李元濤　李園霖　羅麗

摘 要：正定隆興寺作為我國(guó)佛教文化遺產(chǎn)的代表之一，其石質(zhì)文物具有極高的文化價(jià)值和歷史價(jià)值。然而，長(zhǎng)期以來(lái)，石質(zhì)文物的保護(hù)工作卻存在一定的不足，比如缺乏科學(xué)隨機(jī)保護(hù)措施等。本研究旨在探索對(duì)正定隆興寺石質(zhì)文物進(jìn)行科學(xué)保護(hù)的方法和措施，以提高其保護(hù)水平。同時(shí)，也為其他文化遺產(chǎn)的保護(hù)提供參考。

關(guān)鍵詞：正定隆興寺；石質(zhì)文物；科學(xué)保護(hù)；文物保護(hù)；文物修復(fù)

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2023.20.010

1 正定隆興寺石質(zhì)文物保存狀況科學(xué)調(diào)查

正定隆興寺文管所在20世紀(jì)80年代對(duì)隆興寺有些石質(zhì)碑刻進(jìn)行過(guò)保護(hù)修復(fù)，1985年6月將摩尼殿后“文革”中拉倒的石碑重新粘接、立起；1987年9月將龍藏寺碑基礎(chǔ)升高，下接青石一段，立于原長(zhǎng)方形碑座下發(fā)現(xiàn)的鰲座上，并重建碑樓。我們?cè)谇捌诓『φ{(diào)查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)有些石質(zhì)文物受環(huán)境的影響及人為的破壞，已威脅文物的安全及穩(wěn)定，并且病害形式多樣，其典型病害主要有片狀剝落、鱗片狀起翹與剝落、人為污染、動(dòng)物病害、水泥修補(bǔ)及不當(dāng)修復(fù)、微生物病害、孔洞狀風(fēng)化、表層空鼓、殘缺、水銹結(jié)殼、機(jī)械裂隙等，尤其是風(fēng)化裂隙更加嚴(yán)重，碑刻表面的文字模糊不清。

文物病害主要是由于氣候的反復(fù)變化以及各種氣體、水溶液和生物的活動(dòng)，導(dǎo)致石質(zhì)文物發(fā)生風(fēng)化，其結(jié)果是弱化破壞巖石顆粒間的連接，形成、擴(kuò)大巖體裂隙，降低斷面粗糙程度，甚至化學(xué)成分逐漸發(fā)生變化，巖石由整塊變成裂塊，堅(jiān)硬變成疏松，甚至巖石的礦物也發(fā)生分解，從而降低巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。隆興寺石質(zhì)文物病害調(diào)查主要依據(jù)《石質(zhì)文物保護(hù)工程勘察設(shè)計(jì)規(guī)范》《石質(zhì)文物病害分類與圖示》。隆興寺石質(zhì)文物分布情況具體如下：山門門前左右兩側(cè)石獅、六師殿、招待所西側(cè)墻壁上、隆興寺木工房、井亭、龍騰苑、轉(zhuǎn)輪藏、戒壇東側(cè)臺(tái)基上，主要集中在摩尼殿后、大悲閣月臺(tái)等，詳細(xì)見(jiàn)表1。

2 石質(zhì)文物的損傷機(jī)制

物理風(fēng)化也被解釋為機(jī)械性風(fēng)化，地球表面的巖體通過(guò)震動(dòng)等機(jī)械作用，發(fā)生了物理結(jié)構(gòu)的改變，巖石由堅(jiān)硬變得松散，由大塊變成小塊，最后變成細(xì)小的碎屑，但化學(xué)組分沒(méi)有改變，沒(méi)有新的礦物形成。物理風(fēng)化主要有熱脹冷縮、冰劈作用、層裂（卸載作用）、可溶性鹽的晶漲作用四種方式。

2.1 熱脹冷縮

在泥灰?guī)r中，發(fā)育有細(xì)微的網(wǎng)格紋理。這些紋理從顏色到其中充填物均清晰可見(jiàn)，紋里寬窄不一，以順向者居多，充填物多為亮灰色的方解石和暗褐色的黏土。紋理的大小、多寡及其分布很不均勻，應(yīng)是經(jīng)歷次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，紋理的變化視巖石所處的受力部位而異，有沿順層面的縱張裂隙，橫切層面的橫向裂隙。平行層理的紋理居多，且對(duì)數(shù)層風(fēng)化裂隙起著控制作用①。

巖石是熱的不良導(dǎo)體，當(dāng)外界溫度升高或受到太陽(yáng)照射時(shí)，表層巖體首先受熱發(fā)生膨脹，而內(nèi)部仍然保持著原來(lái)的體積，如此反復(fù)會(huì)在巖體表層引起層狀脫離。在夜間，外層冷卻收縮，體積減小，但內(nèi)部余熱未散，體積不變，如此則會(huì)引起巖體表層徑向開裂。對(duì)于泥灰?guī)r石刻，風(fēng)化裂隙發(fā)育速度隨季節(jié)冷熱溫差效應(yīng)甚為敏感，研究區(qū)四五月份晝夜溫差變化較大②。春季經(jīng)常受蒙古高壓、海上高壓及西來(lái)低壓槽影響，天氣多變，干燥多風(fēng)，是干燥季節(jié)，易導(dǎo)致風(fēng)化裂隙迅速形成、擴(kuò)張。

2.2 可溶性鹽的晶漲作用

由于毛細(xì)水的侵蝕作用，石質(zhì)文物近地面表層積聚的大量可溶性鹽會(huì)隨水沿著石質(zhì)文物結(jié)構(gòu)中的各種裂隙向上滲透到一定高度。一旦水分蒸發(fā)，這些鹽類就會(huì)結(jié)晶析出，晶漲作用會(huì)逐漸拓寬裂隙，同時(shí)還會(huì)把原有孔隙堵塞。石質(zhì)文物基礎(chǔ)部位的酥堿粉化多與可溶性鹽的晶漲有關(guān)。

2.3 溶蝕作用

在溶蝕的作用下，泥灰?guī)r的化學(xué)組成和構(gòu)造將發(fā)生改變。這一方面是由于泥灰石的組成發(fā)生了改變。溶解過(guò)程導(dǎo)致碳酸鈣含量減少，而風(fēng)化過(guò)程中Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)變，生成氧化鐵[Fe（OH）3]膠態(tài)沉積，從而改變了巖漿的色澤。原始的泥灰?guī)r經(jīng)過(guò)喀斯特風(fēng)化后，變成了風(fēng)化巖和斜坡上的殘積土，經(jīng)溶解后，巖石中的黏性礦物顯著增多，在孔隙周圍留下了蒙脫石等礦物質(zhì)。

另一方面，由于泥灰?guī)r中有微小的節(jié)理和裂縫的存在，會(huì)產(chǎn)生溶洞，特別是在石質(zhì)文物斜坡表面的強(qiáng)烈風(fēng)化區(qū)常會(huì)產(chǎn)生溶洞和碎裂，以塊石和碎石夾黏土為主的鈣質(zhì)泥巖夾層，通過(guò)層向錯(cuò)動(dòng)和溶洞泥化，形成了一條富鐵的泥化條狀巖石。泥灰?guī)r溶蝕是一種典型的水巖反應(yīng)，其溶蝕過(guò)程中不但會(huì)造成巖體中礦物成分的再分布，還會(huì)引起巖體微結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)而影響其物理性能。在溶解后，泥灰?guī)r巖體的力學(xué)特性和變形破壞特征如下：

一是成分復(fù)雜，其溶蝕過(guò)程與灰石有很大區(qū)別，從顯微鏡下可以看到，在可溶巖和不可溶巖的交界處，溶蝕作用更為顯著，在可溶巖的一面容易形成溶腔、溶孔等溶化形式，而其他諸如硅質(zhì)和泥質(zhì)成分等物質(zhì)則沒(méi)有溶化，而是在溶化孔的附近聚集。

二是利用電子顯微鏡對(duì)巖樣的可溶性組分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)方解石的結(jié)晶呈定向分布，導(dǎo)致了巖樣在與節(jié)理平行的取向上機(jī)械性能下降，從而促進(jìn)了巖樣的溶解。

三是根據(jù)巖體構(gòu)造特征，溶解活動(dòng)活躍的區(qū)域主要集中在節(jié)理、裂隙和裂縫發(fā)育區(qū)域，特別是裂縫端部處，溶解活動(dòng)一般是從這里開始的，并逐步擴(kuò)大。

四是巖石的溶蝕作用促進(jìn)受力巖體裂隙相互作用、擴(kuò)展、聚集，使巖體強(qiáng)度降低。裂隙聚集、擴(kuò)展又為水化學(xué)作用和滲透提供了更有利環(huán)境③。

2.4 生物風(fēng)化作用

生物風(fēng)化作用主要分為兩個(gè)方面：一方面是生物的機(jī)械破壞作用，另一方面是生物的化學(xué)破壞作用。

2.4.1 生物機(jī)械破壞作用

扎根于地基或者基礎(chǔ)部位的植物，尤其是樹木，它們的根須不斷生長(zhǎng)、增粗、伸長(zhǎng)，像楔子一樣對(duì)裂隙兩壁施加壓力，使裂隙寬度不斷增加，這是植物的根劈作用。根劈作用在部分碑刻中的體現(xiàn)尤為明顯，會(huì)使碑刻出現(xiàn)松動(dòng)、位移，甚至傾斜的現(xiàn)象。除此之外，一些小型動(dòng)物的活動(dòng)對(duì)場(chǎng)地也會(huì)產(chǎn)生一定的機(jī)械破壞，如筑巢等。

2.4.2 生物化學(xué)破壞作用

植物及微生物在新陳代謝過(guò)程中，會(huì)從周圍的土壤和巖石中吸收養(yǎng)分，同時(shí)也分泌出各種酸類物質(zhì)來(lái)分解礦物，促使礦物中一些活潑的金屬陽(yáng)離子游離出來(lái)，一部分供其吸收，另一部分隨水流失。如藻類和苔蘚等，均能夠分泌有機(jī)酸，而菌類物質(zhì)能夠利用空氣中的氮制造硝酸。與此同時(shí)，生物遺體在還原環(huán)境下會(huì)逐漸發(fā)生腐爛分解，形成暗黑色膠狀腐殖質(zhì)。腐殖質(zhì)中富含各種有機(jī)酸、鉀鹽、磷鹽及碳氮化合物。一方面這些物質(zhì)對(duì)巖石起著化學(xué)破壞作用，另一方面，這些成分可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)，形成了一個(gè)循環(huán)，使生物風(fēng)化不斷加劇。

2.5 人為影響因素

人為影響因素大致可分為管理維護(hù)不完善和有意、無(wú)意的破壞。某些時(shí)候我們并沒(méi)有認(rèn)識(shí)到一些社會(huì)活動(dòng)會(huì)引起自然環(huán)境的惡化，自然環(huán)境的惡化會(huì)對(duì)文物造成不可逆的損害，這些屬無(wú)意識(shí)的破壞。這種破壞的特點(diǎn)是在短期內(nèi)不易覺(jué)察、相對(duì)持久、變化速度緩慢，但天長(zhǎng)日久卻是非常嚴(yán)重的④。

3 材料分析技術(shù)方法

石質(zhì)文物的材料分析主要采用X射線熒光光譜儀（XRF）、拉曼光譜、顯微鏡、紅外光譜儀對(duì)試樣的表觀形態(tài)、礦物成分、微觀結(jié)構(gòu)等進(jìn)行測(cè)試，分析巖石的組成、表層析出物、污染物、早期修復(fù)材料的主要成分。

樣品1，編號(hào)ZDLXS-1，取自18號(hào)碑身右側(cè)黃色污染物（圖1），將該樣品進(jìn)行拉曼光譜及顯微鏡測(cè)試（圖2、圖3）。拉曼光譜測(cè)試結(jié)果顯示主要物質(zhì)為Fe2O3，顯微照片為紅色，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，此表面物質(zhì)應(yīng)為泥灰?guī)r內(nèi)部所含鐵礦。

樣品2，編號(hào)ZDLXS-2，取自2號(hào)碑身下部白色污染物（圖4），對(duì)該樣品進(jìn)行拉曼光譜及顯微鏡測(cè)試（圖5、圖6）。顯微照片顯示為大部分白色晶體中摻雜了少量其他顏色的晶體，拉曼光譜顯示主要物質(zhì)為CaCO3，部分為SiO2，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，我們認(rèn)為該白色污染物應(yīng)是石材本身的一部分，是因石材內(nèi)部成分不一致，導(dǎo)致外部顏色、形態(tài)有所差異。

4 石質(zhì)文物的保護(hù)修復(fù)

石質(zhì)文物的保護(hù)修復(fù)包括以下內(nèi)容：除塵、清洗、加固、空鼓灌漿及結(jié)構(gòu)裂隙的修復(fù)、機(jī)械裂隙和風(fēng)化裂隙的修復(fù)、石質(zhì)文物表面清洗、殘缺修復(fù)、風(fēng)化孔洞的修復(fù)、水泥修補(bǔ)等不當(dāng)修復(fù)的更正等。石質(zhì)文物表面污染物清洗是清除附著于石質(zhì)文物表面的有害有機(jī)體，比如可溶性鹽、人為污染、過(guò)往修復(fù)的殘留物、微生物及雜草等。粉化加固的目的是為改善礦物組分之間的黏合力以穩(wěn)固其物理結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)石質(zhì)文物巖體的機(jī)械性能⑤。首先應(yīng)選擇合適的、滲透性好的加固材料，使加固材料由表面向巖體中滲入，改善了石質(zhì)文化遺存層的力學(xué)性質(zhì)。對(duì)石質(zhì)文物進(jìn)行加固處理，可在一定程度上減少石質(zhì)文物中的空隙度，從而增強(qiáng)石質(zhì)文物的抗風(fēng)化性能。石質(zhì)文物的裂紋或空隙會(huì)發(fā)生水的滲入、存水等⑥現(xiàn)象，對(duì)石質(zhì)物造成損害。修復(fù)石質(zhì)文物的斷口時(shí)，通常采用黏性更好的聚合物，如果斷口比較大，則需要采用不銹鋼錨桿進(jìn)行固定。

在具體的保護(hù)與修繕工作中，也并非都是上述問(wèn)題，具體的工作內(nèi)容與程序應(yīng)視具體情況而定。一般來(lái)說(shuō)，都應(yīng)先將石質(zhì)文物的表面清理干凈，受環(huán)境因素的影響，石質(zhì)文物的表面十分脆弱。就每個(gè)步驟的保護(hù)處理而言，一定要選擇合理的處理方法，避免石質(zhì)文物再次受到不可逆的損害。其處理的方式和所用的保護(hù)材料除了與材料本身的性質(zhì)有關(guān)外，還與石質(zhì)文物的巖石結(jié)構(gòu)、礦物性質(zhì)以及使用的環(huán)境條件有關(guān)。在此需要著重說(shuō)明的是，防護(hù)材料的選擇雖然很重要，但是對(duì)防護(hù)材料的運(yùn)用更關(guān)鍵。即便是一種很好的防護(hù)材料，如果操作方法不正確，也會(huì)產(chǎn)生不好的效果。因此，在對(duì)石質(zhì)文物保護(hù)處置的成效進(jìn)行評(píng)估時(shí)，必須對(duì)防護(hù)材料和處置方式進(jìn)行全面的評(píng)估，并且必須由專業(yè)的修復(fù)人員具體參與實(shí)施，這一點(diǎn)非常關(guān)鍵。

溫濕度變化會(huì)導(dǎo)致石質(zhì)文物表層水與氣體體積的熱變化，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)因素改變時(shí)，巖石自身的狀態(tài)（化學(xué)組成、水分含量等）將改變，這種改變會(huì)對(duì)巖石造成破壞，并且隨著時(shí)間的推移，石質(zhì)文物的損害速度也會(huì)加快，對(duì)石質(zhì)文物的保護(hù)和修復(fù)就是盡量減少這種影響，或者減緩這種影響。要做到這一點(diǎn)，一種措施是改善周圍的環(huán)境，另一種措施是在石材上涂適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)材料，也可以同時(shí)采取這兩種措施。由于隆興寺石質(zhì)文物受外界環(huán)境的干擾強(qiáng)烈，可以用物理保護(hù)手段來(lái)減少降雨、潮濕空氣、溫度變化以及空氣污染等環(huán)境因素的作用，比如：設(shè)置恒溫、恒濕、適宜石質(zhì)文物保護(hù)的鋼化玻璃罩體。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，石質(zhì)文物的保護(hù)修復(fù)包括污染物及積塵清洗、風(fēng)化裂隙加固、斷裂粘接、結(jié)構(gòu)裂隙填充，定期維護(hù)保養(yǎng)，修復(fù)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都很重要，需要專門的部門和專業(yè)修復(fù)人員來(lái)負(fù)責(zé)。隆興寺石質(zhì)文物修復(fù)和保護(hù)需要多學(xué)科知識(shí)的交叉融合，石質(zhì)文物保護(hù)修復(fù)人員需要具備生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、美術(shù)學(xué)等專業(yè)素養(yǎng)。對(duì)已完成保護(hù)的石質(zhì)文物要持續(xù)跟蹤檢測(cè)，持續(xù)深化前期研究，不斷推廣文物保護(hù)理念，持續(xù)開展隆興寺、開元寺等其他石質(zhì)文物的科技保護(hù)。

本文在對(duì)正定隆興寺石質(zhì)文物進(jìn)行概述的基礎(chǔ)上，分析石材的性質(zhì)和石質(zhì)文物的損傷機(jī)制，并對(duì)石質(zhì)文物的科學(xué)保護(hù)方法進(jìn)行深入研究。本文認(rèn)為科學(xué)隨機(jī)的保護(hù)措施包括加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和考察、制定細(xì)化的保護(hù)計(jì)劃、進(jìn)行適當(dāng)?shù)默F(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和修復(fù)、使用科學(xué)合理的環(huán)境控制手段等。通過(guò)上述措施，可以有效減緩正定隆興寺石質(zhì)文物的自然老化，減少人為破壞，并保證其原有的文化和歷史價(jià)值。同時(shí)，正定隆興寺石質(zhì)文物保護(hù)研究也為其他文化遺產(chǎn)的科學(xué)保護(hù)提供了有益的參考和借鑒。未來(lái)，將在當(dāng)前的基礎(chǔ)上繼續(xù)優(yōu)化保護(hù)工作，以期在石質(zhì)文物的病害機(jī)制診斷、清洗方法、新型材料使用、監(jiān)測(cè)技術(shù)及信息技術(shù)運(yùn)用等方面取得成果。文化和旅游部副部長(zhǎng)、國(guó)家文物局局長(zhǎng)李群在視察正定隆興寺時(shí)強(qiáng)調(diào)，要深入學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平總書記關(guān)于文物工作重要講話和指示批示精神，系統(tǒng)推進(jìn)古城整體保護(hù)，深化拓展考古發(fā)掘研究，大力提升博物館教育功能，持續(xù)加強(qiáng)文物安全，努力實(shí)現(xiàn)文物工作高質(zhì)量發(fā)展⑦。

注釋

①于遠(yuǎn)忠.泥灰?guī)r風(fēng)化速度問(wèn)題[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，1983（5）：27-30.

②劉海燕，柴建峰，李增學(xué)，等.泥灰?guī)r的微觀結(jié)構(gòu)及溶蝕過(guò)程分析[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009（5）：724-726.

③張?jiān)娂?沈陽(yáng)故宮石質(zhì)構(gòu)筑物及文物建筑石構(gòu)件病害淺析[J].居舍，2022（1）：177-180.

④曾德偉.新型鍛造法蘭節(jié)點(diǎn)受力性能研究[D].武漢：武漢大學(xué)，2013.

⑤張?jiān)?對(duì)西安碑林石質(zhì)文物科學(xué)保護(hù)問(wèn)題的思考[J].碑林集刊，2005（00）：5.

⑥Tabasso，楊軍昌，黃繼忠.石質(zhì)品的保護(hù)處理[J].文物保護(hù)與考古科學(xué)，1996（5）：55-63.

⑦文宣.文化和旅游部領(lǐng)導(dǎo)在河北調(diào)研文物工作[N].中國(guó)文化報(bào)，2022-07-11（004）.