窟形以及許多精美的壁畫和塑像，具有極高的歷史、藝術(shù)和科學(xué)價值。使用顯微鏡、X射線熒光光譜、X射線衍射等多種無損或微量樣品檢測技術(shù)，對麥積山石窟第30窟壁畫和塑像的制作工藝及材料進行科學(xué)的調(diào)查分析，為后期的保護與修復(fù)提供依據(jù)。結(jié)果顯示，該窟壁畫結(jié)構(gòu)為支撐體—地仗層—底色層—顏料層，地仗層由泥、沙添加麥草或麻絲組成，有較為復(fù)雜的重制、重繪現(xiàn)象；塑像均為木骨架泥塑，部分經(jīng)過重塑。其所用顏料均為傳統(tǒng)礦物顏料：紅色顏料為鉛丹、朱砂、鐵紅；綠色顏料主要成分為氯銅礦；壁畫和塑像使用的白色顏料主要顯色物相為白云母、生石膏、硬石膏、高嶺石、方解石。

關(guān)鍵詞：麥積山；塑像；壁畫；制作工藝；材料

麥積山石窟位于甘肅省天水市東南約45公里的秦嶺山脈西端北麓，因其外觀“如民間積麥之狀”而得名。現(xiàn)存大小窟龕221個、各類塑像1萬余身、壁畫1000余平方米，1961年被國務(wù)院公布為第一批全國重點文物保護單位，2014年入選世界遺產(chǎn)名錄。

第30窟位于麥積山石窟東崖東下處，為仿木建筑形式崖閣洞窟，北魏開鑿，后經(jīng)宋、明、清等朝代，重修了壁畫和塑像?，F(xiàn)存塑像21身（圖1），壁畫約90平方米。受自然和人為因素的影響，窟內(nèi)壁畫存在大面積地仗層脫落、空鼓等病害，所有塑像均有不同程度的破損、起甲、裂隙等病害，亟待修復(fù)。綜合使用顯微鏡、X射線熒光光譜、X射線衍射等多種無損或微量樣品檢測技術(shù)調(diào)查研究壁畫和塑像的制作工藝及材料，為后續(xù)的保護修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

一、樣品信息與分析方法

1.樣品信息

在壁畫和塑像破損處采集顏料樣品6個，完成實驗室分析，并進行現(xiàn)場顯微觀察和XRF原位無損分析。

2.分析儀器與方法

顯微鏡：日本基恩士公司生產(chǎn)的VHX-600型，鏡頭型號為VH-Z20R（20X-200X），自帶照明燈。

X射線熒光光譜儀：美國尼通NITONXL3t-800合金分析儀，高性能微型X射線管，銀靶50kV/40μA（最大值），Peltier半導(dǎo)體制冷，高分辨率SI-PIN X射線檢測器（分辨率195KeV），高性能濾光片系統(tǒng)，ASICS DSP4096像元多道分析器。

X射線衍射：Rigaku D/max2500 Cu Kα輻射，管壓50kV，管流60mA，掃描速度0.5°/min。

壁畫剖面樣品制作及偏光顯微鏡觀察：使用標(biāo)樂公司生產(chǎn)的EpoThinTM2型樹脂和固化劑對樣品進行包埋，待樹脂固化完成后，再進行磨拋處理直至露出觀察面；利用德國徠卡公司生產(chǎn)的DMLP型偏光顯微鏡進行顯微觀察。

篩分法：將少量壁畫地仗樣品浸泡在凈水中，搗碎攪拌，沉淀片刻后將懸浮粉土的水移出，如此反復(fù)直到水中無懸浮的粉土為止。其間用鑷子移去麥草、麻絲等，待干燥后計算地仗中的土、沙、纖維質(zhì)量百分比，再利用標(biāo)準(zhǔn)篩進行沙的粒徑分析。

二、結(jié)果與討論

1.壁畫、塑像的基本結(jié)構(gòu)

壁畫結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外依次為支撐體—粗泥層—細(xì)泥層—底色層—顏料層。支撐體為紫紅色砂礫巖崖體，壁面保留凹凸起伏的鑿痕，增大壁面與壁畫地仗層的接觸面積，有利于壁畫保存。壁畫有較為復(fù)雜的重制、重層現(xiàn)象，具體包括三種情況：一是原壁畫脫落，在巖體上重制；二是原壁畫仍保留的，在原壁畫上抹細(xì)泥層、涂底色層，再作畫；三是在原壁畫上直接涂底色層后繪畫。多數(shù)壁畫有兩層重層現(xiàn)象，部分有三層重層現(xiàn)象。重層壁畫的表層壁畫附著于底層壁畫而非巖體上，其穩(wěn)定性較直接附著于巖體上的差，容易產(chǎn)生空鼓、脫落等病害。

第30窟塑像均為木骨架泥塑，由木骨架、草胎、泥層、彩繪層組成，由內(nèi)向外各層分別為木骨架—草胎—粗泥層—細(xì)泥層—底色層—顏料層。木骨架泥塑制作遵循一定的順序，菩薩像制作程序為：第一，確定塑像位置，在對應(yīng)的地面及壁面上開鑿主樁孔和背部木樁孔；用一根方木作為主骨插在地面主樁孔內(nèi)，再用一根木樁一端鉚接主骨、另一端插入巖體內(nèi)，固定好主骨架后用榫卯結(jié)構(gòu)連接肩部和手臂部位木骨。第二，在制作好的木骨外包裹捆扎草胎層。第三，草胎層外敷粗泥層，塑出輪廓；在粗泥層上敷細(xì)泥層，塑出輪廓細(xì)節(jié)。第四，在細(xì)泥層上施底色層，再于底色層上施彩，制作表層彩繪裝飾。佛塑像主體的制作程序與菩薩相似，佛座制作時用木柱與木板搭建佛座框架，再于框架上塑造主體，塑像主體的支撐力量仍落在主骨架上。佛座木框架用于支撐塑像的腿部，起輔助承重的作用。部分表層泥層上的顏料層有兩層重繪現(xiàn)象，重繪層直接繪于原顏料層上。塑像表面的裝飾紋樣由瀝粉工藝制作。

2.地仗層的制作方法

壁畫地仗層一般分為粗泥層與細(xì)泥層，并含有纖維添加物。第30窟壁畫粗泥層厚1厘米—5厘米，主要添加細(xì)沙和麥草，土沙質(zhì)量比接近10∶1，麥草占總質(zhì)量的3 %；細(xì)泥層厚0.4厘米—1厘米，主要添加物為細(xì)沙和棉，土與沙的質(zhì)量比接近1∶1，棉約占總質(zhì)量的1 %。粗泥層主要起黏附巖體的作用，因此土含量更高，細(xì)泥層中砂粒含量也更高，其目的是減少黏土的收縮性，防止干燥過程中表面開裂。從粒徑分布情況來看，沙的粒徑大小不一，各粒徑組含量也沒有明確的集中區(qū)段，更像是未經(jīng)篩選。推測古人在制作地仗層時沒有對所用沙進行篩選，或只用粗篩去除沙中的大顆粒后直接使用。

3.顏料層分析

對塑像的顏料進行顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)紅色顏料顏色鮮艷、顆粒感較強。使用白色粉層打底，不同區(qū)域的顏色深淺略有差異，重層壁畫處有紅色、紅棕色，部分區(qū)域紅色顏料底層有黑色片狀分布，為煙熏后重繪（圖2）。綠色顏料層較厚，使用白色顏料作為底色層，部分區(qū)域顏料有不同程度的脫落，呈現(xiàn)淺綠和深綠兩種顏色。黃色顏料的顏料層較厚，均使用白色粉層打底。黑色部位顏料層較厚、無顆粒感，可能為煙熏所致，部分區(qū)域黑色表面又重繪紅色（圖3）。塑像瀝粉處經(jīng)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，瀝粉層處于底色層上、顏料層下，表明其制作順序為先底色層，再瀝粉，最后整體施顏料層（圖4）。

分析剖面樣品，結(jié)果顯示顏料層的層位關(guān)系十分清晰，由下至上依次為細(xì)泥層—底色層—顏料層（圖5）。紅色顏料層涂抹均勻，厚度約為50微米，底色層為白色，顏料層與底色層都較為純凈，無雜散其他顏料顆粒。重層顏料層剖面（圖6），上層壁畫的白色底色層直接附著在下層壁畫紅色顏料層上，重層的底色層厚約為40微米，較直接在細(xì)泥層上繪制的底色層薄。

利用便攜式X射線熒光光譜儀對塑像顏料開展原位無損分析，得出具體的信息及結(jié)果（表1）。

檢測結(jié)果顯示，紅色顏料分四種情況，顯色元素分別為Pb元素、Hg元素、Fe元素，推測顏料可能為鉛丹、朱砂、鐵紅，均為麥積山石窟常用的紅色顏料[1]。部分紅色顏料的檢測結(jié)果同時出現(xiàn)Fe元素和Pb元素，可能是多種顏料混合使用[2]。黑色顏料中含有Pb元素，推測存在鉛丹變色后生成的二氧化鉛；部分黑色顏料顯示含有Cu元素或Fe元素，其成分與周邊區(qū)域沒有差別，推測可能為炭黑。綠色顏料檢測結(jié)果全部含有Cu元素，且較為單一，可能為石綠或氯銅礦，還需要結(jié)合其他分析儀器的檢測結(jié)果互相印證和對比。黃色顏料檢測元素含有Pb、Fe等元素，結(jié)合麥積山石窟明清時期壁畫所使用的黃色顏料成分[3]，推測可能是黃赭石或鐵黃。

為進一步調(diào)查壁畫和彩塑的制作工藝并確認(rèn)部分顏料的成分，取少量顏料樣品進行X射線衍射分析，獲得具體的取樣信息及檢測結(jié)果（表2）。結(jié)果表明，壁畫和塑像均使用傳統(tǒng)礦物顏料，紅色顏料有鐵紅；塑像白色顏料的主要顯色物相為白云母、生石膏、高嶺石，壁畫中白色底色層的主要顯色物相為白云石、生石膏、硬石膏、白云母、方解石，成分略有差異；塑像和壁畫使用的綠色顏料主要成分均為氯銅礦；黑色顏料未檢測出顯色物相，可推測為碳黑。

部分樣品中檢測出水合草酸鈣，草酸鈣因微生物活動而產(chǎn)生[4]。微生物在適宜的溫濕度、有膠結(jié)物作為營養(yǎng)物質(zhì)的情況下極易滋生，也是壁畫制作材料劣化的重要因素[5]。在后續(xù)保護中，要注重微生物的防治。

三、結(jié)語

麥積山石窟第30窟壁畫和塑像的制作工藝與材料調(diào)查研究結(jié)果如下：

1.壁畫遵循傳統(tǒng)干壁畫制法，由內(nèi)向外依次為支撐體、粗泥層、細(xì)泥層、底色層、顏料層，粗泥層添加沙與麥草，細(xì)泥層添加沙與棉。塑像均為木骨架泥塑，由木骨架、草胎、泥層、彩繪層組成，制作過程精細(xì)。壁畫、塑像均有重層現(xiàn)象，重層部位層位復(fù)雜，修復(fù)時應(yīng)盡量考慮各層的實際狀況，并采取適當(dāng)?shù)男迯?fù)方法。

2.壁畫和塑像顏料層的繪制材料均為傳統(tǒng)礦物顏料，整體顏料層厚度從幾微米到幾十微米不等，繪制精美、色彩豐富，主要顏色包括紅色、黃色、綠色、黑色、白色。紅色顏料主要為鉛丹、朱砂、鐵紅。塑像白色顏料的主要顯色物相為白云母、生石膏、高嶺石，壁畫中白色底色層的主要顯色物相為白云石、生石膏、硬石膏、白云母、方解石，成分略有差異。塑像和壁畫使用的綠色顏料主要成分均為氯銅礦。

3.第30窟壁畫和塑像修復(fù)材料的選擇，還要考慮到微生物的因素。

參考文獻：

[1]李最雄.絲綢之路石窟壁畫彩塑保護[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[2]蘇伯民，胡之德，李最雄.敦煌壁畫中混合紅色顏料的穩(wěn)定性研究[J].敦煌研究，1996（03）：149-162+187.

[3]周國信.麥積山石窟壁畫、彩塑無機顏料的X射線衍射分析[J].考古，1991（08）：744-755+776.

[4] Del Monte M，Sabbioni C，Zappia G. The origin of calcium oxalates on historical buildings monuments and natural outcrops[J]. Science of the Total Environment，1987（67）：17-40.

[5]段育龍，武發(fā)思，汪萬福，等.麥積山石窟賦存環(huán)境中空氣細(xì)菌的時空分布特征[J].微生物學(xué)報，2019，59（01）：145-156.

作者簡介：

徐祖維（1985—），男，漢族，安徽六安人。大學(xué)本科，文博館員，研究方向：塑像、壁畫保護修復(fù)。