云冈石窟第20窟西立佛表面色彩调查与保护研究

董 凯

（云冈研究院，山西 大同 037007）

云冈石窟第20 窟是早期大像窟之一，云冈研究院杭侃院长曾认为20 窟的西壁，在第一期东西胁佛完成不久就已经开始坍塌，[1]导致三世佛格局中的西立佛受到破坏，现仅存佛像部分头光和双脚以及莲台残迹。1992 年窟前考古发掘中，发现了此批砂岩雕刻衣纹、榫卯残件，考证为第20窟西侧立佛像的崩塌遗物。为了长久保存这些文物，恢复西立佛应有的风貌，云冈研究院对云冈石窟窟前考古发掘出的砂岩雕刻残件进行全面调查与研究。

一、石块成因与表面病害

地震、山体裂缝，石窟向外倒的卸荷力，或第20窟以西砂岩疏松，雕凿设计等因素，都可能是导致第20 窟外壁坍塌的原因，从而牵连了西立佛。西立佛残石上用于牵拉和固定的榫卯，表明古人曾试图原址复原，但没有成功。从每块石头的颜色来看，有一定的区别，例如相邻的两块石头一块发黑，一块发黄，而且从拼对出的石块与20 窟主佛与东立佛对比，相同高度层位的岩石颜色也不尽相同，没有按照山体的岩石变化而变化，而是不规律的；另外石块是每层平行排列，上面石块体量小，下面石块体量逐渐变大，这些都充分证明了这些石头非原西立佛坍塌石块，应是运用周边石料选取相对结构稳定的石块，并进行了力学设计制作而成，并有助于过去只能单纯人力的拼装，同时也避开了身上重要的衣纹结构线，尽量减少对西立佛整体效果的影响，然后运用榫卯结构安装到西立佛原有的位置上。

从每块石块的侧面来看是向前倾斜的梯形，表面大背面小（图1-1），开始我们不理解其原因，后来通过电脑上的拼对试验，又参照第20 窟东立佛的倾斜角度为5 度，从而证明了古人为了保持整个西立佛结构的稳定，为了拼装出倾斜角度，采用了接触面垂直的层层叠压方法，更好地让下面的石块起到承重作用，同时配以石块背面的榫卯结构，这大大提高了石块拼装的可行性和安全性。而西立佛山体上没有起牵拉作用的孔洞，也说明了此复原工程没有具体实施，具体原因可能是工程难度太大，危险性太高或西立佛处山体结构疏松。北魏官方开凿石窟的最西端，就是西立佛的位置，从后期的调查研究来看，第20 窟以西山体结构不适于开凿大型雕刻（图1-2），所以达不到安装的要求，最终只能将石块掩埋于此。

图1-2 第20窟以西为后期小型洞窟

此批衣纹残件表面主要病害有：风化、结壳、表面污染、颜料层龟裂、酥粉、裂隙等病害，由于长期掩埋在地下，所以顽固泥渍较多，颜料层容易掉色或脱落（图2、3、4）。

图2 表面污染和风化

图3 裂隙

图4 颜料龟裂、酥粉

二、检测分析

对砂岩上的红色颜料进行了取样（图5），并进行了XRF、显微共聚焦拉曼光谱分析。XRF 测试结果（表1）显示，硅(Si)含量最高，为45.138，硅是极为常见的一种元素，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中，所以说明检测的颜料中带入了部分尘土或岩石粉末。含量第二多的是铁(Fe)，为23.923，是铁红颜料的主要成分。颜料层拉曼测试结果（图6、7）显示红色样品的拉曼光谱特征峰为226.25cm-1、291.875cm-1、410cm-1，这与图谱库中铁红的拉曼光谱特征峰226cm-1、293cm-1、410cm-1对应比较好，所以判断该颜料为铁红。

表1 XRF测试结果

图5 颜料层取样位置

图6 颜料层拉曼测试结果（1）

图7 颜料层拉曼测试结果（2）

铁红也称为土红，主要成分为三氧化二铁（Fe2O3），作为颜料的铁红主要来源于赤铁矿。铁红的性质虽然很稳定，但是受环境的影响会造成色彩明度降低，此外铁氧化物在强光的照射下可能会发生相变。[2]

这类颜料非常复杂,在黏土矿物中含有大量铁时显现红色为红土(或土朱),显现赭色为赭石。虽然含铁量很高但不显色的黏土矿物，经加热显示红色(Fe2O3含量一般为20%-70%)，称之为煅红土；用含硫酸亚铁的黏土煅烧的红颜料称之为绛矾或矾红。当这类黏土烧出产物α-Fe2O3含量高达75%以上时，称之为铁红或铁丹。[3]

综合分析数据，得出的颜料为无机矿物颜料，经过拉曼测试得出颜料层的显色层为铁红(Fe2O3)。根据其它云冈石窟出土的文物来看，大量的使用了红色，由此可推断云冈石窟北魏早期洞窟的用色习惯和用色材料，为之后具体的色彩研究提供了数据支持。

三、修复试验

试验目的：保护修复实施前需要对文物的材料及各病害的修复方法开展研究与试验。针对不同的病害种类选择合适的保护修复材料和技术。首先，选取合适的清洗材料，在不损害文物的前提下，清除文物表面污染，使文物恢复原有风貌。其次，选取合适的胶结材料以提高文物本身的强度和与支撑体之间的粘结强度，保持文物的稳定性。

试验内容：根据前期勘察结果，针对文物病害状况，通过试验筛选合适的保护修复材料和相应的保护修复工艺，并经过一段时间的观察，评估这些材料和工艺的效果，为最终的保护修复措施提供依据。

试验内容主要包括石质文物表面的除尘、清洗；使用现代和传统保护材料对颜料层进行回贴、加固，提高其粘接强度。

评估指标包括：粘接、加固强度，能承受多变环境影响的粘接能力，可能产生的尺寸变化及对文物外观的影响。

试验步骤：以国内目前石质文物相关保护工作调查分析为基础，对现行保护修复石质文物的材料与方法做一归纳与评估，确立试验用的清洗、回软、加固、粘接等材料，具体试验步骤如下：

第一步：除尘清洗试验。

第二步：颜料层加固试验。

第三步：效果评估。

（一）除尘清洗试验

此批文物表面污染较为复杂，表面泥垢较厚掩饰了造像线条，为使其恢复原貌并减少表面污染物对文物表面的损害亟待进行科学保护。为此特选用多种清洗方法和清洗材料做试验，以选出最佳清洗材料及方法。

1.砂岩表面清洗试验

清洗方法：水清洗；机械清洗；化学清洗。

清洗材料：2A溶液（去离子水和乙醇，1:1比例）；3A 溶液（去离子水、乙醇、丙酮，1:1:1 比例）；去离子水。

清洗工具：洗耳球、羊毛刷、排笔、棉签、棉球、竹刀、低功率手持吸尘器、手术刀及洁牙机。

清洗步骤：用羊毛刷、洗耳球清除文物表面灰尘，采用低功率手持吸尘器（50w）收集扬起灰尘。

对于与文物表面结合紧密的泥垢沉积，仅用竹刀等工具剔除比较困难，如果用力过度就会带起文物表层，所以应选用适当的软化溶液先进行软化再剔除。为此，分别选用去离子水、2A溶液（1:1的去离子水和乙醇）和3A 溶液（1:1:1的去离子水、乙醇和丙酮）进行试验，清洗试验前后对比明显（图8），清洗方法及效果令人满意（表2）。

表2 泥垢沉积清洗方法及效果

图8 清洗前后对比照片

清洗试验结论：通过对残块试验，2A对绝大多数表面污染物及泥垢沉积的清洗效果最为显著，个别不易去除的顽固污渍可试用3A 溶液进行去除。清洗方法用化学清洗结合机械清洗较好。

具体操作时，对于比较松散的泥垢沉积，可先试用竹木刀进行剔除，如有不易去除的残留，使用注射器滴入些许去离子水进行软化，后用竹刀轻轻剔除，由表到里，逐次进行，再使用羊毛刷、洗耳球进行残余灰尘清理；对于板结的泥垢沉积，先用排笔或注射器蘸取2A 溶液于污染处进行软化1-2 分钟，可用保鲜膜进行贴敷，以防止其蒸发，然后用竹刀或手术刀轻轻剔除，由表到里，逐次进行。清洗到接近颜料层时要格外小心，如有掉色、掉颗粒现象，应立刻停止清洗。用棉签蘸取2A 溶液轻轻滚动，直至完全清除泥垢沉积。个别不易去除的污渍，可试用3A 溶液按以上方法用保鲜膜盖住软化1-2 分钟后，进行剔除清洗。

2.颜料层清洗试验

选择表面彩绘积尘典型区域，分为四个试验区，进行清洗试验。

清洗对象：衣纹残件

清洗材料：2A 溶液（去离子水和乙醇，1:1 的比例）；3A 溶液（去离子水、乙醇、丙酮，1:1:1 的比例）；去离子水。

清洗工具：棉签、软毛笔、洗耳球、羊毛刷。

试验分四个区：

1）试验区1使用去离子水清洗；

2）试验区2 使用2A 溶液（去离子水和乙醇，1:1的比例）清洗；

3）试验区3使用3A溶液（去离子水、乙醇、丙酮，1:1:1的比例）清洗；

4）试验区4保持原样。

清洗步骤：使用软毛笔、羊毛刷、洗耳球对表面积尘进行清除，待底层彩绘露出后，用棉签蘸取清洗溶液，对彩绘表面轻轻滚动，去除附着污染物。棉签脏后要立刻更换，清洗过程中如发现掉色现象，应立刻停止清洗。如遇到酥粉、起甲病害，应先对颜料层下端缝隙里的积尘进行清除，可用洗耳球辅助进行，然后进行预加固，待其干透稳定后再进行清洗。清洗方法及效果也较好（表3）。

表3 造像表面彩绘清洗方法及效果

清洗试验结论：通过比对后发现，试验区3 清洗后比其他两个区域颜色偏白，掉色明显。试验区1和试验区2，清洗效果都较好，而试验区1 使用去离子水的清洗材料，挥发慢，容易形成水渍，且渗入石头内部，易产生霉变等病害，造成对文物的二次损害，并有些许的掉色现象。所以考虑采用去离子水和乙醇1:1 的2A 清洗材料，对石质文物表面的彩绘进行清洗效果较好。清洗试验前后对比照片（图9）。

图9 清洗前后对比照片

（二）颜料层回帖加固试验

前期准备：使用软毛笔、羊毛刷、洗耳球对表面积尘进行清除，待底层彩绘露出后，用棉签蘸取2A（去离子水和乙醇1:1）溶液，对彩绘表面轻轻滚动，去除附着污染物。

加固对象：衣纹雕刻残件。

加固材料：3%AC-33、3%B-72、3%明胶。

加固工具：棉签、软毛笔、羊毛刷、注射器。

试验分四个区：选择典型的不重要的区域进行试验。试验区1 采用3%的AC-33，试验区2 采用3%的B-72，试验区3采用3%的明胶，试验区4为原样区。

加固方法：使用软毛笔、棉签或注射器对预加固区域进行轻点或者滴注，然后用棉布包裹脱脂棉做成的拓包隔绵纸进行按压，过程中注意溶液不能过多而导致流挂。加固方法与效果有差异性（表4）。

表4 造像表面彩绘回帖加固方法及效果

试验结论：采用3%的B-72溶液对彩绘颜色略有加深，且有炫光，加固效果较好，渗透性也较好；3%的AC-33 溶液对彩绘颜色没有影响，加固效果和渗透性都较好；3%的明胶溶液加固效果和渗透性较好。通过对比，AC-33 和明胶效果都较好，综合考虑明胶属于古代传统粘接材料，已经过了历史长期的验证，且此批文物要在室内修复，有温控设施，所以在温度上也非常适合运用明胶，故对石雕残块表面彩绘进行加固选用3%的明胶溶液较好。加固试验前后对比照片（图10）。

图10 加固前后对比照片

结语

云冈石窟第20窟西侧立佛像的出土对于研究云冈石窟至关重要，在此通过对西立佛残块表面颜色进行检测分析研究，揭示了北魏时期云冈石窟早期大型佛像躯干的用色选择与材料运用，也对其它北魏时期砂岩雕刻颜料的选择与运用提供了数据支持。通过对颜料层的保护试验，也为保存这珍贵的颜料层提供参考。