云岡石窟第20窟西立佛表面色彩調查與保護研究

董 凱

（云岡研究院，山西 大同 037007）

云岡石窟第20 窟是早期大像窟之一，云岡研究院杭侃院長曾認為20 窟的西壁，在第一期東西脅佛完成不久就已經開始坍塌，[1]導致三世佛格局中的西立佛受到破壞，現僅存佛像部分頭光和雙腳以及蓮臺殘跡。1992 年窟前考古發掘中，發現了此批砂巖雕刻衣紋、榫卯殘件，考證為第20窟西側立佛像的崩塌遺物。為了長久保存這些文物，恢復西立佛應有的風貌，云岡研究院對云岡石窟窟前考古發掘出的砂巖雕刻殘件進行全面調查與研究。

一、石塊成因與表面病害

地震、山體裂縫，石窟向外倒的卸荷力，或第20窟以西砂巖疏松，雕鑿設計等因素，都可能是導致第20 窟外壁坍塌的原因，從而牽連了西立佛。西立佛殘石上用于牽拉和固定的榫卯，表明古人曾試圖原址復原，但沒有成功。從每塊石頭的顏色來看，有一定的區別，例如相鄰的兩塊石頭一塊發黑，一塊發黃，而且從拼對出的石塊與20 窟主佛與東立佛對比，相同高度層位的巖石顏色也不盡相同，沒有按照山體的巖石變化而變化，而是不規律的；另外石塊是每層平行排列，上面石塊體量小，下面石塊體量逐漸變大，這些都充分證明了這些石頭非原西立佛坍塌石塊，應是運用周邊石料選取相對結構穩定的石塊，并進行了力學設計制作而成，并有助于過去只能單純人力的拼裝，同時也避開了身上重要的衣紋結構線，盡量減少對西立佛整體效果的影響，然后運用榫卯結構安裝到西立佛原有的位置上。

從每塊石塊的側面來看是向前傾斜的梯形，表面大背面?。▓D1-1），開始我們不理解其原因，后來通過電腦上的拼對試驗，又參照第20 窟東立佛的傾斜角度為5 度，從而證明了古人為了保持整個西立佛結構的穩定，為了拼裝出傾斜角度，采用了接觸面垂直的層層疊壓方法，更好地讓下面的石塊起到承重作用，同時配以石塊背面的榫卯結構，這大大提高了石塊拼裝的可行性和安全性。而西立佛山體上沒有起牽拉作用的孔洞，也說明了此復原工程沒有具體實施，具體原因可能是工程難度太大，危險性太高或西立佛處山體結構疏松。北魏官方開鑿石窟的最西端，就是西立佛的位置，從后期的調查研究來看，第20 窟以西山體結構不適于開鑿大型雕刻（圖1-2），所以達不到安裝的要求，最終只能將石塊掩埋于此。

圖1-2 第20窟以西為后期小型洞窟

此批衣紋殘件表面主要病害有：風化、結殼、表面污染、顏料層龜裂、酥粉、裂隙等病害，由于長期掩埋在地下，所以頑固泥漬較多，顏料層容易掉色或脫落（圖2、3、4）。

圖2 表面污染和風化

圖3 裂隙

圖4 顏料龜裂、酥粉

二、檢測分析

對砂巖上的紅色顏料進行了取樣（圖5），并進行了XRF、顯微共聚焦拉曼光譜分析。XRF 測試結果（表1）顯示，硅(Si)含量最高，為45.138，硅是極為常見的一種元素，廣泛存在于巖石、砂礫、塵土之中，所以說明檢測的顏料中帶入了部分塵土或巖石粉末。含量第二多的是鐵(Fe)，為23.923，是鐵紅顏料的主要成分。顏料層拉曼測試結果（圖6、7）顯示紅色樣品的拉曼光譜特征峰為226.25cm-1、291.875cm-1、410cm-1，這與圖譜庫中鐵紅的拉曼光譜特征峰226cm-1、293cm-1、410cm-1對應比較好，所以判斷該顏料為鐵紅。

表1 XRF測試結果

圖5 顏料層取樣位置

圖6 顏料層拉曼測試結果（1）

圖7 顏料層拉曼測試結果（2）

鐵紅也稱為土紅，主要成分為三氧化二鐵（Fe2O3），作為顏料的鐵紅主要來源于赤鐵礦。鐵紅的性質雖然很穩定，但是受環境的影響會造成色彩明度降低，此外鐵氧化物在強光的照射下可能會發生相變。[2]

這類顏料非常復雜,在黏土礦物中含有大量鐵時顯現紅色為紅土(或土朱),顯現赭色為赭石。雖然含鐵量很高但不顯色的黏土礦物，經加熱顯示紅色(Fe2O3含量一般為20%-70%)，稱之為煅紅土；用含硫酸亞鐵的黏土煅燒的紅顏料稱之為絳礬或礬紅。當這類黏土燒出產物α-Fe2O3含量高達75%以上時，稱之為鐵紅或鐵丹。[3]

綜合分析數據，得出的顏料為無機礦物顏料，經過拉曼測試得出顏料層的顯色層為鐵紅(Fe2O3)。根據其它云岡石窟出土的文物來看，大量的使用了紅色，由此可推斷云岡石窟北魏早期洞窟的用色習慣和用色材料，為之后具體的色彩研究提供了數據支持。

三、修復試驗

試驗目的：保護修復實施前需要對文物的材料及各病害的修復方法開展研究與試驗。針對不同的病害種類選擇合適的保護修復材料和技術。首先，選取合適的清洗材料，在不損害文物的前提下，清除文物表面污染，使文物恢復原有風貌。其次，選取合適的膠結材料以提高文物本身的強度和與支撐體之間的粘結強度，保持文物的穩定性。

試驗內容：根據前期勘察結果，針對文物病害狀況，通過試驗篩選合適的保護修復材料和相應的保護修復工藝，并經過一段時間的觀察，評估這些材料和工藝的效果，為最終的保護修復措施提供依據。

試驗內容主要包括石質文物表面的除塵、清洗；使用現代和傳統保護材料對顏料層進行回貼、加固，提高其粘接強度。

評估指標包括：粘接、加固強度，能承受多變環境影響的粘接能力，可能產生的尺寸變化及對文物外觀的影響。

試驗步驟：以國內目前石質文物相關保護工作調查分析為基礎，對現行保護修復石質文物的材料與方法做一歸納與評估，確立試驗用的清洗、回軟、加固、粘接等材料，具體試驗步驟如下：

第一步：除塵清洗試驗。

第二步：顏料層加固試驗。

第三步：效果評估。

（一）除塵清洗試驗

此批文物表面污染較為復雜，表面泥垢較厚掩飾了造像線條，為使其恢復原貌并減少表面污染物對文物表面的損害亟待進行科學保護。為此特選用多種清洗方法和清洗材料做試驗，以選出最佳清洗材料及方法。

1.砂巖表面清洗試驗

清洗方法：水清洗；機械清洗；化學清洗。

清洗材料：2A溶液（去離子水和乙醇，1:1比例）；3A 溶液（去離子水、乙醇、丙酮，1:1:1 比例）；去離子水。

清洗工具：洗耳球、羊毛刷、排筆、棉簽、棉球、竹刀、低功率手持吸塵器、手術刀及潔牙機。

清洗步驟：用羊毛刷、洗耳球清除文物表面灰塵，采用低功率手持吸塵器（50w）收集揚起灰塵。

對于與文物表面結合緊密的泥垢沉積，僅用竹刀等工具剔除比較困難，如果用力過度就會帶起文物表層，所以應選用適當的軟化溶液先進行軟化再剔除。為此，分別選用去離子水、2A溶液（1:1的去離子水和乙醇）和3A 溶液（1:1:1的去離子水、乙醇和丙酮）進行試驗，清洗試驗前后對比明顯（圖8），清洗方法及效果令人滿意（表2）。

表2 泥垢沉積清洗方法及效果

圖8 清洗前后對比照片

清洗試驗結論：通過對殘塊試驗，2A對絕大多數表面污染物及泥垢沉積的清洗效果最為顯著，個別不易去除的頑固污漬可試用3A 溶液進行去除。清洗方法用化學清洗結合機械清洗較好。

具體操作時，對于比較松散的泥垢沉積，可先試用竹木刀進行剔除，如有不易去除的殘留，使用注射器滴入些許去離子水進行軟化，后用竹刀輕輕剔除，由表到里，逐次進行，再使用羊毛刷、洗耳球進行殘余灰塵清理；對于板結的泥垢沉積，先用排筆或注射器蘸取2A 溶液于污染處進行軟化1-2 分鐘，可用保鮮膜進行貼敷，以防止其蒸發，然后用竹刀或手術刀輕輕剔除，由表到里，逐次進行。清洗到接近顏料層時要格外小心，如有掉色、掉顆?，F象，應立刻停止清洗。用棉簽蘸取2A 溶液輕輕滾動，直至完全清除泥垢沉積。個別不易去除的污漬，可試用3A 溶液按以上方法用保鮮膜蓋住軟化1-2 分鐘后，進行剔除清洗。

2.顏料層清洗試驗

選擇表面彩繪積塵典型區域，分為四個試驗區，進行清洗試驗。

清洗對象：衣紋殘件

清洗材料：2A 溶液（去離子水和乙醇，1:1 的比例）；3A 溶液（去離子水、乙醇、丙酮，1:1:1 的比例）；去離子水。

清洗工具：棉簽、軟毛筆、洗耳球、羊毛刷。

試驗分四個區：

1）試驗區1使用去離子水清洗；

2）試驗區2 使用2A 溶液（去離子水和乙醇，1:1的比例）清洗；

3）試驗區3使用3A溶液（去離子水、乙醇、丙酮，1:1:1的比例）清洗；

4）試驗區4保持原樣。

清洗步驟：使用軟毛筆、羊毛刷、洗耳球對表面積塵進行清除，待底層彩繪露出后，用棉簽蘸取清洗溶液，對彩繪表面輕輕滾動，去除附著污染物。棉簽臟后要立刻更換，清洗過程中如發現掉色現象，應立刻停止清洗。如遇到酥粉、起甲病害，應先對顏料層下端縫隙里的積塵進行清除，可用洗耳球輔助進行，然后進行預加固，待其干透穩定后再進行清洗。清洗方法及效果也較好（表3）。

表3 造像表面彩繪清洗方法及效果

清洗試驗結論：通過比對后發現，試驗區3 清洗后比其他兩個區域顏色偏白，掉色明顯。試驗區1和試驗區2，清洗效果都較好，而試驗區1 使用去離子水的清洗材料，揮發慢，容易形成水漬，且滲入石頭內部，易產生霉變等病害，造成對文物的二次損害，并有些許的掉色現象。所以考慮采用去離子水和乙醇1:1 的2A 清洗材料，對石質文物表面的彩繪進行清洗效果較好。清洗試驗前后對比照片（圖9）。

圖9 清洗前后對比照片

（二）顏料層回帖加固試驗

前期準備：使用軟毛筆、羊毛刷、洗耳球對表面積塵進行清除，待底層彩繪露出后，用棉簽蘸取2A（去離子水和乙醇1:1）溶液，對彩繪表面輕輕滾動，去除附著污染物。

加固對象：衣紋雕刻殘件。

加固材料：3%AC-33、3%B-72、3%明膠。

加固工具：棉簽、軟毛筆、羊毛刷、注射器。

試驗分四個區：選擇典型的不重要的區域進行試驗。試驗區1 采用3%的AC-33，試驗區2 采用3%的B-72，試驗區3采用3%的明膠，試驗區4為原樣區。

加固方法：使用軟毛筆、棉簽或注射器對預加固區域進行輕點或者滴注，然后用棉布包裹脫脂棉做成的拓包隔綿紙進行按壓，過程中注意溶液不能過多而導致流掛。加固方法與效果有差異性（表4）。

表4 造像表面彩繪回帖加固方法及效果

試驗結論：采用3%的B-72溶液對彩繪顏色略有加深，且有炫光，加固效果較好，滲透性也較好；3%的AC-33 溶液對彩繪顏色沒有影響，加固效果和滲透性都較好；3%的明膠溶液加固效果和滲透性較好。通過對比，AC-33 和明膠效果都較好，綜合考慮明膠屬于古代傳統粘接材料，已經過了歷史長期的驗證，且此批文物要在室內修復，有溫控設施，所以在溫度上也非常適合運用明膠，故對石雕殘塊表面彩繪進行加固選用3%的明膠溶液較好。加固試驗前后對比照片（圖10）。

圖10 加固前后對比照片

結語

云岡石窟第20窟西側立佛像的出土對于研究云岡石窟至關重要，在此通過對西立佛殘塊表面顏色進行檢測分析研究，揭示了北魏時期云岡石窟早期大型佛像軀干的用色選擇與材料運用，也對其它北魏時期砂巖雕刻顏料的選擇與運用提供了數據支持。通過對顏料層的保護試驗，也為保存這珍貴的顏料層提供參考。