安康香溪洞石窟群病害调查

刘成

摘 要：安康香溪洞被誉为安康八景之首“古洞仙踪”。现场调查发现香溪洞石窟群存在严重的病害，包括生物病害、水泥修补痕迹、表面风化、裂隙发育、泥渍覆盖等，其中生物病害是最明显、最严重的病害。通过对香溪洞石窟群进行科学系统的病害调查，可以为以后的保护修复提供重要参考资料。

关键词：香溪洞石窟群;病害调查;生物病害

香溪洞石窟群位于安康市汉滨区城南四公里，新城办事处香溪洞风景区内（图1），北纬32°39'47.5"—32°39'48.7"，东经109°01'46.8"—109°01'52.6"。整个风景区东起陈家沟西环山梁。西至西坡根山溪，南到任家沟北环山半坡茶园，北至头天门牌坊北环沟中，总面积6.6万平方米。据园内碑文载香溪洞石窟群始建唐代，明万历庚子年（1600）、清雍正九年（1731）两度重修，被誉为安康八景之首“古洞仙踪”。据《重续兴安府志卷二十》记载：去城东南七里有香溪，八洞对开，一桥横亘，楼台掩霭，竹林森森，安阳之胜景也[1]。该石窟群呈品字形分布石窟8座，保存状况均一般，分别为香溪洞（即纯阳洞）、八仙洞、慈航洞、三茅洞、文昌洞、药王洞、真武洞、龙王洞（图1-2）。洞内两壁曾有摩岩题刻多篇，如“来往大千须半日。金洲南畔有柴扉”、“仙人已乘降龙去，羽士还疑化鹤来”、“古洞深深碧嶂前，遗迹共说有神仙。春风香送桃花雨，晚日晴黛玉树烟。滴露研采人已去，推枰看月事空傳，我来策蹇亲游赏，信是壶中别有天”[2]等。石窟群同周围明代修建的驾云桥;开凿于明代，重修于建国后的天梯;明清时期的玉皇阁碑刻群及南宋时期的新罗寺铁钟，共同构成古朴奇巧，环境清幽静谧，流传诗文精美风雅的香溪洞风景区中最具历史人文价值的文物景点。

二、保存现状

通过现场调查可以发现，由于香溪洞风景区潮湿多雨的气候条件，生物病害（图2-1）可以说是香溪洞石窟群最明显的病害，包括微生物损害、植物病害、动物病害。此外，水泥修补痕迹、表面风化、裂隙发育、泥渍覆盖等病害几乎在各个石窟都有存在。

1.生物病害

香溪洞风景区生长着种类繁多的植物，为常绿落叶阔叶混交林和针阔混交林，包括飞蛾槭、侧柏、乌柏、盐肤木、七里香、椿树等。一些植物的根系生长于岩体的裂隙处，带来的风化破坏包括物理、化学过程。植物物理作用的破坏主要是由于其不断分支和径向变粗的根部，在岩体内部产生应力、压力。根部生长会趋于原本存在的裂隙，或者比较容易穿透的部位，导致裂隙变大、加深，破坏岩体的稳定性和整体性，为水的流动提供了渠道，促进了其他病害的形成（图2）。植物化学作用的破坏来自根部的酸性代谢物对岩体的腐蚀、对矿物离子的螯合作用。另外，植物的残枝落叶堆积在石窟的排水沟中，阻塞排水系统，使其不能正常运行甚至彻底丧失排水功能[2]。

微生物病害（图3）在岩石表面留下了各种颜色，使得这种病害较为明显和突出。石窟群的微生物病害主要为苔藓、地衣，部分石窟内部有霉菌生长，颜色主要为黑色、绿色等。微生物病害对石质文物的危害是相当严重的。一方面微生物污染严重破坏了文物的外观，在其表面留下绿色，黑色等各种颜色的微生物污染物，极不美观，大大降低了其艺术价值;另一方面，微生物病害还会对石材造成侵蚀和破坏作用。微生物在新陈代谢过程中分泌的大量酸腐蚀破坏石质结构，加速了石质文物的分解;另外微生物风化产物中通常含有一定的可溶盐成份，这也会加剧文物的表面风化。所以有必要对微生物进行杀灭清洗，同时通过正确的表面清理，为下一步的渗透加固及其它保护措施提供操作条件[3]。

石窟内部潮湿、阴冷的环境，使得甲虫、蜘蛛、蚊子、飞蛾等在此有生命活动现（图4），它们的存在威胁着工作人员和游客的生命安全。

2.水泥修补痕迹

水泥修补（图5）是香溪洞石窟群的另一个严重病害。水泥修补是指对石质文物采用水泥材料对文物进行粘接、加固、修补等改变文物原貌的现象。水泥为粉状水硬性无机胶凝材料，是碱性硅酸盐类，抗拉强度较低，抵抗变形的能力较差，易开裂发生脆性破坏[4]。香溪洞石窟群曾使用水泥作为修补材料，在长时间雨水的作用下，大量可溶盐或胶料析出，表面颜色发白、泛黄，影响稳定性与外观。另外，石窟群窟口门沿、台阶均为水泥修补，与周围环境极不协调，严重影响其美学价值。

3.表面风化

香溪洞石窟群是露天保存的石质文物，长期遭受雨水冲刷，表面风化剥落、片状脱落、形成许多坑窝状或沟槽状的溶蚀风化（图6），这类病害一方面影响了文物的外观，使遗址表面凹凸不平。另一方面岩石的胶结物伴随雨水流失，严重的影响岩体稳定性。

4.裂隙发育

香溪洞石窟群所处的山体岩性主要是片麻岩，在长期的自然营力作用下，由于差异风化，在山体上形成了许多坑窝状风化孔洞与空隙，导致石窟群周围的片麻岩悬空。悬空的岩体在重力作用下朝临空方向产生变形和位移，使岩体内部产生平行崖壁的卸荷拉裂，造成片麻岩的局部掉块。裂隙（图7）多深入岩体内部，严重时会威胁到山体的整体稳定，裂隙之间的相互切割，为降水提供了良好的渗水通道，同时也控制着危岩体的形成。石窟群的开裂形式主要有两种。一种是机械裂隙（应力裂隙），另一种是浅表性裂隙（风化裂隙）。机械裂隙是因外力扰动、受力不均、地基沉降或石材自身构造等引起的石质文物开裂现象，一般这类裂隙多深入石材内部，严重时会威胁到遗址的整体稳定，裂隙交切、贯穿会导致局部脱落。而风化裂隙则是由于自然风化、溶蚀现象导致的沿石材纹理发育的裂隙，这种裂隙除薄弱夹杂带附近呈条带状分布且较深外，一般比较细小，延伸进入石材内部较浅，多呈里小外大的V字型裂隙[5]。

5.其他

此外，雨水的冲刷使露天保存的石窟群形成较多水锈结壳等，人们长期的烧香、祭拜使窟顶、岩石周围形成大量烟熏痕迹;时间的流逝使部分石碑、牌匾残缺破损;石窟内部的壁画发生表面颜料病害。

三、病害分析

导致香溪洞石窟群病害的因素有很多，既有石质本身组成、性质、结构等内部因素的影响;又有文物所处外界环境中降雨、尘埃、溶盐等因素的影响;有可溶盐的结晶—溶解—重结晶、植物根劈作用、温湿度变化等物理因素的影响;还有微生物对石质文物的酸解等生物因素的影响[6]。为了深入研究实际情况中各种内部和外部自然因素对文物风化的影响，了解香溪洞石窟群病害机理，我们采用X—射线衍射法分析本地区片麻岩材质组成，测定吸水率及孔隙率，结合本地区气候特点等环境状况，以此为依据找出导致病害产生的各种因素，为保护方案的制定打下坚实基础。

1.片麻岩石材检测分析

采集的片麻岩本体材料通过XRD检测分析及其它水理学测试，确定片麻岩的物理特性。

本地区片麻岩中最主要的矿物碎屑为石英和长石，其中石英含量高达70%以上，长石以钾长石为主，含量在4.5%以上。胶结物和杂基主要为碳酸盐（方解石为主）、伊利石、伊蒙混层、高岭石等。钾长石、方解石都属不稳定矿物质，而伊利石、伊蒙混层、高岭石等黏土类胶结质极易风化。故片麻岩整体稳定性较差。取6块新鲜片麻岩样品进行吸水率与孔隙率测定。结果如下：

本地区片麻岩吸水率为4.65%，孔隙率分别为7.23% 。我们将吸水率高于3.0%的岩石均称为高吸水性岩。由此可见，片麻岩的吸水率和孔隙率较石灰岩、大理石等致密石材为大，具有高吸水性。

2.病害成因分析

由于石窟群所处的露天环境原本就是一个很复杂且繁琐的环境体系，在研究露天保存石质文物的病害机理时，会有很多的影响因素。但是总结起来，露天保存的香溪洞石窟群的病害机理大致分为以下几种：

（1）片麻岩自身因素的影响

由片麻岩自身性能的测定可以知道，本地区的片麻岩，岩石呈片层状，夹杂较多。矿物碎屑中含不稳定的长石类矿物，胶结质主要为易风化的粘土类矿物伊利石、伊蒙混层、高岭石。其中伊蒙混层是较为典型的水敏性矿物，具有蒙脱石和伊利石的敏感型特征，因为其结构的原因，其敏感性远大于单纯的蒙脱石和伊利石敏感性的累加，极易发生水化膨胀、脱落。另外，片麻岩吸水率大，说明水对片麻岩的侵蚀及软化作用较强，片麻岩的强度和水稳性受水的影响大。较大的吸水率及孔隙率使得水分与可溶盐易在其中迁移，同时也为微生物的生长提供良好条件，形成微生物病害。总之，片麻岩石材本体稳定性较差，决定了其易受外界环境因素影响而风化。

（2）水的影响作用

水，可以说是引起香溪洞石窟群一系列病变的罪魁祸首。香溪洞风景区潮湿多雨，石窟群遗存露天保存，并且依山而建，并没有阻水措施。而片麻岩自身的特性决定了其具有较大孔隙率，易受水的影响。这些客观因素都为水长驱直入，对片麻岩造成破坏提供了充足的条件。

石窟群常年受大气降雨、空气中的冷凝水和地表上升毛细水的作用，这些水分极易进入岩石内部，特别是二氧化碳等的促进影响下，逐步使石窟表面石材内部的胶结物（钙质、泥质等）溶蚀并使长石矿物蚀变成松散的粘土矿物，岩石变的酥松，形成表面溶蚀、粉状脱落等病害。

石窟内部山体水分的析出，导致窟内湿度较高，再加上窟内透气性差、排水系统不完善，窟内常常有渗水现象。

水的富集为各种生物的生长提供了极佳的环境，使石窟群周围生长大量植物、苔藓等微生物。这些生物不仅严重改变石窟群的原貌，而且还会对石窟造成物理、化学、生物风化作用。

岩体在水物理和水化学作用下均会产生次生孔隙，加速水及可溶盐对片麻岩文物的破坏。同时对于不同风化程度的片麻岩随着含水率的逐渐加大、风化程度的加深，其自由膨胀率、有侧限自由膨胀率和膨胀力都逐渐增大，亦会加速病害的发生。

总之，正是在水的作用下香溪洞石窟群产生了酥碱、粉状脱落、生物侵蚀等一系列严重的病害

（3）生物的破坏

通过现场调查发现，石窟群周围生长的高等植物种类数量都较多，且根系多生长于裂隙或者岩体之间的缝隙里，深度最深约数十公分带来的风化破坏包括物理、化学过程。植物物理作用的破坏主要是由于其不断分支和径向变粗的根部，在岩体内部產生应力、压力。根部生长会趋于原本存在的裂隙，或者比较容易穿透的部位，导致裂隙变大，岩石间结合变弱。植物化学作用的破坏来自根部的酸性代谢物对岩石的腐蚀、对矿物离子的螯合作用。另外，植物的存在会影响石质文物表面的微环境，增加相对湿度和含水率，利于其它微生物生长代谢。此外，植物的残枝落叶容易堵塞排水管道，致使其排水功能部分或彻底丧失。

微生物病害对石窟群的危害一方面是微生物污染严重破坏了文物的外观，在其表面留下绿色、黑色等各种颜色的微生物污染物，极不美观，大大降低了其艺术价值;另一方面，微生物生长代谢产生的有机酸（草酸、柠檬酸、葡萄糖酸、乙醛酸、酒石酸、水杨酸等）还会对石材造成侵蚀和破坏作用。微生物代谢分泌出得各种有机酸与岩石矿物质反应，生成各种盐类，重结晶产生的应力对砖石产生机械破坏。在砖石的物理结构上，矿物晶体之间存在着微小的缝隙，被称为微孔。由于这些微孔的存在，微生物的菌丝可以在微孔中生长、穿插，不仅直接对砖石基体造成机械损害，还可诱发其它形式的物理化学风化作用;菌丝的穿插生长，在砖石基质内产生大量微裂隙，水分通过裂隙进入砖石基质的内部，反复冻融也会对砖石产生风化破坏。最后，当微生物死去后，腐殖质堆积物可以作为高等植物和其他微生物的营养源。此外，微生物呼吸作用产生二氧化碳与周围水分形成的无机碳酸，也会影响周围微环境PH，可以加快岩石矿物风化[7]。

（4）水泥修补痕迹

香溪洞石窟群曾使用水泥作为修补材料，在长时间雨水的作用下，大量可溶盐或胶料析出，表面颜色发白、泛黄，影响稳定性与外观。另外，石窟群窟口门沿、台阶均为水泥修补，与周围环境极不协调，严重影响其美学价值。

四、总结

通过病害调查我们发现，长期处于露天保存环境中的香溪洞石窟群，由于岩石自身结构疏松、易风化，加之水和生物的作用，已产生大面积的粉状脱落、表面溶蚀、裂隙、微生物病害及人为破坏，并且上述病害仍在继续恶化，如不尽快采取有效保护措施，其对文物的危害将加剧，甚至会影响遗址本身的稳定性。所以对本石窟群进行科学系统的病害调查，对以后的保护修复有重要意义。

参考文献：

[1]柯贤会.夏游香溪洞[N].中国盐业，2016（9）

[2]赵晓文.植物对土遗址裂隙的影响及其作用机理研究[D].西北农林科技大学，2014

[3]中国科学院微生物研究所.我国文物生物病害有多重[J].中国文物报，2013（12）

[4]李睿.富水巷道围岩弱化机理分析及锚注支护技术研究[D].山东科技大学，2012

[5]冯楠、王蕙贞.石质文物生物风化的研究进展[C].全国第十二届考古与文物保护化学学术研讨会，2012（8）

[6]赵燕林.甘谷大像山石窟之大佛像雕塑艺术研究[D].西北师范大学，2009

[7]刘佳.高寒地区濒危露天石质文物保护的探索[D].西北大学，2

作者简介：

余腾飞（1990--）男，汉族，河南镇平人，新疆维吾尔自治区文物考古研究所，助理馆员，硕士研究生，研究方向：陶器、金属器、有机质文物的保护修复。