硫酸盐与氯化物对壁画的破坏性对比研究——硫酸钠超强的穿透、迁移及结晶破坏力证据

莫高窟壁画酥碱病变的可溶盐主要为NaCl和Na2SO4,其中Na2SO4是破坏性最严重的盐。为此,以莫高窟壁画典型盐害为模拟对象进行仿真试验研究,重点研究Na2SO4盐在温度交变、干湿循环作用下对砂砾岩、地帐层的剥蚀破坏和强度的影响。结果表明,Na2SO4具有超强的穿透、迁移能力及结晶破坏能力,其结晶行为机理及壁画损害表现形式与氯化钠有很大不同。Na2SO4引起的试块膨胀和剥蚀破坏随着Na2SO4浓度和干湿循环次数的增加明显增大。气象条件中,32.4℃以下的温度区间的温度变化及40%以上的干湿度循环交变,是造成病害加剧的主要因素。盐涨试块强度测试表明,盐的结晶对壁画基体材质砂砾岩的强度损害是非常大,常见不可逆的粉末状酥碱及粒状剥离。研究结果可为正确保护壁画作理论探索时参考。     

壁画酥碱病害研究概述

酥碱病害是壁画最为严重的病害之一,被称为壁画的“癌症”。因其受诸多因素的影响,使得病害产生机理复杂、修复材料匮乏和修复方法难度大等问题,严重制约着酥碱病害的修复与防治。本文系统梳理酥碱病害的成因、病害机理、加固材料、地仗修补材料,以及针对不同盐霜的保护修复方法的研究成果,客观评价酥碱壁画修复过程中的经验和教训,为古代壁画酥碱病害的防治与修复提供系统的技术参考和实践借鉴。     

四川广汉龙居寺中殿壁画制作材料与工艺研究

广汉龙居寺中殿壁画为四川地区明代建筑壁画中精品。为了解该壁画制作材料与工艺,采用显微观察、激光粒度仪分析、X射线衍射、拉曼光谱、酶联免疫等方法,对样品结构形态和材料组成进行了分析。结果表明:该壁画载体为编竹夹泥墙结构。地仗层泥土颗粒矿物成分主要为石英、钠长石,颗粒组成墙体壁画以粉粒为主、砂粒次之,垫拱板壁画粗泥层比细泥层砂粒含量偏低、粉粒含量偏高;加筋材料粗泥层为稻草秸秆、谷壳等,细泥层为棉或麻纤维。颜料层显色成分为古代壁画常见矿物颜料,红色为朱砂、铅丹,绿色为氯铜矿、副氯铜矿,白色为方解石、滑石,黑色为炭黑,蓝色为石青,黄色为针铁矿,胶料为动物胶或蛋清。该壁画在四川地区明代建筑壁画制作材料与工艺上具有典型性,主要体现在载体结构类型、地仗层材料组成、颜料层显色成分等方面。研究成果不仅可为该壁画后期保护修复提供依据,而且丰富了对四川地区明代建筑壁画的认识。     

秦陵建筑基址壁画材质及制作工艺的初步研究

2011—2013年,秦陵博物院对秦陵封土北侧西区寝殿部分大型夯土台基式建筑遗址进行了试掘,发现了一片秦代壁画遗存。为了科学认知壁画的材质和制作工艺,本研究使用偏光显微镜、拉曼光谱、配有能谱的扫描电镜、红外光谱仪对壁画残块进行了分析研究。结果表明壁画结构由外到内分别是颜料层、底色层、细泥层、粗泥层。壁画的黑色颜料为黑铜矿、红色勾边颜料为赤铁矿、白色底层为碳酸钙;粗泥层和细泥层中均添加了生石灰为胶结材料,粗泥层中还添加有植物茎秆。秦陵考古开展近半个世纪以来,出土壁画尚属首次,本研究系首次对秦陵壁画开展科学研究,结果可为探索秦陵及其陵寝建筑的考古文化提供重要信息。     

重庆潼南龙兴寺壁画材质分析研究

为了获取潼南龙兴寺壁画材质及制作工艺等相关信息。本研究采用三维超景深显微镜、XRF、XRD等分析仪器对龙兴寺壁画所用材料进行科学检测分析。结果表明,潼南龙兴寺壁画以竹篾作为支撑体,地仗层从内到外依次为粗泥层、细泥层、白粉层。壁画所用颜料主要为氯铜矿、铅丹、石青等无机矿物颜料,表面覆盖物为方解石(CaCO_3)。该研究成果对龙兴寺壁画后期保护修复工作的实施具有重要指导意义。     

麦积山石窟131窟壁画材质及制作工艺研究

麦积山石窟保存的大量壁画是研究石窟壁画艺术与佛教文化的珍贵实物资料。利用悬浮沉淀法、纤维形貌观察法,结合X射线荧光、X射线衍射、激光粒度分析、拉曼光谱等检测方法对麦积山131窟壁画残块地仗层及其添加物、颜料层进行科学检测分析。分析结果表明:131窟壁画地仗层使用的黏土应该是麦积山周边稍远地区的天然细质黄土,且粗、细泥层中均人为添加有砂粒,但粗泥层中添加砂粒较细泥层更多、颗粒较大且颗粒度不均匀。粗泥层中添加纤维为麦衣、麦秆,细泥层添加麻纤维。壁画烟熏污染物主要显色物质为燃料燃烧产生的炭黑,红色颜料主要是铅丹、朱砂、铁红,白色底色层的成分是方解石。研究结果不仅为探讨麦积山石窟壁画材质与制作工艺提供了基础数据,而且对后期壁画的保护修复也具有一定的指导意义。     

古代彩塑和壁画中植物纤维种类鉴别

针对古代彩塑泥层和壁画地仗中植物纤维种类鉴定技术欠缺的现状,开发出一套以纤维横截面细胞形貌识别为基础的植物纤维种类鉴别方法。从秸秆类植物的化学脱胶技术、提取单根纤维、纤维横截面切片,以及纤维截面细胞形貌对比等开展了系列研究。将该方法应用于彩塑泥层和壁画地仗中常见的9种植物纤维:麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸、黄麻、亚麻、苎麻、剑麻和棉花,并以宁夏须弥山石窟以及甘肃麦积山石窟的彩塑文物样品中取出的纤维标本为例进行了鉴定。结果表明:须弥山石窟彩塑粗泥层中的植物纤维为小麦与黄麻,细泥层中的为苎麻,彩塑佛像手指中的为棉花;麦积山彩塑泥层中含有麦秸秆。研究结果证明本方法可以应用于文物样品中植物纤维种类鉴别。     

秦陵百戏俑坑土遗址纵向水盐运移的模拟土柱实验研究

风化盐析是影响土遗址最为严重的病害之一。了解不同深度处土遗址可溶盐的含量以及变化规律可为土遗址的盐析病害提供理论依据和技术支撑。为此,本实验采用有机玻璃土柱装置和应用EM50传感器探头监测土柱不同深度处的含水率、电导率的变化规律,并结合实验室分析测定了不同时间土柱表面的含盐种类以及含盐量、不同深度处的含盐量等。结果表明,不同深度处土样的含水率越小电导率越大,且土壤表面的含水率最小,电导率最大;利用离子色谱法测定结果表明,除K+之外,Na~+,Mg~(2+),Ca~(2+),Cl-and SO_4~(2-)的含量随深度的变化趋势与含盐量随深度的变化趋势一致。本研究可为土遗址盐析病害的防治提供理论参考。     

陕西韩城普照寺彩绘泥塑制作材料与工艺研究

普照寺位于陕西省韩城市,寺内现存有五尊精美绝伦的元代彩绘泥塑。为了解普照寺彩绘泥塑制作材料与工艺,采用光学显微镜、X射线衍射仪、显微红外光谱仪、显微拉曼光谱仪、扫描电镜-能谱仪和X光照相等技术手段进行科学分析。结果表明,普照寺彩绘泥塑内部结构为十字型交叉木骨架,粗泥层和细泥层塑土矿物成分基本一致,具有强度高、抗风化能力强和可塑性好的特点;粗泥加筋材料为麦秸秆和麦粒壳,细泥加筋材料为棉和麻;颜料层显色成分除蓝色外均为古代壁画常见的矿物颜料,存在重层重彩情况。研究结果将为普照寺彩绘泥塑的后续保护修复提供科学依据,并为陕西地区元代彩绘泥塑传统工艺的研究补充科学信息。     

广汉龙居寺中殿墙体壁画载体结构安全调查研究

广汉龙居寺中殿墙体壁画载体为编竹夹泥墙结构,存在明显的结构安全问题。为了解壁画载体结构安全现状,综合采用现状调查、三维扫描、X射线成像、探孔探查等原位无损或微损方法,对墙体结构安全问题种类及特点、外部形态特征、内部结构缺陷和材料劣化等进行了调查,分析了结构安全问题的成因。结果表明:壁画载体存在墙面变形起鼓、墙体周围缝隙和墙体表层裂隙三类问题,其中内侧墙面变形起鼓对壁画保存构成严重威胁。墙体两侧泥层和中间骨架之间连接较弱且存在大量不密实区等结构缺陷,骨架竹木材料因白蚁危害劣化严重。壁画载体结构安全问题主要受控于墙体两侧泥层结构变形,与两侧泥层和中间骨架之间结构缺陷、中间骨架材料严重劣化两方面密切相关。此研究为该壁画载体结构安全问题的处理提供了依据,对于四川地区同类古代建筑壁画载体结构安全调查具有参考价值。     

石窟壁画可溶盐破坏过程的实验室模拟研究

石窟壁画是十分珍贵的文化遗产,但是其保存一直受到可溶盐及相关病害的威胁。研究石窟壁画可溶盐破坏过程是治理和预防这类病害的基础工作,深入的基础研究既需要全面的现场勘测,也需要实验室的模拟研究,能否制作出反映实际情况的试验样品仍然是十分艰巨的挑战。为此,作为一系列应用基础研究的第一步,通过对敦煌莫高窟壁画典型制作工艺和病害情况的调研,在敦煌研究院工作的基础上,规范地制作出便于实验室研究的模拟样品。通过对样品的破坏循环实验表明,所做样品可以重现可溶盐的迁移过程、分布状况和破坏情形。同时,样品的各种性能变化参数能够比较方便准确地测定,呈现的病害状况基本符合文物现场的实际现象,初步实现了石窟壁画病害的实验室模拟研究。本工作建立的模拟方法为深入开展壁画保护的基础科学研究开辟了一种途径。     

甘肃泾川罗汉洞石窟壁画及制作工艺研究

罗汉洞石窟始凿于北朝,是泾川百里石窟长廊的重要组成部分。作为古代丝绸之路上的重要历史文化遗产,其赋存的石窟壁画内容丰富,制作工艺特殊,对于研究泾川佛教的发展及丝绸之路文明有着重要的价值。通过罗汉洞壁画材质组成、结构特征等综合分析,壁画主体结构由内到外依次为支撑体,粗泥层(添加有麦秸),细泥层(添加有棉花),白底层,颜料层。壁画多处可看出重层现象,内层早期壁画所采用颜料均为矿物颜料,其中红色颜料为朱砂,绿色颜料为氯铜矿,蓝色颜料为石青。而外层清代光绪年间壁画红色颜料为铁红,绿色颜料为巴黎绿,蓝色颜料为群青,橙色颜料为铁黄,黑色颜料为炭黑。通过对罗汉洞石窟壁画制作工艺进行诠释与解读,并与其他丝路沿线壁画颜料应用方面进行比对,以期促进这一丝路文化遗产的保护和利用。     

汶川地震导致的壁画文物震害研究——以广元市觉苑寺大雄宝殿壁画为例

为保护壁画文物,以四川省广元市剑阁县大雄宝殿为例,对汶川地震作用下殿内壁画的震害进行了研究.根据震后勘查结果,讨论了大雄宝殿壁画的典型震害症状,分析了古建筑侧脚构造对壁画抗震的有利影响.根据大雄宝殿壁画加固工艺作法及古建筑榫卯连接特点,建立了大雄宗殿的震前有限元模型.为研究汶川地震作用下壁画的震害特征,首先对其进行了模态分析,然后将模拟汶川地震波进行调幅,然后作用于大雄宝殿进行地震反应分析.通过采用时程分析法,获得了地震作用下不同时刻壁画整体的内力与变形响应峰值,并获得了典型节点的地震响应曲线.结果表明:大雄宝殿壁画开裂与空鼓的主要原因是面层与墙体粘结不牢导致的受拉破坏;地震作用下壁画保持稳定的振动状态;为提高壁画的抗震性能,壁画木框与外墙板间应加强连接,并在空隙处填塞隔震材料,同时应加强壁画本身保养工作.     

我国墓葬壁画的保护方法

壁画的发展与不同民族在各个历史时期的生活习俗、宗教、哲学、美学观念等紧密相连。同时,壁画的制作也与当时社会的政治、经济、文化、技术发展水平相适应,因此古代壁画极具历史、艺术、科学技术价值。墓葬壁画出现并最终形成一种丧葬文化现象是在汉代。汉代墓葬壁画自西汉前期形成以后,不断发展演变并形成了一套非常系统完整的体系,表达了深邃而复杂的信仰和丧葬观念,丰富和发展了中国古代绘画的造型技巧和艺术表现形式,因此墓葬壁画在早期绘画史和思想史上都占有非常重要的地位。本研究对发表在《考古学报》、《考古与文物》等十余种期刊自创刊至2015年的有关墓葬壁画方面的资料进行了系统整理,据此研究了我国墓葬壁画的分布区域及其特征,总结墓葬壁画的保护模式与方法,并就墓葬壁画保护的研究方向提出建议。     

墓葬壁画地仗层加固修复技术研究

任何形式的古代壁画,其结构主要都是由基础支撑体、地仗层、颜料层三部分组成。但各种类型壁画的制作工艺不同,所使用的材料也不同。壁画的地仗层下与支撑体黏接,上又是颜料层的载体,地仗层性质的优劣直接关系到壁画能否长期保存,许多壁画的毁坏都是因地仗层的毁坏而引发的。本文针对陕西唐昭陵长乐公主墓壁画,河北湾漳北齐墓壁画、河南洛阳唐安国相王孺人崔氏墓壁画地仗层的保护修复,从壁画制作材料与工艺、修复工艺、外观等方面详细介绍三种不同的墓葬壁画原地仗层加固方法,并进行了比较。     

太仓万丰村半泾河古船船材主要离子的测试研究

为做好太仓万丰村半泾河古船的脱盐保护工作,本研究检测了半泾河古船的第6、7隔舱板和第8隔舱龙骨及船板下淤泥样品中主要元素和离子的含量,并用电导率仪测量样品在脱盐过程中电导率的变化情况。检测结果表明,木材和淤泥中的主要元素含量高于对照样品,且主要以可溶性盐的状态存在;木材腐蚀程度也与其离子含量有关,腐蚀程度愈严重,样品的离子含量也愈大;经过脱盐处理后,脱盐溶液的电导率值降低至较低水平。测试数据将对今后古船脱盐工作有一定的指导意义。     

三种凝胶材料清洁烟熏壁画的模拟试验及效果评估

烟熏污染是古代壁画的主要病害之一,严重影响其艺术价值和视觉效果。针对石窟和殿堂壁画的烟熏病害,高仿真制作了轻度、中度和重度烟熏试块,采用卡波姆凝胶、琼脂凝胶和结冷胶开展烟熏清洁实验,并利用显微镜观察、剖面分析和红外光谱(FTIR)分析烟熏污渍形态、胶结状态及评估清洁效果。结果表明,三种凝胶材料对轻度和中度烟熏试块的清洁效果较好;并能不同程度地减轻重度烟熏,使黑褐色污染变为浅灰色,其中卡波姆凝胶清洁效果为佳。便携式显微镜观察清洁界面可见,未清洁区密集分布着黑褐色污渍颗粒,清洁区污渍颗粒大幅减少;相较而言,无涂层壁画经清洁后亦有少量污渍颗粒与颜料颗粒交替相间分布,而涂层壁画清洁后除重度烟熏试块表面有少数褐色小泡状结构外,其余均无污渍,清洁后可完全再现颜料本色,壁画亮度明显提升。清洁区经FTIR检测,表面无凝胶残留。然而,清洁效果受壁画有无涂层、老化程度、并发脆弱性病害、烟熏或灼烧程度、污渍与壁画颜料结合程度以及导致烟熏的燃料介质差异等多种耦合因素共同影响。当前凝胶清洁仅适宜于涂层壁画烟熏和无涂层壁画非重度烟熏的清洁。本研究为壁画烟熏病害的清洁提供了参考和借鉴。     

南唐二陵壁画历史保护修复材料的分析

为了确定南唐二陵壁画已有保护修复材料的种类,使用多光谱摄影技术分别对钦陵和顺陵壁画保护修复材料的分布区域进行探查,在紫外荧光图像中确定了保护修复材料的位置,通过红外光谱和热裂解-气质联用技术对材料进行了成分分析。结果表明二陵壁画所使用的保护修复材料主要为苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和聚醋酸乙烯酯,还发现少量多糖类物质,为调和地仗石灰层所使用的糯米汁。该研究表明通过多光谱摄影技术提供线索,使用红外光谱、热裂解-气质联用确定成分是一种可靠的墓葬壁画保护修复材料分析方法体系,为墓葬壁画保护修复材料的鉴别提供借鉴,也为保护修复材料在墓葬壁画中的应用效果评价和劣化机理研究提供参考。