安康香溪洞石窟群病害調查

劉成

摘 要：安康香溪洞被譽為安康八景之首“古洞仙蹤”?，F(xiàn)場調查發(fā)現(xiàn)香溪洞石窟群存在嚴重的病害，包括生物病害、水泥修補痕跡、表面風化、裂隙發(fā)育、泥漬覆蓋等，其中生物病害是最明顯、最嚴重的病害。通過對香溪洞石窟群進行科學系統(tǒng)的病害調查，可以為以后的保護修復提供重要參考資料。

關鍵詞：香溪洞石窟群;病害調查;生物病害

香溪洞石窟群位于安康市漢濱區(qū)城南四公里，新城辦事處香溪洞風景區(qū)內（圖1），北緯32°39'47.5"—32°39'48.7"，東經109°01'46.8"—109°01'52.6"。整個風景區(qū)東起陳家溝西環(huán)山梁。西至西坡根山溪，南到任家溝北環(huán)山半坡茶園，北至頭天門牌坊北環(huán)溝中，總面積6.6萬平方米。據(jù)園內碑文載香溪洞石窟群始建唐代，明萬歷庚子年（1600）、清雍正九年（1731）兩度重修，被譽為安康八景之首“古洞仙蹤”。據(jù)《重續(xù)興安府志卷二十》記載：去城東南七里有香溪，八洞對開，一橋橫亙，樓臺掩靄，竹林森森，安陽之勝景也[1]。該石窟群呈品字形分布石窟8座，保存狀況均一般，分別為香溪洞（即純陽洞）、八仙洞、慈航洞、三茅洞、文昌洞、藥王洞、真武洞、龍王洞（圖1-2）。洞內兩壁曾有摩巖題刻多篇，如“來往大千須半日。金洲南畔有柴扉”、“仙人已乘降龍去，羽士還疑化鶴來”、“古洞深深碧嶂前，遺跡共說有神仙。春風香送桃花雨，晚日晴黛玉樹煙。滴露研采人已去，推枰看月事空傳，我來策蹇親游賞，信是壺中別有天”[2]等。石窟群同周圍明代修建的駕云橋;開鑿于明代，重修于建國后的天梯;明清時期的玉皇閣碑刻群及南宋時期的新羅寺鐵鐘，共同構成古樸奇巧，環(huán)境清幽靜謐，流傳詩文精美風雅的香溪洞風景區(qū)中最具歷史人文價值的文物景點。

二、保存現(xiàn)狀

通過現(xiàn)場調查可以發(fā)現(xiàn)，由于香溪洞風景區(qū)潮濕多雨的氣候條件，生物病害（圖2-1）可以說是香溪洞石窟群最明顯的病害，包括微生物損害、植物病害、動物病害。此外，水泥修補痕跡、表面風化、裂隙發(fā)育、泥漬覆蓋等病害幾乎在各個石窟都有存在。

1.生物病害

香溪洞風景區(qū)生長著種類繁多的植物，為常綠落葉闊葉混交林和針闊混交林，包括飛蛾槭、側柏、烏柏、鹽膚木、七里香、椿樹等。一些植物的根系生長于巖體的裂隙處，帶來的風化破壞包括物理、化學過程。植物物理作用的破壞主要是由于其不斷分支和徑向變粗的根部，在巖體內部產生應力、壓力。根部生長會趨于原本存在的裂隙，或者比較容易穿透的部位，導致裂隙變大、加深，破壞巖體的穩(wěn)定性和整體性，為水的流動提供了渠道，促進了其他病害的形成（圖2）。植物化學作用的破壞來自根部的酸性代謝物對巖體的腐蝕、對礦物離子的螯合作用。另外，植物的殘枝落葉堆積在石窟的排水溝中，阻塞排水系統(tǒng)，使其不能正常運行甚至徹底喪失排水功能[2]。

微生物病害（圖3）在巖石表面留下了各種顏色，使得這種病害較為明顯和突出。石窟群的微生物病害主要為苔蘚、地衣，部分石窟內部有霉菌生長，顏色主要為黑色、綠色等。微生物病害對石質文物的危害是相當嚴重的。一方面微生物污染嚴重破壞了文物的外觀，在其表面留下綠色，黑色等各種顏色的微生物污染物，極不美觀，大大降低了其藝術價值;另一方面，微生物病害還會對石材造成侵蝕和破壞作用。微生物在新陳代謝過程中分泌的大量酸腐蝕破壞石質結構，加速了石質文物的分解;另外微生物風化產物中通常含有一定的可溶鹽成份，這也會加劇文物的表面風化。所以有必要對微生物進行殺滅清洗，同時通過正確的表面清理，為下一步的滲透加固及其它保護措施提供操作條件[3]。

石窟內部潮濕、陰冷的環(huán)境，使得甲蟲、蜘蛛、蚊子、飛蛾等在此有生命活動現(xiàn)（圖4），它們的存在威脅著工作人員和游客的生命安全。

2.水泥修補痕跡

水泥修補（圖5）是香溪洞石窟群的另一個嚴重病害。水泥修補是指對石質文物采用水泥材料對文物進行粘接、加固、修補等改變文物原貌的現(xiàn)象。水泥為粉狀水硬性無機膠凝材料，是堿性硅酸鹽類，抗拉強度較低，抵抗變形的能力較差，易開裂發(fā)生脆性破壞[4]。香溪洞石窟群曾使用水泥作為修補材料，在長時間雨水的作用下，大量可溶鹽或膠料析出，表面顏色發(fā)白、泛黃，影響穩(wěn)定性與外觀。另外，石窟群窟口門沿、臺階均為水泥修補，與周圍環(huán)境極不協(xié)調，嚴重影響其美學價值。

3.表面風化

香溪洞石窟群是露天保存的石質文物，長期遭受雨水沖刷，表面風化剝落、片狀脫落、形成許多坑窩狀或溝槽狀的溶蝕風化（圖6），這類病害一方面影響了文物的外觀，使遺址表面凹凸不平。另一方面巖石的膠結物伴隨雨水流失，嚴重的影響巖體穩(wěn)定性。

4.裂隙發(fā)育

香溪洞石窟群所處的山體巖性主要是片麻巖，在長期的自然營力作用下，由于差異風化，在山體上形成了許多坑窩狀風化孔洞與空隙，導致石窟群周圍的片麻巖懸空。懸空的巖體在重力作用下朝臨空方向產生變形和位移，使巖體內部產生平行崖壁的卸荷拉裂，造成片麻巖的局部掉塊。裂隙（圖7）多深入巖體內部，嚴重時會威脅到山體的整體穩(wěn)定，裂隙之間的相互切割，為降水提供了良好的滲水通道，同時也控制著危巖體的形成。石窟群的開裂形式主要有兩種。一種是機械裂隙（應力裂隙），另一種是淺表性裂隙（風化裂隙）。機械裂隙是因外力擾動、受力不均、地基沉降或石材自身構造等引起的石質文物開裂現(xiàn)象，一般這類裂隙多深入石材內部，嚴重時會威脅到遺址的整體穩(wěn)定，裂隙交切、貫穿會導致局部脫落。而風化裂隙則是由于自然風化、溶蝕現(xiàn)象導致的沿石材紋理發(fā)育的裂隙，這種裂隙除薄弱夾雜帶附近呈條帶狀分布且較深外，一般比較細小，延伸進入石材內部較淺，多呈里小外大的V字型裂隙[5]。

5.其他

此外，雨水的沖刷使露天保存的石窟群形成較多水銹結殼等，人們長期的燒香、祭拜使窟頂、巖石周圍形成大量煙熏痕跡;時間的流逝使部分石碑、牌匾殘缺破損;石窟內部的壁畫發(fā)生表面顏料病害。

三、病害分析

導致香溪洞石窟群病害的因素有很多，既有石質本身組成、性質、結構等內部因素的影響;又有文物所處外界環(huán)境中降雨、塵埃、溶鹽等因素的影響;有可溶鹽的結晶—溶解—重結晶、植物根劈作用、溫濕度變化等物理因素的影響;還有微生物對石質文物的酸解等生物因素的影響[6]。為了深入研究實際情況中各種內部和外部自然因素對文物風化的影響，了解香溪洞石窟群病害機理，我們采用X—射線衍射法分析本地區(qū)片麻巖材質組成，測定吸水率及孔隙率，結合本地區(qū)氣候特點等環(huán)境狀況，以此為依據(jù)找出導致病害產生的各種因素，為保護方案的制定打下堅實基礎。

1.片麻巖石材檢測分析

采集的片麻巖本體材料通過XRD檢測分析及其它水理學測試，確定片麻巖的物理特性。

本地區(qū)片麻巖中最主要的礦物碎屑為石英和長石，其中石英含量高達70%以上，長石以鉀長石為主，含量在4.5%以上。膠結物和雜基主要為碳酸鹽（方解石為主）、伊利石、伊蒙混層、高嶺石等。鉀長石、方解石都屬不穩(wěn)定礦物質，而伊利石、伊蒙混層、高嶺石等黏土類膠結質極易風化。故片麻巖整體穩(wěn)定性較差。取6塊新鮮片麻巖樣品進行吸水率與孔隙率測定。結果如下：

本地區(qū)片麻巖吸水率為4.65%，孔隙率分別為7.23% 。我們將吸水率高于3.0%的巖石均稱為高吸水性巖。由此可見，片麻巖的吸水率和孔隙率較石灰?guī)r、大理石等致密石材為大，具有高吸水性。

2.病害成因分析

由于石窟群所處的露天環(huán)境原本就是一個很復雜且繁瑣的環(huán)境體系，在研究露天保存石質文物的病害機理時，會有很多的影響因素。但是總結起來，露天保存的香溪洞石窟群的病害機理大致分為以下幾種：

（1）片麻巖自身因素的影響

由片麻巖自身性能的測定可以知道，本地區(qū)的片麻巖，巖石呈片層狀，夾雜較多。礦物碎屑中含不穩(wěn)定的長石類礦物，膠結質主要為易風化的粘土類礦物伊利石、伊蒙混層、高嶺石。其中伊蒙混層是較為典型的水敏性礦物，具有蒙脫石和伊利石的敏感型特征，因為其結構的原因，其敏感性遠大于單純的蒙脫石和伊利石敏感性的累加，極易發(fā)生水化膨脹、脫落。另外，片麻巖吸水率大，說明水對片麻巖的侵蝕及軟化作用較強，片麻巖的強度和水穩(wěn)性受水的影響大。較大的吸水率及孔隙率使得水分與可溶鹽易在其中遷移，同時也為微生物的生長提供良好條件，形成微生物病害。總之，片麻巖石材本體穩(wěn)定性較差，決定了其易受外界環(huán)境因素影響而風化。

（2）水的影響作用

水，可以說是引起香溪洞石窟群一系列病變的罪魁禍首。香溪洞風景區(qū)潮濕多雨，石窟群遺存露天保存，并且依山而建，并沒有阻水措施。而片麻巖自身的特性決定了其具有較大孔隙率，易受水的影響。這些客觀因素都為水長驅直入，對片麻巖造成破壞提供了充足的條件。

石窟群常年受大氣降雨、空氣中的冷凝水和地表上升毛細水的作用，這些水分極易進入巖石內部，特別是二氧化碳等的促進影響下，逐步使石窟表面石材內部的膠結物（鈣質、泥質等）溶蝕并使長石礦物蝕變成松散的粘土礦物，巖石變的酥松，形成表面溶蝕、粉狀脫落等病害。

石窟內部山體水分的析出，導致窟內濕度較高，再加上窟內透氣性差、排水系統(tǒng)不完善，窟內常常有滲水現(xiàn)象。

水的富集為各種生物的生長提供了極佳的環(huán)境，使石窟群周圍生長大量植物、苔蘚等微生物。這些生物不僅嚴重改變石窟群的原貌，而且還會對石窟造成物理、化學、生物風化作用。

巖體在水物理和水化學作用下均會產生次生孔隙，加速水及可溶鹽對片麻巖文物的破壞。同時對于不同風化程度的片麻巖隨著含水率的逐漸加大、風化程度的加深，其自由膨脹率、有側限自由膨脹率和膨脹力都逐漸增大，亦會加速病害的發(fā)生。

總之，正是在水的作用下香溪洞石窟群產生了酥堿、粉狀脫落、生物侵蝕等一系列嚴重的病害

（3）生物的破壞

通過現(xiàn)場調查發(fā)現(xiàn)，石窟群周圍生長的高等植物種類數(shù)量都較多，且根系多生長于裂隙或者巖體之間的縫隙里，深度最深約數(shù)十公分帶來的風化破壞包括物理、化學過程。植物物理作用的破壞主要是由于其不斷分支和徑向變粗的根部，在巖體內部產生應力、壓力。根部生長會趨于原本存在的裂隙，或者比較容易穿透的部位，導致裂隙變大，巖石間結合變弱。植物化學作用的破壞來自根部的酸性代謝物對巖石的腐蝕、對礦物離子的螯合作用。另外，植物的存在會影響石質文物表面的微環(huán)境，增加相對濕度和含水率，利于其它微生物生長代謝。此外，植物的殘枝落葉容易堵塞排水管道，致使其排水功能部分或徹底喪失。

微生物病害對石窟群的危害一方面是微生物污染嚴重破壞了文物的外觀，在其表面留下綠色、黑色等各種顏色的微生物污染物，極不美觀，大大降低了其藝術價值;另一方面，微生物生長代謝產生的有機酸（草酸、檸檬酸、葡萄糖酸、乙醛酸、酒石酸、水楊酸等）還會對石材造成侵蝕和破壞作用。微生物代謝分泌出得各種有機酸與巖石礦物質反應，生成各種鹽類，重結晶產生的應力對磚石產生機械破壞。在磚石的物理結構上，礦物晶體之間存在著微小的縫隙，被稱為微孔。由于這些微孔的存在，微生物的菌絲可以在微孔中生長、穿插，不僅直接對磚石基體造成機械損害，還可誘發(fā)其它形式的物理化學風化作用;菌絲的穿插生長，在磚石基質內產生大量微裂隙，水分通過裂隙進入磚石基質的內部，反復凍融也會對磚石產生風化破壞。最后，當微生物死去后，腐殖質堆積物可以作為高等植物和其他微生物的營養(yǎng)源。此外，微生物呼吸作用產生二氧化碳與周圍水分形成的無機碳酸，也會影響周圍微環(huán)境PH，可以加快巖石礦物風化[7]。

（4）水泥修補痕跡

香溪洞石窟群曾使用水泥作為修補材料，在長時間雨水的作用下，大量可溶鹽或膠料析出，表面顏色發(fā)白、泛黃，影響穩(wěn)定性與外觀。另外，石窟群窟口門沿、臺階均為水泥修補，與周圍環(huán)境極不協(xié)調，嚴重影響其美學價值。

四、總結

通過病害調查我們發(fā)現(xiàn)，長期處于露天保存環(huán)境中的香溪洞石窟群，由于巖石自身結構疏松、易風化，加之水和生物的作用，已產生大面積的粉狀脫落、表面溶蝕、裂隙、微生物病害及人為破壞，并且上述病害仍在繼續(xù)惡化，如不盡快采取有效保護措施，其對文物的危害將加劇，甚至會影響遺址本身的穩(wěn)定性。所以對本石窟群進行科學系統(tǒng)的病害調查，對以后的保護修復有重要意義。

參考文獻：

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[2]趙曉文.植物對土遺址裂隙的影響及其作用機理研究[D].西北農林科技大學，2014

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[6]趙燕林.甘谷大像山石窟之大佛像雕塑藝術研究[D].西北師范大學，2009

[7]劉佳.高寒地區(qū)瀕危露天石質文物保護的探索[D].西北大學，2

作者簡介：

余騰飛（1990--）男，漢族，河南鎮(zhèn)平人，新疆維吾爾自治區(qū)文物考古研究所，助理館員，碩士研究生，研究方向：陶器、金屬器、有機質文物的保護修復。