摸著石頭尋尋覓覓——中國石窟寺保護材料的突破
2020-02-08 07:37:07 來源: 人民日報
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  一代又一代石窟寺科技保護工作者,對保護材料的研發(fā)與突破,不僅為石窟寺文物的健康帶來了福音,也引領(lǐng)了文物保護的科技創(chuàng)新。

  云岡石窟、龍門石窟、敦煌石窟、麥積山石窟……據(jù)不完全統(tǒng)計,我國現(xiàn)存石窟寺遺址上萬處。它們不僅是古代東西方文明交融對話的重要場所,也是記錄保存多元歷史文化的重要載體。石窟寺的主要材料是巖石,由于歷經(jīng)千年,在柔韌的水、尖利的風以及熱脹冷縮、蟲咬蟻蛀等情況下,已被漸漸磨蝕、淘空。相關(guān)研究表明,我國石窟寺大多面臨失穩(wěn)、水害侵蝕、風化破壞三大頑癥的折磨。

  如同大夫治病,石窟寺保護不僅要正確診斷,更要對癥下藥、有藥可醫(yī)。而無論醫(yī)治石窟寺的哪一種病癥,首先要有合適的保護材料。從上世紀60年代開始,一代又一代石窟寺科技保護工作者,面對不能言說的“石頭”,摸索研制幫助它們強身健體、延年益壽的保護材料,其間有三大突破不僅為石窟寺文物的健康帶來了福音,也引領(lǐng)了文物保護的科技創(chuàng)新。

圖為云岡石窟蓮花及飛天。

  云岡石窟開文保材料研究先河

  新中國成立不久,石窟寺保護就受到黨和政府的高度重視。上世紀60年代初,在基本實現(xiàn)不塌、不漏的前提下,成立了以中國文化遺產(chǎn)研究院余鳴謙為組長的國家級石窟保護組,前往各地石窟調(diào)研,同時多方尋求科技協(xié)作。他們與中國科學院中南化學研究所和北京地質(zhì)學院牽手成功,二者分別在材料和地質(zhì)方面擁有雄厚的科研力量,且對保護石窟有濃厚興趣。大家達成一致,選擇以云岡石窟第1、第2窟為加固保護對象,聯(lián)合組建石窟寺加固保護項目組,開展保護材料的研究。

  隔行如隔山,文物人不懂地質(zhì),搞地質(zhì)、化學的不懂文物,更不懂石窟。通過合作與交流,大家慢慢認識到這是水文地質(zhì)問題。云岡石窟所在地區(qū),冬季干燥夏季潮濕,一天之內(nèi)早晚溫差也很大,這種長期的交替作用,導(dǎo)致石窟及其雕塑風化嚴重。

  一開始,學者們選擇一種有機玻璃材料作為研究對象。理論上講,這種材料與其他材料聚合,可用于石窟風化表面加固和灌漿。然而,合成的保護材料現(xiàn)場涂到石窟窟壁后,顏色發(fā)生了變化。它不是裱糊的紙,一旦敷上去很難揭下來。清除的任務(wù)交給從一開始就參與研究的云岡石窟保護所原副所長解廷凡。他用棉紗將它們一點一點蘸取清除。大家由此意識到,石窟寺雕像、彩塑、壁畫的保護涉及考古學、美術(shù)學、地質(zhì)學、材料學等多個領(lǐng)域,引入相關(guān)領(lǐng)域的成熟材料要與石窟寺的體征相符,必須做到精準安全,在以后的實驗中更得謹慎小心。經(jīng)過一次又一次實驗,最終1窟、2窟、10窟等的裂縫都得到了有效的封護加固,石窟寺保護有了第一款裂隙灌漿表面封護加固材料。從此,也明確了文物保護材料要進行適用性試驗,不能改變文物本體形狀和顏色,為我國“不改變文物原狀”原則的形成提供了理論支持和實踐經(jīng)驗。

  之后有了姊妹版或升級版,相關(guān)應(yīng)用工藝的研究與試驗列入國家發(fā)展規(guī)劃,集中全國力量攻關(guān)研究。念起來拗口、遠離公眾生活的化學名詞,經(jīng)過科研人員多年努力,終于化為適合石窟寺強筋健骨的良材,不僅使云岡石窟獲得有效保護,也在許多石窟保護中得到廣泛應(yīng)用。

圖為修復(fù)后的鹽害壁畫。

  西南地區(qū)在有水環(huán)境中灌漿固化

  相對于常年干旱的云岡,川渝等潮濕地區(qū)的石窟,雖然主要病害也是穩(wěn)定性、水害和風化等,治起來卻很不相同,因為它們基本處于飽水狀態(tài)。在到處都是水的環(huán)境里,采用怎樣的“藥”才能除病呢?受上世紀60年代國家第一個文物保護《十年規(guī)劃》感召,高分子化學專業(yè)畢業(yè)的馬家郁放棄了自己心儀的電影職業(yè),深入大足石刻,領(lǐng)銜開展南方潮濕地區(qū)石窟保護材料的研究。

  憶及往事,馬先生興味盎然。他說,上世紀80年代,大足石刻北山136窟治水加固等系列工程啟動,他的主要任務(wù)就是136窟頂板滲水裂隙灌漿材料研制與應(yīng)用施工。這個窟是北山摩崖造像的代表洞窟,但長期滲漏。經(jīng)過初步分析,大足石刻地處西南,常年潮濕。尋找減少或者克服水的影響的添加劑成為關(guān)鍵。說起來容易,做起來卻不簡單。這又是一個耗時幾年的摸索過程,到處找資料,反復(fù)做實驗,千尋萬覓,一種比較理想的固化劑終于找到了。這種材料不怕有水的環(huán)境,不僅如此,如果水能夠把充填裂縫里的沉積物沖洗干凈,還會利于材料強度的提高,真正實現(xiàn)了在有水環(huán)境中的灌漿固化。

圖為麥積山石窟現(xiàn)狀

  西北干旱地區(qū)防風化加固

  土遺址的病害研究與治理至今是世界難題。它涉及自然環(huán)境、地質(zhì)、材料、工程設(shè)計和施工工藝等諸多因素,需要把巖石力學知識和文物保護理念結(jié)合起來。

  從20世紀70年代末開始,敦煌研究院原副院長李最雄先生等一直專注于西北地區(qū)砂礫巖石窟防風化加固的研究。通過對炳靈寺石窟、麥積山石窟和慶陽北石窟寺的仔細研究,他們發(fā)現(xiàn),蒙脫石是引起風化的主要因素之一。這種物質(zhì)內(nèi)部有空隙,環(huán)境氣候潮濕時,會吸收大量的水而強烈膨脹,環(huán)境氣候變得干燥時,又大量失水而收縮。因此,需要尋找一種無色、透明,抗老化性能強、滲透性好的加固材料,使其不再隨氣候變化而時脹時縮。

  他們多次實驗,未能取得理想的效果。請教水玻璃研究專家后,又經(jīng)過近5年的測試研究,終于發(fā)現(xiàn)一種嶄新的灌漿加固材料,并起了一個簡潔的名字“PS”。針對絲綢之路沿線石窟壁畫中普遍存在、對壁畫破壞最嚴重且最難治理的,被形容為壁畫“癌癥”的酥堿、空鼓,以及土遺址的風蝕、雨蝕、開裂、坍塌等病害進行攻關(guān),他們研發(fā)出一系列砂礫巖石窟巖體及土遺址裂隙注漿材料。

圖為龍門石窟蓮花及飛天。

  實驗室成熟的材料和技術(shù),不一定適用于文物保護現(xiàn)場。他們在甘肅敦煌、西安半坡遺址、新疆交河故城和西藏布達拉宮、羅布林卡、薩迦寺等保護現(xiàn)場,針對不同遺址的具體問題,通過大量現(xiàn)場試驗和工程實踐,研發(fā)了一系列適用于石窟、土遺址及空鼓壁畫的加固工藝方法,有效保護了西北干旱地區(qū)的文化遺產(chǎn)。先后獲得國家發(fā)明獎、國家科技進步二等獎、國家文物局文物保護科學和技術(shù)創(chuàng)新二等獎等。

  更為重要的是,一支科研團隊在工作生活條件相對艱苦的大西北建立起來,一批年富力強的科研人員迅速成長為骨干。

  保護材料的研發(fā)與突破在石窟寺科技保護中不僅先聲奪人,而且對文物保護的科技創(chuàng)新起到了關(guān)鍵的推動作用??茖W之路無窮盡,石窟寺保護仍然存在諸多等待解決的問題,石窟寺的科技保護任重道遠,永遠在路上。(郭桂香 王金華)

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【糾錯】 責任編輯: 邱麗芳
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