山西大同觀音堂觀音殿壁畫制作材料與工藝分析

李娜 蘇伯民 馮雅琪 孫勝利 尹剛 于宗仁

內(nèi)容摘要：山西大同觀音堂是大同市現(xiàn)存始建年代最早的專門供奉觀音菩薩的佛教寺院，其主殿觀音殿內(nèi)現(xiàn)存清末壁畫約70m2，是山西地區(qū)具有代表性的清代重要壁畫作品。應(yīng)用顯微鏡（OM）、X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）等多種分析方法對觀音堂壁畫樣品的微觀結(jié)構(gòu)和礦物顏料成分進(jìn)行分析，并對其壁畫材料及工藝作初步解析。結(jié)果表明觀音堂壁畫使用了傳統(tǒng)的干壁畫繪制工藝，即在建筑內(nèi)部的青磚墻體上抹上添加碎麥秸的灰泥，在灰泥上涂抹一層很薄的含有更細(xì)植物纖維的黏土，制成細(xì)泥層，在細(xì)泥層上涂刷高嶺石或方解石制成白色底色層，用于作畫。壁畫使用顏料分別為朱砂、石青、石綠、鉛丹、雌黃、水白鉛礦及赤鐵礦等常見礦物質(zhì)顏料。研究結(jié)果可為了解清代大同本地的壁畫制作工藝和材料提供重要的科學(xué)資料。

關(guān)鍵詞：觀音堂;壁畫顏料;制作工藝

中圖分類號(hào)：K854.3? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1000-4106（2021）01-0128-09

Abstract：Guanyintang is regarded as the earliest Buddhist temple for worshipping Avalokitesvara（Guanyin）in Datong， Shanxi Province. There are about 70 m2 of murals from the late Qing dynasty in the main hall， Guanyindian， that are significant as being representative of Qing dynasty murals from the Datong area. Several analysis methods including microscopy（OM）， X-ray diffraction（XRD）and scanning electronic microscopy（SEM）， etc. were utilized in analyzing the micro-structures and mineral pigments of mural samples from Guanyintang; this analysis can provide a preliminary interpretation of the painting materials and techniques. The results show that the traditional painting technique of applying a secco in layers to the inner walls of the temple was used. First， a base layer of loess clay containing chopped reeds was plastered onto the interior surface of the brick wall. A clay wash， which contains thin fibers， was then coated over this layer of plaster， following which a thin white layer of kaolinite or calcite was added as the final surface on which paint could be applied. The mural samples show the presence of various common mineral pigments such as cinnabar， azurite， malachite， minium， orpiment， plumbite and hematite， etc. The results of this study can provide important scientific data for understanding the wall painting technology and materials utilized at Datong in the Qing dynasty.

Keywords：Guanyintang; wall paintings; materials; production technology

1 引 言

觀音堂位于山西省大同市城西8千米處同云公路北側(cè)，始建于遼代重熙六年（1037），歷經(jīng)遼、明、清的三次焚毀后重修，現(xiàn)存建筑為清順治八年（1651）在舊址上重建。后經(jīng)清朝及民國年間的多次局部修葺[1，2]，1979年，對該寺院進(jìn)行了全面整修，保存至今。1996年，觀音堂被公布為省級(jí)文物保護(hù)單位，2013 年公布為第七批全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位，是山西省重要的文化遺址之一。

觀音堂正殿即觀音殿，是整個(gè)觀音堂建筑群的主體建筑，由玄關(guān)和主室組成，以其所存石雕彩塑聞名于世[2-4]。殿內(nèi)現(xiàn)存清代水墨和重彩工藝壁畫約70m2。壁畫主要由兩部分組成：一是建筑彩繪裝飾，主要包括頂部木構(gòu)架的方格紋盤龍及東西山墻上方的水墨山水，彩繪花卉圖案;二是重彩工筆壁畫，主要包括：東壁山墻12幅“觀世音菩薩普門品”，西山墻12 幅“觀音菩薩十二大愿圖”，北壁玄關(guān)門楣二龍戲珠圖和后檐墻十八羅漢渡海圖，玄關(guān)東西兩壁的“龍女作法圖”和“善財(cái)參明智居士圖”[5]?，F(xiàn)存壁畫大體保存完整，位于主要山墻的壁畫色彩鮮艷，畫面內(nèi)容豐富，構(gòu)圖精美，對中國觀音信仰研究有重要和獨(dú)特的歷史價(jià)值，同時(shí)也是研究清代壁畫藝術(shù)風(fēng)格形式、繪畫工藝的重要參考資料之一。近年來受滲水及環(huán)境變化影響，局部壁畫出現(xiàn)地仗酥堿、起甲、顏料層脫落、裂隙等問題（圖1）。

關(guān)于觀音堂壁畫研究的文獻(xiàn)極少，至今尚沒有壁畫材質(zhì)和工藝研究的相關(guān)報(bào)道?；谄洫?dú)特歷史、工藝價(jià)值及保護(hù)需求，在對觀音堂壁畫現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查評估的過程中，利用多種方法有針對性地對該處壁畫開展相關(guān)材料及工藝的分析研究，本文就初步研究結(jié)果作具體闡述。

2 樣品與分析方法

2.1 樣品描述

觀音殿局部可觀測到重層壁畫，本次研究中涉及的研究對象主要為表層壁畫，針對觀音殿壁畫特點(diǎn)，選取代表材料區(qū)域，進(jìn)行微量取樣分析。此次共收集東、西、北三壁壁畫樣品共28個(gè)，樣品規(guī)格≤1×1mm2。

2.2 分析儀器及方法

壁畫調(diào)查和研究工作以實(shí)驗(yàn)室分析為主，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查得出結(jié)論。通過相應(yīng)分析方法獲取壁畫地仗層的粒度分布、繪畫材料及層位結(jié)構(gòu)等。分析儀器及方法如下。

1） 顯微鏡：Keyence VHX-1000三維視頻顯微鏡，20—200x鏡頭;Leica DMLP偏光顯微鏡，配有5X、10X、20X、50X物鏡。

2） 樣品包埋及剖面研磨：樣品使用環(huán)氧樹脂及相應(yīng)固化劑（Epo Thin TM 2）包埋，待凝固穩(wěn)定后，使用磨拋機(jī)（MetaServ250）進(jìn)行研磨拋光至適用。

3） 粒度分析儀：Winner2308激光粒度分析儀，測試范圍：1—2000μm，通道數(shù)100;分散方法：紊流分散、正激波剪切技術(shù)（干法）;準(zhǔn)確性誤差<1%;激光器參數(shù)：He-Ne激光器;λ=632.8nm，p>4mW;測量速度：<1min/次。

4） X射線衍射儀（XRD ）：D/max 2500 PC X射線衍射儀，銅靶（Cu），DS=1°，SS=1°，RS=0.3mm，管壓40Kv，管流100mA，連續(xù)掃描，掃描范圍3°—70°。

5） 掃描電子顯微鏡及能譜分析儀（SEM-EDS）。JSM-6610LV（JEOL）鎢燈絲掃描電子顯微鏡，INCA x-act型（OXFORD）X射線能譜儀。對樣品預(yù)先進(jìn)行噴金處理，使用二次電子及背散射探頭，分析電壓為 25—30kV 。

3 結(jié)果與討論

3.1 壁畫層位結(jié)構(gòu)信息

（1） 支撐體：觀音殿壁畫所依附支撐體為建筑青磚墻體，與山西大多古代殿堂類似，墻壁下部用青磚砌筑高約0.8m的坎墻（亦稱“下堿”），用以防潮和承托墻身荷載[6]，上部墻體用草泥覆蓋修飾，并在其上繪制壁畫。

（2） 壁畫層位結(jié)構(gòu)：觀音殿壁畫脫落處可以清晰地觀測到其大致的壁畫層位結(jié)構(gòu)信息，如圖2所示，西壁有重層壁畫兩層，總厚度4cm左右。上下兩層壁畫皆有兩層泥質(zhì)地仗，其中底層壁畫的兩層地仗皆摻加麥秸、麥殼，但不同層位的泥質(zhì)材料有明顯顏色差異，無明顯細(xì)泥層覆蓋;上層壁畫地仗較薄，可觀測到含有麥秸的粗泥層及含有細(xì)麻纖維的細(xì)泥地仗（厚度≤1mm）兩層（圖3）。東壁、北壁繪畫風(fēng)格與西壁一致，但并未觀測到重層壁畫的存在，其層位結(jié)構(gòu)依次為青磚墻體、摻有麥秸的粗泥層、含有麻纖維的細(xì)泥層、白粉層、壁畫顏料層。

（3） 壁畫層剖面結(jié)構(gòu)

樣品剖面觀察中發(fā)現(xiàn)繪畫層中存在兩種不同白粉層工藝的壁畫微觀層位結(jié)構(gòu)。以源自紅色火焰紋圖案和人物藍(lán)色衣飾部位的兩個(gè)樣品（圖4）為例，顯微鏡入射光下，前者樣品剖面展示出兩層界限分明的白色底層，下層白色厚度范圍40—70μm之間，中間涂有一層極薄的黑灰色層，上層乳白色，厚度范圍15—40μm（圖4上）;后者剖面則顯示（圖4下）只有單一的、厚度在30μm左右的白色粉層，其視覺特征與上一樣品（GYT01）剖面上層乳白色類似，表層涂繪幾μm到上百μm厚度、顏色不一的顏料層，樣品GYT02的藍(lán)色表層顏料最厚可達(dá)到近200μm。

進(jìn)一步的樣品剖面觀測證實(shí)了壁畫繪制中在不同區(qū)域有單一或者多層白色粉層的應(yīng)用，如圖5所示，源自北壁東下方紅色衣飾圖案的樣品（GYT03）和北壁西上綠色荷葉圖案的樣品（GYT04）剖面結(jié)構(gòu)都顯示泥質(zhì)地仗之上有厚度70μm左右的白粉層，然后涂刷有一層黑灰色泥質(zhì)層，之后，或再次涂刷白色底層后涂色，或直接涂刷色彩。黑灰色泥質(zhì)層厚度區(qū)別較大，從幾μm到40μm左右不等。

綜上所述，除了局部重層壁畫以外，剖面結(jié)構(gòu)進(jìn)一步證實(shí)觀音殿壁畫依次由摻加麥秸且顆粒相對粗糙的粗泥層（第一層）、摻有麻纖維的細(xì)泥層（第二層）、白色粉層以及顏料層組成，各層之間界面粗糙但界限分明。其中白色粉層有兩種情況，一種是單一的白色粉層，另一種是白色打底涂刷一層灰黑色物質(zhì)后再用白色層覆蓋。白粉層厚度0—140μm不等，多集中在50—140μm的范圍，而顏料層因顏色區(qū)域、色調(diào)不同，厚度從幾十到上百μm不等，且有單一顏料、多層顏料，以及混合顏料使用的多種方式（圖6）。

3.2? 地仗層

觀音殿壁畫保存相對完好，在不破壞壁畫畫面及結(jié)構(gòu)的前提之下，本次取得西壁中部地仗樣品4個(gè)，其中粗泥層地仗（底層地仗）樣品3個(gè)、細(xì)泥層地仗樣品1個(gè)。根據(jù)粒度分析的測試結(jié)果（表1）可知，觀音殿壁畫地仗樣品中，粗泥層組成類似，粉粒（75—5μm）及細(xì)砂（250—75μm）含量類似，在40—50%左右，黏粒（<5μm）含量約為6.5%;細(xì)泥層粉粒和砂粒含量分別為42.0%和43.9%，黏粒含量約14%，黏粒含量明顯高于粗泥地仗。細(xì)泥層與粗泥層沙土比分別在3∶2和3∶1左右，兩層物理結(jié)構(gòu)組成相對穩(wěn)定。受樣品量限制，未能取得纖維含量的有效數(shù)據(jù)。

掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)細(xì)泥層纖維直徑小于20μm，表面相對光滑，與泥質(zhì)材料結(jié)合緊密;粗泥層中的麥秸纖維可見最大直徑300μm左右，表層紋理明顯（圖7）。兩層泥質(zhì)地仗皆有鱗片狀層狀分布結(jié)構(gòu)，但細(xì)泥層有明顯板結(jié)部分，結(jié)合相對緊密，孔隙較大且分布無規(guī)律，而粗泥層中顆粒片狀分布相對規(guī)則，稍顯松散，空隙分布明顯小于細(xì)泥層（圖8）。

由此推論，觀音殿壁畫兩層地仗細(xì)砂及粉粒含量相當(dāng)，細(xì)泥層較高的黏粒含量，形成有明顯不規(guī)則孔隙結(jié)構(gòu);粗泥層微觀結(jié)構(gòu)顯示孔隙分布均勻細(xì)小，黏結(jié)性能略差，二者密度類似。

3.3 白粉層

樣品XRD分析顯示白色礦物石英、高嶺石及方解石的特征峰（圖9）。使用SEM-EDS分析對白色粉層材料進(jìn)一步觀測定性，以樣品GYT01為例（圖10），根據(jù)其EDS面掃描結(jié)果中的兩層白色相比較，上層Si、Al、K元素密集，C元素信號(hào)較弱，下層Ca元素信號(hào)增強(qiáng)，Si、Al信號(hào)整體明顯減弱，推測上層硅鋁酸鹽含量較大，主要成分為高嶺石;而下層白色粉層為以碳酸鈣為主的，與高嶺石類材料的混合物。關(guān)于兩層白色之間的黑灰色薄層，并未獲得足夠的信息，暫時(shí)無法定性。

僅有單一白色粉層的樣品GYT02的EDS光譜顯示Si、Al信號(hào)極強(qiáng)，同時(shí)包含Ca、Fe、K元素，可推斷材料為以硅鋁酸鹽成分為主，含有少量碳酸鈣的高嶺石混合物。

3.4 顏料分析

調(diào)查以觀音殿東、西、北壁重彩工筆畫面為研究對象進(jìn)行微量無損取樣，采用X射線衍射（XRD）對樣品進(jìn)行材料定性分析。

針對觀音殿壁畫繪畫特點(diǎn)，本次選取代表性色彩：紅、綠、藍(lán)、棕、黃等區(qū)域有效樣品23個(gè)，對顏料進(jìn)行XRD測定分析，樣品信息及分析結(jié)果如表2和圖11所示。分析結(jié)果表明大同觀音堂壁畫使用的主要紅色顏料為朱砂，北壁土紅色區(qū)域使用了水白鉛礦、赤鐵礦與雌黃（樣品Nw-U-25），綠色顏料檢測為石綠和氯銅礦，藍(lán)色顏料為石青，膚色和棕色使用的主要顏料為鉛丹和密陀僧，黃色區(qū)域顯色成分為雌黃。樣品中多檢出石英及高嶺石成分，應(yīng)為顏料伴生礦或者底層白色粉層成分。

4 結(jié) 論

（1） 山西大同觀音堂觀音殿壁畫以青磚建筑為支撐體，墻面被混有麥秸的粗泥層覆蓋，之后用比較細(xì)膩的混有麻纖維的細(xì)泥層修飾。觀音殿西壁壁畫脫落處清晰可見重層壁畫。底層壁畫地仗兩層皆摻加麥秸纖維，總厚度約為3.5cm;表層壁畫地仗總厚度1cm左右，其中表層細(xì)泥地仗厚度1mm左右。

觀音殿壁畫地仗粗、細(xì)泥層沙土比分別為3∶2和3∶1，粗泥層微觀結(jié)構(gòu)顯示顆粒片狀分布相對規(guī)則，稍顯松散，細(xì)泥層結(jié)構(gòu)相對緊密，但孔隙較大且分布不均，二者物理性能良好，結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定。

（2） 白色粉層有兩種，其一為有極薄黑灰色夾層的兩層白色顏料組成的粉層，材料以方解石和高嶺石混合物為主，底層白色方解石含量較大，而上層白色高嶺石含量較大。另一種為單一白色粉層，主要成分是以高嶺石為主，摻加有方解石的白色顏料。粉層厚度為0—140μm不等，多集中在50—140μm的范圍之間。

（3） 壁畫顏料色彩豐富，樣品分析結(jié)果顯示為朱砂、石青、石綠、鉛丹、雌黃、水白鉛礦及赤鐵礦等礦物質(zhì)顏料的使用。顏料層有單一、多層及混合顏料的多種組合方式，厚度幾十到幾百μm不等。

觀音堂壁畫總體采用了傳統(tǒng)干壁畫工藝[7，8]，且具有其獨(dú)特的白色粉層工藝。本研究取得的山西觀音堂壁畫相關(guān)地仗組成、層位分布及礦物顏料成分使用特點(diǎn)的相關(guān)信息，為觀音堂清代壁畫考古及科學(xué)保護(hù)提供了必要的基礎(chǔ)資料。但現(xiàn)階段繪畫使用的有機(jī)類染料及膠結(jié)材料暫未被確認(rèn)，但普遍認(rèn)為使用了動(dòng)物膠、樹膠、蛋白或者干性油物質(zhì)[9-12]。壁畫病害現(xiàn)狀與其制備工藝材料以及賦存物理環(huán)境的相關(guān)聯(lián)性需進(jìn)一步深入分析研究。

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