麥積山石窟壁畫修復方法初探

楊筱平，董 忠，劉 勍，徐 馳

（天水師范學院 電子信息與電氣工程學院，甘肅 天水 741001）

麥積山石窟位于懸崖峭壁之上，它所在的山體海拔1742米，山頂距地面142米。石窟現(xiàn)保存佛像200尊左右，壁畫面積有1000多平方米。壁畫塑像以其獨特的藝術性和豐富性聞名于世，聯(lián)合國教科文組織第38屆世界遺產(chǎn)大會將麥積山石窟列入世界遺產(chǎn)名錄。[1]麥積山壁畫和石窟人物相貌、服飾和身姿盡管同處一堂，但并不因襲模仿，而是保持著各自的時代特色。每一處壁畫和雕塑，都承載著古代文化、宗教、服飾、風俗和政治風貌，具有極高的歷史價值、考古價值和藝術價值。僅就藝術性而言，麥積山石窟是中國四大石窟之一，從北朝到唐朝開元年間，都能在此找到代表性藝術品。然而，由于它地處小隴山林區(qū)，氣候潮濕，加之壁畫常年暴露在外，受到光照、水分及溫差等因素影響，所以麥積山石窟大部分壁畫和一些塑像出現(xiàn)空鼓、酥堿、起甲、剝落和褪色、變色、霉變等破損現(xiàn)象，現(xiàn)存完好的壁畫塑像已為數(shù)不多。目前，學術界關于麥積山石窟壁畫塑像的藝術性和史學價值的研究頗多，但對壁畫顏料所含的礦物成分、破損原因及解決方案探究甚少，尤其對壁畫數(shù)字化修復技術方面的研究至今缺失。數(shù)字化修復技術的優(yōu)勢是可將麥積山石窟壁畫塑像永久地進行數(shù)字化保存，同時還可以利用計算機反復地進行數(shù)字化模擬修復而不改變壁畫塑像原貌，避免了手動修復過程中因誤修而不能復原的風險，因此對麥積山石窟壁畫的數(shù)字化修復技術研究顯得尤為重要。本文初步提出了一種麥積山石窟壁畫修復方法，首先，對麥積山石窟壁畫和塑像顏料的礦物組成、化學成分進行探究，這一過程為制作某種缺失顏色的顏料試塊做準備；然后，用現(xiàn)有的顏料試塊制作技術制作該顏色顏料試塊；最后，將制作的顏料試塊用于壁畫數(shù)字化修復中。該方法較好地利用了現(xiàn)有的壁畫研究成果并將幾種離散的壁畫研究技術融合在一起，解決了壁畫修復過程中很難找到匹配樣本塊的問題，該方法具有一定的實用性和可操作性。

一、麥積山石窟壁畫顏料成分分析

麥積山石窟壁畫本身存世較少，僅有的壁畫也存在畫面大面積破損現(xiàn)象。同時，麥積山石窟破損壁畫破損區(qū)域的顏色在其周圍或者在整幅壁畫中都不復存在（即便存在也已變色或褪色），這就使得基于提取相同或者相似顏色樣本塊進行數(shù)字化修復的這一現(xiàn)代技術對麥積山破損壁畫的修復陷入了困境。為了解決修復技術上遇到的難題，并繼續(xù)采用用壁畫固有的顏色將破損區(qū)域進行復原的現(xiàn)有修復方法，人們著力進行相同或者相似顏色顏料試塊制作，繼而將其數(shù)字化保存并用于壁畫數(shù)字修復中。然而，要制作某種顏色的顏料試塊，首先要對顏料礦物組成和化學成分做一分析研究。目前，有關敦煌壁畫顏料成分分析研究頗多，并伴有相應的化學實驗分析及其對之進行修復加固材料的研究。相比之下，對麥積山石窟壁畫顏料成分的研究較少。為此，本文以有關敦煌壁畫和其他文物顏料成分的分析和修復加固材料的研究成果為基礎，展開麥積山石窟壁畫顏料成分的探討，進一步推斷麥積山石窟壁畫顏料可能的礦物組成和化學成分。

為了研究麥積山石窟壁畫的顏料成分，我們查閱了相關書籍和學術論文。大多數(shù)研究文獻認為，無論是敦煌壁畫、秦始皇兵馬俑，還是其他文物，相同顏色所具有的顏料礦物組成和化學成分基本一致。[2-6]這就表明，麥積山石窟壁畫和其他文物相互之間也具有這樣的特征——相同顏色的顏料成分也相同。

辰砂又稱為朱砂、丹砂，化學名稱為硫化汞。辰砂礦是含汞的主要礦物，其呈現(xiàn)大紅色，金剛光澤至金屬光澤。[2]辰砂最早出現(xiàn)在新石器時代彩陶中，比如距今大約7000年左右的甘肅秦安大地灣就有多處發(fā)現(xiàn)，該遺址四期二段紅色彩繪灰陶甕口部和陶盆口的紅色顏料碎片均為辰砂。[3]敦煌壁畫、秦始皇兵馬俑等其他文物顏料碎片研究表明：其紅色顏料中也含辰砂。由此，可以推斷麥積山石窟壁畫中的紅色顏料中同樣含有辰砂，諸如麥積山133窟15號樣和127窟38、36號樣的紅色和暗紅色都含大量的辰砂。[4]

麥積山133窟、135窟、127窟和3窟、5窟壁畫中用到的藍色顏料都含青金石，又名天然群青 ， 其 化 學 組 成 為 (Na，Ca)7-8(Al，Si)12(O，S)24[SO4，Cl2(OH)2]。[5]由于天然群青顏色鮮明、掩蓋力較強，所以麥積山石窟、敦煌和炳靈寺壁畫將它以藍色顏料加以應用。王進玉等人通過取樣測試發(fā)現(xiàn)天藍色和灰色顏料也含青金石或者石青。在此基礎上，我們對麥積山石窟壁畫顏色種類進行整合，并結合敦煌壁畫及其他文物顏色顏料礦物組成和化學成分，進而推斷麥積山石窟壁畫與之相對應顏色的顏料礦物組成和化學成分（見表1）。

二、顏料試塊的制作和壁畫數(shù)字化修復

通過對麥積山石窟壁畫的顏料礦物組成及化學成分分析之后，研究人員可以嘗試用現(xiàn)有的理學電機D/MAX2500V X射線衍射儀、偏光顯微鏡、實體顯微鏡和色度計、光照度計等實驗儀器來制作麥積山石窟壁畫中一些缺失顏色顏料試塊。壁畫的成分分析結果，也在文獻[4，5，7]中做了較為詳細地說明。

首先，選用當?shù)氐某伟逋梁图毶?，以適當比例將其均勻混合后加入適量蒸餾水，等水分被充分吸收后，加入適量碎細的麻纖維，用4*8cm的木模具制作成模擬地仗試塊。等到試塊在室溫下自然干燥后，在其表面涂上石灰漿，這樣反復操作兩遍，然后將試塊鋸成4*4cm的兩塊。接著，在其中的一塊試塊上涂刷顏料后留作試樣，在另一塊試塊表面涂刷某種顏色的顏料后再用選定的修復加固材料（聚醋酸乙烯、Rhoplex AC-33等）以1.5%(w/v)的濃度，在其表面均勻地涂刷兩遍。[8]

表1 顏料礦物組成及所含化學成分

用實驗儀器對制作好的兩塊試塊在光源、背景和觀察方向相同的條件下進行亮度值和色度值的測試，并將其值和相同顏色的實體顏料值進行比對，如果它們的值基本近似，就把制作的試塊顏色以數(shù)字化形式保存下來，然后用文獻[9]中的壁畫修復算法修復麥積山石窟壁畫中相同顏色的破損區(qū)域。最后，用文獻[10-12]中的圖像修復算法進行整體修復測試，重點測試著色區(qū)域的值和原顏色值是否一致。如果著色值基本達到要求的數(shù)值，那么就用相同的方法對麥積山石窟壁畫的其他同色破損區(qū)域進行修復驗證。上述顏料試塊的制作方法和修復過程可以反復應用于其他顏色顏料試塊制作和破損區(qū)域的修復，并將制作的各種缺失顏色的顏料試塊建成顏色數(shù)據(jù)庫，以供日后壁畫的數(shù)字化修復和研究所需。種新的思路。

三、麥積山石窟壁畫數(shù)字化保存

麥積山石窟127窟《睒子本生》的內容豐富，畫面生動形象，除了表現(xiàn)人物外，還以較多的筆墨描繪故事的場景，以山石樹木等來渲染故事的背景，該壁畫在中國繪畫史上“具有里程碑的意義”。但是，通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，麥積山石窟塑像和壁畫的數(shù)字化圖片保存甚少，未見《睒子本生》的彩色圖片，一些較為久遠的書籍中記載的麥積山石窟壁畫基本是黑白色，即便近現(xiàn)代書籍中與之對應的圖片也是以黑白色為主，極少數(shù)為彩色。這就使得原本豐富多彩的塑像或壁畫出現(xiàn)嚴重失真的現(xiàn)象，給研究者造成一定的困難，或因此引起錯誤理解而修復有誤的可能。所以，將上述修復完好的麥積山石窟壁畫進行數(shù)字化保存，對更多的人了解、認識麥積山石窟藝術，并進一步增強人們對壁畫的保護意識等具有現(xiàn)實意義。與此同時，建立相應麥積山石窟壁畫的數(shù)據(jù)庫，進而為打造麥積山壁畫數(shù)字化展示平臺提供數(shù)據(jù)支撐。

四、結 語

在對麥積山石窟壁畫的保存現(xiàn)狀及亟待解決的問題進行分析的基礎上，結合化學實驗和數(shù)字化修復技術，從理論上提出了麥積山石窟壁畫理論和實驗相結合的修復方法，該方法能較好地解決壁畫修復過程中很難找到匹配樣本塊的問題，并將現(xiàn)有的壁畫研究成果以及離散的壁畫數(shù)字化修復研究技術融合在一起，具有一定的前瞻性、實用性和可操作性，本文提出的方法為麥積山壁畫的修復提供了一

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[8]范宇權，李最雄，于宗仁，等.修復加固材料對莫高窟壁畫顏料顏色的影響[J].敦煌研究，2002，(4)：45-56，111.

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