乐山大佛附属造像窟龛保护策略评析

杨天宇,刘于源

(1.乐山大佛风景名胜区管理委员会 石窟研究院，四川 乐山 614000；2.乐山大佛风景名胜区管理委员会 乐山大佛博物馆,四川 乐山 614000)

0 引言

四川石窟石刻数量多、分布广，现存石窟石刻5 973处，其中世界文化遗产1处(乐山大佛)，占全国1～8批“石窟寺及石刻”类国保单位的11%(308处)，占南方地区总量26%。这些石窟石刻多凿刻于唐代，内容丰富，设计精美，但历经岁月侵蚀，大多数已破损残缺，赋存条件依然严峻。

乐山大佛附属造像窟龛是世界遗产OUV的核心遗产构成元素，现存200余处，包括：乐山大佛、乐山大佛两侧天王像、大佛两侧龛窟(158龛)、唐代韦皋“嘉州凌云寺大弥勒石像记”一通，以及宋代邵伯温书“弥勒大像”碑一通、凌云山临江摩崖造像(共计67龛)、凌云寺香道摩崖造像及石刻(共计45处)等。其中，天王像2座(图1、图2)，位于大佛正面临江岩壁左右两侧，各刻高18 m威武雄壮的侍卫金刚力士两尊，与乐山大佛为同时期作品，古时从佛脚有小道可通。

图1 左天王

图2 右天王

乐山大佛两侧159龛(图3、图4)，现调查仍存有造像遗迹的有25龛，有“观音”“三世佛”“西方净土变”等题材。

图3 大佛右侧窟龛正射影像

图4 大佛左侧窟龛正射影像

凌云山临江摩崖造像67龛，分布于临江崖面长90 m，宽10 m的范围内(图5)，除1-2号为近代石刻，3-67号龛应均属晚唐作品，龛与龛均排列有序，似经统一规划，主要围绕编号33和47号展开，造像内容主要有“三佛”“一佛二菩萨二弟子二力士”等组龛，另外还有“千手观音”“天龙八部”等。

图5 凌云山临江摩崖造像正射影像

凌云寺香道摩崖造像及石刻，共计45处，其中仍有内容的26处，密布于北游香道崖壁长70 m，宽8 m的范围内。其中，共有约为唐代的摩崖造像龛1处，明代石刻1处，清代石刻4处，民国石刻1处，时代不明33处。内容主要包括佛教偈子、先贤咏怀和山水题咏等。这些石窟石刻都是世界遗产OUV的核心遗产构成元素。

1 保存现状及病害情况

乐山大佛附属造像窟龛分布于凌云山东岸临岷江崖壁上，其赋存环境与乐山大佛本体环境基本相似，因外界受力面积、作用程度等又各不相同(图6、图7)。《乐山大佛、灵宝塔保护规划》第二十九条第2点指出：左右天王像表面主要病害类型为粉化剥落、植物病害，残损较严重；“嘉州凌云寺大弥勒石像记”风化严重，中段已剥落残缺，文字仅能辨识约1/3；乐山大佛附龛现状保存状态较差，受渗水、雨水影响，表面风化、微生物病害严重，由于部分窟龛紧邻九曲栈道，直接受到游客刻划、磨损严重，并缺乏必要的防护设施；凌云山临江摩崖造像保存状态很差，受渗水、雨水冲刷严重，洞窟风化非常严重，大部分窟龛内部雕塑完全不存，同时微生物病害严重，现状位于景区北门之外，未在游线沿线，被大部分游客忽略，现状缺乏必要的防护设施；凌云寺香道摩崖造像及石刻现状保存状态较差，受渗水和雨水冲刷影响，几乎所有摩崖造像内部塑像完全风化无存，石刻由于距今时间较短，破坏较轻，但也存在表面风化、微生物病害问题，现状缺乏必要的防护设施。

图6 凌云寺香道摩崖区域病害标识

图7 右天王像病害标示

1.1 风化病害

几乎所有的石窟寺及石刻都面临风化问题，主要包括粉末状风化和片状风化，从而导致表面粉状剥落和片状、鳞片状剥落，其中又以粉末状风化最为显著，乐山大佛两侧窟龛、天王像和临江窟龛等，均以粉末状风化破坏为主(图8)，造成窟龛造像模糊不清，甚至消失。

风化作用致使窟龛表面起翘、剥落的原因主要与岩石内胶结物的流失相关，胶结物成分主要为钙(Ca)、铁(Fe)和隐晶泥质，而雨水、岩体渗水具有一定的溶蚀能力，经过长期冲刷、侵蚀大量流失。乐山空气中含有大量的二氧化硫、氮氧化物等有害气体，与空气中的水分结合形成酸雾，生成硫酸盐和硝酸盐，这种由于大气环境恶化形成的酸性介质是近现代乐山大佛风化加速的主要原因。岩石的粉末状风化还与长石蚀变有一定关系。

图8 风化严重的窟龛

盐碱病害也是导致石窟本体表面粉末状风化的另外一个重要因素。该区域地层形成于干旱环境条件，其自身含一定的可溶盐，如石膏，同时构成该砂岩的主要成分——长石在酸性环境下会析出K、Na离子，将形成芒硝等易溶盐，盐在岩体表面富集、结晶，导致岩石表面出现由外而内的粉末状风化。

1.2 水害

在我国石窟寺保护领域有“水是万恶之源”的说法，说明水害的普遍性和危害性。乐山大佛附属造像窟龛虽然不像乐山大佛坐于江边，直接受到江水的侵蚀，但仍有以下几种水害作用相类似：

a)雨水。乐山大佛区域年平均降雨量为1368毫米，年平均降雨日数175天，即全年有一半时间在下雨。雨水的侵蚀是最为直接的水患类型。

b)裂隙水。一是表层岩体各种裂隙渗水，雨水等各种水储存或运移在表层岩体裂隙中；二是地下水，山体的雨水和地下水沿透水层运移。

c)凝结水。区域空气湿度大，常年空气湿度超过90%，空气中的水分、雾水在清晨和夜晚，常常形成凝结水，附着在岩石表面。

d)毛细水。积聚岩体上的雨水、裂隙水和凝结水等，向岩石内部运移，形成毛细作用现象。

1.3 生物病害

造像窟龛存在的生物病害主要包括窟檐内外低等植物的损害、微生物污染及其侵蚀破坏(图9)。

a)低等植物病害。因水的充分滋养，窟檐四周杂草丛生，根劈作用对岩石结构造成一定的破坏。

b)微生物病害。有水滋养时，微生物附着岩体表面析出有机酸加速岩石的风化。无水滋养时，微生物腐败、变黑，造成污染。

图9 生物病害严重的窟龛

1.4 窟龛稳定性

历经长期的外界因素的作用，大量造像已模糊不清或不复存在，也有部分造像结构失稳急需抢救性保护及监测。

1.5 人为因素

凌云山临江摩崖造像位于乐山大佛景区外，缺少人为监管；凌云寺香道摩崖造像及石刻处于登山拜佛的游览路线，部分凿刻位置较低，易遭到个别游客的刻画；人为影响最为严重的是大佛右侧窟龛，即九曲栈道附属窟龛，由于多年来它作为下佛脚平台的唯一通道，大量游客在此狭窄的空间停留，许多造像被反复触摸，造成表面存在大量的油脂，甚至还有直接的破坏性行为。

2 保护策略

作为世界自然与文化遗产的乐山大佛，规模宏大，气势雄伟，具有极高的历史价值、科学及艺术价值以及社会和经济价值，然而乐山大佛附属造像窟龛，由于处于露天环境之中，表层风化已相当严重，势必影响到整个乐山大佛遗址的完整性和长久保存。因此，对其病害进行科学的调查和研究，并对其进行具有针对性的保护和加固已刻不容缓。

保护工作需要结合科研、勘察、监测与检测、设计以及实施等多方面综合，最后达到保护乐山大佛附属造像龛窟的目的。

2.1 勘察

a)对乐山大佛附属造像窟龛进行三维激光扫描，并进行数字化分析，为今后的保护工作提供三维数据模型。

b)对乐山大佛附属造像窟龛及周边区域开展详细工程测绘，为今后的保护工作提供图件支持。

c)对乐山大佛附属造像窟龛区域开展详细病害调查。查明区域内的地形地貌、地层岩性、地质构造、坡体结构和水文地质条件等。详细查明乐山大佛附属造像窟龛风化病害的类型、性质、产生原因，对文物造成的危害，分析研究各个病害特征、成因及发展速度。详细查明地表水、岩体裂隙水、泉水、崖体表面排水情况，崖体顶部汇水情况，分析其对乐山大佛附属造像窟龛的影响。

2.2 科学研究

a)水岩相互作用对砂岩的劣化机理研究。全面调查和监测遗址周边气象环境、温湿度环境、水文环境等，对文物本体和载体的砂岩进行物质成分分析，重点对膨胀性、可溶性矿物成分以及胶结物成分进行分析测试；对不同含水量、干湿循环、冻融循环条件下砂岩的单轴抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、弹性模量等指标进行测试，对比分析不同条件下各参数变化规律及内在机制；利用CT扫描、孔隙微观测量、扫描电镜等试验技术手段，对水的化学溶解、矿物的膨胀性、离子交换吸附等对砂岩的化学溶蚀和劣化机理进行分析和研究。

b)盐分迁移-结晶对砂岩的劣化机理研究。通过室内试验，分析研究盐溶液在砂岩中的运移规律，包括运移速度、盐分聚集区域分布特征、不同浓度盐溶液在砂岩中的渗透系数等，通过控制不同温湿度，分析和讨论温度、湿度以及盐溶液浓度等因素对盐分迁移的影响，利用压汞仪分析盐分结晶前后试样的孔隙结构特征及分布规律，利用扫描电镜微观观测结晶前后试样的结构特征及盐分颗粒的分布规律，通过常规岩土力学试验，测试分析盐分结晶前后试样的物理力学参数，讨论造成试样物理力学性质差异的原因，利用上述各试验结果，从宏观和微观两个视角，并基于岩土力学理论和结晶膨胀理论，分析并阐明砂岩中盐分的结晶膨胀与砖石的破坏机理。

c)温度作用下砂岩的劣化机理研究。选定代表性部位布设温度监测探头，表层不同部位，深度不同部位各布设一定数量的监测探头，对研究区进行连续不间断温度监测；通过室内试验对砂岩的导热系数、热扩散系数和体积比热等参数进行测试，分析和讨论矿物成分、含水量、孔隙率等因素对上述参数的影响；对试样进行不同温度条件下的养护，然后对其进行波速特征、抗压强度、破坏形态以及损伤特性的测试，分析和讨论温度变化对各参数影响。

d)文物本体风化病害评估系统研究。开展单边核磁共振、多光谱成像等石窟现场原位无损检测技术的适应性研究，并进行岩石风化病害的分类评估。选取不同风化程度岩石样品，结合X射线断层扫描等方法，开展岩石宏观物理力学性能与微观结构等室内研究。基于上述结果，结合石窟风化机理研究所获数据，开展现场与实验室两类技术的对比研究，获得无损检测技术的校正方法，提升其应用的适应性和精度。

e)防风化保护材料与文物本体机理研究。综合考虑材料适用性、耐久性、粘接性、稳定的化学性能、凝固时间可调等因素。针对保护材料内部组成以及与文物本体的化学键合、机械咬合、包覆纠缠、分子间作用力等结合方式，研究保护材料在文物本体的表界面富集程度和排列结构，以及保护后岩石强度、表面润湿性、水力学性质、抗盐结晶、抗冻融、抗紫外、抗结冰的性能，揭示结合方式对保护效果的影响规律。

f)渗水来源及分布特征研究。查明乐山大佛区域随空间分布渗水特征，按照相对高程位置对渗水区域进行统计；查明乐山大佛区域随时间分布的渗水特征，如季节性潮湿区域和常年性潮湿区域。查明渗水来源，如大气降水入渗补给、地下水运移补给、以及岷江侧向补给等；查明渗流补给方向。查明渗水原因，从内因和外因两方面对渗水原因进行分析。内因包括地形地貌、地层岩性、地质构造等方面；外因包括植被、地面铺装、水泥修复等因素。

g)生物病害影响研究。对灌木及杂草进行鉴别，对其根部进行取样，评估根辟作用对其的影响；鉴定微生物病害种类，根据其分泌物对岩体的腐蚀性，评估微生物病害对窟龛的影响。研发可以针对性阻断有害微生物特定代谢通路的天然可挥发抑菌剂，并将其负载于多功能抑菌复合膜进行现场应用，以避免抑菌剂溶液和岩石本体通过直接接触渗入岩石本体内部，将抑菌复合膜置于有害微生物上方，通过选择性杀灭石窟文物表面主要有害微生物、抑制空气中污染物和微生物在石窟文物表面的沉积、调控微生态环境等综合作用应用于石窟文物有害微生物的定向防治。

2.3 监测

a)制备出具有不同特征发射峰荧光碳点为示踪剂对乐山大佛区域渗水进行示踪检测。利用计算机模拟出乐山大佛周围环境，并给出实验布点的具体位置。通过对检测数据的分析，提出乐山大佛区域渗水机制，并提出渗水与碳点的耦合作用机制。

b)采用高精度传感器如温度、湿度、水位、含水率等相关设备，全面调查研究乐山大佛附属造像窟龛周边水环境，分析水对乐山大佛附属造像窟龛的影响，监测研究乐山大佛附属造像窟龛空气温湿度和岩体含水率时空变化，判断导致乐山大佛附属造像窟龛文物盐害的水分来源。

c)对乐山大佛两侧天王像表面风化严重区域进行重点监测和调查，对风化剥离物和表面结垢物进行取样，对其进行室内试验监测分析。

2.4 试验及评估

在前期勘察和科学研究的基础上，进行小范围现场试验，评估试验效果，在获得可靠成果的基础上再开展后续工作。

a)原位注浆粘接试验。选取粘接材料对乐山大佛附属造像窟龛破损部位进行原位注浆粘接试验，评估粘接效果。试验时要做好文物的临时防护工作，确保文物安全。

b)封护试验。石刻经过长期风化，文物表层呈现多孔，酥松，吸水性强，易脱落的特点，内层呈现有长短和粗细不等的裂缝，整体变形，强度下降的特点。因此，选择封护材料重点应放在材料孔隙防风化性能和防水性能，另外还需有良好的耐候性能。通过现场封护试验，评估封护材料在乐山大佛附属造像窟龛的适应性。

c)脱盐试验。为了清除乐山大佛附属造像窟龛表面盐析物质，选取盐分迁移-结晶作用强烈区域进行脱盐试验，以便评估脱盐效果。在试验时应注意多组同时进行，验证对比分析。

d)表面清洗试验。为了清除乐山大佛附属造像窟龛表面的污染物，选取具有代表性的部位进行清洗试验，以便评估清洗效果。根据现场调查，选取污物区域、生物斑迹区域以及其他污物区域分别进行清洗试验。

e)窟檐遮挡试验。乐山大佛两侧天王像及大像碑所在崖体顺倾临江，形成大面积的汇水区，受面流冲刷严重。选取与天王像及大像碑所在崖壁产状相似的区域进行窟檐遮挡试验，验证窟檐的阻水分流效果。

f)导流槽验证试验。凌云山临江摩崖造像所在区域上部为顺倾崖体，下部为反倾崖体，汇水面积大，受面流冲刷严重。据现场勘察，在局部窟龛顶部残留有少量导流槽，表明古人曾经充分考虑过面流冲刷对窟龛的影响。选取北门顺倾与反倾结合区域，设置导流槽，验证导水效果。

3 结语

乐山大佛已屹立江边上千余年，离不开历代守护人的保护，它的光环也给乐山人民带来了巨大的经济效益，乐山大佛附属窟龛作为乐山大佛重要的有机组成部分，其保护研究工作应该统筹开展。目前，国家文物局已批准实施“乐山大佛附属造像窟龛保护前期勘察研究项目”，又恰逢被列入国家重点研发计划重点专项——石窟文物本体风化病害评估系统及保护技术研究的示范石窟单位，下一阶段保护工作，应积极开展科研院校合作，做好预研究等技术储备，以保护材料研发为突破点，建立并培养自身技术团队，发出乐山大佛自己的声音。