天梯山石窟壁畫病害及其修復

盧秀善

天梯山石窟壁畫病害及其修復

盧秀善

（武威天梯山石窟管理處，甘肅武威733000）

天梯山石窟是我國早期石窟藝術的代表，具有很高的歷史文化價值和藝術價值。對天梯山搬遷壁畫病害及其成因進行科學分析，對其部分進行實驗修復，可以為后期大規模的修復提供可靠的技術支撐和理論保障。

天梯山石窟；壁畫修復；文物保護

天梯山石窟，又稱涼州石窟，創建于東晉十六國時期的北涼，距今已有1600年的歷史。后經北魏、北周、隋、唐、西夏、元、明等朝代開窟或重修，現存洞窟18窟。天梯山石窟是我國早期石窟藝術的代表，具有很高的歷史文化價值和藝術價值，在學界有“石窟鼻祖、石窟源頭”之稱。

1958年，天梯山石窟所處地興修黃羊河水庫。為了保護石窟文物，1959年經甘肅省人民政府批準，由敦煌文物研究所（敦煌研究院的前身）和甘肅省博物館對天梯山石窟的壁畫彩塑進行搬遷，保存于甘肅省博物館。2005年，在國家文物局和甘肅省人民政府的高度重視下，天梯山石窟的壁畫彩塑除少部分由甘肅省博物館保存，其余絕大多數運回武威，現存放于武威市西夏博物館庫房。由于該批文物搬遷時損壞嚴重，不利于長期保存，亟需保護修復。2013年初，敦煌研究院對該批壁畫塑像進行了病害現狀調查，根據病害調查結果編制了《甘肅武威天梯山搬遷壁畫彩塑保護修復方案》。

2014年8月，敦煌研究院派遣十余名修復人員，在天梯山石窟管理處專業技術人員的積極參與下，對部分壁畫進行了試驗修復。

一、壁畫的病害

（一）病害種類

經現場勘察分析，確定了天梯山石窟搬遷壁畫的主要病害有以下幾種：

顏料層起甲：壁畫的底色層或顏料層發生龜裂，進而呈鱗片狀卷翹（見圖1）。

顏料層脫落：顏料層脫離白粉層。

粉化：壁畫結構中任何一個或多個結構層內部內聚力喪失。

煙熏：因炊煙、取暖的煙火或香火將壁畫熏污（見圖2）。

邊沿加固：用適當的材料加固暴露的壁畫邊緣。

裂縫：因地震、卸荷、不均勻沉降等因素的影響，使支撐體失穩，致使壁畫地仗開裂或錯位、相互疊壓；或因為壁畫地仗層自身的變化而產生縫隙、錯位、相互疊壓的現象。

劃痕：外力刻劃使壁畫畫面受到損害。

霉變：指在陰暗、潮濕環境下微生物霉菌在壁畫上繁殖而形成霉斑的現象。

點狀脫落：底色層脫離地仗層或顏料層脫離底色層呈點狀（直徑不大于2毫米）脫落的現象。

酥堿：鹽害的一種。壁畫地仗中的可溶鹽，隨環境濕度變化而溶解、結晶，所產生的膨脹、收縮反復作用，使壁畫地仗結構破壞變得酥軟、粉化。

鹽霜：鹽分在壁畫表面富集形成的結晶，俗稱“白霜”。

重層壁畫：在同一位置上不同時期分別繪制的二層及二層以上的壁畫。包括顏料層重層和帶地仗壁畫的重層。

圖1 起甲壁畫

圖2 煙熏壁畫

（二）病害分析

顏料層龜裂起甲：起甲面積較大，分布在畫面中部及人物的衣服和面部，而且起甲嚴重程度不同，這與制作材料和工藝有關。

顏料層脫落：部分壁畫脫落是因年代久遠膠結材料老化導致，另外因裝箱搬運過程中碰撞、摩擦所致。

白粉層脫落：主要集中在壁畫邊緣、裂隙邊緣，部分壁畫的白粉層大面積脫落是人為鑿挖所致。

煙熏：大多壁畫和彩塑的表面在佛事活動中被煙熏黑。

裂縫：有的壁畫是因石膏補強后應力變化或揭取時斷裂，其中大部分壁畫被大的裂隙貫穿于整個畫面，縱橫交錯的裂隙及細小的裂縫數不勝數。部分壁畫因交錯裂隙而松動，有脫離整幅壁畫的趨勢，有的甚至直接斷裂成數塊。

劃痕：分布面積不大，但對壁畫破壞較為嚴重，部分劃痕可能產生的原因是歷史殘留、揭取時產生、搬運過程中摩擦所致。

酥堿壁畫：大多酥堿壁畫是在搬遷的過程中對洞窟進行清理時挖出來的，因長期被掩埋在潮濕的積土和亂石中。盡管在搬遷時對顏料層進行過加固和石膏包裹，但壁畫仍然酥軟，大塊地仗酥堿脫落。

覆蓋：大面積壁畫殘塊被灰塵不同程度所覆蓋；部分上層壁畫脫落遺留草泥地仗覆蓋下層畫面；石膏加固時壁畫表面的周邊一同被覆蓋。

二、壁畫制作工藝與材料研究

在天梯山石窟遷回壁畫殘塊觀察、取樣分析研究的基礎上，認為壁畫制作工藝大體上分為三種，第一種：粗泥層（纖維為麥桿）—細泥層（厚約6毫米、纖維為麻）—白粉層—顏料層；第二種：粗泥層（纖維為麥桿）—白粉層—顏料層；第三種是粗泥層（纖維為麥桿）—細泥層（纖維為麻，厚約6毫米）—類似麻紙—白粉層—顏料層。所取土樣X衍射分析結果表明粗泥層和細泥層的組成基本相同，都含有鉀長石、鈉長石、絹云母、方解石、石英、綠泥石等；根據對所取顏料樣品的X衍射結果來看，第一種和第二種制作工藝所取的顏料中大部分含有生石膏，白色顏料的分析結果也大多數為生石膏，所以白粉層為生石膏制作而成；第三種制作工藝的顏料中都含有方解石，這主要是因為白粉層為方解石制作而成的（見圖3）。

圖3 壁畫殘塊制作工藝

從以上對壁畫制作工藝和制作材料分析研究的基礎上，總的來說，壁畫病害形成的原因與制作材料和工藝都有一定的關系，地仗顆分結果表明地仗級配不良，顆粒大小不均勻，顆粒間隙大等造成地仗的抗破壞能力弱等特點。掃描電鏡的結果表明，許多的氯化鈉都分布在土樣顆粒的孔隙之間，這樣對地仗的破壞性比較大；雖然離子色譜分析的結果表明，地仗含鹽量不是很高，但是根據顆分與掃描電鏡的結果來看，由于顆粒比較細膩，孔隙較大，鹽分都分布在孔隙之間，這樣可溶鹽對地仗的破壞性也就不可忽視。從X衍射的結果來看，絕大多數的顏料為礦物質顏料，極個別未檢測出的，可以借助別的分析儀器進行檢測，有待進一步實驗證明。

三、保護修復

（一）保護修復原則

在修復過程中遵守國家《文物保護法》、《文物保護法實施條例》、《中國文物古跡保護準則》、《文物保護工程管理辦法》等法律法規，按照“修舊如舊，不改變文物原狀”和最小介入、最大兼容的原則，以病害現狀和特點為依據，對同一處壁畫多種病害并存的情況，根據不同病害的表現特征和嚴重程度，選擇適宜的保護程序，依病害輕重程度分步實施。

（二）修復材料

1.顏料層起甲、顏料層粉化、顏料層酥堿修復加固材料

針對武威天梯山壁畫殘塊的病害特征，篩選出傳統繪畫粘結材料明膠（動物蛋白型），作為修復顏料層起甲、粉化、酥堿病害的材料。這種材料具有無色無味、無毒無腐蝕、無眩光、透明度高、透氣性好、粘結強度適中和兼容性好的特點，并且具備可再修復的條件。

2.地仗層酥堿、地仗補強修復加固材料

根據地仗分析結果得出地仗中粉土的含量約為58%，沙的含量約為36%，麥草6%。選用文物保護專用材料ZB—SE—3A改性丙烯酸乳液（添加助滲劑）和ZB—SE—1有機硅改性丙烯酸乳液（添加助滲劑）作為地仗層酥堿和地仗補強修復加固材料。

改性后的有機硅丙烯酸乳液除具有丙烯酸乳液的一般特點外，乳液的耐候性得到了明顯提高，耐高低溫性能較好，很好地解決了丙烯酸乳液成膜后易出現的低溫變脆、高溫發粘現象。此外，硅丙乳液在抗沾污性、耐水性、透氣性等方面也較前者有較大幅度的提高。

3.煙熏壁畫清除材料

煙熏壁畫是過去在佛事活動中窟內燒香、煮飯和取暖時使用木材等燃料，由于未充分燃燒的燃料中部分有機物沉降在壁畫表面，形成一層黑色的膜狀物。針對煙熏層油膜狀物的特征，經過大量實驗研究，確定了煙熏層清除材料：十二烷基苯磺酸，脂肪醇聚氧乙烯醚，三聚酸鈉，羥甲基纖維素，去離子水。

此次修復試驗采用目前國內外對館藏壁畫修復即重新制作支撐體并和壁畫粘結的方法。根據不同病害種類以及不同的病害程度進行分類修復。現將具有代表性和典型病害壁畫修復做詳細舉例，其余的壁畫按修復工藝的方法進行修復。

以現狀調查編號為wwtts—0214壁畫修復為例。

（1）除塵

用洗耳球小心將顏料翹起處背后的塵土和細沙吹干凈，然后用軟毛筆將壁畫表面的塵土清除干凈，不能在起甲、龜裂部位遺留塵土，否則會影響顏料層與地仗層的粘結效果，同時也會污染壁畫表面。

（2）注射粘結劑

用注射器將配制好的0.5%的明膠溶液從裂縫處開始注射滴滲，再沿起甲裂口處注射到起甲壁畫背部使之與地仗粘合，整體滲透一遍后，再用1%明膠溶液按剛才的順序重復注射滴滲多遍（注射滴滲次數根據顏料的起甲嚴重程度決定，一般兩至四遍即可）（見圖4）。

（3）回貼顏料層

注射加固后，待粘結材料的水分被地仗吸收時，用墊有棉紙的木質修復刀輕輕壓平裂口處，使裂縫閉合，再用木質修復刀均勻地按壓其他部位（壁畫表面有裂縫時，先壓裂縫處，將裂縫處壓平使之閉合后再壓底色層和顏料層），使起甲翹起的部位表面平整。

圖4 注射粘結劑

（4）滾壓

顏料層回貼到原地仗位置后，用紡綢包裹藥棉制成的棉球滾壓，滾壓的方向應從顏料層未裂口處向開裂處輕輕滾壓，這樣能將起甲內的空氣排出，不會產生氣泡，另一方面，壁畫也不會被壓出皺褶。

（5）表面封護

用1%羥基甲基纖維素把棉紙均勻刷在壁畫表面，防止后續的工作對顏料層造成損壞。

（6）切除石膏包

用牙（骨）科電動砂輪、切割鋸和手鋸等將壁畫四周的石膏包小心剔除，切除石膏時應注意小塊分層去除不可傷及顏料層，用帶有保護層的木板翻轉壁畫，用相同的方法剔除壁畫底部的石膏。

（7）剪薄地仗

用切割鋸在壁畫地仗劃小菱形格狀，然后用修復刀將菱形格上的土輕輕刮去，遇到地仗酥堿的地方，先用1.5%（w/w）的有機硅改性丙烯酸乳液滲透加固后，再輕輕去除，將地仗剪薄至1厘米左右，用洗耳球清除地仗上的浮土。

（8）地仗補強

用1.5%（w/w）的有機硅改性丙烯酸乳液：1.5%（w/w）改性丙烯酸乳液=1:1的混合液，對地仗進行滲透加固4～5遍。干燥后把用切割鋸把地仗劃成很淺的菱形格，將用30%（w/w）改性丙烯酸乳液浸泡的無紡布接縫帶緊密貼在上面，以增加壁畫地仗的整體強度。

（9）制作支撐體

裁剪蜂窩鋁板和軟木。蜂窩鋁板和軟木的邊沿應大于壁畫四周5厘米左右，用粗砂紙將蜂窩鋁板一面打磨使其粗糙，在糙面刷一層環氧樹脂膠（環氧樹脂和聚酰胺樹脂比例為1：1；丙酮作為稀釋劑）貼軟木壓重物使其干燥；用相同的方法再貼一層碳素纖維布，在碳素纖維布上涂一層較稀的環氧樹脂膠；干燥后刷兩遍較厚的15%paralboidB-72丙酮溶液（間隔3小時）。

支撐體由航空級蜂窩狀鋁板（提供支撐增加壁畫強度）、軟木和碳素纖維布（軟木夾在蜂窩狀鋁板和碳素纖維布中間，可減少因材料強度不同而產生的應力變形，實現應力層間過渡和緩沖）組成。

ParalboidB-72丙酮溶液干燥后形成的膜在支撐體與壁畫之間起隔離作用，將來對壁畫進行再次修復時，對隔離層注射丙酮溶液，溶解paralboidB-72，可實現支撐體與壁畫的分離。在壁畫四周的支撐體表面填補泥層并做成斑駁脫落的效果，使整塊壁畫協調美觀。

（10）粘結壁畫

在壁畫地仗的無紡布接縫帶上點狀堆積聚醋酸乙烯原液（間隔3厘米左右），把支撐體移至上面（四周各留5厘米左右）使其與壁畫地仗粘結。

（11）填補泥層

在支撐體表面壁畫的四周，為了使泥層更牢固地粘接于支撐體表面涂刷的隔離層上，用鐵質修復刀刮上一層約3毫米厚的膠泥（按一定比例將已脫鹽處理過的粘土、細沙和麻纖維用1%有機硅改性丙烯酸乳液和改性丙烯酸乳液混合液調制而成的泥），隨后再在膠泥層上用未加膠的泥（按一定比例配制將已脫鹽處理過的粘土、細沙、麻纖維和純凈水調和成的）少量多次進行填貼，填貼的高度到細泥層即可，并作成斑駁的效果，使表面有自然脫落的質感。

（12）清除棉紙

用蒸餾水輕刷棉紙表面，揭取棉紙，并用蘸有蒸餾水的棉棒清除壁畫表面的纖維素。并對壁畫顏料層進行必要的修復。

（13）封護支撐體

將摻有一定比例的粘土（脫鹽處理）和粗沙粒，用1%有機硅丙烯酸乳液和1%改性丙烯酸乳液混合液調制的泥漿刷在支撐體四周邊沿并成糙面，使支撐體和壁畫渾然泥質的效果。

（三）壁畫修復基本工藝

此次壁畫修復基本工藝按照《甘肅武威天梯山搬遷壁畫彩塑保護修復方案》中壁畫修復工藝進行修復，即“清潔畫面—顏料層修復—封護—石膏支撐體去除—地仗減薄—地仗補強—制作支撐體—粘貼壁畫—制作新地仗—支撐體邊緣封護”等步驟進行修復。

1.煙熏壁畫的修復

步驟修復方法同wwtts—0214修復方法，除塵后需要對煙熏層進行清除。煙熏層修復方法如下：

清除壁畫表面灰塵——用軟羊毛筆將一定比例配制的清除材料刷在煙熏層表面——用醫用棉棒輕輕拭去——再刷清除液于煙熏表面——醫用棉棒多次擦拭——用棉棒蘸去離子水拭去殘留的清除材料——較低濃度的明膠對顏料層進行補膠。

此次修復使用的煙熏層清除材料，是由非離子表面活性劑、軟化劑、浸潤劑和抗沉淀增溶劑組成的無色透明半流動狀膠體，其最大特點是：只浸潤不滲透，改變了以往對煙熏壁畫“清洗”狀況（見圖5）。這種材料在使用時只溶解煙熏中的有機物，膠體包裹碳顆粒一并拉出。

圖5 煙熏壁畫清除（畫面左側已清除）

2.斷裂壁畫拼接的修復

除塵→注射粘結劑→回貼顏料層→滾壓→表面封護→切除石膏包→剪薄地仗→斷裂、錯位壁畫拼接→地仗補強→制作支撐體→粘結壁畫→填補泥層→清除棉紙→地仗修補→封護支撐體→全色（用皮膠調制的礦物顏料的對裂縫處進行全色）。其中斷裂、錯位壁畫拼接的方法如下：

用手術刀把斷面剔成“∧”型，用3%（w/w）的改性丙烯酸乳液對各斷面滴滲加固。將每兩塊斷裂的壁畫擺放對好位置，用1.5%（w/w）改性丙烯酸乳液：1.5%（w/w）有機硅丙烯酸乳液=1:1混合乳液調制的稀泥小心填入裂縫，對各殘塊進行拼接，拼接的順序是先小塊壁畫拼接后整體拼接。待整塊壁畫拼接后，用混合乳液調制的泥少量多次填入裂縫，使壁畫表面平整，填入泥的高度應低于顏料層。

3.白灰覆蓋的修復

壁畫表面被白灰覆蓋，因此在除塵的時候先必須將覆蓋壁畫的白灰層清除。方法是用溫水或50%酒精溶液軟化覆蓋壁畫的白灰層，然后用小竹刀將白灰層一點一點剔除。清除后其余方法同wwtts—0214。

4.泥漬覆蓋的修復

壁畫表面被泥漬覆蓋，因泥漬表面曾被鹿皮膠加固過，較難去除。修復方法與wwtts—0214的修復方法基本相同，所不同的是在除塵的時候先必須將壁畫的泥漬清除。方法是用溫水或75%的酒精浸潤軟化污染壁畫的泥漬，然后用棉簽將泥漬一點一點蘸除。

四、保護修復難點

（一）壁畫表面煙熏層的清除

壁畫表面煙熏層形成一層黑色的油膜狀物。這層油膜狀物牢牢地包裹顏料層，并滲透在顏料層每個顏料顆粒間隙中，簡單的機械去除方法顯然是不可行的。本次壁畫修復根據壁畫表面不同的煙熏程度選用不同濃度的清除液進行清除。

在煙熏層清除的過程中，應嚴格把握煙熏層清除“度”的問題，避免過度清除造成壁畫顏料層的損傷。值得注意的是，對于已經滲到顏料層中的碳顆粒不做過分清除。

（二）表面封護層的去除

天梯山石窟搬遷壁畫時，在搬遷現場對揭取下來的壁畫涂刷了一層鹿皮膠。由于當時工作條件所限，加之又是冬季，壁畫表面的塵土和細沙等來不及清除就被封護在里面。所以在對壁畫顏料層進行修復前首先對封護加固層進行清除。壁畫表面封護層經過多次試驗，得出有效的去除方法為：用40度左右去離子水涂在表面—軟毛刷清除—軟毛筆清除—棉棒擦拭。對于較頑固的可用75%乙醇滴滲，待軟化后按上述方法清除。

（三）壁畫表面以及背部石膏層的去除

揭取壁畫是為了便于搬遷，所有壁畫背部及邊緣做了石膏加固處理，對于一些中間部分殘缺的壁畫，加固時用石膏填充其殘缺部位。致使所有壁畫背部以及壁畫邊緣處顏料層被石膏層厚厚的包裹著。切除石膏前，為了防止壁畫邊緣處顏料層受損，選用牙科鋸、或手術刀對壁畫表面邊緣處石膏層進行去除。在切除背部石膏時，發現石膏加固層中放置了鐵絲、木頭、碳素網、麻等加筋材料，極大地增加了石膏層去除的難度。切割鋸切除時應避免震動壁畫，對于難去除的石膏層應分多次去除。

（四）壁畫表面泥漬和污染物去除

壁畫揭去下來時未清除表面泥漬和污染物直接被一層鹿皮膠封護，這給泥漬和污染物的去除帶來難度。經現場試驗研究，用溫水軟化覆蓋壁畫的鹿皮膠及泥層，然后用小竹刀將帶膠的泥層一點一點剔除。對于膠難去除的采用75%的酒精浸潤后，再用棉簽將其一點一點蘸除。方法是：用溫水或75%酒精溶液浸潤—小薄竹片刀剔—硬毛刷清除—軟毛刷清除—軟毛筆清除—洗耳球清除（見圖6）。

圖6 修復前后對比照片

此次修復實驗用ZB—SH—3A改性丙烯酸乳液和ZB—SH—1有機硅改性丙烯酸乳液這兩種材料，在研制時根據壁畫修復的要求都添加了助滲劑，提高了在泥質地仗中的滲透性。這兩種材料混合使用，克服了單一材料的某些缺陷，更具有穩定性和耐候性，近幾年廣泛用于壁畫的保護修復。使用航空級蜂窩狀鋁板作后背并加軟木和碳素纖維布，這是一種新型輕質的壁畫支撐體材料，可避免因材料強度不同而產生的應力變形，實現力的層間過渡和緩沖。目前國際上如日本、法國、中亞諸國和中國對館藏壁畫的保護修復采用了此項修復技術。

此次修復實驗在《甘肅武威天梯山石窟搬遷壁畫彩塑保護修復方案》基礎上，對于病害嚴重的壁畫修復進行針對性實驗，有效地去除壁畫表面污漬，成功地清除壁畫煙熏層等，攻克了具有挑戰性難題，并不斷完善嚴重病害壁畫的修復方法，總結出一系列基本成熟的修復理論和方法，對天梯山搬遷壁畫的保護修復奠定了堅實的基礎，為后期大規模的修復提供可靠的技術支撐和理論保障。

［1］敦煌研究院，甘肅省博物館.武威天梯山石窟［M］.北京：文物出版社，2000.

［2］劉建明.古代壁畫圖像保護與智能修復技術研究［D］.浙江大學，2010.

G264.3

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1005-3115（2015）18-0060-04