唐韓休墓壁畫考古現(xiàn)場科學(xué)調(diào)查研究

嚴(yán) 靜，趙西晨，黃曉娟，王嘯嘯，劉呆運(yùn)

(陜西省考古研究院，陜西西安 710054)

0 引 言

韓休為唐玄宗時期的宰相，其墓葬被盜嚴(yán)重，但甬道、墓室保存有精美的壁畫，且壁畫保存狀況較好、內(nèi)容豐富[1]。墓室北壁山水圖，彌補(bǔ)了中國山水畫發(fā)展史的缺環(huán),在中國美術(shù)史上也具有重要的意義[2-3]。墓室東壁樂舞圖，首次出現(xiàn)了雙樂隊(duì)、雙人和舞形式。其中胡漢樂器并用，胡漢男女共舞，為研究唐代中國與中亞、西亞等絲綢之路沿線國家音樂、舞蹈的文化交流提供了實(shí)物資料[4-5]。

關(guān)于墓葬壁畫的研究主要集中于壁畫材質(zhì)工藝研究和保護(hù)修復(fù)研究上[6-11]，現(xiàn)場調(diào)查的工作報道極為少見?？脊努F(xiàn)場和石窟寺壁畫已經(jīng)開展了部分的科學(xué)調(diào)查工作，包括考古現(xiàn)場的預(yù)探測、影像資料和環(huán)境信息的收集等，采用的手段有三維掃描技術(shù)、高清數(shù)字?jǐn)z影、智能機(jī)器人、雷達(dá)探測技術(shù)、X探傷技術(shù)、光纖內(nèi)窺鏡、遙感考古、GIS系統(tǒng)等[12-22]。

本工作在參考上述工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合墓葬壁畫本身特征，在與考古學(xué)家充分的交流溝通下，對壁畫所有畫面進(jìn)行了合理布點(diǎn)，并聯(lián)合多種科學(xué)手段，包括可見光、紫外紅、紅外光等多種光源和各種便攜記錄、分析檢測設(shè)備，先后兩次(2014年、2015年)對韓休墓葬壁畫進(jìn)行全面的影像信息提取、顏色科學(xué)記錄、材質(zhì)無損快速分析、病害記錄和分類、樣品的科學(xué)提取，以實(shí)現(xiàn)對考古現(xiàn)場墓葬壁畫全面科學(xué)記錄和快速無損分析檢測，為壁畫后續(xù)研究、保護(hù)提供依據(jù)。

1 儀器條件

1.2 儀器條件和分析方法

1) 紅外照相機(jī)。紅外相機(jī)機(jī)身為Nikon D3200；鏡頭為AF-S NIKKOR 35 mm 1∶1.8 G。

2) 照相機(jī)。機(jī)身Nikon D7100；鏡頭1：AF-S NIKKOR 18～105 mm 1∶3.5～5.6 G ED；鏡頭2：定焦鏡頭，TAMRON 90 mm F/2.8 MACRO 1∶1。

3) 數(shù)碼顯微鏡。VHX-600(日本，基恩士)，放大20～200倍，5 400萬像素。

4) 便攜式X射線熒光光譜儀(XRF)。Tracer Ⅲ(德國，布魯克)，硅探頭，銠靶，電壓40 kV，電流18 μA，測試時間為30 s。

5) 非接觸式色度儀。VS450型(美國，愛色麗)，45/0°雙照明幾何條件，光源為全光譜LED，光譜范圍400～700 nm，反射率測量范圍0～150%，測量光點(diǎn)直徑6 mm，測量距離38 mm。

6) 紅外熱成像儀。TH7700(日本，NEC)，由于墓室內(nèi)溫差較小，因此采用鎢絲燈對壁畫預(yù)加熱，通過壁畫升溫和降溫過程的紅外熱像變化，監(jiān)測壁畫的空鼓、毛細(xì)水侵蝕病害。

2 結(jié)果與討論

2.1 光學(xué)調(diào)查與布點(diǎn)

2.1.1正常光照相與布點(diǎn) 采用白熾燈光源，對墓室內(nèi)所有壁畫進(jìn)行裸眼仔細(xì)觀察與照相。在與考古學(xué)家充分溝通后，選定了壁畫重點(diǎn)調(diào)查位置，并按照順序進(jìn)行了布點(diǎn)。具體方法為：先對選擇的點(diǎn)指定照相，然后在電腦上用Photoshop軟件對整體照片和選點(diǎn)照片進(jìn)行放大比對后，劃定測試區(qū)域，部分布點(diǎn)見圖1a和1b。

采用微距鏡頭對壁畫細(xì)部進(jìn)行了拍攝(圖1c和1d)，可以觀察到壁畫在繪制時運(yùn)用了混色、疊色手法，山水圖藍(lán)色山頂處局部點(diǎn)綴有黃色，黃色花樹葉子上加入了橘色，樹下老人圖綠色葉子上疊加有黑色。

2.1.2顯微照相 利用體式顯微鏡，對部分選點(diǎn)進(jìn)行了顯微照相，以提取更為細(xì)致的信息，顯微照相結(jié)果見圖2。19#為樹下老人圖樹木頂部葉子處綠色，該處顏色鮮艷，可見較為明顯的礦物顆粒。33#為山水畫藍(lán)色部分，未觀察到礦物顆粒，且藍(lán)色較淡，局部藍(lán)色已經(jīng)侵入到了白灰層中，不似常見的礦物顏料(藍(lán)銅礦、青金石)。42#樂舞圖侍女頭部黑色，顯微觀察可見排列整齊、間隔一致的豎條紋，應(yīng)為侍女頭發(fā)的紋理。43#肉眼觀察為淡黃色，顯微觀察表明其顏料層極薄，顆粒度極細(xì)，局部還夾雜有白色顏料，部分地方白色底層隱約可見。45#樂舞圖毯子處顯微照顯示顏料顆粒度極細(xì)，顏色很鮮亮，但表面鹽分較多，這與該處較低，地下水活躍度高有關(guān)。圖2f是51#樂舞圖第二次調(diào)查的顯微照相，部分地方出現(xiàn)了霉變，顯微觀察可見明顯的菌絲。

2.1.3紅外光照相 相比可見光，近紅外區(qū)域可以更容易地穿透某些顏料，且木炭、石墨對近紅外光吸收較為強(qiáng)烈，紅外照片上其紋理清晰可見、容易辨識。利用近紅外相機(jī)對壁畫進(jìn)行了攝影，以期發(fā)現(xiàn)裸眼較難發(fā)現(xiàn)的線條，部分紅外照相結(jié)果見圖3。樂舞圖的紅外照相可以清楚的看出，壁畫出現(xiàn)了改繪情況(圖3a)，將一小孩改成了一手執(zhí)竹竿的樂人，而且小孩處涂抹大面積黃色，以前古人寫錯字常用雌黃進(jìn)行涂改，此處涂抹黃色也有此意。此外，在樂舞圖胡人部分，毯子的左上角和右下角處的人物和毯子呈現(xiàn)出疊壓關(guān)系，線條并未相互遮擋(圖3b和3c)，學(xué)者認(rèn)為他們應(yīng)該為早繪人物[23]。

2.1.4紫外照相 采用波長為254 nm的紫外熒光燈照射壁畫表面，用以發(fā)現(xiàn)有熒光反應(yīng)的部位，并采用長時間曝光(紫外光照射)對壁畫發(fā)熒光部位進(jìn)行照相。部分紫外光照片見圖4。由圖可知：1)壁畫表面裸眼觀察到的黃色顏料在紫外光下變?yōu)殚偌t色。2)裸眼見到的同一顏色，在紫外光下呈現(xiàn)出不同顏色。如:樂舞圖(圖4a)中奏樂胡人的唇部可見紅色和橘色兩種顏色；樹下老人圖(圖4b)人物服飾部位也出現(xiàn)了紅、橘兩種顏色。3)壁畫表面，尤其是上部和下部分布有長條狀亮白色熒光，這是壁畫表面霉菌菌絲。4)山水圖藍(lán)色顏料有微弱的熒光(圖4c)，結(jié)合顯微觀察未見到顏料顆粒，推測該藍(lán)色很有可能為有機(jī)染料。5)部分白灰層熒光反應(yīng)明顯，尤其是顏色較薄的山水圖部分，以及部分比較堅(jiān)實(shí)的部位。6)紫外光下可見部分繪畫細(xì)節(jié)，圖4c顯示了畫家繪制山水圖的線條走向和暈染方式。

2.2 色度記錄

利用非接觸式色度儀在考古場第一時間對畫面布點(diǎn)位置顏色進(jìn)行了記錄，并于一年后在現(xiàn)場再次對壁畫上述點(diǎn)進(jìn)行了色度記錄(部分點(diǎn)由于現(xiàn)場工作開展，未能測試)。具體方法是，將第一次調(diào)查時布點(diǎn)圖片在電腦上放大，在考古現(xiàn)場依據(jù)圖片進(jìn)行仔細(xì)辨認(rèn)，以確定具體測試位置。色度記錄數(shù)值見表1，利用國際照明委員會的規(guī)定，采用L*、a*、b*值分別標(biāo)示顏色的亮度、紅綠值、黃藍(lán)值。對比前后一年壁畫顏色的變化可以看出，后一次的測試中，壁畫亮度(L*值)普遍較上一次亮，究其原因，是因?yàn)榈谝淮螠y試時，壁畫剛出土，表面污染物還未完全去除，而第二次測量時，壁畫已經(jīng)過了細(xì)致的現(xiàn)場清理保護(hù)。此外，大部分點(diǎn)第二次測試時，顏色都較第一次淡，這可能是壁畫經(jīng)過一年的現(xiàn)場保存，墓室濕度較剛發(fā)掘時有所降低造成的。通過色度值也可發(fā)現(xiàn)壁畫山水圖所用藍(lán)色較淡(b*值越小越藍(lán))，這與所用顏料和繪畫內(nèi)容有關(guān)。

表1 色度記錄結(jié)果Table 1 Results of chromaticity recording

(續(xù)表1)

2.3 材質(zhì)工藝調(diào)查

為了壁畫后續(xù)的科學(xué)保護(hù)與揭取工作順利開展，及時了解壁畫的材質(zhì)工藝是十分必要的?，F(xiàn)場采取便攜式XRF、漫反射光譜儀、顯微鏡等設(shè)備對壁畫顏料元素組成、光譜特征、制作方法進(jìn)行了無損的快速分析和觀察。

2.3.1便攜式XRF分析 利用便攜式XRF對壁畫上各顏色進(jìn)行了元素分析，結(jié)果見表2。由表2可知，各顏料中基本都含有Si、K、Ca元素，Si、K元素為顏料表面泥土污染物所致，Ca元素為下層白灰層的元素。大部分點(diǎn)都分析到了Cl元素，這與地仗土中的可溶鹽(NaCl)活動有關(guān)。其中值得注意的是：黃色顏料除了主要含有Pb元素，部分顏料中也檢測到較多的V元素；橘色顏料有兩種情況，畫面大部分橘黃色顏料中并未發(fā)現(xiàn)Pb元素，主要元素為Ca、Fe元素，而在樂舞圖毯子部位非常鮮艷的橘色(45#)顏料中發(fā)現(xiàn)含有極高的Pb元素，這表明這兩種橘色不是同一種物質(zhì)；藍(lán)色顏料未發(fā)現(xiàn)顯色元素。這些都為后續(xù)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分析研究提供了研究方向和重點(diǎn)。后續(xù)實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果[24]與考古現(xiàn)場XRF分析到的各種顏色主量元素結(jié)果相一致。

表2 XRF分析結(jié)果Table 2 Results of XRF analysis

2.3.2漫反射光譜分析 利用色度計不但記錄了顏料的色度值，同時也記錄了該點(diǎn)在可見光范圍(400～700 nm)內(nèi)的反射光譜曲線，并將紅色、橘色和黃色顏料光譜曲線轉(zhuǎn)換成一階導(dǎo)數(shù)(表示為D′)曲線圖，所有曲線圖結(jié)果見圖5。通過文獻(xiàn)比對[25-26]，表3為各色顏料的特征峰位置和分析結(jié)果，其與實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分析結(jié)果相一致，表明該方法可以在考古現(xiàn)場第一時間對壁畫顏料進(jìn)行初步無損定性分析。同時該方法快速、簡便，相比于有損的采樣分析只能分析出壁畫一兩處位置的顏色，該方法可在考古現(xiàn)場測試壁畫不同部位多個點(diǎn)的顏料光譜信息，能更全面地記錄壁畫顏料特征。

表3 漫反射光譜分析結(jié)果Table 3 Analysis results of diffuse reflection spectra

2.3.3工藝調(diào)查 考古現(xiàn)場有兩幅壁畫遭到人為破壞，通過對該處的仔細(xì)觀察(圖6)，可見明顯的草拌泥層，且制作工藝精良，地仗中加入麥草長度較一致，且均勻，其長度范圍在1.3～2.5 cm之間，大部分長度在2 cm左右。在現(xiàn)場用手術(shù)刀在此處取實(shí)驗(yàn)樣品時，發(fā)現(xiàn)草泥層泥土特別細(xì)膩且強(qiáng)度極高，表明該泥土經(jīng)過處理，這為后續(xù)壁畫揭取提供了參考?，F(xiàn)場對不同部位壁畫地仗層進(jìn)行了初步測量，其厚度在0.8 cm左右。在顯微照相中可發(fā)現(xiàn)壁畫白灰層非常細(xì)致、緊密，部分石灰層已經(jīng)轉(zhuǎn)化成致密、透明的碳酸鈣，部分顏料也已經(jīng)滲入表層白灰中。

2.4 病害調(diào)查

利用紅外熱成像儀對墓室內(nèi)壁畫的空鼓和地下水情況進(jìn)行了測試。部分紅外熱成像結(jié)果見圖7a。紅外熱像的分析結(jié)果表明：在墓室與甬道口連接處的壁畫有局部空鼓，表現(xiàn)形式為表面溫度較高，熱像圖可明顯看出接近地面毛細(xì)水普遍存在，紅外熱像圖顯示藍(lán)色，高度在20 cm左右，壁畫上部未見毛細(xì)水跡象。在以上調(diào)查和分析工作的基礎(chǔ)上，對韓休墓壁畫的病害進(jìn)行了調(diào)查和總結(jié)。韓休墓壁畫除人為破壞處外，其保存狀況較好，但也出現(xiàn)了墓葬壁畫常見的病害，尤其是壁畫原址放置一年后，發(fā)霉情況變嚴(yán)重，圖7b為兩次現(xiàn)場調(diào)查同一位置壁畫霉變對比。壁畫具體病害和霉菌分析見相關(guān)文獻(xiàn)[27-28]。在以上工作基礎(chǔ)上，按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對壁畫繪制了病害圖，及時留存檔案，同時為后續(xù)保護(hù)與揭取方案的制定提供參考。

3 結(jié) 論

1) 本工作聯(lián)合多種照相手段，在多種光源下，第一時間對韓休墓壁畫進(jìn)行了全面的信息提取，獲得了大量的影像信息。同時第一時間記錄了壁畫上多達(dá)52處包括所有顏色的色度數(shù)值。這些信息為壁畫后續(xù)的研究保護(hù)提供了基礎(chǔ)支撐。

2) 利用無損快速分析設(shè)備在考古現(xiàn)場第一時間對壁畫材質(zhì)工藝進(jìn)行了科學(xué)調(diào)查。初步認(rèn)為墓室內(nèi)壁畫草拌泥，質(zhì)地堅(jiān)硬，厚度適中，所用顏料以礦物顏料為主，現(xiàn)場分析出的顏料結(jié)果與后續(xù)室內(nèi)分析結(jié)果相一致，表明這些快速無損檢測手段適合考古現(xiàn)場壁畫顏料調(diào)查。并在設(shè)備調(diào)查與實(shí)地考查相結(jié)合的基礎(chǔ)上，全面了解了壁畫的病害類型與病害成因，這些均為后續(xù)保護(hù)修復(fù)與研究提供了參考。

3) 本項(xiàng)工作與考古工作配合緊密，在考古發(fā)掘現(xiàn)場及時進(jìn)行了科學(xué)調(diào)查和研究，實(shí)現(xiàn)了對考古現(xiàn)場墓葬壁畫全面科學(xué)記錄和快速無損檢測，為后續(xù)現(xiàn)場保護(hù)提供了依據(jù)，為室內(nèi)研究提供了方向。該工作是國內(nèi)首次對墓葬壁畫開展全面科學(xué)的考古現(xiàn)場調(diào)查，為同類工作的開展提供了技術(shù)參考，并希望以后能通過對多座墓葬壁畫進(jìn)行現(xiàn)場科學(xué)調(diào)查，最終形成了一套完善的墓葬壁畫現(xiàn)場科學(xué)調(diào)查體系，為考古學(xué)和文物保護(hù)提供全面的技術(shù)支撐。