青海热贡地区传统建筑彩画颜料光谱特征分析研究

黄跃昊，金永泽

1. 西北民族大学中国语言文学学部，甘肃 兰州 730030 2. 兰州交通大学建筑与城市规划学院，甘肃 兰州 730070

引 言

发源于青海省黄南藏族自治州的热贡艺术是我国藏传佛教艺术的重要流派[1]，包括唐卡、 建筑彩画、 堆绣、 泥塑等多种艺术形式。热贡艺术于2009年入选《人类非物质文化遗产代表作名录》[2]。热贡艺术的建筑彩画对甘青地区传统建筑彩画影响非常广泛，遍布各地的官衙府殿、 坛庙寺观、 华堂宅第、 亭台楼阁栋梁之上，蕴含着丰富的历史信息。热贡地区建筑彩画的影响力涵盖整个安多藏区，并伴随着藏传佛教的传播，流传到了华北、 东北等全国其他藏传寺院。目前，仍有大量的本地建筑彩画工匠从事藏式建筑彩画的新绘，重绘和保护工作，并坚持传统的绘制技法和艺术风格，使用传统的建筑彩画颜料。目前国内关于热贡地区建筑彩画的研究多集中在图像学、 绘制技法与艺术特色领域[3-5]，鲜有对建筑彩画颜料及用色习惯的基础性科学分析。

在对热贡地区建筑彩画制作工艺及传承现状的田野调查中，发现当地匠人画师有采集植物色、 矿石土料等制备颜料的传统和历史，并广泛使用当地的一种“土料”作为颜料，在早期建筑彩画、 唐卡绘制中这种情况非常普遍。进入新世纪，唐卡以商品属性开始广泛地出现在市场交易之中。伴随着唐卡艺术的发展和市场化运作模式的加入[6]，当地画师所绘唐卡画面日趋精美，传统土料已无法满足绘制需要被逐渐弃用，但建筑彩画依然使用传统土料作为颜料，行业匠人也多为经验丰富的老艺人，依然掌握着传统植物色、 矿石颜料的制备方法。当地保留的颜料制备、 储运工具也侧面佐证了当地建筑彩画颜料多来自于当地、 并广泛运用的历史传统。本工作对热贡地区建筑彩画所用的传统颜料进行实验分析研究，确定其主要成分，研究成果可对甘青地区传统建筑彩画的保护提供依据，进一步丰富热贡地区建筑彩画的艺术和历史价值，充实中国传统地方建筑彩画的研究内容。

1 实验部分

1.1 样品

隆务寺地处同仁市隆务镇隆务河西岸，入选第四批全国重点文物保护单位。本次实验样品于2020年8月采自隆务寺夏日仓行宫火供殿大殿重修现场，负责大殿建筑彩画修复工作的是当地经验丰富的藏族画师团队。受隆务寺寺主夏日仓活佛委托，6位画师主要负责火供殿大殿建筑彩绘、 壁画及堆绣的制作。团队负责人陈列达杰介绍说，他们皆来自隆务镇及附近村镇，有着多年唐卡学习经历并从事建筑彩画行业多年。该团队年龄资历梯度明显、 承袭稳定，维持传统的父子、 师徒传帮带模式，常年在同仁及河湟地区进行建筑彩画绘制和修缮工程，从业最久者已有近30年，一些画匠在内蒙古、 东北及华北等地区，也从事过藏传佛教寺院建筑彩画的重绘、 新绘工作。

经画师允许及现场确认，我们对其使用的传统土料做了全部采样，包括颜料、 骨胶及油料。本次实验以采集到的全部13种颜料作为实验样品进行检测分析，包括红色(3种)、 黄色(3种)、 绿色、 蓝色(3种)、 褐色、 黑色及白色颜料，详见表1。

1.2 仪器

(1)X射线荧光光谱分析仪(XRF)。荷兰PANalytical公司MagixPW2403 X射线荧光光谱仪。以粉末压片样品(30T，20S)测定颜料样品的主要元素构成和含量占比。(2)X射线衍射分析仪(XRD)。德国布鲁克AXS公司D2 PHASER多晶X射线衍射仪，电压40 kV，电流200 mA。实验通过测定样本晶体结构来进一步验证XRF测定结果，分析其构成要素。(3)激光显微拉曼光谱仪。法国Horiba Jobin-Yvon LabRAM HR800激光共焦拉曼光谱仪。使用532 nm激光器；100×物镜；光栅1800，根据不同颜料样本选用20×10 s、 50×10 s等扫描频次。

2 结果与讨论

2.1 X射线荧光分析

通过对全部13个样品进行的X射线荧光光谱分析，基本了解了其组成元素。从分析结果来看，褐色样本的显色元素为Fe(4.449%)。红色系颜料的显色元素为Fe，S和Pb。黄色系颜料的显色元素为Pb和Fe。绿色样品虽含有Cu元素，但其含量仅为0.43%，其显色物质需进一步分析。白色颜料的显色元素主要为Ca和Mg元素，此外，Ca和Mg元素在多数颜料样品中皆被检出，且成分占比偏高，推测颜料使用了其化合物作为调色剂与其他颜料进行混合。未检出黑色样品成分构成，初步推测样本02-黑色为C(碳黑)。通过X射线荧光分析元素组成及偏光显微镜观察，对颜料成分做出基本判断，蓝色系、 绿色及褐色颜料未检测出有效的显色成分，详见表2。

藏式建筑彩画通常以红、 黄、 蓝、 绿为基础色，搭配以白色(常用垩土、 石灰粉等)颜料为子色，在子色基础上，再继续调配出其他丰富多彩的颜色。走访得知颜料多来自于本地区矿石和高原植物染料，X射线荧光光谱的分析结果也佐证了这一点，很多颜料并未检测出有效的显色成分，而在藏族颜料中，动植物色占有重要比重，高原地区常见的植物色和海藻类寄生物等都可以作为藏族颜料的提取物，如野菊花、 飞燕草(蓝色、 蓝紫色)、 扁豆花(紫色)、 牛旁子(灰褐色)、 黄花、 青莲花、 姜黄(黄色)、 松香(淡黄色油脂)、 松脂(与松香同)等多种。一些动物类材料，如珍珠、 珊瑚、 龙骨等也是当地制作颜料的常用材料。此外，检测样本还具有元素较多的明显特征，颜料表现出一种组分复杂的混合物状态。热贡地区的颜料以矿石类颜料为主，较多使用的有：白土、 红土、 朱砂矿、 石膏、 墨锭、 水银、 白垩、 方解石、 雄黄、 硫磺、 黄铜矿石和铜氧化物、 金银箔等多种。在建筑彩画中，多用价格低廉，易得易制取的颜料，更偏向于使用土质矿物色，如黄土、 白土(高岭土)、 绿土、 石膏、 白垩、 赭石、 贝壳等。

通过XRF检测确定了样本的主要元素构成及成分占比，并在偏光显微镜下通过对样本颗粒形状及大小的判断，结合现有文献研究成果和实验室分析数据[7-9]，对于颜料的主要成分有了基本判定。为了进一步检测实验样品的组成成分，及验证X射线荧光光谱的实验结果，对全部样品进行了X射线衍射分析，并通过拉曼光谱来分析颜料的结构特征。

表2 热贡地方建筑彩画颜料样品荧光光谱分析结果Table 2 Results of XRF analysis

2.2 蓝色系颜料分析

蓝色系颜料：样本05-湖蓝色、 样本06-蓝色、 样本07-浅蓝色。XRF测定其中样品06-蓝色SiO2(32.23%)，及Na2O(26.01%)、 SO3(19.77%)；样品07-浅蓝色CaO(32.61%)，SiO2(18.74%)，Al2O3(13.39%)和Na2O(17.89%)。对样本06-蓝色的拉曼图谱进行分析，在245，535和1 084 cm-1等处附近出现拉曼峰, 这些均与人造群青的拉曼峰数值对应较好[10]，详见图1。通过XRD检测群青的分子结构，并比对其颗粒大小及形态，加之青金石价格高昂，地方建筑彩画中不存在大量使用青金石的情况，样本06-蓝色、 样本07-浅蓝色的主要显色物质应为人造群青，详见图2。

图1 样本06拉曼光谱Fig.1 Raman spectrum of sample 06

图2 样本05，06和07 X射线衍射图谱Fig.2 XRD patterns of samples 05, 06 and 07

传统藏族颜料中，蓝色多为青金石、 石青、 靛蓝。人造群青的主要成分与青金石相同，成色基本无异，虽较难辨别但价格低廉，因而被广泛应用于建筑彩画之中。1814年，人造群青在法国、 德国相继被人工合成，代替青金石在西方国家广泛使用。伴随着海外贸易的扩张，人造群青流入中国并迅速成为一种非常普通的人工合成颜料。

2.3 绿色颜料分析

样本08-绿色的XRF实验结果显示：CaO含量74.51%，MgO含量19.25%，并未检测到有效的显绿元素。在拉曼光谱分析中，发现其在219，668，1 132，1 327，1 438和1 515 cm-1等处有明显拉曼峰，这与已有文献中对绿土的XRD及拉曼光谱测试结果较为一致[11-12]，推测其主要的矿物组成为绿土，详见图3和图4。国内目前对于绿土颜料的检测仅有定边郝滩东汉壁画墓绿色底层颜料一例，研究者将其断为绿土并将绿土的使用时间最早断为东汉。

图3 样本08 X射线衍射分析图谱Fig.3 XRD pattern of sample 08

绿土制成矿物颜料，色显草绿色，因所产地域不同，其色相、 性状亦不同。X射线衍射图谱显示出了样本08-绿色中的矿物质成分及其显色物质，判断蒙脱石(Na, Ca)0.33(Al, Mg)2[Si4O10](OH)2·nH2O是其主要的显色物质。作为膨润土的主要矿物成分，蒙脱石在我国分布十分广泛，主要集中在东北、 华北及浙江等地。蒙脱石是一种天然的着色剂，为了达到更好的显色效果，人们通常在其中再加入植物色染料。绿土在颜料领域的应用很广，具有良好的持久性特征，但相对于传统建筑彩画中广泛使用的石绿颜料来说，其色调较为沉稳，低廉的价格和良好的耐光性使得其广泛使用在藏地壁画及建筑彩画之中。

图4 样本08拉曼光谱Fig.4 Raman spectrum of sample 08

2.4 红色系颜料分析

红色系颜料：样本11-红褐色、 样本12-桔黄褐、 样本13-红色。建筑彩画中的红色颜料种类并不多，根据XRF、 XRD测试结果分析，红色系颜料的主要显色物质为Fe2O3, 即赤铁矿。其中，样本11-红褐色中，Fe2O3的含量为68.23%，PbO的含量为0.66%，样本12-桔黄褐Fe2O3含量为63.85%，PbO的含量为0.11%。颜料样本颗粒大小不一且色感偏黄，近赭石。二者XRD衍射图谱杂峰较多、 背底高，其纯度也达不到人工合成铁红颜料的标准，推测为天然的铁红颜料，详见图5、 图6。结合现有文献的梳理[13-14]，直接开采赤铁矿作为铁红颜料较为少见，且同仁市吾屯当地盛产赭石类红色粘土，因此推断样本11-红褐色、 样本12-桔黄褐颜料应为通过焙烧当地赭石类红色粘土人工制造而成。

图5 样本11 X射线衍射图谱Fig.5 XRD pattern of sample 11

样本13-红色色相纯正，接近于大红色，XRD未能测出有效的显色成分，详见图7。传统的藏族颜料中的红色多为朱砂和植物色染料，但热贡地区的建筑彩画其显色元素皆为Fe元素，推测为有机物或其他人工合成材料[15]，可能是由动物和植物中提取的红色素制成。

热贡地方建筑彩画颜色偏向于暖色调，且多以佛教题材为主。红色系颜料在彩画颜料中细分最多，用量最大。通过对吾屯当地匠人画师的访谈来看，为最大程度适应和满足彩绘需要，当地群众保留着很多因地制宜制备颜料的手工技艺。当地传统画师多在花期穿梭于高山草原之间，采集植物色，全程精挑细选，清洗干净后风干保存。颜料通过不断研磨、 浸泡、 煎煮(加碱)、 蒸馏等多道工序制作后装入羊皮袋备用。草原上常见的许康草、 黄莲花、 报春花、 藏红花、 牛蒡子皆是制作红褐色颜料的常用原料。

图6 样本12 X射线衍射图谱Fig.6 XRD pattern of sample 12

图7 样本13 X射线衍射图谱Fig.7 XRD pattern of sample 13

2.5 黄色系颜料分析

黄色系颜料：样本03-金黄色、 样本09-黄色、 样本10-深黄色。XRF检测结果显示样本10-深黄色的PbO含量达到18.2%，拉曼光谱图谱仅在827 cm-1处有唯一较强拉曼峰，详见图8。测定结果与已有文献对密陀僧颜料的测定结果基本一致，判断样本10-深黄色的主要显色物质为密陀僧。密陀僧大约自唐代的波斯传入中国。密陀僧为黄色的PbO，通过金属铅的焙烧氧化而成。密陀僧在藏传佛教寺院中被广泛应用，如对青海瞿昙寺壁画颜料的检测分析中，便在其中的南廊台阶第三间中部人物头光圈处的取样检测出氧化铅的存在。1997年，由西藏大学组织的藏传颜料研究课题组在调查中将密陀僧的来源归结为内地及印度。

样本03-金黄色检测结果表明其TiO2(41.05%)，SiO2(26.86%)，AlO3(20.37%)，Fe2O3(4.54%)含量较高，除铁红外，未检测出其他有效的显色成分，测试比对该样本与样本01-浅褐色成分高度一致且含量配比接近，推测其为包金土料，并在其中加入了大量钛粉(TiO2)和植物染料，如藤黄等，使其达到增白增黄和玻璃质闪耀效果，在当地建筑彩画中，广泛地充当金粉使用, 详见图9。

图8 样本10拉曼光谱Fig.8 Raman spectrum of sample 10

图9 样本03，09和10 X射线衍射图谱Fig.9 XRD patterns of samples 03, 09 and 10

样本09-黄色Na2O(44.73%)，SO3(35.17%)，Cl(16.00%)，推测主要的显色物质为硫磺，藏族传统颜料存在用硫磺和砒霜合成制备黄色颜料的传统，但是XRD、 RS未检测出其他有效的显色成分，亦存在其他有机染料或其他人工合成颜料的可能[16]，详见图9。传统藏族颜料中，植物染料制备的技术性相对较低，简单易上手，成为众多藏族画师匠人用料的首选，黄色取自植物色的情况比较常见，如许康草、 野菊花、 黄花、 松脂、 松油等皆是其重要原料。

2.6 其他颜料分析

通过对样本01-浅褐色的XRF、 XRD检测，发现含有Si，Al，Ca，Mg，Fe，Na，K，Ti，S，P和Sr等18种元素，其组成成分非常复杂，详见图10。偏光显微镜观察发现其颜色为暗黄色、 黄色偏红，颗粒物大小不一，整体偏大且为圆形颗粒状。样本01-浅褐色XRF检测显示其主要显色物质为Fe2O3(4.45%)。比较分析故宫景福宫西侧游廊的包金土墙，XRF检测数据显示其含有：S，Ca，Si，Fe，Al，K，Ti和Mg，以及故宫寿康宫正殿内檐北壁的包金土墙检测数据，检测结果与本次检测结果相近，拉曼光谱分析与比对未得到良好结果。推测样本01-浅褐色为组分复杂的粘土质天然颜料包金土。

包金土多产自河北、 山西、 陕西、 山东等北方多地，因其组分复杂所以各地包金土呈色略有不同。包金土料价格低廉，在明清官式建筑中多用在大面积的墙面粉刷打底，在藏传佛教寺院中具有悠久的使用传统。在对山西宁武地区的历史考察中，有学者发现宁武当地盛产包金土，“包金土：《魏志》云：石所化也。色类黄金，画工取以绚采，四邑多有之。”这些包金土因其绚丽的金黄光泽成为建筑彩画的必要颜料，被大量运用在藏传佛教寺院建筑彩画之中，旅蒙商人因此大量收购往藏地贩卖此土。

图10 样本01 X射线衍射图谱Fig.10 XRD pattern of sample 01

样本04-白色的测定结果较为明显，显色物质主要为生石灰CaO(65.98%)及MgO(28.79%)。值得一提的是，大部分的检测样本中皆检测出生石灰粉及氧化镁粉，并且含量较高，以来提高颜料亮度，适应当地建筑彩画用色需要。但在藏族传统颜料中，白色颜料多为方解石、 白垩及高岭土，石灰粉和氧化镁的出现，一方面反映出当地画师追求极低的价格以适应市场需要的改变，另一方面也印证了藏族传统配色方法，颜料配比明度高，偏暖色的艺术特征。

样本02-黑色检测结果为碳黑，碳黑有晶体碳、 木炭黑、 焦炭黑、 焰碳等多种类型，样本02-黑色在偏光显微镜下呈现不透明黑色，并呈现团聚状的细微颗粒态，边缘模糊，粒径细微，符合木炭黑的形状特征。这也与笔者的田野调查相互印证，当地人将煨桑用的柏木枝加入陶炉中燃烧碳化获取碳黑颜料，这种传统工艺方法简单、 绘制效果好。

3 结 论

在对热贡地区的田野调查过程中，当地人对于这种价格较低、 方便采购的彩画颜料称为“土料”。本文经过XRD，XRF和RS等系统的科学分析，判定蓝色颜料主要矿物成分为人造群青；绿色颜料的主要矿物成分为绿土，其主要显色成分为蒙脱石；多种黄色颜料的组成成分不同，较为复杂，深黄色颜料为密陀僧，黄色颜料推测为其他人工合成颜料或加入了植物类色素调配而成；浅褐色颜料为包金土料；红色颜料的显色成分多为铁红，红色颜料及浅褐色颜料皆有很大可能来源于同仁本地的赭石类粘土矿；白色颜料的主要成分是生石灰及氧化镁粉，并与其他颜料混合使用；金黄色颜料是在包金土中加入钛粉提高亮度和折射度来代替金粉使用，从这个角度来说，确可被称为“土料”。

整体来看热贡地区建筑彩画所用颜料具有以下几个方面的特征：(1)颜料价格较低，容易获取，颜料制备难度整体偏低且产量较大。(2)多数颜料为本地生产制备，部分颜料来自于外地。(3)颜料显色成分来源广泛并搭配使用，以无机物为主，辅以有机物提取色素染料。(4)颜料既有传统的天然矿石颜料，又存在人工合成颜料的情况。