敦煌莫高窟8窟壁画材质及制作工艺研究

为了获取莫高窟8窟唐代壁画的材质及制作工艺信息,本研究利用便携式X射线荧光光谱仪、X射线衍射分析仪、可见-红外光纤光谱、扫描电镜能谱、激光粒度分析仪等多种分析技术对莫高窟8窟壁画地仗层、白粉层及颜料层进行科学的检测分析。结果表明:8窟壁画粗、细泥层所加纤维不同,粗泥层为麦草、细泥层为麻,纤维含量在2.0%~4.0%间。地仗层以粘粒(小于5微米)为主,不含砂粒,粗、细泥层平均粒径约为2~3微米。地仗层主要无机物成分与澄板土基本相同,白粉层为滑石。颜料检测结果显示,红色颜料为土红、朱砂、铅丹。绿色颜料为氯铜矿,蓝色为天然青金石,黄色颜料为雌黄。该研究成果对后期8窟壁画修复及保护具有重要指导意义。     

青海瞿昙寺瞿昙殿壁画制作材料与工艺初步分析

青海瞿昙寺是中原地区至今保存较完整,集古建、雕刻彩绘和壁画于一体的明代早期官式建筑群。瞿昙寺瞿昙殿现存壁画约217.5 m²,是中原地区经典的明代早期藏传佛教壁画,具有珍贵的历史和学术研究价值。本研究通过显微镜(OM)、剖面分析(Cross-section)、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)等多种分析方法,对瞿昙寺瞿昙殿壁画制作材料及工艺开展了初步调查分析。结果显示:瞿昙殿壁画以砖墙体为支撑体,地仗层由粗泥层和细泥层组成;地仗中粗细泥层含沙量不等,粗泥层含沙量约60%,细泥层含沙量较少,约为16%～25%;地仗层中总体纤维含量为3%左右;地仗土粒度级配良好,粒径多集中在1~100 μm之间;地仗中含少量硫酸钠和氯化钠;瞿昙殿壁画使用颜料主要为铅丹、朱砂、氯铜矿、副氯铜矿、石青等矿物颜料,颜料层厚度20～200 μm之间;铅丹颜料在瞿昙殿中出现“章丹打底银朱盖面”的分层应用以及铅丹变色的现象;瞿昙殿壁画中明代壁画无底色层,清代乾隆时期壁画有底色层。本次分析研究获得瞿昙殿壁画层位、地仗组成和颜料使用信息,为瞿昙殿壁画科学保护和深入研究提供重要的第一手资料。     

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。     

敦煌莫高窟第196窟唐代壁画材质及制作工艺分析

通过对莫高窟第196窟唐代壁画材质及制作工艺的分析,可知该窟壁画结构自内向外依次为支撑体、粗泥层、细泥层、白粉层、颜料层,其中粗、细泥层所加纤维为麦草和麻。X射线衍射分析结果显示,粗、细泥层中所含矿物有石英、钠长石、方解石、白云石和少量黏土矿物。白粉层为方解石与滑石的混合物。所用颜料有朱砂、铅丹、铁红、石青、雌黄等。该研究对进一步完善莫高窟壁画材质信息数据库具有重要作用。     

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。     

关于壁画揭取保护中“干涉层”的使用和“地仗层”的去留问题

为阐明保留一定厚度壁画原“地仗层”的必要性,通过对“干涉层”和“地仗层”在壁画揭取保护中昕起作用的分析,认为保留一定厚度的“地仗层”不仅可最大程度上保持壁画的原貌,且壁画原“地仗层”经加固处理后可起到“干涉层”的作用。     

莫高窟壁画彩塑表面降尘调查研究

通过对莫高窟壁画彩塑表面降尘进行收集，分析降尘粒径分布、化学组成、显微形貌、可溶盐含量等理化性质，进而研究降尘对莫高窟壁画彩塑的影响。研究结果发现：莫高窟壁画彩塑表面的降尘大部分为地壳源矿物，对窟内壁画、彩塑带来的潜在危害是物理遮盖和磨蚀等作用，在更长的时间尺度上，降尘会对壁画彩塑具有潜在的盐蚀等化学威胁。莫高窟壁画彩塑表面降尘是导致壁画彩塑产生病害的一个不可忽视的重要因素。研究的结果为莫高窟壁画彩塑预防性保护提供基础数据。     

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。     

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。     

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。     

无线网络深度覆盖技术在石窟寺保护利用中的运用——以敦煌莫高窟为例

针对莫高窟在保护利用数据传输过程中出现的问题与发展趋势,提出了利用无线网络深度覆盖技术构建数据传输平台,解决莫高窟大型洞窟内保护利用数据无法传输的问题。为构建实用性强的传输平台,采取了如下措施。首先,针对莫高窟保护利用各项业务数据采集、传输模式、传输机制等各阶段特点,提出了基于无线网络深度覆盖技术构建数据传输试验平台的需求;其次,设计了试验平台构建方案,依据莫高窟洞窟分布与建筑形制确定了试验平台构建位置。结合莫高窟目前无线网络覆盖现状,通过选型分析确定了无线网络深度覆盖关键技术,并应用该技术构建试验平台;最后,对试验平台无线信号覆盖范围、信号强度、传输性能、安全性等进行验证,确保数据传输的完整性与连续性。此试验平台已运行一年有余,应用效果良好。     

敦煌莫高窟降雨分布及入渗特征研究

敦煌莫高窟文物具有唯一性和脆弱性,干燥环境是壁画和塑像长久保存的保障,降雨是病害发生诱因。为了弄清降雨对文物的损害机制,本研究通过气象监测数据分析和野外人工降雨模拟试验,分析莫高窟降雨分布特征和窟顶戈壁降雨入渗和产流规律,为开展洞窟内壁画病害发育机理分析和实施莫高窟洪水风险预控提供理论依据。25年气象监测数据分析表明,莫高窟区域多年平均降水量39mm,集中在5~8月,降雨类型主要为微雨和小雨,频现大于76%,大雨及暴雨均为突发性强降雨,频现仅为1.5%,常常伴随区域洪水的发生。降雨模拟试验结果表明,当平均降雨强度0.75mm/min,降雨历时160min时,入渗湿润锋迁移至深度80cm左右即趋于平衡。但是,高密度电阻率探测表明洞窟地层2~3m处,水分饱和度可达60%左右,极易带动可溶盐向壁画地仗层富集,致使病害发生发展。经计算,窟顶戈壁径流系数0.016,产流能力非常低。区域洪水主要来源于莫高窟周边戈壁及野马山地带降雨汇流。     

莫高窟第76窟八塔变相关问题再探

莫高窟第76窟内的八塔变图像出现于宋初时期,其粉本应是中印佛教交流过程中由印度僧人传至敦煌的。而这一题材绘入洞窟时正处在敦煌末法思潮盛行的背景之下,作为正法象征的八塔变壁画蕴含了信众渴求佛法不灭的心愿。同时,莫高窟第76窟作为大族营建的家窟,具有举办佛事活动的功能,八塔变与窟内其他题材的相互联系能够更好地服务于信众的信仰实践活动。     

开放参观对莫高窟洞窟微环境的影响

洞窟微环境相对湿度是影响壁画保存的关键因素,为了解开放参观对莫高窟洞窟相对湿度的影响,本研究选择莫高窟南区四个相似洞窟进行长达10年(2004~2013年)的定期监测,对比分析了开放洞窟和关闭洞窟其相对湿度的变化情况。结果表明:开放洞窟相对湿度在开放时段波动频率与游客参观频次正相关,发生降雨时开放洞窟相对湿度迅速上升,关闭洞窟可有效阻隔窟外相对湿度波动的影响。开放洞窟在参观量大的旅游旺季,其相对湿度月极大值、日较差月均值以及日极大值超过60%的频次均明显高于关闭洞窟。将开放洞窟关闭,关闭洞窟开放后,其相对湿度呈相反规律变化。开放参观会导致洞窟相对湿度水平显著升高,日波动幅度明显增大,从而增加壁画劣化风险。这些结论可为洞窟的预防性管理和风险评估提供科学依据。     

Experimental characterization of the constitutive materials composing an old masonry vaulted tunnel of the Paris subway system

A significant proportion of the Paris metro tunnels comprise a masonry vault built out of stone blocks and mortar joints, and sidewalls and slabs made of unreinforced concrete. In order to provide the necessary data for future structural evaluation, an extensive laboratory testing programme has been conducted to characterize the materials of the tunnel separately, i.e., mortar, stone, and concrete. The tests, carried out on specimens taken from cores extracted from a 1930s tunnel, enabled to determine the mechanical properties, including direct tensile, shear strength, and mode I fracture energy, as well as the properties of the stone-mortar interface. Results show that the masonry mortar joints could reach 10 cm in width, and that blocks of stone varied in composition and porosity, thus producing a wide range of mechanical properties. The concrete was composed of large-sized aggregates and showed low stiffness and strength. Based on these experimental results, ratios between mechanical characteristics are hereby proposed. Perspectives on the use of this experimental data in a finite element model are then discussed.     

基于近红外高光谱技术的敦煌莫高窟壁画起甲病害风险评估方法

针对敦煌莫高窟壁画起甲病害的发生发展过程,本实验采取了近红外高光谱技术进行分析和评估。高光谱技术由于其非接触、光谱信息丰富能够无损地应用于壁画的病害检测上。首先通过高光谱成像系统采集不同起甲病害程度下的壁画高光谱图像,提取出壁画从未发生起甲到碎片脱落的病害周期内各个阶段对应的光谱信息,从而建立起甲病害光谱数据库;然后分别使用偏最小二乘回归(PLSR)、主成分分析与支持向量机、主成分分析与人工神经网络三种评估模型对此光谱数据库进行训练,并且通过平均误差、决定系数的大小决定评估模型的优劣。实验结果显示PLSR取得了较好的评估结果,同时利用PLSR评估模型中的加权回归系数得到光谱中的重要波段;之后运用PLSR评估模型对未标注风险情况的壁画进行逐像素点的病害风险评估,获得壁画的起甲风险评估图。实验结果显示基于近红外高光谱技术能够对敦煌壁画起甲病害进行风险评估。     

敦煌莫高窟第45窟彩塑高保真三维重建方法研究

彩塑三维重建是精确获取文物的三维几何和纹理信息的数字化技术,对于文物保护、数字档案建立、考古研究、展览展示以及移动数字博物馆建设等都具有重要的意义。莫高窟彩塑作为一种不可移动文物,受采集空间及丰富的纹理信息的影响,现有的三维重建方法尚不能在保证重建精度的基础上,准确还原文物表面的色彩信息。为此,通过研究和设计双相机结构光的FOTOMOULD三维重建系统,对莫高窟第45窟彩塑菩萨三维重建,在获取高精度几何信息的同时,达到了色彩、纹理、细节等高度还原的效果。     

用于壁画修复的两种动物胶的性能表征

动物胶作为一种常见的壁画修复材料,具有无毒,无腐蚀,与壁画兼容性好等优点,同时也存在耐水性差、易受微生物侵蚀等缺点。为了探索壁画修复中所用动物胶的性能,选择牛皮胶和明胶(化学纯)两种材料作为实验对象,对两者的性能进行了实验室表征。结果表明,质量分数大于等于1%,小于等于3%的牛皮胶,水汽透过率高,粘结强度适中,渗透性好,对壁画光泽度、色度影响小,更适合莫高窟壁画的修复实践。     

基于电阻率成像法的莫高108窟墙体内水盐运移过程分析

非均质的砂砾石层是莫高窟壁画的主要墙体,但砂砾石层的非均质性如何在水盐运移过程中发挥作用却还不清楚。为此,通过在108窟西壁面上1 m×1 m和2 m×2 m范围的三维高密度电阻率成像监测,发现在这些区域上,墙体电阻率的空间分布都是非均匀的,低阻值区域在空间位置、大小和形状上都会随时间而变化。这明确说明在构成墙体的非均质砂砾石层内存在着重要的水分饱和与非饱和过程(再分配过程),正是这一不断重复的饱和与非饱和过程促进了墙体内水分的运移和盐分在一些特定区域的聚集。研究成果对全面认识莫高窟墙体内的水盐运移机理,减轻和防治壁画盐害都具有重要意义。