水盐冻融条件下莫高窟砂砾岩晶相蚀变特征研究

盐害引起的硅酸盐质文化遗产劣化是文物保护工作面临的难题,尤其水盐侵蚀作用导致的砂砾岩蚀变行为与岩石微观结构变化之间的关系研究更是难点。通过对采集于莫高窟崖体的砂砾岩块进行矿物自动定量分析(TIMA)、X射线衍射(XRD)、X射线荧光(XRF)等表征,发现试验岩块在含盐水溶液中进行冻融循环后,岩块中的钠、钾长石类组分发生了向高岭石类物相蚀变的行为,同时伴随着岩块本身碎裂。离子盐溶和水环境引发的交代作用是水盐冻融循环过程中砂砾岩矿物组分发生蚀变的主要原因。方解石、白云石和绿泥石等矿物的蚀变表现为晶相溶蚀和重构,石英发生部分晶格畸变。这种砂砾岩矿物组分受外界环境变化引发自身晶相转变、重构的行为使岩体微观结构发生变化,导致崖体在力学性能上产生劣化,引发崖体裂隙扩大、失稳等,也是遗址基体底部掏蚀,坍塌的主要原因。