中國早期石窟壁畫礦物顏料的研制及使用技術研究

李海磊

(四川美術學院公共藝術學院,重慶 400053)

中國古代壁畫制作過程中含有大量的技術因素,從壁畫支撐體到地仗制作,從有色礦石到礦物顏料使用,從材料制作到壁畫繪制,每一個步驟都是藝術與技術的結合?！氨诋嫾仁且患囆g品,也可看作是一件技術應用的作品?！盵1](P137)材料和技術是研究古代壁畫制作的核心,而顏料則是壁畫材料中最為重要、最為關鍵且能直接影響壁畫色彩效果的因素。

目前,考古與文物保護學者借助現代科技儀器對中國早期石窟壁畫的顏料進行了檢測分析,這對壁畫顏料的屬性、成分、色澤、膠結劑等研究提供了重要參考和科學依據。通過分析可知,現存克孜爾石窟和敦煌石窟壁畫顏色大部分為礦物顏料,有少部分植物顏料和人工顏料。在此基礎上,結合文獻對古代壁畫礦物顏料研磨與制作、膠結劑調和、色彩調配方法等問題展開進一步探討,希望為古代石窟壁畫保護和修復、臨摹和復原,及當下壁畫創作提供參考和借鑒。

一、礦物顏料的特性及發色原理

礦物顏料的原材料是天然晶體礦石,由它研磨成的礦物色,色相明快、光澤鮮艷、覆蓋力強、不易變色,性能比較穩定。“作畫所用之色,皆取經久不退者。而不退之色,惟金石為尤?！盵2](P110)礦物顏料色澤千年不變,得益于其自身良好的材料性能。

天然礦石經粉碎、研磨后,仍以一種細微的顆粒或粉末狀呈現,顏料顆粒在發色效果方面起到至關重要的作用。顏料的顆粒度直接影響壁畫呈現出來的色彩效果,顆粒度的大小決定顏色顯色和用色技法的差異。顆粒越小顏色越淺,反之,顆粒越大顏色越深。例如青金石顏料,粗顆粒呈現出深藍色,細顆粒或粉末狀呈現淺藍色或天藍色(圖1)。這是由礦物顏料顆粒發色原理決定的,與顏料顆粒折射有關。

圖1 青金石原礦石、研磨顆粒、研磨色粉,敦煌莫高窟陳列館(筆者拍攝)

礦物色的顆粒性取決于礦石本身的晶形體構造,如三角形、四方形、菱形、六面晶形等。但是不同性質的顏料顆粒又有差異,這主要取決于它們的化學元素基因。例如天然朱砂(硫化汞HgS),在顯微鏡下觀看呈現晶體碎片,而人工合成的則為六邊形顆粒和棱柱體。“朱砂的粒度在2～5微米時顯亮色,5～20微米時顯暗色?！盵3](P31)

壁畫表面顏色的發色原理取決于光的照射及畫面顏料顆粒的反射,這兩個要素缺一不可。其中顏料顆粒是最基本的物質基礎,壁畫礦物顏料的反射光譜最主要是由顏料結晶體結構決定。根據物理學中光的反射原理,可以了解光照射在礦物顏料顆粒上的反射與屈折原理?！爱斠皇馔渡涞酵该鞯V物色上,它將被分成三部分:被反射部分、漫射部分與被吸收部分。前兩部分主要表現為礦物色的光澤,第三部分被礦物色所吸收的強弱度決定著礦物色透明度的高低?！盵4](P38)當光照射在不透明的礦物色上時,絕大部分入射光在表層即被全部吸收,吸收后還會轉化為反射光,也就增大礦物色的反射率,引起光澤的增強。

壁畫礦物顏料顆粒依靠膠相互粘結,發色是靠顏料晶體本身,顏料粒子與粒子之間產生空間(圖2)。當顏料粒子的表面受到白色光W后,白色光的一部分在粒子表面反射屈折后返回外面空間,這時反射光的強弱程度與顏料的屈折率和白色光照射的顆粒表面的角度有關,一般情況下反射光是非常弱的。顏料表面受光屈折后進入顏料粒子內部,這時顏料便會產生對光的選擇吸收現象,白色光W便會轉變成顏料固有色光C(圖3)?！巴ㄟ^顏料內部的有色光在到達顏料粒子底面經反射、屈折之后返回到外面,隨著光在顏料結晶的內部通過的途中,由于光波色長的不同而被選擇吸收的同時,形成此種顏料的固有色光。”[5](P39)

圖2 礦物色的發色模式圖

圖3 礦物色的發色模式圖

礦物顏料的發色主要在于顏料粒子的屈折率,礦物色層的獨特發射原理,能夠使屈折率較小的石青和石綠發出鮮艷的色彩效果。礦物顏料顆粒越細,顏色就會越淺,這是因為細粒子內部通過的距離即光路差短,對光的吸收比例小,反射到外部的光強烈而明亮的緣故。反之,顏料顆粒變粗,向外發出的色光變弱變暗,從而發色顯暗。例如朱砂色粉顆粒越細,發色越鮮艷,越粗則色越深。

當礦物顏料粉末顆粒與粘結劑(膠)調和后附著在壁面地仗層上時,礦物顏料的顆粒與顆粒之間通過膠粘結組成新的顏料層結構。膠液會沉積在縫隙中,發色部分還是靠晶體本身,膠的黏稠度和用量多寡會影響晶體的屈折率,進而影響顏色發色的效果。恰到好處的膠液會使顏料粒子間產生眾多的空隙,層層疊疊、相互錯落,透過這些空隙,顏料顆粒自身發出屈折光與外部給予的反射光,加上從空隙中透出的下一層顏料顆粒的折光,幾種光色相互交錯、混合,這也正是礦物顏料的真正魅力。壁畫表層的礦物顏料受光后,會產生特有的發色效果,即顏料顆粒受光后產生不同角度的反射和漫射效果。

顏料研磨技術決定礦物顏料的顆粒度,顏料顆粒的大小和形狀直接影響顏色的效果,粗顆粒顏料具有耐光性、不透明性、分散性和粗糙的質感,細顆粒顏料則反之,耐光性相對減弱,具透明性,表面細膩而有流動感。在壁畫中所用的礦物色,顆粒較大,正是因為顆粒的存在,其發色才具有獨特的美感,顆粒越大,色彩越深,光線反射和折射力越強,也使畫面具有閃爍的光澤感。

二、礦物顏料的研制技術

礦物顏料制作步驟復雜、程序繁多,首先要尋找礦物顏料產地,經過鑒別、精心挑選,采集可作為顏料的礦石。需要注意,并非自然界所有有色礦石都可以作為顏料使用,礦物的粉末痕跡顏色成為判斷和鑒別依據。

礦物顏料研制要經過分類、粉碎、去雜、研磨、沉淀、漂洗、分色等步驟。這種方法技術一直延續至今,常被概括為“淘、澄、飛、跌”?！疤浴笔侵笇⒌V石研碎,用水淘洗去雜質泥土;“澄”是指用乳缽將淘洗后的顏料研細,加入制作好的膠水或清水進行澄清,較輕的淡色上浮,重濁的顏料顆粒下沉;然后把上浮的部分撇到另一碗碟中,叫“飛”;留下下沉的中色和重色部分,再接著研磨,再跌蕩,使較輕上浮的顏色,不致被壓沉在底下。

經過這四個步驟,可將礦物顏料分成多個等級,畫師可根據繪制的題材內容和色彩組配方式選擇性地使用顏料。如朱砂可以漂出朱膘(三朱)、正朱(二朱)、粗砂(頭朱),二朱顆粒略粗,呈鮮紅色;三朱顆粒最粗,呈深紅色;石綠(圖4)也可以漂出三綠、二綠、頭綠。如果仔細觀察敦煌早期壁畫,也能發現同一洞窟使用幾種不同綠色顏料。雖然研磨礦物顏料基本可概括為以上四個步驟,但是每一種礦物原材料性質都有差異,在具體研磨步驟過程中也有差別。

圖4 石綠和石青顏料,敦煌莫高窟陳列館(筆者拍攝)

以朱砂顏料為例,朱砂顏料在古代有兩種來源方式:一是自然形態;二是干法制造[6]。古代天然朱砂顏料制作工藝非常講究,古代文獻中詳細記錄了朱砂的探尋、辨別、挑選、研制、提取等方法步驟?！短旃ら_物》記載:“凡朱砂上品者,穴土十余丈乃得之,始見其苗,磊然白石,謂之朱砂床。近床之砂,有如雞子大者。其砂不入藥,只為研供畫用與升煉水銀者?！盵7](P410)此書總結了在自然界中挑選朱砂原礦石時,如何辨別朱砂的位置、形態和色澤,并區別藥用和作為繪畫顏料用的朱砂,又依據其形態和色澤分出品相高低優劣。

同時,《天工開物》用插圖的形式記載了朱砂具體制作流程(圖5),先將朱砂礦物置入鐵槽輾機中研磨,軋碎成細顆粒或粉末狀,再倒進缸里,注清水澄清?！斑^三日夜跌取其上浮者”傾入別的缸,此為二朱;將缸中下沉者,曬干后即名頭朱。這一步驟是借用“水飛法”制成色澤由淺到深、顆粒粗細不同的朱砂顏料。丹砂礦石被研磨后,仍舊保持紅色的本質,顏色經久不變,正如“丹可磨也,而不可奪赤”[8](P633)。

圖5 人工制作朱砂,圖片采自宋應星、鐘廣言注釋:《天工開物》,廣東人民出版社,1976年

另外,除使用天然朱砂制作紅色顏料外,也有人工制造的紅色硫化汞,它是古代煉丹術的重要產物。用水銀和硫磺人工合成一種赤色硫化汞,稱為“銀朱”或“靈砂”[9](P40)?！短旃ら_物》記載:“每升水銀一斤得朱十四兩,次朱三兩五錢,出數藉硫質而生?！盵10](P411)通過這種“干式法”,并在其基礎上加熱混合,可以制得橙赤色(黃朱)、純赤色(赤朱)、濃赤色(黑朱)等。

但是,通過對古代藝術品中紅顏料研究發現,由于人造銀朱顏料成分中存有游離的硫磺,在與含鉛的鉛化合物顏料混合使用中,時間久后會導致顏料發生化學反應,變成棕黑色,因此銀朱不能與鉛化合物制成的顏料混合使用?？芍@種銀朱并不適合繪畫顏料使用,不僅具有一定的化學毒害性,還易發生變色,它難以與天然朱砂相比,一般繪畫不采用此朱。正因如此,也凸顯了天然朱砂的稀缺和貴重,在繪制壁畫使用紅色時,不會出現大面積朱砂,僅在人物嘴唇、臉頰等細微處點染。

三、顏料調配與膠結劑

礦物色顆粒與膠的調和使用是繪制壁畫過程中重要的步驟,因為膠摻入量的多少,不僅影響以后壁畫顏料層的穩固,而且更為重要的是直接影響礦物質顏料的色澤。膠的濃度不夠,礦物色的顆粒就容易從畫面上脫落下來,反之膠液過濃過多,又會將顏色顆粒全部覆蓋,會引起畫面顏色發烏。膠與顏料配比不當就會影響顏料的發色效果,膠的濃度與量直接影響畫面顏料層的牢固及持久性。

壁畫顏料層的穩定性不僅在于礦物顏料自身的穩定性,還與膠結材料的穩定性密切相關,顏料顆粒主要靠膠附著在基底材(地仗層)上,膠質的優劣直接影響顏料粘結結構。因此,選膠猶如挑選顏料一樣,原料(顏料)加膠結劑調和固著于畫面,壁畫才能色澤亮麗,千載不剝。

膠結劑,是用于將顏料顆粒或粉末粘合成固體狀,又用于調和兩種及以上顏料,并且將顏料固著在畫面上的液體粘合劑。它是繪畫中不可缺少的材料,在壁畫著色過程中起著重要作用,不僅對顏料顆?；蚍勰┢鸬竭B接作用,而且也增加顏料的附著力,避免顏料滲漏或脫落。

膠的品種與品質會影響畫面效果,膠必須明而凈,黏度適當,稠而膩,易解易化,沒有雜質,還需要“注意用膠的色澤透明度、黏度、凍度,并視顏料色種輕重濃淡的不同而分別配膠”[11](P110)。

經檢測發現古代石窟壁畫中使用的大多數為動物膠,例如牛膠、鹿膠、兔膠、馬膠、魚膠等。動物膠主要成分是明膠肽蛋白質,是從動物(牛、馬、羊、鹿、兔、狗)皮、筋、骨中提取的膠原,外觀為板狀、粒狀、棒狀等;顏色從黃褐色到褐色的半透明物體。粘結性能好,強度高,水分少,干燥快,粘結定型好,且易獲得,使用方便?！稓v代名畫記》記載:“東阿之牛膠、漆姑汁,煉煎并為重采,郁而用之。”[12](P78)甚至,《周禮·考工記》已經記載:“膠也者,以為和也……鹿膠青白,馬膠赤白,牛膠火赤,鼠膠黑,魚膠餌,犀膠黃?！盵13](P104)說明古人不僅已經掌握制作動物膠的技藝,而且也熟知各類膠的特性和使用方法。

在使用動物膠調和顏料時,顆粒較粗的顏料會下沉,聚集在調色碗底,顆粒較細的粉末狀顏料會與膠液相融,漂浮于上層,于是在用毛筆蘸顏料時,輕重不同、深淺不同,會導致顏色厚薄不一。例如在克孜爾石窟主室券頂部位(圖6),仔細觀察就會發現券頂的藍色顏料厚薄不均勻,顏色也是濃淡不一,與過道兩壁窟龕中的較厚的藍色顏料層存在明顯差異(圖7),前者顏色整體較淺淡,甚至透出底色,后者顏料厚重,顏色較深。

圖6 克孜爾石窟第8窟 券頂壁畫,公元7世紀(筆者拍攝)

圖7 克孜爾石窟第47窟后室西甬道東壁龕內側壁畫局部,公元4世紀(筆者拍攝)

值得注意的是,礦物顏料的調配并非簡單、任意搭配混合攪拌,兩種以上顏料混合時會產生化學反應,顏色也會隨即發生變化,古代畫師通過反復實驗才能掌握顏料屬性和調配技巧?！稓v代名畫記》有“昆侖之黃(雌黃也,忌鉛粉同用)”[14](P78),《營造法式》有“雌黃忌鉛粉,黃丹”[15](P130)之說法,《本草綱目》記載:“雌黃得胡粉而失色,胡粉得雌黃而色黑,蓋相惡也。”[16](P12)這些文獻中的雌黃為含硫的礦物,鉛粉(古代鉛白的俗稱)是中國古代常用的一種白色顏料,在含硫的環境中發生氧化反應,會失去原有顏色色相。鉛丹與空氣中硫化氫等物作用,會因硫酸鉛的形成而導致變色。當鉛丹的分子式Pb3O4變色之后成為PbO2,色相呈現出棕黑色、褐色甚至黑色。通過對莫高窟44個洞窟壁畫的棕黑色顏料檢測,表明95%以上都是二氧化鉛[17](P80),經檢測發現克孜爾石窟壁畫中也含有大量棕黑色的二氧化鉛(圖8)。

圖8 克孜爾石窟第8窟主室東壁菩薩像 ,公元7世紀(筆者拍攝)

由此可見,敦煌和新疆石窟壁畫色彩歷經千余年還鮮艷如新,正是得益于礦物顏料的持久性和穩定性。從自然界中的礦石原料——繪畫顏色——膠結劑調和——壁畫色彩應用,都融入了古人對壁畫顏料的認識、加工、制作及應用的智慧,在反復試驗和探索過程中,摸索出一套完整、系統的礦物顏料研制使用技術,為我們研究古代壁畫、保護和修復壁畫、臨摹和復原壁畫提供了重要參考。