新疆庫木吐喇石窟壁畫材料的無損分析研究

摘要：為研究新疆庫木吐喇石窟壁畫的材料和工藝，文章梳理了壁畫中常見的檢測分析手段，提出多種原位無損檢測手段互為印證，配合標(biāo)準(zhǔn)譜庫的建立，結(jié)合已有材料及工藝信息的原位無損檢測思路。以庫木吐喇石窟第16窟、第23窟的原位無損調(diào)查為例，在系統(tǒng)梳理總結(jié)已有的龜茲石窟壁畫制作材料及技法研究的基礎(chǔ)上，闡釋庫木吐喇石窟對于探究古代龜茲地區(qū)文化交融、多民族和諧共處這一史實的重要作用。

關(guān)鍵詞：庫木吐喇石窟；科技分析；材料工藝；闡釋利用

庫木吐喇石窟地處絲路要沖，是古代龜茲地區(qū)在規(guī)模上僅次于克孜爾石窟的重要佛教石窟寺遺存，也是佛教中國化及佛教回傳的重要實物例證，現(xiàn)遺存有豐富而獨(dú)特的石窟建筑、壁畫（圖1）、塑像和題記等。其壁畫遺存包含漢風(fēng)、龜茲風(fēng)、回鶻風(fēng)等多種風(fēng)格，題記則包括漢文、龜茲文、回鶻文等，均反映出古代龜茲地區(qū)與中原地區(qū)的密切聯(lián)系，以及自古以來新疆就是多民族聚居、多元文化共存地區(qū)的事實。這些珍貴的歷史文化遺存直觀地向我們展現(xiàn)了當(dāng)時的世俗生活、藝術(shù)審美和精神寄托，對于研究和探討古代龜茲地區(qū)的文化交融、多民族和諧共處的歷史事實具有十分深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義。

對于庫木吐喇石窟所蘊(yùn)含的豐富歷史文化信息，國內(nèi)外學(xué)者從不同研究方面做了大量研究[1-5]，但針對石窟壁畫制作材料及工藝的研究仍相對較少。開展相關(guān)研究，不僅能夠客觀地解析繪制壁畫的用材及工藝，還能夠通過對材料及工藝的起源、傳播、發(fā)展等的研究，揭示其中所蘊(yùn)含的物資貿(mào)易、技法傳播、文化交流等深層內(nèi)涵。

對于壁畫制作材料與工藝的研究，目前主要借助現(xiàn)代科學(xué)檢測手段。根據(jù)其是否需要采樣，可分為原位無損檢測和微損取樣兩種。由于文物資源的不可再生性，原位無損檢測手段因其無損、便捷等特點，在文物檢測中的使用有著廣泛的發(fā)展前景。本文較為系統(tǒng)地總結(jié)了壁畫中常用的檢測分析手段，以原位無損檢測手段在庫木吐喇石窟中的應(yīng)用實例，來闡述無損科學(xué)分析手段在庫木吐喇壁畫內(nèi)涵闡釋中的重要作用。

一、庫木吐喇石窟壁畫制作材料和工藝概況

庫木吐喇石窟壁畫制作工藝為典型的干壁畫工藝，一般先在陡峭的砂礫巖崖壁上開鑿洞窟，然后在洞窟圍巖上用摻有麥秸稈及其他添加料的麥草泥抹平，形成泥質(zhì)地仗層，待這層泥質(zhì)地仗層完全干燥后再涂刷石膏，最后進(jìn)行描線添彩。

關(guān)于庫木吐喇石窟壁畫的制作材料和技法，目前仍缺乏較為系統(tǒng)和完善的研究，現(xiàn)有的成果多集中在克孜爾石窟，涉及庫木吐喇石窟的較少。李英亮[6]、王玉[7-8]等學(xué)者曾對庫木吐喇石窟部分洞窟壁畫材料及工藝進(jìn)行科學(xué)檢測，顏料分析結(jié)果顯示，白色主要為石膏，紅色主要為鉛丹及鐵紅，藍(lán)色為青金石，綠色為氯銅礦，棕色及棕黑色為炭黑、二氧化鉛，金屬箔為金箔。

二、壁畫中常見的分析檢測方法

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代科學(xué)檢測儀器在石窟寺壁畫的檢測分析中得到廣泛應(yīng)用。原位無損類使用頻率較高的儀器有便攜顯微鏡、便攜X射線熒光光譜儀（P-XRF）、多光譜攝影、高光譜、熒光光纖光譜（FOFS）等；微損取樣類使用頻率較高的儀器有X射線衍射（XRD）、拉曼光譜、紅外光譜（FTIR）、能譜掃描電鏡（SEM-EDS）、高效液相色譜（HPLC）等。

雖然原位無損手段在檢測精度和準(zhǔn)確度上與微損取樣分析有較大差距，但因文物的不可再生性，其無損、便捷的優(yōu)點使它仍受到眾多研究者的青睞?？赏ㄟ^以下方式提升原位無損檢測的科學(xué)性和有效性：首先，應(yīng)用多種無損分析技術(shù)相互印證，能夠獲得較為全面的壁畫制作材料、工藝、病害等多種信息，可為多種研究目標(biāo)增添所需的研究資料；其次，雖與實驗室技術(shù)分析相比，一些無損分析技術(shù)在檢測能力上還有一定的局限性，但通過現(xiàn)場和實驗室研究對照，積累經(jīng)驗，建立標(biāo)準(zhǔn)譜庫，多種分析技術(shù)結(jié)果互為印證，可獲取準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)；最后，結(jié)合已有的顏料制作工藝、美術(shù)繪畫技法、畫面內(nèi)容和病害分析等方面內(nèi)容，解讀和判定分析結(jié)果。

三、原位無損檢測在庫木土喇石窟中的應(yīng)用

為初步了解庫木吐喇石窟壁畫的制作材料和工藝，筆者利用便攜顯微鏡、便攜X射線熒光光譜儀、多光譜調(diào)查系統(tǒng)、熒光光纖光譜等原位無損調(diào)查手段，對庫木吐喇石窟第16窟、第23窟進(jìn)行了科學(xué)調(diào)查。

在結(jié)合龜茲地區(qū)壁畫材料、工藝信息的基礎(chǔ)上，利用顯微觀察、X射線熒光光譜儀來檢測庫木吐喇石窟壁畫中的無機(jī)礦物顏料。利用便攜式顯微鏡（Dino-Lite AM7013MZT）觀察壁畫顏料形貌，使用便攜無損的X射線熒光光譜儀（P-XRF）對顏料的元素組成進(jìn)行分析。利用元素判斷顏料的種類，是基于礦物顏料中的特征元素（表1）。如紅色的朱砂，其主要成分為硫化汞（HgS），若在紅色顏料中檢測出汞（Hg）為主要元素，那這種紅色顏料可能是朱砂，而汞（Hg）就是朱砂的特征元素。

對庫木吐喇石窟第16窟、第23窟的礦物顏料進(jìn)行原位無損分析：1.儀器及參數(shù)：便攜式X射線熒光光譜儀（XRF）：尼通（Niton）XL3t 950型；2.激發(fā)源：高性能微型X射線管；銀靶，50KV/200uA；3.測量時間：60s；4.測量模式：土壤模式。

通過現(xiàn)場原位無損檢測，結(jié)合龜茲地區(qū)壁畫制作材料和工藝信息，可初步判斷庫木吐喇石窟第16窟、第23窟壁畫所使用的顏料（表2）。

白色：根據(jù)元素分析結(jié)果，第16窟、第23窟所使用的白色底層應(yīng)為石膏，這與克孜爾石窟使用石膏作為白色底色層相一致。除了作為繪畫底色層外，部分白色顏料層也應(yīng)由石膏繪制。在第16窟主室西券千佛的白色底座上檢測出其主要元素為鉛（Pb），指向含鉛的白色顏料——鉛白的存在。

紅色：根據(jù)元素分析結(jié)果，第16窟、第23窟所使用的紅色應(yīng)為紅赭和鉛丹。紅赭多用于起稿線、背景色等部位，而鉛丹因其細(xì)膩、遮蓋力強(qiáng)等特點，多用于佛的頭光、背光，人物的面部、肌膚以及需要細(xì)膩刻畫的部位。這兩個窟的棕黑色部位均檢測出鉛元素，應(yīng)是鉛丹在外界條件綜合作用下被氧化成了棕色的二氧化鉛（PbO2）。

藍(lán)色：第16窟內(nèi)未見明顯的大面積使用藍(lán)色，但不排除使用靛藍(lán)等有機(jī)藍(lán)色的可能。第23窟的藍(lán)色未檢測出Cu、Co等石青、鈷藍(lán)中的特征元素，且藍(lán)色純正鮮艷，應(yīng)是使用了龜茲地區(qū)常見的青金石。

綠色：綠色是本次檢測的兩個洞窟的主色調(diào)之一，也是包括庫木吐喇石窟在內(nèi)的龜茲石窟壁畫的常見色。本次檢測的所有綠色中均含有Cu，雖僅通過元素?zé)o法確定具體是氯銅礦、孔雀石（石綠）及硅孔雀石中的哪一種，但結(jié)合顯微觀察，根據(jù)其色調(diào)、顆粒度可判斷應(yīng)是在龜茲石窟使用最為廣泛的氯銅礦。

黃色：在本次所檢測的兩個洞窟內(nèi)，壁畫中的黃色較少，僅局部色塊呈現(xiàn)出較淺的黃色。檢測出的主要元素有Pb、As、Fe等，尚無法確定其具體顏料種類。目前僅從肉眼觀察來說，黃色是庫木吐喇石窟乃至龜茲石窟壁畫中較少發(fā)現(xiàn)的顏色，但通過原位無損檢測發(fā)現(xiàn)，在一些淺棕色、淺灰色的色塊中，其主要元素為As，應(yīng)是雌黃在外界作用下發(fā)生了褪色。由此不難推測，在包括庫木吐喇石窟在內(nèi)的龜茲石窟壁畫中，黃色也應(yīng)是常見顏色之一，只是仍需進(jìn)一步通過科學(xué)檢測來驗證。

黑色：本次檢測的黑色顏料均含Pb和As，這兩種元素所對應(yīng)的礦物顏料原色均不呈現(xiàn)黑色，應(yīng)是發(fā)生了變色。因此，從嚴(yán)格意義上來說，這并不算是黑色顏料。正常情況下，常見的黑色顏料以炭黑為主，但通過XRF尚無法檢測出C元素，需要配合一些其他科學(xué)分析手段來確定是否有炭黑的使用。

金屬箔：本次檢測在第23窟內(nèi)還發(fā)現(xiàn)了金箔裝飾，主要集中在人物服飾和佛座上的裝飾等部位，通常呈棕黑色，常由5個菱形的小塊組成小花形狀。因其呈棕黑色，肉眼較難觀察到明亮的金色，但通過元素分析發(fā)現(xiàn)，其主要成分為Au和Pb，應(yīng)是使用了金箔。

雖然龜茲石窟現(xiàn)存的顏料多為無機(jī)礦物顏料，但結(jié)合近年來的研究，筆者有理由相信壁畫中應(yīng)該普遍使用了靛藍(lán)、紫礦、黃檗、藤黃等有機(jī)顏料。因有機(jī)顏料本身易褪色、變色且相對礦物顏料的量來說較少，在經(jīng)歷了長時間的暴露后，多數(shù)已經(jīng)失去原來的色彩，因而現(xiàn)今較難觀測和表征。而本次調(diào)查，筆者及課題組成員通過便攜紫外燈、多光譜攝影、熒光光纖光譜、便攜顯微鏡觀察等發(fā)現(xiàn)第16窟、第23窟壁畫中一些有機(jī)顏料遺存的痕跡，但仍需要進(jìn)一步調(diào)查，以確定具體種屬。

四、庫木土喇石窟壁畫材料及技法所體現(xiàn)的社會背景

庫木吐喇石窟壁畫的制作工藝及技法為典型的中國特色“干壁畫”技法，不同于西方的“濕壁畫”，且繪畫技法、裝飾技法同中國遺存的其他壁畫及文獻(xiàn)記載相一致。庫木吐喇石窟及龜茲地區(qū)壁畫中現(xiàn)存顏料多為礦物顏料，如紅色多為鉛丹、赭石，藍(lán)色多為青金石，綠色多為氯銅礦，白色有石膏、鉛白等，與敦煌莫高窟、天水麥積山石窟等較為接近。而新疆或龜茲地區(qū)不出產(chǎn)的部分繪畫材料，經(jīng)由絲綢之路轉(zhuǎn)運(yùn)至此，如產(chǎn)自中原的朱砂、南亞熱帶地區(qū)的紫礦，在庫木吐喇石窟及其他龜茲石窟中廣泛應(yīng)用，體現(xiàn)了特定歷史背景下絲路貿(mào)易的繁榮。

公元4世紀(jì)中葉至5世紀(jì)末，是龜茲石窟的大發(fā)展期，其壁畫題材內(nèi)容更為豐富，繪畫風(fēng)格向本地區(qū)民族化方向發(fā)展，壁畫構(gòu)圖與布局趨于規(guī)范化，龜茲石窟藝術(shù)模式開始形成和規(guī)范，并對東西方佛教藝術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生影響。該時期也是中國乃至世界佛教發(fā)展的轉(zhuǎn)折點，當(dāng)時龜茲壁畫所使用的材料及技法得到了極大的豐富與發(fā)展。就目前的統(tǒng)計來看，金箔裝飾在6—8世紀(jì)的使用達(dá)到巔峰。公元658年，唐朝設(shè)立的安西都護(hù)府從高昌交河移至龜茲，并升為安西大都護(hù)府，管轄天山以南直至波斯東部的廣袤地區(qū)。在此背景下，龜茲地區(qū)進(jìn)入了經(jīng)濟(jì)文化大繁榮時期，從壁畫用材及技法中反映出龜茲在當(dāng)時中央王朝統(tǒng)治下社會相對穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)繁榮、文化昌盛的歷史背景。

本文梳理了壁畫中常見的檢測分析手段，提出利用多種原位無損檢測手段相互印證，配合標(biāo)準(zhǔn)譜庫的建立，結(jié)合已有材料及工藝信息，可在確保無損的前提下，最大限度利用原位無損檢測手段挖掘文化遺產(chǎn)所蘊(yùn)含的深刻內(nèi)涵。在系統(tǒng)梳理總結(jié)已有龜茲石窟壁畫制作材料及技法研究的基礎(chǔ)上，以庫木吐喇石窟第16窟、第23窟的原位無損調(diào)查為例，闡明采用科學(xué)調(diào)查手段對深入挖掘庫木吐喇石窟壁畫深刻內(nèi)涵的重要作用。相信隨著更多科學(xué)方法的引入，庫木吐喇石窟對我們研究和探討古代龜茲地區(qū)文化交融、多民族和諧共處這一史實的重要作用將會進(jìn)一步凸顯。

（本文所涉的現(xiàn)場原位無損檢測由浙江大學(xué)考古與藝術(shù)系的趙思涵博士、余亞清碩士共同完成，在此表示誠摯謝意）

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作者簡介：

劉昭昭（1987—），女，漢族，陜西旬陽人。大學(xué)本科，文博館員，研究方向：洞窟形制研究。