吐鲁番拜西哈尔石窟新发现壁画的保护与研究

邓永红（吐鲁番博物馆 新疆吐鲁番 838000）

蔺朝颖（湖南省博物馆 湖南长沙 410000）

徐东良（吐鲁番学研究院技术保护研究所 新疆吐鲁番 838000）

刘 亮（湖南省博物馆 湖南长沙 410000）

引言

壁画是指绘制于建筑物的墙壁和天花板上的画，或先画在布、纸等载体上，然后再贴于墙上的图画或图案。我国古代壁画一般以绘制场所的不同而区分，有殿堂壁画、寺观壁画、石窟壁画、墓室壁画、民居住宅壁画等[1]。作为我国最古老的绘画艺术的实物遗存，壁画是我国丰富的文化遗产中重要的组成部分[2]。

吐鲁番是古代丝绸之路上的重镇，是多种文化、多种宗教交流荟萃的地方。吐鲁番以柏孜克里克、拜西哈尔等为代表的石窟群，统称为高昌石窟[3]。拜西哈尔石窟坐落在火焰山北坡的一条沟壑中，距柏孜克里石窟西北约2公里处，其东部保存有较完整的烽燧遗址，北望乌江布拉克古城。拜西哈尔石窟也称作“伯西哈尔”，“拜西”在维吾尔语中是“五个”的意思，顾名思义也就是有5个洞窟（图1）。拜西哈尔石窟的3号洞窟为小型的中心柱式洞窟，主要是礼拜窟，其余4个洞窟皆为方形窟，顶部为横券式或纵券式。其中3个洞窟有壁画，保存壁画面积约60平方米。洞窟前原有前庭，后来坍塌损毁。

2017年5～6月，吐鲁番学研究院考古所对拜西哈尔石窟进行了维修前的考古发掘，在洞窟的前庭位置清理出一些新的壁画残片，合计约4平方米。这些壁画为公元9世纪末至13世纪末期，属于高昌回鹘时期，其见证了丝绸之路上东西方佛教文化艺术的交流，同时又极具地域特色、民族特色，是回鹘佛教艺术的重要组成部分，对研究古代佛教文化具有重要价值。参照吐峪沟石窟壁画残片保护的成功经验以及遵循壁画保护的原则[4]，针对这些壁画病害开展科学有效的保护措施，并运用现代先进科技检测手段，分析古代制作壁画的颜料和工艺，通过对这些珍贵的壁画进行科学的保护和研究，从而延长壁画的寿命，让这些珍贵的文化遗产能更好地传承下去。

一、新发现壁画的保存状况及内容

拜西哈尔石窟新发现的壁画大多已成残块，大小不等、画面残缺，其中保存较为完整、能辨识清楚的有6幅，其他因为是局部残块，不做太多介绍。

第一幅：回鹘供养人。壁画有回鹘供养人的形象，4人一组，穿圆领窄通肩长袍，双手合十作祈祷，手中握一枝花供养。这些供养人形象与柏孜克里克石窟回鹘人供养像基本相同。左侧2人为男性，头上带有冠饰，用带子从冠饰的两侧沿脸的侧面系下来固定，披肩长发，左侧第一人胡须黑而浓密，第二人胡须长而稀疏。左侧起第三人应该是位女性，面部丰满，头发两鬓包面，发髻隆起，这与柏孜克里克石窟回鹘女供养人形象很像。左起第四位头上带有帽子，帽顶突起，帽沿宽且平直，系带子用于固定，披肩长发，带有胡须。在柏孜克里克33号洞窟正壁《王子举哀图》中，有一位王子头上带的帽子和这件非常相似（图2）。

第二至五幅：菩萨。在这里新发现了几块菩萨像，有的拼接起来可以看到较为完整的人物形象，有的只剩下头部或上半身，我们将这些菩萨编号为BXHR-菩萨。

BXHR-菩萨-1：菩萨的头部和身体保存下来，但已经断裂，脸部有裂缝。用线条勾勒出人物形象，菩萨面部圆润，五官端正，头梳高髻，头上有冠饰，其中有一个桃形的饰物高高耸起，这些饰物还没有上色。菩萨的头部有绿色的头光。菩萨体态丰满，上身半裸，细腰，下束锦裙，具有女性的体态特征，但又显得稳重、健壮（图3）。

BXHR-菩萨-2：这幅壁画只保存了菩萨的头部，但相对完整清晰。菩萨面部丰满，眉毛细长而稍带弯曲，鼻梁高且直，双眼睁开，嘴角上翘，表情温和。黑色头发，头饰较为繁杂（图4）。

BXHR-菩萨-3：菩萨面部饱满，唇部上有明显的红色，头发绕于耳后，耳垂部有花形的饰物，上身裸体，较为丰满，颈部有项圈，项圈中部有花形饰物。画面用线条勾勒出人物形象，身体部分位置上色，但面积不大，大多保留着白色粉底（图5）。

BXHR-菩萨-4：菩萨面部及上半身保存较好，头部残留有光圈。用线勾勒出菩萨的五官及形体，面部饱满、五官端正，头饰已毁，有花形耳饰。上身半裸，肩膀宽阔，上臂有臂钏，双手合十，作虔诚的祈祷（图6）。

第六幅：化生童子。童子有黑色头发，没有头饰，五官端正，着红色衣袍，端坐在一朵莲花上。莲花有绿色的叶片，与另一朵莲花相交。《佛说无量寿经》中这样记载：虔诚地口诵阿弥陀佛，临终时会去往西方极乐净土，从莲花中化生出世。壁画形象地表达了这一内容，在莲花上坐着一位童子，这也是人们对西方极乐世界的向往（图7）。

新出土的壁画用线描勾勒出人物形象，线条起落变化不大。壁画以白色为粉底，部分上色，主要有红、绿、土黄、白色及少量的蓝色，运用平涂的方式进行了添色，色块较为呆板，并且没有经过晕染，色调上没有明暗变化，人物形象缺少凹凸起伏的立体感。部分壁画只是用线勾勒出人物形象。壁画中回鹘供养人、菩萨、童子的形象，面部保存较完整，五官及身体比例比较协调。

二、壁画的科学分析检测

为了研究古代壁画制作工艺和颜料成分，吐鲁番学研究院、吐鲁番博物馆与湖南省博物馆合作，利用湖南省博物馆的仪器设备，分析壁画外观形态、内部结构、植物纤维及颜料的主要矿物成分，对这些壁画开展科学的检测与分析。

（一）实验仪器及分析方法

为了获得该壁画的表面和断面形态、颜料层下层植物形貌以及壁画颜料的化学成分，本实验使用以下检测仪器：

KEYENCE VHX-1000系列3D视频显微镜：颜料及植物纤维的形貌观察与分析；

JEOL JCM-6000plus台式扫描电子显微镜（SEM）及JEOL JED-2300能谱仪（EDX）：壁画颜料化学成分分析和颜料层下层植物纤维的形貌观察。

本实验具体的研究步骤：首先将所有壁画样品依次放置在不同倍数的3D视频显微镜和扫描电镜下进行观察，从而了解其表面形貌、色彩分布、断面结构以及壁画下层的植物纤维的形态。再利用扫描电镜与能谱联用仪对壁画颜料的化学成分进行分析，进一步推断出颜料中矿物颜料的主要化学成分。

（二）石窟壁画显微形貌分析

1.表面显微形态观察

拜西哈尔石窟壁画的颜色有白（图8）、蓝（图9-12）、黑（图13-15）、红（图16-18）、橘色（图19-21）、绿（图22-24）六种，在实验中将不同颜色的壁画颜料样品放置在不同倍数的数码显微镜下进行观察，结果如下：

通过分析显微镜观察结果可以发现，红色和绿色的保存状况最佳，而蓝色、黑色和橘色都存在一定程度的剥落现象，其中黑色和橘色有大块状剥落，蓝色表面颜色分布不均，且已经露出下方的粉底层，但所有壁画颜料表面都未发现裂纹存在。

2.断面显微形态观察

在本实验中将绿色壁画样品断面放在100倍光学显微镜下进行观察，发现壁画由粉底层与颜料层组成，颜料层与粉底层厚薄不均，壁画下层由植物纤维与泥土混合而成，粉底层与颜料层总厚度在99.08～171.36um左右（图25）。

3.壁画中的植物纤维观察

在实验中对壁画颜料为绿色的颜料层下层（非地仗层）的植物纤维进行清洗之后，利用光学显微镜和扫描电镜对其进行观察，图26-29为光学显微镜观察结果，图30-31为扫描电镜观察结果。通过观察发现纤维表面较光滑，无转曲，竖向条纹明显，推测其可能为麻纤维。

（三）壁画颜料化学成分分析

在壁画制作材料中，颜料是重要的使用材料，查明颜料的成分对壁画保护和考古研究都具有十分重要的意义[5]。

本实验利用扫描电镜与X射线能谱联用仪对壁画颜料的化学成分进行分析，从而初步判断壁画颜料的矿物成分。表1为壁画样品颜料化学成分的检测结果。

如表1所示，白色颜料样品中含有C、O、Al、S、Ca、Cu六种元素，其中Ca、S的含量最高，因此推断白色颜料样品中的矿物颜料应为石膏。其中的C元素可能是样品在运输过程中地仗层的物质覆盖在了样品表面，虽然检测之前做过一定处理，但由于颜料层较薄，处理的程度较轻微，因此还是有少量的地仗层物质残留。

在黑色颜料样品中C、O含量较高，且黑色颜料样品中C的含量远远高于其他颜色颜料样品中的C含量，因此，黑色颜料样品中的显色成分应为炭黑。

对于蓝色颜料样品，通过数码显微镜观察发现其颜色分布不均，且已经露出下方的粉底层，再者X射线具有一定的穿透性，因此在利用SEM-EDX对其进行检测时，很容易造成检测结果中白色矿物颜料成分偏高，而蓝色显色颜料成分偏低的现象。通过反复多次实验检测以及分析检测结果发现，蓝色颜料中常含有Na元素，且Cu元素的含量也稍微偏高，因此推断蓝色颜料中的矿物颜料成分应为青金石与石青的混合物。

从红色颜料样品的检测结果分析，发现其中Fe的含量很高，O的含量次之，由此可知该样品中的矿物颜料成分应为赭石，即赤铁矿，其成分主要为三氧化二铁，颜色一般为红色或暗棕红色、灰黑色。

在橘色颜料样品中，Pb的含量最高，O的含量次之，且其中含有少量的As元素，因此推测其显色的主要成分应为铅丹，并在其中添加少量的雌黄。铅丹是一种色泽鲜艳、广泛使用的颜料，也被称为黄丹、铅华等，颜色为橙红色或橙黄色。而雌黄的颜色呈柠檬黄色，有时因混有雄黄而呈橙黄色。

由表1可知，绿色颜料样品中含有C、O、Al、Si、Ca、Cu、Cl七种元素，其中Cu元素的含量最高，O、Cl次之，因此推断其显色的化学成分应为绿铜矿。绿铜矿，又称铜绿，是铜矿的次生产物，是古代常用的一种绿色颜料。

通过以上科学的检测与分析，发现壁画表面颜料的保存现状存在较大差异，壁画中的粉底层和颜料层厚薄不均，总厚度波动范围也较大，壁画下层的植物纤维竖条纹明显，无横节。结合SEM-EDX检测结果推测出了白、黑、红、绿、橘、蓝六种颜料的矿物成分，其中橘色与蓝色可能为两种矿物颜料的混合物。

表1 壁画样品中各颜料的SEM-EDX测试结果

三、新发现壁画的科学保护

石窟壁画病害可分为脱落、空鼓、酥碱、起甲、霉变、烟熏、污染、裂缝及划痕等九种[6][7]。

拜西哈尔石窟新发现的壁画大多已成为残块，大小不等、画面残缺，因年代久远，存在泥渍覆盖、颜料层脱落、起甲、点状脱落、地仗层脱落、裂隙等病害（图32）。

（一）颜料层表面的清理

由于壁画时间较长，再加上雨水浸蚀，造成壁画表面有灰尘，有顽固的污渍和泥渍。对于表面的灰尘，用小儿吸痰器对浮尘进行吹拭，所选压强为0.03mpa或者用洗耳球以适当的力度吹拭浮尘；对于顽固的污渍或者泥渍，用棉签蘸取配置好的75%的乙醇溶液在其上轻轻滚动；脆弱的颜料层则附着一层宣纸，再蘸取乙醇轻轻滚动；要在同一区域滚动，防止串色（图33）。

（二）颜料层和地仗层的加固

针对壁画颜料层表面存在颜料脱落、粉化以及地仗层松动的情况，一般采取滴渗加固的方法：地仗层的加固，根据壁画情况用注射器吸取1%或2%的明胶进行均匀滴渗加固。滴渗前，先用乙醇将壁画表面润湿疏通毛细孔。滴渗的速度要慢，让溶液慢慢渗入到内部，并观察渗透的速度和扩散的面积。可滴渗两至三次，待前一次胶液半干至全干时，再进行下一次操作（图34）。

（三）壁画颜料层起甲的处理

用注射器吸取2%明胶溶液或者2%的AC33对起甲颜料部分滴渗加固；再用保鲜薄膜贴敷起甲区域，在半干的时候用压舌板将起甲的颜料层回贴；等待胶液固化过程中，在保鲜膜上放置沙袋，保湿，待其稳定。

（四）壁画表面石膏的去除

在壁画制作之前，一般先在墙上涮白色的粉底层。有的地方涂抹不均匀，会形成块状附着在壁画表面，白色粉层里掺入了石膏。石膏是人类常用的建筑材料，其成分为CaSO4·2H2O，它在长期的高温和干燥的条件下脱水，变为无水硫酸钙，也就是硬石膏。根据石膏遇水变软的特性，先用清水将石膏润湿，再用小竹签或者手术刀轻轻将石膏清除（图35）。

（五）壁画的拼接和补泥

保持壁画的完整性是修复的一个重要目的。在拼接时要注意将各个残块断面、形状线条、绘画风格完全吻合。先对能拼合的小残块进行拼接，后整体拼接，先用2%的明胶溶液对地仗层断面进行加固，再将白乳胶均匀涂抹在断面上，最后进行拼接粘合。

根据要补的部位不同、断裂程度不同，所用的补泥材料和方法也有所不同。

第一种：取事先和好的泥（经过脱盐脱碱）用滴管滴加适量明胶溶液或者白乳胶，并用玻璃棒搅拌均匀，使泥土变稀且较为黏着备用。对于悬空颜料层的补泥，先用和好的泥填充到颜料层下，并用棉签或者小铲刀将其压实；对于壁画裂隙的填泥，取适量的泥填入裂缝中并抹平，填泥高度约低于壁画2～3毫米。

第二种：对于壁画断裂处或拼接的地方补泥，取事先和好的泥（经过脱盐脱碱，加入适量白乳胶、宣纸、羊毛）置于掌心，用刮刀在手上摊平并按实，用刀刮取少量泥，采取分层填泥的方法，轻轻按在需要填补的地方压平，补泥平面与颜料要相距 2～3毫米。

（六）壁画残块的平整回软

有的壁画残块表面弯曲变形，要让它平整，不能用力掰或使劲压，因为壁画残块已经脆弱。对这种残块的修复，首先将表面不平整的壁画残块颜料层朝下置于脱酸纸板上，其次在壁画残块地仗层上用小刷子刷上清水浸润，然后再上面覆盖用水浸湿的海绵（饱和吸水但不滴水），最后用保鲜膜或者密封袋密封。用这种方法，是让壁画残块的地仗层慢慢地吸水，使残块回软，让表面变形的部分恢复到平整。在韩国首尔国立博物馆，那里的专家修复变形的大块壁画时，是把壁画颜料层向下，然后在壁画的地仗层上，放一些重物来压，使残块慢慢地变平整（图36）。

（七）制作支撑体

在蜂窝铝板上绘出以正方形（边长3厘米）为单元的方格，用电钻对方格的交点处进行钻孔，并用打磨器将孔洞粗糙边缘打磨光滑；最后测量保护修复壁画残块的尺寸，长和宽两边预留4厘米，对于壁画残缺部分要预留出一定距离，根据测量的尺寸，用电锯切割蜂窝铝板。

粘接支撑体：（1）用毛刷蘸取纯的改性丙烯酸树脂溶液均匀涂抹在蜂窝铝板打磨过的光滑面上，在其上均匀洒满细砂，使得蜂窝铝板粘接面变得粗糙，增加摩擦力，增强粘接效果。（2）在蜂窝铝板上（撒砂粗糙面）测量壁画残块的尺寸，并标记出轮廓。用搅拌均匀的泥作为粘接剂对壁画进行粘接；用宣纸覆盖在壁画颜料层之上，从壁画残块中间向四边按压，使壁画残块与蜂窝铝板紧密结合（图37）。

修复这些新发现的壁画，遵循了两个规则：一是可逆性，即使用的材料和工艺，在将来的修复中一定是可以改变的；二是既不改变文物的原状，又使文物处于相对稳定的状态。经过科学的保护修复，壁画残块变得结实，改善了壁画存在的病害。

结论

1.壁画承载了许多古代历史信息、科学信息和艺术信息，具有非常重要的意义。壁画的保护修复是一个系统工程，涉及文物研究、科学分析和保护修复，需要多学科人员共同完成。科学分析的数据为制定保护修复方案提供了科学依据，在此基础上采取成熟安全的技术手段去除病害，最大限度的保留文物信息。

2.从壁画所使用的颜料，可以推断出拜西哈尔石窟应该为民间寺院。尽管它距离柏孜克里克石窟很近，但不是回鹘高昌王室寺院，因而没有得到高昌王国在政治、经济上的大力支持，同时由于距离高昌城远，缺少高昌城民的供养，所以石窟规模较小，壁画所使用的颜料远不及柏孜克里克石窟那么珍贵。

3.采取75%的乙醇溶液对颜料层表面进行清理，1%或2%的明胶对颜料层和地仗层进行加固，2%明胶溶液或2%AC33对起甲颜料进行滴渗加固，用湿海绵覆盖壁画残片，然后用保鲜膜密封，对壁画残块进行平整回软等保护措施，恢复了壁画的原貌，达到了预期效果。