山西大同观音堂观音殿壁画制作材料与工艺分析

李娜 苏伯民 冯雅琪 孙胜利 尹刚 于宗仁

内容摘要：山西大同观音堂是大同市现存始建年代最早的专门供奉观音菩萨的佛教寺院，其主殿观音殿内现存清末壁画约70m2，是山西地区具有代表性的清代重要壁画作品。应用显微镜（OM）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等多种分析方法对观音堂壁画样品的微观结构和矿物颜料成分进行分析，并对其壁画材料及工艺作初步解析。结果表明观音堂壁画使用了传统的干壁画绘制工艺，即在建筑内部的青砖墙体上抹上添加碎麦秸的灰泥，在灰泥上涂抹一层很薄的含有更细植物纤维的黏土，制成细泥层，在细泥层上涂刷高岭石或方解石制成白色底色层，用于作画。壁画使用颜料分别为朱砂、石青、石绿、铅丹、雌黄、水白铅矿及赤铁矿等常见矿物质颜料。研究结果可为了解清代大同本地的壁画制作工艺和材料提供重要的科学资料。

关键词：观音堂;壁画颜料;制作工艺

中图分类号：K854.3  文献标识码：A  文章编号：1000-4106（2021）01-0128-09

Abstract：Guanyintang is regarded as the earliest Buddhist temple for worshipping Avalokitesvara（Guanyin）in Datong， Shanxi Province. There are about 70 m2 of murals from the late Qing dynasty in the main hall， Guanyindian， that are significant as being representative of Qing dynasty murals from the Datong area. Several analysis methods including microscopy（OM）， X-ray diffraction（XRD）and scanning electronic microscopy（SEM）， etc. were utilized in analyzing the micro-structures and mineral pigments of mural samples from Guanyintang; this analysis can provide a preliminary interpretation of the painting materials and techniques. The results show that the traditional painting technique of applying a secco in layers to the inner walls of the temple was used. First， a base layer of loess clay containing chopped reeds was plastered onto the interior surface of the brick wall. A clay wash， which contains thin fibers， was then coated over this layer of plaster， following which a thin white layer of kaolinite or calcite was added as the final surface on which paint could be applied. The mural samples show the presence of various common mineral pigments such as cinnabar， azurite， malachite， minium， orpiment， plumbite and hematite， etc. The results of this study can provide important scientific data for understanding the wall painting technology and materials utilized at Datong in the Qing dynasty.

Keywords：Guanyintang; wall paintings; materials; production technology

1 引 言

观音堂位于山西省大同市城西8千米处同云公路北侧，始建于辽代重熙六年（1037），历经辽、明、清的三次焚毁后重修，现存建筑为清顺治八年（1651）在旧址上重建。后经清朝及民国年间的多次局部修葺[1，2]，1979年，对该寺院进行了全面整修，保存至今。1996年，观音堂被公布为省级文物保护单位，2013 年公布为第七批全国重点文物保护单位，是山西省重要的文化遗址之一。

观音堂正殿即观音殿，是整个观音堂建筑群的主体建筑，由玄关和主室组成，以其所存石雕彩塑闻名于世[2-4]。殿内现存清代水墨和重彩工艺壁画约70m2。壁画主要由两部分组成：一是建筑彩绘装饰，主要包括顶部木构架的方格纹盘龙及东西山墙上方的水墨山水，彩绘花卉图案;二是重彩工笔壁画，主要包括：东壁山墙12幅“观世音菩萨普门品”，西山墙12 幅“观音菩萨十二大愿图”，北壁玄关门楣二龍戏珠图和后檐墙十八罗汉渡海图，玄关东西两壁的“龙女作法图”和“善财参明智居士图”[5]。现存壁画大体保存完整，位于主要山墙的壁画色彩鲜艳，画面内容丰富，构图精美，对中国观音信仰研究有重要和独特的历史价值，同时也是研究清代壁画艺术风格形式、绘画工艺的重要参考资料之一。近年来受渗水及环境变化影响，局部壁画出现地仗酥碱、起甲、颜料层脱落、裂隙等问题（图1）。

关于观音堂壁画研究的文献极少，至今尚没有壁画材质和工艺研究的相关报道。基于其独特历史、工艺价值及保护需求，在对观音堂壁画现状进行调查评估的过程中，利用多种方法有针对性地对该处壁画开展相关材料及工艺的分析研究，本文就初步研究结果作具体阐述。

2 样品与分析方法

2.1 样品描述

观音殿局部可观测到重层壁画，本次研究中涉及的研究对象主要为表层壁画，针对观音殿壁画特点，选取代表材料区域，进行微量取样分析。此次共收集东、西、北三壁壁画样品共28个，样品规格≤1×1mm2。

2.2 分析仪器及方法

壁画调查和研究工作以实验室分析为主，结合现场调查得出结论。通过相应分析方法获取壁画地仗层的粒度分布、绘画材料及层位结构等。分析仪器及方法如下。

1） 显微镜：Keyence VHX-1000三维视频显微镜，20—200x镜头;Leica DMLP偏光显微镜，配有5X、10X、20X、50X物镜。

2） 样品包埋及剖面研磨：样品使用环氧树脂及相应固化剂（Epo Thin TM 2）包埋，待凝固稳定后，使用磨抛机（MetaServ250）进行研磨抛光至适用。

3） 粒度分析仪：Winner2308激光粒度分析仪，测试范围：1—2000μm，通道数100;分散方法：紊流分散、正激波剪切技术（干法）;准确性误差<1%;激光器参数：He-Ne激光器;λ=632.8nm，p>4mW;测量速度：<1min/次。

4） X射线衍射仪（XRD ）：D/max 2500 PC X射线衍射仪，铜靶（Cu），DS=1°，SS=1°，RS=0.3mm，管压40Kv，管流100mA，连续扫描，扫描范围3°—70°。

5） 扫描电子显微镜及能谱分析仪（SEM-EDS）。JSM-6610LV（JEOL）钨灯丝扫描电子显微镜，INCA x-act型（OXFORD）X射线能谱仪。对样品预先进行喷金处理，使用二次电子及背散射探头，分析电压为 25—30kV 。

3 结果与讨论

3.1 壁画层位结构信息

（1） 支撑体：观音殿壁画所依附支撑体为建筑青砖墙体，与山西大多古代殿堂类似，墙壁下部用青砖砌筑高约0.8m的坎墙（亦称“下碱”），用以防潮和承托墙身荷载[6]，上部墙体用草泥覆盖修饰，并在其上绘制壁画。

（2） 壁画层位结构：观音殿壁画脱落处可以清晰地观测到其大致的壁画层位结构信息，如图2所示，西壁有重层壁画两层，总厚度4cm左右。上下两层壁画皆有两层泥质地仗，其中底层壁画的两层地仗皆掺加麦秸、麦壳，但不同层位的泥质材料有明显颜色差异，无明显细泥层覆盖;上层壁画地仗较薄，可观测到含有麦秸的粗泥层及含有细麻纤维的细泥地仗（厚度≤1mm）两层（图3）。东壁、北壁绘画风格与西壁一致，但并未观测到重层壁画的存在，其层位结构依次为青砖墙体、掺有麦秸的粗泥层、含有麻纤维的细泥层、白粉层、壁画颜料层。

（3） 壁画层剖面结构

样品剖面观察中发现绘画层中存在两种不同白粉层工艺的壁画微观层位结构。以源自红色火焰纹图案和人物蓝色衣饰部位的两个样品（图4）为例，显微镜入射光下，前者样品剖面展示出两层界限分明的白色底层，下层白色厚度范围40—70μm之间，中间涂有一层极薄的黑灰色层，上层乳白色，厚度范围15—40μm（圖4上）;后者剖面则显示（图4下）只有单一的、厚度在30μm左右的白色粉层，其视觉特征与上一样品（GYT01）剖面上层乳白色类似，表层涂绘几μm到上百μm厚度、颜色不一的颜料层，样品GYT02的蓝色表层颜料最厚可达到近200μm。

进一步的样品剖面观测证实了壁画绘制中在不同区域有单一或者多层白色粉层的应用，如图5所示，源自北壁东下方红色衣饰图案的样品（GYT03）和北壁西上绿色荷叶图案的样品（GYT04）剖面结构都显示泥质地仗之上有厚度70μm左右的白粉层，然后涂刷有一层黑灰色泥质层，之后，或再次涂刷白色底层后涂色，或直接涂刷色彩。黑灰色泥质层厚度区别较大，从几μm到40μm左右不等。

综上所述，除了局部重层壁画以外，剖面结构进一步证实观音殿壁画依次由掺加麦秸且颗粒相对粗糙的粗泥层（第一层）、掺有麻纤维的细泥层（第二层）、白色粉层以及颜料层组成，各层之间界面粗糙但界限分明。其中白色粉层有两种情况，一种是单一的白色粉层，另一种是白色打底涂刷一层灰黑色物质后再用白色层覆盖。白粉层厚度0—140μm不等，多集中在50—140μm的范围，而颜料层因颜色区域、色调不同，厚度从几十到上百μm不等，且有单一颜料、多层颜料，以及混合颜料使用的多种方式（图6）。

3.2  地仗层

观音殿壁画保存相对完好，在不破坏壁画画面及结构的前提之下，本次取得西壁中部地仗样品4个，其中粗泥层地仗（底层地仗）样品3个、细泥层地仗样品1个。根据粒度分析的测试结果（表1）可知，观音殿壁画地仗样品中，粗泥层组成类似，粉粒（75—5μm）及细砂（250—75μm）含量类似，在40—50%左右，黏粒（<5μm）含量约为6.5%;细泥层粉粒和砂粒含量分别为42.0%和43.9%，黏粒含量约14%，黏粒含量明显高于粗泥地仗。细泥层与粗泥层沙土比分别在3∶2和3∶1左右，两层物理结构组成相对稳定。受样品量限制，未能取得纤维含量的有效数据。

扫描电镜观察发现细泥层纤维直径小于20μm，表面相对光滑，与泥质材料结合紧密;粗泥层中的麦秸纤维可见最大直径300μm左右，表层纹理明显（图7）。两层泥质地仗皆有鳞片状层状分布结构，但细泥层有明显板结部分，结合相对紧密，孔隙较大且分布无规律，而粗泥层中颗粒片状分布相对规则，稍显松散，空隙分布明显小于细泥层（图8）。

由此推论，观音殿壁画两层地仗细砂及粉粒含量相当，细泥层较高的黏粒含量，形成有明显不规则孔隙结构;粗泥层微观结构显示孔隙分布均匀细小，黏结性能略差，二者密度类似。

3.3 白粉层

样品XRD分析显示白色矿物石英、高岭石及方解石的特征峰（图9）。使用SEM-EDS分析对白色粉层材料进一步观测定性，以样品GYT01为例（图10），根据其EDS面扫描结果中的两层白色相比较，上层Si、Al、K元素密集，C元素信号较弱，下层Ca元素信号增强，Si、Al信号整体明显减弱，推测上层硅铝酸盐含量较大，主要成分为高岭石;而下层白色粉层为以碳酸钙为主的，与高岭石类材料的混合物。关于两层白色之间的黑灰色薄层，并未获得足够的信息，暂时无法定性。

仅有单一白色粉层的样品GYT02的EDS光谱显示Si、Al信号极强，同时包含Ca、Fe、K元素，可推断材料为以硅铝酸盐成分为主，含有少量碳酸钙的高岭石混合物。

3.4 颜料分析

调查以观音殿东、西、北壁重彩工笔画面为研究对象进行微量无损取样，采用X射线衍射（XRD）对样品进行材料定性分析。

针对观音殿壁画绘画特点，本次选取代表性色彩：红、绿、蓝、棕、黄等区域有效样品23个，对颜料进行XRD测定分析，样品信息及分析结果如表2和图11所示。分析结果表明大同观音堂壁画使用的主要红色颜料为朱砂，北壁土红色区域使用了水白铅矿、赤铁矿与雌黄（样品Nw-U-25），绿色颜料检测为石绿和氯铜矿，蓝色颜料为石青，肤色和棕色使用的主要颜料为铅丹和密陀僧，黄色区域显色成分为雌黄。样品中多检出石英及高岭石成分，应为颜料伴生矿或者底层白色粉层成分。

4 结 论

（1） 山西大同观音堂观音殿壁画以青砖建筑为支撑体，墙面被混有麦秸的粗泥层覆盖，之后用比较细腻的混有麻纤维的细泥层修饰。观音殿西壁壁画脱落处清晰可见重层壁画。底层壁画地仗两层皆掺加麦秸纤维，总厚度约为3.5cm;表层壁画地仗总厚度1cm左右，其中表层细泥地仗厚度1mm左右。

观音殿壁画地仗粗、细泥层沙土比分别为3∶2和3∶1，粗泥层微观结构显示颗粒片状分布相对规则，稍显松散，细泥层结构相对紧密，但孔隙较大且分布不均，二者物理性能良好，结构相对稳定。

（2） 白色粉层有两种，其一为有极薄黑灰色夹层的两层白色颜料组成的粉层，材料以方解石和高岭石混合物为主，底层白色方解石含量较大，而上层白色高岭石含量较大。另一种为单一白色粉层，主要成分是以高岭石为主，掺加有方解石的白色颜料。粉层厚度为0—140μm不等，多集中在50—140μm的范围之间。

（3） 壁画颜料色彩丰富，样品分析结果显示为朱砂、石青、石绿、铅丹、雌黄、水白铅矿及赤铁矿等矿物质颜料的使用。颜料层有单一、多层及混合颜料的多种组合方式，厚度几十到几百μm不等。

观音堂壁画总体采用了传统干壁画工艺[7，8]，且具有其独特的白色粉层工艺。本研究取得的山西观音堂壁画相关地仗组成、层位分布及矿物颜料成分使用特点的相关信息，为观音堂清代壁画考古及科学保护提供了必要的基础资料。但现阶段绘画使用的有机类染料及膠结材料暂未被确认，但普遍认为使用了动物胶、树胶、蛋白或者干性油物质[9-12]。壁画病害现状与其制备工艺材料以及赋存物理环境的相关联性需进一步深入分析研究。

参考文献：

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