陜西橫山縣高鎮(zhèn)羅圪臺元代墓葬壁畫工藝分析研究*

張勇劍 夏寅 苗軼飛 邢福來 付倩麗 黃建華

（1.陜西省考古研究院；2.西安交通大學人居環(huán)境與建筑工程學院；3.秦始皇帝陵博物院陶質(zhì)彩繪文物保護國家文物局重點科研基地）

橫山縣羅圪臺壁畫墓位于陜西省榆林市橫山縣高鎮(zhèn)羅圪臺村西的農(nóng)田中。2014年9月由陜西省考古研究院發(fā)掘，該墓為石砌單室壁畫墓，主要由墓道、封門石、甬道、墓門和墓室五部分組成，全長6.1米。墓室底平面呈八邊形，出土壁畫大小16幅。墓室內(nèi)通繪壁畫，壁畫地仗層由厚薄不均的石灰沙土構(gòu)成。是目前陜北地區(qū)首次經(jīng)過科學考古發(fā)掘的元代壁畫墓葬，墓葬形制完整，壁畫精美，為陜北地區(qū)元代考古的研究提供了珍貴的資料[1]。陜西、山西、山東、河北、福建等地均發(fā)現(xiàn)了元代壁畫墓[2，3，4]，也開展了相關(guān)藝術(shù)考古學研究，但是關(guān)于壁畫制作工藝方面的研究非常欠缺，僅見[5，6]有一些論述。為制定有針對性的保護修復方案，同時探索元代墓葬壁畫制作工藝，針對壁畫進行了采樣分析研究工作。

在該壁畫墓中共取樣品11個（表一、圖一），其中采用粉末偏光顯微法分析了11個樣品，剖面觀察了8個樣品，采用激光顯微拉曼光譜法分析了4個樣品，地仗層的薄片采用巖相分析了2個樣品。

表一 采集樣品

一、分析過程

（一）粉末偏光顯微法成分分析

1.儀器及材料

器材：Leica DMLSP 偏光顯微鏡；Leica Wild體視顯微鏡；Meltmont固封樹脂；巴斯德滴管；直頭和彎頭鎢針；異物鑷子；載玻片；φ12蓋玻片；加熱臺；擦拭紙；無水乙醇，甲醇，丙酮；黑色油性筆。

制樣：用丙酮擦拭載樣面；再用黑色油性筆在背面標出載樣區(qū)域；借助體視顯微鏡，用潔凈的鎢針取樣到載玻片的載樣區(qū)域；根據(jù)樣品的離散狀況，滴加甲醇或無水乙醇至樣品邊緣后，用鎢針研勻樣品至溶劑完全揮發(fā)；用鑷子取蓋玻片放至樣品上，放于加熱臺上，加熱至90～100C°；在加熱臺上，吸取固封樹脂沿蓋玻片一側(cè)緩慢完全滲滿整個蓋玻片。待冷卻后，即可在偏光顯微鏡下觀察。

2.偏光顯微分析過程如表二、圖二所示。

（二）剖面觀察研究

1.方法和儀器

器材：Leitz LABORLUX S 反射偏光顯微鏡；Leica Wild 體式顯微鏡；Leitz壓樣機；Technovit 2000LCTM樹脂；透明PE塑料管（直徑10mm），剪成10mm長；載玻片；硅橡膠片（大小與載玻片一致）；Status打磨機；80～320號圓形砂紙；2400～12000號細磨砂紙；紫外線加固機；雙面膠帶；直頭和彎頭鎢針等。

圖一 顏料取樣位置圖

制樣：將雙面膠帶粘在硅橡膠片上；在體式顯微鏡下，將顏料塊垂直粘在雙面膠帶上，用透明塑料管圈住顏料塊，小心地將Technovit 2000LC注入塑料管內(nèi)，在塑料管內(nèi)放入打印好的標簽，將樣品放在載玻片上，放入紫外加固機中，加固時間20～30分鐘；加固完畢后，在打磨機上用砂紙打磨包樣面，依次在300、600、800、2400、3000、4000、6000、8000 的細磨砂紙上研磨，最后將樣品底部加上橡皮泥，粘在載玻片上，表面加一層鏡頭紙，在壓樣器上壓平后，即可在反射光顯微鏡下進行觀察。

2.剖面分析結(jié)果

本次分析的樣品共8個，對其進行了剖面的觀察（表三、圖三）。

（三）激光顯微拉曼光譜研究（圖四）

儀器：英國RENisHAW invia Rernan microscope，配備有Leica DM 2500M顯微鏡

（四）巖相偏光顯微研究

1.方法和儀器

表二 樣品偏光顯微分析結(jié)果

設(shè)備：偏光顯微鏡：Leica DMLSP（觀察）；偏光顯微鏡：巴拓（制樣）；打磨機：Struers Dap-v；切割機Micro Gut3;薄片精密切割磨制系統(tǒng)Buehler PretroThin；真空浸漬儀：德國ATM Brilliant210；吹風機；加熱器；紫外燈。

材料：載玻片；蓋玻片: 24×50mm；二氧化硅磨料: 600 Grit，Carborrvndvm Powder；環(huán)氧樹脂套裝（Buehler EpoThin，重量比2.5:0.9；紫外固化膠NORLAND OPTICAL ADHESIVE Ultraviolet Curing；玻璃板；鉆石筆；護目鏡；一次性水杯；壓舌板；橡皮泥；托盤；錫紙；巴斯德滴管鑷子；無水乙醇。

其程序可以分為以下幾個步驟：

圖二 樣品偏光顯微照片

表三 樣品剖面的觀察結(jié)果

1）選樣。首先選擇有代表性的壁畫樣品。

2）切割。選好要制備樣品的壁畫，將其斷面放進一個注模杯中，然后在抽真空情況下進行樹脂包埋加固，待樹脂固化后再進行切割。切割成小塊然后在打磨機上，采用600目砂紙加水將一面磨平，烘干或風干；在玻璃板上放二氧化硅磨料加水，打磨載玻片一面，磨好后要用酒精清洗備用。

3）粘合。為了使膠能夠更好的滲入樣品，用加熱器在100度情況下加熱樣品4～5分鐘，使用鑷子將樣品以切割面方向放入配比好的膠中浸泡10到15秒鐘使環(huán)氧樹脂能吸收進樣品切割面空隙中。固定在橡皮泥上（光面朝上），一段時間后再用壓舌板將膠涂一層在樣品上，放置一天待環(huán)氧樹脂固化后，將切割面在600目的研磨紙上進行研磨直至其切割面表面的環(huán)氧樹脂消失并且達到切割面平整并吹干后，再將壁畫樣品切割面用UV膠粘結(jié)在載玻片磨砂面上，固定好后放在紫外燈上加固3～4小時。

4）切片。將粘合在載玻片上的樣品進行在切片機上再次切片到1～2mm的厚度。此操作在切片機上進行，切片機上有精密的設(shè)置。不能切割太薄（一般打磨到50～100μm），要給打磨留有足夠的緩沖余地。

5）打磨。將載玻片上的樣品切片繼續(xù)在切片機上進行打磨。一般打磨到50～100μm，此厚度后立即停止打磨以免傷及樣品本身。

6）拋光。用手工將光片在承載碳化硅與水混合的泥漿的玻璃板上拋光至30μm。

7）封蓋。使用UV膠將蓋玻片粘蓋在樣品表面以便保護和保存及以后的觀察分析。

2.樣品觀察與分析

壁畫樣品分三層：第一層為黑色顏料層；第二層為白灰層；第三層為地仗層。

黑色顏料層：厚度從小到大約為：3.3～14.9μm。

白灰層：黑色顏料層跟白灰層相交處，彩色比較明顯說明碳酸鈣結(jié)晶比較好、分布比較均勻。

圖三 樣品剖面顯微照片

圖四 部分樣品拉曼圖譜

在白灰層中下部有多處碳酸鈣團狀聚集，團狀區(qū)域橫向直徑：433.8μm ～539.9μm；縱向直徑：311.8μm～359.8μm。

白灰層厚度從小到大約為：1824.9μm ～226 4.8μm。

碳酸鈣晶體顆粒大小約為 ：3.0μm～79.1μm。

地仗層：石英顆粒大小從小到大約為：6.6μm～147.3μm。碳酸鈣晶體顆粒大小約為：3.1μm～67.0μm。

二、 照像調(diào)查

1.照像觀察

因現(xiàn)場道路困難，車行不便，儀器設(shè)備無法到現(xiàn)場，我們只能采用照相技術(shù)對壁畫照相，肉眼就能看到繪畫時的起稿線信息。如圖五、六是我們對下層西北壁照相圖和下層西北壁起稿線圖，從圖中箭頭所指的位置可以看出起稿線的痕跡，從而對于壁畫繪制技法的研究提供科學依據(jù)。

2.關(guān)于壁畫的起稿線

在對壁畫進行調(diào)查和保護的過程中，我們發(fā)現(xiàn)該壁畫下層西北壁有使用黑色起稿的線條痕跡，肉眼看是大致的輪廓，線條并不完整，也沒有繪完。

三、結(jié)果及討論

1.顏料的使用

陜西橫山縣高鎮(zhèn)羅圪臺元代壁畫所使用的顏料均為礦物顏料。結(jié)果表明藍色顏料使用了石青、紅色顏料是鐵紅和朱砂、黃色顏料是鐵黃、綠色顏料是氯銅礦和石綠、白色顏料是碳酸鈣以及黑色顏料是墨。

2.人造氯銅礦的使用

圖五 西北壁下層

圖六 西北壁下層起稿線圖

人造氯銅礦的歷史相當悠久。最早是在埃及的壁畫上分析出了氯銅礦，并且推測為人造[7]；早在唐代，中西方交流物品中也有“銅綠”，由于使用銅制造，故在價格上比天然的石綠要貴。關(guān)于氯銅礦的制造方法在我國未見有文獻記載，但在西方一些文獻上有所論及[8]。

氯銅礦晶體，在顯微鏡下一般呈現(xiàn)出兩種完全不同的晶體形態(tài)。而此次分析出的樣品呈現(xiàn)圓形帶深色內(nèi)核的晶體形態(tài)，與塊狀巖石形態(tài)的天然氯銅礦截然不同，具有明顯的表征意義。而這種特殊的形貌特征是在有外界干預的情況下產(chǎn)生的：一種是人工制造，一種是石綠受環(huán)境影響發(fā)生變化。Pique 在云岡石窟分析出北魏的氯銅礦（但也同時分析出了石綠）以及Proudfoot等人在唐代的兩件雕塑上分析出的氯銅礦均呈現(xiàn)圓形帶核顆粒，F(xiàn)itzhugh先生在一件15世紀伊朗手稿上也分析出了圓形帶深色內(nèi)核的氯銅礦顆粒，她也認為其為人工制造的可能性較大[9]。筆者對采自明代的水陸庵彩繪壁塑的綠色樣品進行了偏光顯微分析，主要成分為氯銅礦和紅色氧化銅，也呈現(xiàn)相似的晶體結(jié)構(gòu)。而在阿爾寨的綠色樣品中只分析出了氯銅礦，并未檢出有石綠顆粒存在，所以筆者推測其為人工制造的氯銅礦[10]。

據(jù)目前的研究可知，以氯銅礦、水氯銅礦作為綠色顏料的使用以我國西北地區(qū)為最早，新疆克孜爾石窟唯一使用的綠色顏料是氯銅礦，從綠色顏料剖面可看出，克孜爾石窟的綠色顏料應為人造的氯銅礦。應用最廣泛的是甘肅河西走廊各地石窟和墓室彩繪藝術(shù)。敦煌石窟(包括敦煌莫高窟、西千佛洞，安西榆林窟、東千佛洞，肅北五個廟等)應用的時間最長，用量最多，從北涼(公元397～439年)到元代千余年間一直應用。位于甘肅河西走廊的武威天梯山石窟、黃河之濱的甘肅永靖炳靈寺石窟西秦(公元385～431年)時期的壁畫、彩塑中就有。甘肅天水麥積山石窟、陜西彬縣大佛寺、西安市明代千陽王墓、山西云岡石窟、青海樂都縣瞿曇寺的明代綠色顏料經(jīng)分析都有氯銅礦。近期研究發(fā)現(xiàn)故宮古建彩畫、山西古建彩畫和壁畫、四川千佛崖等地據(jù)發(fā)現(xiàn)了人造氯銅礦的使用[11，12]。

3.繪制工藝

通過對陜西橫山縣高鎮(zhèn)羅圪臺元代壁畫顏料進行了科學調(diào)查分析及研究，從材料方面可以看出該墓壁畫使用石灰沙土作為地仗層，在半干快干時使用黑色墨起稿，畫了大致的輪廓線，然后再上色涂顏料；從圖七（表四）下層西北壁照相圖中可以看出。由此我們推斷作者可能當時畫了不完整的輪廓線條，又考慮到畫面有所偏移，會造成整體繪畫人物有差異，視覺效果更不好，所以只能廢棄掉，在輪廓線條旁邊繼續(xù)繪畫。從畫家起稿到定稿，起稿是大概輪廓，定稿一氣呵成，顯得壁畫整體栩栩如生，充分說明了繪畫者高超的技術(shù)。

四、結(jié)語

本文通過利用體視顯微鏡、偏光顯微鏡、顯微拉曼光譜等方法的使用，研究了壁畫工藝和顏料，發(fā)現(xiàn)了起稿線條信息；該壁畫使用顏料為石青、鐵紅、朱砂、鐵黃、石綠、氯銅礦、墨，地仗材料為石灰。壁畫工藝從巖相偏光顯微分析可知：

1.壁畫樣品分三層，第一層為黑色顏料層；第二層為白灰層；第三層為地仗層。

2.表層碳酸鈣結(jié)晶比較好、分布比較均勻，且表層碳酸鈣結(jié)晶稍好于內(nèi)部，說明了壁畫白灰在潮濕的情況下涂刷于墻面，表面經(jīng)過了較為充分的干燥和反應得到了較為致密的表層畫面。

3.在白灰層中下部有碳酸鈣密集團狀聚集結(jié)構(gòu)，團狀結(jié)構(gòu)橫向直徑略大于縱向直徑，可知其在白灰層上墻后經(jīng)過了滾壓等壓實工藝過程。

4.在制作地仗層時，混合了一定的粘土、白灰和植物纖維以增加其強度。

秦始皇帝陵博物院文物保護部王艷、張盼協(xié)助樣品的制備工作，在此一并表示感謝！

[1]陜西省考古研究院等，陜西橫山羅圪臺村元代壁畫墓發(fā)掘簡報[J].考古與文物.2016（5）.

[2]姬翔月，陜西榆林發(fā)現(xiàn)的元代壁畫[J].文博，2011(6).

[3]陜西省考古研究所，陜西蒲城洞耳村元代壁畫墓[J].考古與文物，2000(1).

[4]岳連建，尹海濤，岳友軍等.陜西渭南靳尚村金末元初壁畫墓發(fā)掘簡報[J].考古與文物，2014(3).

[5]井娟，張媛.章丘元墓壁畫顏料分析[J].濟南職業(yè)學院學報，2012年(6).

[6]西安市文物考古研究所.西安韓森寨元代壁畫墓[M].北京：文物出版社，2004.

[7]Green，L.Colour transformations of ancient Egptian pigments[M]// In：Davies，W.V.(ed.).Colour and Painting in Ancient Egyp t.The British Museum Press，2001：43-48.

[8]Helen Howard.Pigments of English Medieval Wall Painting[M].Archetype Publication, 2003：72-78.

[9]Scott.D.A.copper and bronze in art[M].Getty Publications，2002：134-139.

[10]夏寅，郭宏等.內(nèi)蒙古阿爾寨石窟壁畫制作工藝和顏料的分析研究[J].文物保護與考古科學，2007（2）.

[11]李蔓.銅綠顏料的分析探究[D].西北大學碩士論文，2013.

[12]李蔓，夏寅，于群力等四川廣元千佛崖石窟綠色顏料分析研究[J].文物保護與考古科學，2014(2).