[摘要]田野石刻長期暴露于野外，受到自然環(huán)境、人為原因等侵害的幾率較大，保存狀況堪憂。本文以西安地區(qū)明秦藩王朱尚炳墓前石刻為例，從石質(zhì)本身的性質(zhì)、物理作用、化學(xué)作用、生物作用等幾方面，分析了石刻受損的原因，并從表面清洗、加固、斷裂連接、封護和改善周圍環(huán)境等方面闡釋了石刻的防護措施。

[關(guān)鍵詞]田野石刻;自然損壞機理;防護措施

[中圖分類號]K877.4 [文獻標(biāo)識碼]A [文章編號]1005-3115(2009)20-0055-03

西安地區(qū)是田野石刻文物保存較為集中的地區(qū)之一，由于石刻保存的特殊環(huán)境及自然條件，這些石質(zhì)文物都不同程度地遭受到侵蝕和破壞，或者風(fēng)化嚴(yán)重，或者酥堿粉化、斷裂、殘破，或者霉菌、苔蘚滋生蔓延，或者傷痕累累、裂縫條條，或者溶鹽析出結(jié)晶……這些情況的存在，嚴(yán)重影響了石質(zhì)文物的長久保存。為了改變田野文物常年自然損壞的現(xiàn)狀，本文以明秦藩王朱尚炳墓前石刻為對象，對田野文物自然損壞機理進行了較為深入的分析研究，并采取了一些試驗性的保護措施，取得了預(yù)期效果。

一、 石刻基本情況

朱尚炳墓位于西安市南郊少陵塬上，長安區(qū)大兆鄉(xiāng)東伍村以北500米處，是明朝第二代秦藩王朱尚炳的墓葬。墓葬前現(xiàn)存石刻12件，分東、西兩列排布，其中麒麟2件、石馬6件、石人4件。

二、 石刻侵蝕情況

這批石刻建成年代在明朝初期，距今600年左右，長時間的野外暴露，遭受了很大程度的侵蝕和破壞。首先，苔蘚、霉菌滋生普遍，嚴(yán)重影響石刻外觀。其次，由于石刻下半部分長期埋藏在地下，使石刻表面部分被土銹及可溶性鹽覆蓋，石馬和麒麟的腹部尤為嚴(yán)重。再次，石刻的裂縫較為普遍，幾乎每件都有，小則1～2毫米，大則10毫米，威脅著文物安全。

三、 石刻損蝕機理分析

對于石刻，特別是露天保存的石刻，損蝕的原因主要有石質(zhì)本身的性質(zhì)、物理作用、化學(xué)作用、生物作用等幾方面。

(一)石質(zhì)本身的性質(zhì)

這是損蝕發(fā)生的一個直接內(nèi)在因素，因為石質(zhì)的種類不同，所以，它們的化學(xué)成分、孔隙率和膠結(jié)構(gòu)類型也不同，對文物的影響也就不同。對這批文物我們做了取樣并進行X衍射測試，對得出的結(jié)果進行分析，這批石刻的主要成分為方解石，還有極少量的粘土礦物，伊利石與白云母相似，但多鎂、鐵和蒙托石，因而極易風(fēng)化。

由于石質(zhì)的孔隙率相對較大，所以，機械強度小，而易于吸收酸、水及有害氣體，又因其泥較多，遇水發(fā)生水化，使石質(zhì)文物微粒增大，造成石質(zhì)膨脹，因而造成文物表面出現(xiàn)裂縫和剝落。

(二)物理因素

這里的物理因素包括溫度、水、鹽分的物態(tài)變化。

1.溫度

這批石刻暴露在少陵塬野外，而這里地處溫帶半干旱氣候，冬春日溫差平均在15℃以上，夏季晝夜溫差在10℃以上。由于溫差大，加之石質(zhì)文物各組成部分的膨脹系數(shù)不同，所以，白天經(jīng)過暴曬表面石質(zhì)迅速膨脹而內(nèi)部影響較少，到了夜間溫度迅速降低，石質(zhì)表面比內(nèi)部收縮冷卻快，因而造成石質(zhì)內(nèi)層與表面平行的裂縫。由于石質(zhì)表面成分也不同，同樣會造成垂直于表面的裂縫，如此反復(fù)，裂縫的寬度和深度日益加深。

2.水

這批石刻中的粘土礦物和碳酸鹽混在一起，具有可塑性、吸水性。吸水時強烈膨脹，所以，水滲入石刻后，在冬季溫度降至0℃以下時結(jié)冰，體積增加1/11，對裂縫兩壁產(chǎn)生600公斤/平方米的巨大壓力，使裂隙加大，溫度升高時，冰又變?yōu)樗?，繼續(xù)深入滲透，填滿空隙，反復(fù)結(jié)凍融化，使石質(zhì)文物損壞。

3.風(fēng)

少陵塬海拔600多米，四周全無遮擋，秋冬季風(fēng)速較大，平均風(fēng)速5米/秒。同時，風(fēng)還攜帶黃土高原的粉塵以及顆粒狀砂土，對文物進行磨損破壞，經(jīng)過長時間的摩擦，會造成石質(zhì)文物細(xì)部漫漶模糊。

4.鹽

由于這批石刻部分埋于地下，所以，巖石空隙中含有鹽分。前述石刻表面有白色鹽類以及紅褐色難溶物，我們對這些鹽分取樣進行分析，經(jīng)過溶解、過濾、濃縮烘干、稱重、計算后，得出不溶物的比例為92.83%，溶鹽的比例為9.175%。

對溶鹽進行X衍射測試，分析得知其中石膏占98%，還有少量碳酸鈣。白天溫度升高時，孔隙中的水分蒸發(fā)，鹽分增多，濃度增加至飽和，結(jié)晶體積膨脹，對周圍產(chǎn)生壓力，形成裂縫;而在夜間，吸入水分(主要是大氣和土壤中的水分)形成溶液，滲入石質(zhì)深處。

(三)化學(xué)因素

化學(xué)因素主要指有害氣體等使石質(zhì)文物化學(xué)成分發(fā)生改變，引起石質(zhì)酥粉。

(四)生物作用

生物風(fēng)化對石刻有機械作用，也有化學(xué)作用。苔蘚、藻類生物在新陳代謝過程中，分泌出各種有機酸、硝酸、碳酸、亞硝酸、草酸、檸檬酸等，進而對石刻進行腐蝕。

綜上所述，這批石刻的損蝕主要是以物理和化學(xué)作用為主，而這些作用不是簡單獨立的，而是相互作用、相互促進，交替進行的。

四、石刻保存環(huán)境的評估

這批石刻位于半干旱的黃土高原上，多風(fēng)、降雨集中在夏季。

從四季變化看，經(jīng)過測定，二氧化硫的含量在冬季最高，而在夏季較低。而以上各值均在二氧化硫含量最低時的夏季測定，所以，數(shù)值較低。如在冬季測定，且受西北風(fēng)的影響，它們的數(shù)值會大大增加，對石刻的損壞也將更嚴(yán)重。

隨著西安地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展，大氣污染日趨加劇。以酸雨為例，1983年西安的酸雨的平均值為PH值為6.13，而6～8月酸雨最高值時，PH值為5.38。1997年4月，經(jīng)過對少陵塬進行酸雨測定，PH值最高值為5.10，平均值為5～6。

雖然自2000年以后，隨著萬畝生態(tài)林的建設(shè)，少陵塬的大環(huán)境有所改善，但石刻的保存環(huán)境還是不容樂觀，在這批石刻的東北方向為馬騰空垃圾場，西北方向為三兆殯儀館，西南方向為一家水泥攪拌廠和家具廠，這些場地所產(chǎn)生的粉塵、顆粒、有害氣體等，時刻對石質(zhì)文物產(chǎn)生著威脅。

五、石刻的保護方案

前面我們分析了石刻的損蝕機理、原因以及杜陵周圍大氣污染、酸雨、污染源等情況，根據(jù)這些情況，我們擬從以下幾方面對杜陵石刻文物進行保護:

(一)清除土銹

對長期與土壤接觸部分所形成的土銹和溶鹽，我們先用蒸餾水清洗，再用草酸清洗，最后用EDTA煮沸紙張涂敷法貼在石質(zhì)上面吸出溶鹽，反復(fù)幾次，用相關(guān)溶液檢驗，直到不含氯離子為止。

(二)苔蘚、藻類的清洗

先用機械法進行剔除，然后用50%的丙酮清洗。最后用蒸餾水洗干凈，再進行表面封護。

(三)霉菌的清除

按上面的方法，用10%～15%的氨水進行殺菌清洗，再用0.4%的霉敵乳劑封護。

(四)裂縫的加固

這是一項難度較大的保護工作，由前面的分析我們知道了石刻的組成、滲水率以及裂縫的大小和石質(zhì)的溫差膨脹情況，所以，先對裂縫進行清洗后，選用合適的丙烯酸酯類粘合劑及填料細(xì)砂進行注射加固。

(五)封護

為更好的保護石刻，選用4.2%聚乙烯醇溶液加霉敵2號乳劑0.4%加入0.65%羧甲基纖維素的混合溶液進行表面封護，使其表面形成一個既防水又抑菌、殺菌而且透氣性好的保護層。

(六)改善石質(zhì)文物保存環(huán)境

為改善石質(zhì)文物保存環(huán)境，可采用植草固沙、植樹防風(fēng)等方法;同時，建造圍欄以防人為破壞。

六、石刻保護操作

石刻保護操作包括以下幾個方面:表面清洗(包括灰塵清除，霉菌、苔蘚、藻類的清除，溶鹽的清除);表面加固，主要是斷裂聯(lián)接和表面加固;表面封護和周圍環(huán)境的改善等。

操作的順序一般是按清洗、粘接、清除有害病變、殺滅有害生物、緩蝕、加固、表面封護等程序進行。到實際工作中可以視具體改變情況。

石刻底座和腿部土銹的清洗可先用軟質(zhì)毛刷將其表面的浮塵輕輕刷去。一般是在天氣較好、溫度較高時，用蒸餾水配以刷子進行刷洗。經(jīng)過20分鐘的清洗，石刻已基本露出原來的本色，而留在石刻上的蒸餾水會很快蒸發(fā)，不然會滲入而破壞石刻。對難溶的鐵銹，可采用草酸輕輕刷洗，除去難溶物。這樣石刻就可以漸漸恢復(fù)原來的顏色。

苔蘚、藻類、霉菌還有一些地衣等是混合生長形成一個共生體，很難分塊清除。所以，要先用竹簽進行機械剔除。在剔除時，一定要把握好力度，以免在石刻表面留下劃痕或者是剔除不完全。再用毛刷刷掉剔除物和灰塵，后用水清洗;反復(fù)三次后，用丙酮刷洗，經(jīng)過幾遍清洗，基本上就干凈了。最后，用蒸餾水清洗干凈。

裂縫加固是一項復(fù)雜的工作，由于裂縫所處的位置寬窄、深度不同，所以，在加固過程中所選用的方法不同。在加固前，我們做了實驗，得出聚甲基丙烯酸甲酯固化時間大約是10分鐘。我們先用注射器向裂縫中噴射蒸餾水，洗干凈裂縫，待干燥后，吸取聚甲基丙烯酸甲酯，使針頭盡可能插入裂縫深處，慢慢推入加固劑(切記一定要慢)，使加固劑滲入裂縫。之后用吹管向裂縫中吹入細(xì)砂，使砂子和加固劑混合，并填充裂縫，反復(fù)操作，直到裂縫完全充滿。稍干之后，再和點水泥，薄薄地涂抹在裂縫表面，以使其加固后裂縫顏色和石刻一致、協(xié)調(diào)。

上述工作完成之后，進行表面封護。在操作時一定要注意涂抹的速度和厚度，盡量避免產(chǎn)生泡沫和涂抹不均勻。操作的要點是用刷子蘸取聚乙烯醇溶液慢慢地 從上到下同方向刷涂。操作完成后，要盡可能地改變周圍環(huán)境，對不利于文物保存的環(huán)境進行改造。

七、 結(jié)果與討論

在處理和保護石質(zhì)文物的過程中，一定要注意以下幾方面的問題:

第一，在文物保護之前，一定要進行深入、仔細(xì)分析，搞清楚損蝕的機理，然后再選取相應(yīng)的保護材料。在選材上要注意選用重復(fù)性較好的材料。

第二，要注意修舊如舊。我們用的聚乙烯醇和羧甲基纖維素不但能很好做到這一點，封護之后外表看起來給人以古樸典雅之感，而且具有很好的透氣性，使內(nèi)部的水分可以蒸發(fā)出來，而外部的水分不能滲入進來，是比較好的封護材料。

第三，保護完成之后，一定要避免病變復(fù)發(fā)。所以，在封護劑中，我們還加入了0.4%的霉敵，能很好地達到這種效果，既可以殺死未除干凈的霉菌，又可以防止霉菌的產(chǎn)生和蔓延。

第四，在裂縫的加固問題上，有很多方法不恰當(dāng)，所選用的化學(xué)材料不是易老化就是強度不夠，而且選用的填料很難達到理想的效果。經(jīng)過反復(fù)比較，我們認(rèn)為聚甲基丙烯酸甲酯和細(xì)砂是較為理想的材料。在選擇填料時，考慮到細(xì)砂顆粒較小，這樣就可以和石刻之間形成很多的伸縮空間，這些空間在應(yīng)付由溫度變化而引起的膨脹時，具有很好的作用。我們還對細(xì)砂的膨脹系數(shù)作了分析，這種材料和石質(zhì)的膨脹系數(shù)比較接近?；谝陨系脑?，我們用聚甲基丙烯酸甲酯和細(xì)砂來作為實施的粘接、加固的材料。

第五，在操作時，要注意在天氣晴好、無風(fēng)的條件下進行。事前做一些簡單的固化時間的測定，這對操作的順利完成，有很大的幫助。

[參考文獻]

[1]西安市環(huán)境保護研究所，電子工業(yè)部西北地區(qū)保護所.西安市生活垃圾處理廠環(huán)境影響報告書[M].1987.

[2]宋迪生.文物與化學(xué)[M].成都:四川教育出版社，1989. [3]程德潤.環(huán)境和化學(xué)[M].西安:西北大學(xué)出版社，1989.

[4]中國社會科學(xué)院考古研究所.漢杜陵陵園遺址[M].北京:科學(xué)出版社，1985.

[5]黃克忠.石刻的風(fēng)化及保護[J].文物，1988，(2).

[6]王麗琴.無機質(zhì)文物保護[M].西安:西北大學(xué)出版社，1989.