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摸着石头寻寻觅觅——中国石窟寺保护材料的突破
摸着石头寻寻觅觅——中国石窟寺保护材料的突破
丝路陕西网址:http://www.silushanxi.com/ 更新日期:2020/02/08 来源:人民日报
      一代又一代石窟寺科技保护工作者,对保护材料的研发与突破,不仅为石窟寺文物的健康带来了福音,也引领了文物保护的科技创新。

  云冈石窟、龙门石窟、敦煌石窟、麦积山石窟……据不完全统计,我国现存石窟寺遗址上万处。它们不仅是古代东西方文明交融对话的重要场所,也是记录保存多元历史文化的重要载体。石窟寺的主要材料是岩石,由于历经千年,在柔韧的水、尖利的风以及热胀冷缩、虫咬蚁蛀等情况下,已被渐渐磨蚀、淘空。相关研究表明,我国石窟寺大多面临失稳、水害侵蚀、风化破坏三大顽症的折磨。

  如同大夫治病,石窟寺保护不仅要正确诊断,更要对症下药、有药可医。而无论医治石窟寺的哪一种病症,首先要有合适的保护材料。从上世纪60年代开始,一代又一代石窟寺科技保护工作者,面对不能言说的“石头”,摸索研制帮助它们强身健体、延年益寿的保护材料,其间有三大突破不仅为石窟寺文物的健康带来了福音,也引领了文物保护的科技创新。

图为云冈石窟莲花及飞天。

  云冈石窟开文保材料研究先河

  新中国成立不久,石窟寺保护就受到党和政府的高度重视。上世纪60年代初,在基本实现不塌、不漏的前提下,成立了以中国文化遗产研究院余鸣谦为组长的国家级石窟保护组,前往各地石窟调研,同时多方寻求科技协作。他们与中国科学院中南化学研究所和北京地质学院牵手成功,二者分别在材料和地质方面拥有雄厚的科研力量,且对保护石窟有浓厚兴趣。大家达成一致,选择以云冈石窟第1、第2窟为加固保护对象,联合组建石窟寺加固保护项目组,开展保护材料的研究。

  隔行如隔山,文物人不懂地质,搞地质、化学的不懂文物,更不懂石窟。通过合作与交流,大家慢慢认识到这是水文地质问题。云冈石窟所在地区,冬季干燥夏季潮湿,一天之内早晚温差也很大,这种长期的交替作用,导致石窟及其雕塑风化严重。

  一开始,学者们选择一种有机玻璃材料作为研究对象。理论上讲,这种材料与其他材料聚合,可用于石窟风化表面加固和灌浆。然而,合成的保护材料现场涂到石窟窟壁后,颜色发生了变化。它不是裱糊的纸,一旦敷上去很难揭下来。清除的任务交给从一开始就参与研究的云冈石窟保护所原副所长解廷凡。他用棉纱将它们一点一点蘸取清除。大家由此意识到,石窟寺雕像、彩塑、壁画的保护涉及考古学、美术学、地质学、材料学等多个领域,引入相关领域的成熟材料要与石窟寺的体征相符,必须做到精准安全,在以后的实验中更得谨慎小心。经过一次又一次实验,最终1窟、2窟、10窟等的裂缝都得到了有效的封护加固,石窟寺保护有了第一款裂隙灌浆表面封护加固材料。从此,也明确了文物保护材料要进行适用性试验,不能改变文物本体形状和颜色,为我国“不改变文物原状”原则的形成提供了理论支持和实践经验。

  之后有了姊妹版或升级版,相关应用工艺的研究与试验列入国家发展规划,集中全国力量攻关研究。念起来拗口、远离公众生活的化学名词,经过科研人员多年努力,终于化为适合石窟寺强筋健骨的良材,不仅使云冈石窟获得有效保护,也在许多石窟保护中得到广泛应用。

图为修复后的盐害壁画。

  西南地区在有水环境中灌浆固化

  相对于常年干旱的云冈,川渝等潮湿地区的石窟,虽然主要病害也是稳定性、水害和风化等,治起来却很不相同,因为它们基本处于饱水状态。在到处都是水的环境里,采用怎样的“药”才能除病呢?受上世纪60年代国家第一个文物保护《十年规划》感召,高分子化学专业毕业的马家郁放弃了自己心仪的电影职业,深入大足石刻,领衔开展南方潮湿地区石窟保护材料的研究。

  忆及往事,马先生兴味盎然。他说,上世纪80年代,大足石刻北山136窟治水加固等系列工程启动,他的主要任务就是136窟顶板渗水裂隙灌浆材料研制与应用施工。这个窟是北山摩崖造像的代表洞窟,但长期渗漏。经过初步分析,大足石刻地处西南,常年潮湿。寻找减少或者克服水的影响的添加剂成为关键。说起来容易,做起来却不简单。这又是一个耗时几年的摸索过程,到处找资料,反复做实验,千寻万觅,一种比较理想的固化剂终于找到了。这种材料不怕有水的环境,不仅如此,如果水能够把充填裂缝里的沉积物冲洗干净,还会利于材料强度的提高,真正实现了在有水环境中的灌浆固化。

图为麦积山石窟现状

  西北干旱地区防风化加固

  土遗址的病害研究与治理至今是世界难题。它涉及自然环境、地质、材料、工程设计和施工工艺等诸多因素,需要把岩石力学知识和文物保护理念结合起来。

  从20世纪70年代末开始,敦煌研究院原副院长李最雄先生等一直专注于西北地区砂砾岩石窟防风化加固的研究。通过对炳灵寺石窟、麦积山石窟和庆阳北石窟寺的仔细研究,他们发现,蒙脱石是引起风化的主要因素之一。这种物质内部有空隙,环境气候潮湿时,会吸收大量的水而强烈膨胀,环境气候变得干燥时,又大量失水而收缩。因此,需要寻找一种无色、透明,抗老化性能强、渗透性好的加固材料,使其不再随气候变化而时胀时缩。

  他们多次实验,未能取得理想的效果。请教水玻璃研究专家后,又经过近5年的测试研究,终于发现一种崭新的灌浆加固材料,并起了一个简洁的名字“PS”。针对丝绸之路沿线石窟壁画中普遍存在、对壁画破坏最严重且最难治理的,被形容为壁画“癌症”的酥碱、空鼓,以及土遗址的风蚀、雨蚀、开裂、坍塌等病害进行攻关,他们研发出一系列砂砾岩石窟岩体及土遗址裂隙注浆材料。

图为龙门石窟莲花及飞天。

  实验室成熟的材料和技术,不一定适用于文物保护现场。他们在甘肃敦煌、西安半坡遗址、新疆交河故城和西藏布达拉宫、罗布林卡、萨迦寺等保护现场,针对不同遗址的具体问题,通过大量现场试验和工程实践,研发了一系列适用于石窟、土遗址及空鼓壁画的加固工艺方法,有效保护了西北干旱地区的文化遗产。先后获得国家发明奖、国家科技进步二等奖、国家文物局文物保护科学和技术创新二等奖等。

  更为重要的是,一支科研团队在工作生活条件相对艰苦的大西北建立起来,一批年富力强的科研人员迅速成长为骨干。

  保护材料的研发与突破在石窟寺科技保护中不仅先声夺人,而且对文物保护的科技创新起到了关键的推动作用。科学之路无穷尽,石窟寺保护仍然存在诸多等待解决的问题,石窟寺的科技保护任重道远,永远在路上。(郭桂香 王金华)

  
(责任编辑:丝路陕西)
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