云岡石窟第20窟西立佛表面色彩調(diào)查與保護(hù)研究

董 凱

（云岡研究院，山西 大同 037007）

云岡石窟第20 窟是早期大像窟之一，云岡研究院杭侃院長曾認(rèn)為20 窟的西壁，在第一期東西脅佛完成不久就已經(jīng)開始坍塌，[1]導(dǎo)致三世佛格局中的西立佛受到破壞，現(xiàn)僅存佛像部分頭光和雙腳以及蓮臺殘跡。1992 年窟前考古發(fā)掘中，發(fā)現(xiàn)了此批砂巖雕刻衣紋、榫卯殘件，考證為第20窟西側(cè)立佛像的崩塌遺物。為了長久保存這些文物，恢復(fù)西立佛應(yīng)有的風(fēng)貌，云岡研究院對云岡石窟窟前考古發(fā)掘出的砂巖雕刻殘件進(jìn)行全面調(diào)查與研究。

一、石塊成因與表面病害

地震、山體裂縫，石窟向外倒的卸荷力，或第20窟以西砂巖疏松，雕鑿設(shè)計等因素，都可能是導(dǎo)致第20 窟外壁坍塌的原因，從而牽連了西立佛。西立佛殘石上用于牽拉和固定的榫卯，表明古人曾試圖原址復(fù)原，但沒有成功。從每塊石頭的顏色來看，有一定的區(qū)別，例如相鄰的兩塊石頭一塊發(fā)黑，一塊發(fā)黃，而且從拼對出的石塊與20 窟主佛與東立佛對比，相同高度層位的巖石顏色也不盡相同，沒有按照山體的巖石變化而變化，而是不規(guī)律的；另外石塊是每層平行排列，上面石塊體量小，下面石塊體量逐漸變大，這些都充分證明了這些石頭非原西立佛坍塌石塊，應(yīng)是運(yùn)用周邊石料選取相對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的石塊，并進(jìn)行了力學(xué)設(shè)計制作而成，并有助于過去只能單純?nèi)肆Φ钠囱b，同時也避開了身上重要的衣紋結(jié)構(gòu)線，盡量減少對西立佛整體效果的影響，然后運(yùn)用榫卯結(jié)構(gòu)安裝到西立佛原有的位置上。

從每塊石塊的側(cè)面來看是向前傾斜的梯形，表面大背面?。▓D1-1），開始我們不理解其原因，后來通過電腦上的拼對試驗，又參照第20 窟東立佛的傾斜角度為5 度，從而證明了古人為了保持整個西立佛結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，為了拼裝出傾斜角度，采用了接觸面垂直的層層疊壓方法，更好地讓下面的石塊起到承重作用，同時配以石塊背面的榫卯結(jié)構(gòu)，這大大提高了石塊拼裝的可行性和安全性。而西立佛山體上沒有起牽拉作用的孔洞，也說明了此復(fù)原工程沒有具體實(shí)施，具體原因可能是工程難度太大，危險性太高或西立佛處山體結(jié)構(gòu)疏松。北魏官方開鑿石窟的最西端，就是西立佛的位置，從后期的調(diào)查研究來看，第20 窟以西山體結(jié)構(gòu)不適于開鑿大型雕刻（圖1-2），所以達(dá)不到安裝的要求，最終只能將石塊掩埋于此。

圖1-2 第20窟以西為后期小型洞窟

此批衣紋殘件表面主要病害有：風(fēng)化、結(jié)殼、表面污染、顏料層龜裂、酥粉、裂隙等病害，由于長期掩埋在地下，所以頑固泥漬較多，顏料層容易掉色或脫落（圖2、3、4）。

圖2 表面污染和風(fēng)化

圖3 裂隙

圖4 顏料龜裂、酥粉

二、檢測分析

對砂巖上的紅色顏料進(jìn)行了取樣（圖5），并進(jìn)行了XRF、顯微共聚焦拉曼光譜分析。XRF 測試結(jié)果（表1）顯示，硅(Si)含量最高，為45.138，硅是極為常見的一種元素，廣泛存在于巖石、砂礫、塵土之中，所以說明檢測的顏料中帶入了部分塵土或巖石粉末。含量第二多的是鐵(Fe)，為23.923，是鐵紅顏料的主要成分。顏料層拉曼測試結(jié)果（圖6、7）顯示紅色樣品的拉曼光譜特征峰為226.25cm-1、291.875cm-1、410cm-1，這與圖譜庫中鐵紅的拉曼光譜特征峰226cm-1、293cm-1、410cm-1對應(yīng)比較好，所以判斷該顏料為鐵紅。

表1 XRF測試結(jié)果

圖5 顏料層取樣位置

圖6 顏料層拉曼測試結(jié)果（1）

圖7 顏料層拉曼測試結(jié)果（2）

鐵紅也稱為土紅，主要成分為三氧化二鐵（Fe2O3），作為顏料的鐵紅主要來源于赤鐵礦。鐵紅的性質(zhì)雖然很穩(wěn)定，但是受環(huán)境的影響會造成色彩明度降低，此外鐵氧化物在強(qiáng)光的照射下可能會發(fā)生相變。[2]

這類顏料非常復(fù)雜,在黏土礦物中含有大量鐵時顯現(xiàn)紅色為紅土(或土朱),顯現(xiàn)赭色為赭石。雖然含鐵量很高但不顯色的黏土礦物，經(jīng)加熱顯示紅色(Fe2O3含量一般為20%-70%)，稱之為煅紅土；用含硫酸亞鐵的黏土煅燒的紅顏料稱之為絳礬或礬紅。當(dāng)這類黏土燒出產(chǎn)物α-Fe2O3含量高達(dá)75%以上時，稱之為鐵紅或鐵丹。[3]

綜合分析數(shù)據(jù)，得出的顏料為無機(jī)礦物顏料，經(jīng)過拉曼測試得出顏料層的顯色層為鐵紅(Fe2O3)。根據(jù)其它云岡石窟出土的文物來看，大量的使用了紅色，由此可推斷云岡石窟北魏早期洞窟的用色習(xí)慣和用色材料，為之后具體的色彩研究提供了數(shù)據(jù)支持。

三、修復(fù)試驗

試驗?zāi)康模罕Ｗo(hù)修復(fù)實(shí)施前需要對文物的材料及各病害的修復(fù)方法開展研究與試驗。針對不同的病害種類選擇合適的保護(hù)修復(fù)材料和技術(shù)。首先，選取合適的清洗材料，在不損害文物的前提下，清除文物表面污染，使文物恢復(fù)原有風(fēng)貌。其次，選取合適的膠結(jié)材料以提高文物本身的強(qiáng)度和與支撐體之間的粘結(jié)強(qiáng)度，保持文物的穩(wěn)定性。

試驗內(nèi)容：根據(jù)前期勘察結(jié)果，針對文物病害狀況，通過試驗篩選合適的保護(hù)修復(fù)材料和相應(yīng)的保護(hù)修復(fù)工藝，并經(jīng)過一段時間的觀察，評估這些材料和工藝的效果，為最終的保護(hù)修復(fù)措施提供依據(jù)。

試驗內(nèi)容主要包括石質(zhì)文物表面的除塵、清洗；使用現(xiàn)代和傳統(tǒng)保護(hù)材料對顏料層進(jìn)行回貼、加固，提高其粘接強(qiáng)度。

評估指標(biāo)包括：粘接、加固強(qiáng)度，能承受多變環(huán)境影響的粘接能力，可能產(chǎn)生的尺寸變化及對文物外觀的影響。

試驗步驟：以國內(nèi)目前石質(zhì)文物相關(guān)保護(hù)工作調(diào)查分析為基礎(chǔ)，對現(xiàn)行保護(hù)修復(fù)石質(zhì)文物的材料與方法做一歸納與評估，確立試驗用的清洗、回軟、加固、粘接等材料，具體試驗步驟如下：

第一步：除塵清洗試驗。

第二步：顏料層加固試驗。

第三步：效果評估。

（一）除塵清洗試驗

此批文物表面污染較為復(fù)雜，表面泥垢較厚掩飾了造像線條，為使其恢復(fù)原貌并減少表面污染物對文物表面的損害亟待進(jìn)行科學(xué)保護(hù)。為此特選用多種清洗方法和清洗材料做試驗，以選出最佳清洗材料及方法。

1.砂巖表面清洗試驗

清洗方法：水清洗；機(jī)械清洗；化學(xué)清洗。

清洗材料：2A溶液（去離子水和乙醇，1:1比例）；3A 溶液（去離子水、乙醇、丙酮，1:1:1 比例）；去離子水。

清洗工具：洗耳球、羊毛刷、排筆、棉簽、棉球、竹刀、低功率手持吸塵器、手術(shù)刀及潔牙機(jī)。

清洗步驟：用羊毛刷、洗耳球清除文物表面灰塵，采用低功率手持吸塵器（50w）收集揚(yáng)起灰塵。

對于與文物表面結(jié)合緊密的泥垢沉積，僅用竹刀等工具剔除比較困難，如果用力過度就會帶起文物表層，所以應(yīng)選用適當(dāng)?shù)能浕芤合冗M(jìn)行軟化再剔除。為此，分別選用去離子水、2A溶液（1:1的去離子水和乙醇）和3A 溶液（1:1:1的去離子水、乙醇和丙酮）進(jìn)行試驗，清洗試驗前后對比明顯（圖8），清洗方法及效果令人滿意（表2）。

表2 泥垢沉積清洗方法及效果

圖8 清洗前后對比照片

清洗試驗結(jié)論：通過對殘塊試驗，2A對絕大多數(shù)表面污染物及泥垢沉積的清洗效果最為顯著，個別不易去除的頑固污漬可試用3A 溶液進(jìn)行去除。清洗方法用化學(xué)清洗結(jié)合機(jī)械清洗較好。

具體操作時，對于比較松散的泥垢沉積，可先試用竹木刀進(jìn)行剔除，如有不易去除的殘留，使用注射器滴入些許去離子水進(jìn)行軟化，后用竹刀輕輕剔除，由表到里，逐次進(jìn)行，再使用羊毛刷、洗耳球進(jìn)行殘余灰塵清理；對于板結(jié)的泥垢沉積，先用排筆或注射器蘸取2A 溶液于污染處進(jìn)行軟化1-2 分鐘，可用保鮮膜進(jìn)行貼敷，以防止其蒸發(fā)，然后用竹刀或手術(shù)刀輕輕剔除，由表到里，逐次進(jìn)行。清洗到接近顏料層時要格外小心，如有掉色、掉顆?，F(xiàn)象，應(yīng)立刻停止清洗。用棉簽蘸取2A 溶液輕輕滾動，直至完全清除泥垢沉積。個別不易去除的污漬，可試用3A 溶液按以上方法用保鮮膜蓋住軟化1-2 分鐘后，進(jìn)行剔除清洗。

2.顏料層清洗試驗

選擇表面彩繪積塵典型區(qū)域，分為四個試驗區(qū)，進(jìn)行清洗試驗。

清洗對象：衣紋殘件

清洗材料：2A 溶液（去離子水和乙醇，1:1 的比例）；3A 溶液（去離子水、乙醇、丙酮，1:1:1 的比例）；去離子水。

清洗工具：棉簽、軟毛筆、洗耳球、羊毛刷。

試驗分四個區(qū)：

1）試驗區(qū)1使用去離子水清洗；

2）試驗區(qū)2 使用2A 溶液（去離子水和乙醇，1:1的比例）清洗；

3）試驗區(qū)3使用3A溶液（去離子水、乙醇、丙酮，1:1:1的比例）清洗；

4）試驗區(qū)4保持原樣。

清洗步驟：使用軟毛筆、羊毛刷、洗耳球?qū)Ρ砻娣e塵進(jìn)行清除，待底層彩繪露出后，用棉簽蘸取清洗溶液，對彩繪表面輕輕滾動，去除附著污染物。棉簽臟后要立刻更換，清洗過程中如發(fā)現(xiàn)掉色現(xiàn)象，應(yīng)立刻停止清洗。如遇到酥粉、起甲病害，應(yīng)先對顏料層下端縫隙里的積塵進(jìn)行清除，可用洗耳球輔助進(jìn)行，然后進(jìn)行預(yù)加固，待其干透穩(wěn)定后再進(jìn)行清洗。清洗方法及效果也較好（表3）。

表3 造像表面彩繪清洗方法及效果

清洗試驗結(jié)論：通過比對后發(fā)現(xiàn)，試驗區(qū)3 清洗后比其他兩個區(qū)域顏色偏白，掉色明顯。試驗區(qū)1和試驗區(qū)2，清洗效果都較好，而試驗區(qū)1 使用去離子水的清洗材料，揮發(fā)慢，容易形成水漬，且滲入石頭內(nèi)部，易產(chǎn)生霉變等病害，造成對文物的二次損害，并有些許的掉色現(xiàn)象。所以考慮采用去離子水和乙醇1:1 的2A 清洗材料，對石質(zhì)文物表面的彩繪進(jìn)行清洗效果較好。清洗試驗前后對比照片（圖9）。

圖9 清洗前后對比照片

（二）顏料層回帖加固試驗

前期準(zhǔn)備：使用軟毛筆、羊毛刷、洗耳球?qū)Ρ砻娣e塵進(jìn)行清除，待底層彩繪露出后，用棉簽蘸取2A（去離子水和乙醇1:1）溶液，對彩繪表面輕輕滾動，去除附著污染物。

加固對象：衣紋雕刻殘件。

加固材料：3%AC-33、3%B-72、3%明膠。

加固工具：棉簽、軟毛筆、羊毛刷、注射器。

試驗分四個區(qū)：選擇典型的不重要的區(qū)域進(jìn)行試驗。試驗區(qū)1 采用3%的AC-33，試驗區(qū)2 采用3%的B-72，試驗區(qū)3采用3%的明膠，試驗區(qū)4為原樣區(qū)。

加固方法：使用軟毛筆、棉簽或注射器對預(yù)加固區(qū)域進(jìn)行輕點(diǎn)或者滴注，然后用棉布包裹脫脂棉做成的拓包隔綿紙進(jìn)行按壓，過程中注意溶液不能過多而導(dǎo)致流掛。加固方法與效果有差異性（表4）。

表4 造像表面彩繪回帖加固方法及效果

試驗結(jié)論：采用3%的B-72溶液對彩繪顏色略有加深，且有炫光，加固效果較好，滲透性也較好；3%的AC-33 溶液對彩繪顏色沒有影響，加固效果和滲透性都較好；3%的明膠溶液加固效果和滲透性較好。通過對比，AC-33 和明膠效果都較好，綜合考慮明膠屬于古代傳統(tǒng)粘接材料，已經(jīng)過了歷史長期的驗證，且此批文物要在室內(nèi)修復(fù)，有溫控設(shè)施，所以在溫度上也非常適合運(yùn)用明膠，故對石雕殘塊表面彩繪進(jìn)行加固選用3%的明膠溶液較好。加固試驗前后對比照片（圖10）。

圖10 加固前后對比照片

結(jié)語

云岡石窟第20窟西側(cè)立佛像的出土對于研究云岡石窟至關(guān)重要，在此通過對西立佛殘塊表面顏色進(jìn)行檢測分析研究，揭示了北魏時期云岡石窟早期大型佛像軀干的用色選擇與材料運(yùn)用，也對其它北魏時期砂巖雕刻顏料的選擇與運(yùn)用提供了數(shù)據(jù)支持。通過對顏料層的保護(hù)試驗，也為保存這珍貴的顏料層提供參考。