莫高窟第２８５窟南壁多光譜無(wú)損分析初步報(bào)告（Ｉ）

內(nèi)容摘要：本文在多光譜成像調(diào)查成果的基礎(chǔ)上，利用反射式光譜儀、數(shù)字顯微鏡等非介入式的光學(xué)調(diào)查儀器，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)和洞窟調(diào)查，對(duì)莫高窟第285窟南壁的無(wú)機(jī)顏料和有機(jī)染料進(jìn)行了初步研究。

關(guān)鍵詞：敦煌；壁畫；多光譜調(diào)查；無(wú)損分析

中圖分類號(hào)：K854.3；K879.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000-4106(2007)05-0049-05

一 前言

敦煌研究院與國(guó)內(nèi)外的眾多機(jī)構(gòu)合作，對(duì)敦煌壁畫的制作技術(shù)、壁畫顏料的變色和褪色、保存與修復(fù)方法進(jìn)行過(guò)深入研究，基本解明了敦煌壁畫中使用的礦物顏料和膠結(jié)材料以及壁畫顏料變色的機(jī)理和影響因素。

上世紀(jì)初，Norman首先利用可見(jiàn)光分光光度計(jì)，對(duì)當(dāng)時(shí)已知顏料的反射光譜進(jìn)行了分析。其后，朽津信明等利用便攜式的分光光度計(jì)，對(duì)常見(jiàn)的純顏料進(jìn)行了研究，認(rèn)為礦物顏料的反射光譜基本上由其晶體結(jié)構(gòu)決定。而顏料的粒度和含水率等因素對(duì)反射光譜沒(méi)有大的影響，因而利用便攜式的分光光度計(jì)，可以對(duì)壁畫顏料方便地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，粗略地估計(jì)顏料的種類，為大面積地調(diào)查壁畫制作技術(shù)提供了新的途徑。目前隨著分析技術(shù)和儀器的進(jìn)步，壁畫的無(wú)損多光譜分析和調(diào)查技術(shù)有了實(shí)際的應(yīng)用，特別是應(yīng)用在褪色、變色圖案和文字的識(shí)別，以及壁畫制作材料和繪制技法的無(wú)損調(diào)查等方面。因此采用敦煌壁畫的制作技術(shù)，制作模擬試塊，對(duì)該研究方法在敦煌壁畫中的應(yīng)用做了調(diào)查；并在室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合中日合作保護(hù)莫高窟研究項(xiàng)目，在莫高窟第285窟南壁進(jìn)行了初步調(diào)查。

二 儀器和樣品制備

1、室內(nèi)模擬試塊的分析

儀器及分析條件：島津(UV-2201)分光光度計(jì)，360nm-800nm波長(zhǎng)范圍掃描，波長(zhǎng)間隔1.0nm。

模擬試塊的制作：根據(jù)敦煌壁畫的制作技術(shù)，用動(dòng)物膠(骨膠)混合敦煌壁畫中使用的顏料，在中性卡紙上涂抹混合動(dòng)物膠的各色顏料，制作標(biāo)準(zhǔn)試樣。所用的顏料均用X射線衍射分析驗(yàn)證。

2、洞窟調(diào)查儀器

儀器：現(xiàn)場(chǎng)觀察用UV燈(UVP Compact UV Lamp UVGL-25，365nm and 254nm)；數(shù)碼顯微鏡(Keyence VM-5000 X150-800)；反射式分光光度計(jì)(SpectraScan PR-650，Photo Research產(chǎn))，鎢燈光源，測(cè)定范圍約1cmφ，帶一個(gè)附加微距鏡頭；袖珍放大鏡：分別為25X、50X、100X，可以細(xì)微地觀察壁畫。

實(shí)驗(yàn)步驟：

a、用數(shù)字顯微鏡觀測(cè)南壁東側(cè)上部一排飛天處，以及中下部壁畫。同時(shí)用便攜式紫外燈以及袖珍放大鏡對(duì)南壁做詳細(xì)的觀察，并對(duì)照壁畫的紫外線激發(fā)可見(jiàn)光熒光圖像照片，以及紅外照片，對(duì)不同顏色和不同信號(hào)的部位做詳細(xì)記錄。

b、對(duì)選定的部位用反射式分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。

三 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1、室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果

藍(lán)色顏料：圖1所示的是從頭青到五青五種不同粒徑石青和青金石的反射光譜圖，可以依靠特征反射、主吸收帶及峰形的不同，區(qū)別這兩種顏料。同時(shí)五種不同粒徑石青的反射光譜圖的峰形和特征反射、主吸收帶基本一致。石青：450-470nm特征反射和640nm主吸收帶；青金石：444nm和大于650nm特征反射及600nm主吸收帶。

紅色顏料(圖2)：朱砂大于640nm特征反射和550nm附近的主吸收帶；土紅750 nm和450nm的特征反射及480hm附近的主吸收帶。

黃色顏料(圖3)：

鉛黃：大于650nm特征反射和410nm主吸收帶；雌黃：大于580nm特征反射和440nm主吸收帶。

綠色(表1)：選用的四種綠色顏料為：孔雀石，氯銅礦，斜氯銅礦和水膽礬。根據(jù)四種綠色顏料的反射光譜資料、主吸收帶和峰形很相似，所以很難用反射光譜來(lái)區(qū)別這四種顏料。

白色：鉛白、白堊、滑石、石膏、高嶺土、文石等白色樣品的反射光譜圖也沒(méi)有明顯的差別，僅僅用可見(jiàn)光范圍的反射光譜分析無(wú)法鑒別。

根據(jù)混合動(dòng)物膠后的壁畫顏料樣品光譜分析的結(jié)果，證明該方法可以用來(lái)簡(jiǎn)便、快速地區(qū)別藍(lán)色的青金石和石青、紅色的朱砂和土紅、黃色的雌黃和鉛黃，但無(wú)法區(qū)別莫高窟壁畫中各種綠色和白色顏料。

2、洞窟調(diào)查結(jié)果

(1)地仗層和粉層

通過(guò)對(duì)壁畫破損部位的觀察，了解壁畫的結(jié)構(gòu)。確認(rèn)地仗有兩層，其中粗泥層混合有植物秸稈，細(xì)泥層混合有非常細(xì)的植物纖維；并確認(rèn)整鋪壁面有白色顏料涂抹的粉層。

(2)顏料層

底稿線：觀察到用橙紅色顏料制作的草圖的線條。

顏料：通過(guò)儀器分析和顯微鏡調(diào)查，確認(rèn)有4種紅色，1種土紅色，1種綠色，2種藍(lán)色，1種肉色，1種白色，1種黑色和1種黑褐色。根據(jù)李最雄的研究結(jié)果，可以確認(rèn)其中紅色主要使用了土紅，藍(lán)色為青金石，綠色為氯銅礦，棕黑色為鉛丹變色后的黑鉛礦，白色主要是滑石礦物。這些不同顏色顏料的光譜調(diào)查結(jié)果分別陳述如下：

紅色：不同紅色顏料的觀察結(jié)果見(jiàn)表2和圖版7。

紅色1-3顏料的反射光譜比較近似，僅依靠反射光譜無(wú)法區(qū)分1-3這3種紅色顏料，紅色4的反射光譜和前者不同，見(jiàn)圖4。

對(duì)紅色4顏料部位的顯微鏡觀察，確認(rèn)不存在明顯的顏料顆粒，可能是有機(jī)染料。

通過(guò)紫外線照射觀察，紅色2部位表面可能有表面涂層。

土紅色：對(duì)動(dòng)物和龕入口處的土紅色進(jìn)行顯微鏡觀察。觀察到很多大顆粒的土紅色顆粒。反射光譜見(jiàn)圖5。

綠色：通過(guò)對(duì)山、服裝和建筑物等綠色部位的紫外線觀察，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)熒光信號(hào)。而紅外線照片則信號(hào)比較強(qiáng)。顯微鏡觀察到綠色顏料顆粒中含有藍(lán)色和紅褐色的顆粒。各部位反射光譜比較近似，只在短波長(zhǎng)峰的位置有一些差別(圖6)。

藍(lán)色1：山、草木、上部飛天的飄帶和下部龕入口的裝飾圖案等有鮮艷的藍(lán)色1。在短波長(zhǎng)紫外線照射時(shí)有黃綠色的熒光信號(hào)。紅外線照片上信號(hào)不強(qiáng)。紫外線熒光照片上確認(rèn)了藍(lán)色部位有發(fā)青白色熒光信號(hào)的部位，和沒(méi)有青白色熒光信號(hào)的部位。推測(cè)青白熒光是藍(lán)色顏料外層顏料發(fā)出的信號(hào)。顯微鏡觀察到深藍(lán)色和無(wú)色顏料顆?；旌显谝黄稹ｎ伭系姆瓷涔庾V和青金石顏料的特征類似(圖7)。

藍(lán)色2：通過(guò)紫外線照射飛天的飄帶、草木、水池等部位(圖版8)，觀察到黃綠色的熒光信號(hào)。顯微鏡觀察到細(xì)小的深藍(lán)色顆粒(圖版9中的暗藍(lán)色色斑)。反射光譜的特征和靛藍(lán)一致(圖7)。

肉色：南壁的人物(佛、飛天)肌膚變?yōu)榛疑?，但在西?cè)有白色的肌膚。紫外線下無(wú)熒光。顯微鏡下觀察到細(xì)小的灰色顆粒，照片中表面附著有黃褐色的晶體。反射光譜在反射率比較低的部位測(cè)定，形狀較平(圖8)。

黑色：黑色顏料主要用在人體的輪廓和衣物的線條處。

白色：白色主要用在草木和龕入口處的圖案處。

黑褐色部位：人物的衣服和山等很多部位有黑褐色，部分為紅褐色。紫外線照射黑褐色部位，既有發(fā)黃色熒光的部位，也有無(wú)熒光信號(hào)的部位。推測(cè)熒光信號(hào)也來(lái)源于黑褐色顏料表面涂抹的材料。紅外線照片信號(hào)強(qiáng)。顯微鏡觀察到黑色顆粒下有紅褐色顆粒存在(圖版10)。黑褐色部位的反射光譜見(jiàn)圖8，推測(cè)為使用鉛丹顏料后變黑的部位。

黃褐色和黑褐色顏料涂抹的部位：在榜題部位涂抹有黃褐色和黑褐色顏料(沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有文字)。佛的臉部、飛天的裝飾品、龕入口處的裝飾圖案等也涂抹有黃褐色和黑褐色顏料。該顏料在紫外線下有黃綠色的熒光信號(hào)。

四 結(jié)論

在室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，綜合使用反射式光譜儀、中短波紫外線燈、數(shù)碼顯微鏡和光學(xué)放大鏡等儀器進(jìn)行無(wú)損分析和調(diào)查，初步了解了莫高窟第285窟南壁使用的顏料，分析了壁畫繪制的工藝和技法，為深入研究第285窟壁畫繪制技法和其所用的材料作了初步的探索。

責(zé)任編輯：梁 紅