石質(zhì)文物表層風(fēng)化的原位檢測與防治——以云岡石窟為例_5111.pdf

1、石質(zhì)文物(包括石窟寺、石雕像、摩崖石刻和碑刻等)在我國歷史文化遺產(chǎn)中占有極其重要的地位。石窟寺是石質(zhì)文物最為重要的代表，其通常都開鑿在山體的崖壁上。山體的巖石組成雖有不同，但多為砂巖夾薄層泥巖和頁巖，大約占到總體山體巖石的80％，而山西省則是我國砂巖質(zhì)石窟寺的主要分布地之一。
　　石窟暴露在自然界中，受各種自然和人為因素的影響，極易產(chǎn)生類型復(fù)雜、程度不等的病害。這一現(xiàn)實決定了石窟寺保護技術(shù)的復(fù)雜性和艱巨性。以往欲保護大型的不可移動

2、文物，首先需要大量采樣，進行實驗室模擬老化實驗，探索其病害機理，再以此為基礎(chǔ)，確定相應(yīng)的保護方案。不難認識到，這類保護方案存在若干不盡人意之處，例如所采樣品不一定具有代表性，且對文物本體總將產(chǎn)生一定的損傷，更令人深感遺憾的是:所取樣品難以還原石窟的水文狀況和氣候環(huán)境，自然也難以確保相關(guān)保護方案的可靠性。
　　第二次世界大戰(zhàn)后，無損、微損檢測技術(shù)得以迅速發(fā)展，逐漸成為一門新興的工程科學(xué)。該項技術(shù)對檢測對象無損、無害，可為文化遺產(chǎn)，尤

3、其是不可移動文物的原位檢測與保護提供不可替代的技術(shù)支撐。實踐表明，無損檢測技術(shù)在檢測石質(zhì)文物風(fēng)化程度、評價風(fēng)化石雕加固效果、探測裂隙分布和裂縫灌漿效果等方面皆具有無可比擬的優(yōu)勢，而原位測試將在不破壞文物的前提下，對同一位置進行多種方法，多個時域的持續(xù)測量，是長期跟蹤檢測和監(jiān)測的有效手段。山西大同的云岡石窟是著名的世界文化遺產(chǎn)，1500多年的自然風(fēng)化及人為因素影響，使其風(fēng)化病害具有一定的代表性。正是這一重要性和典型性，使云岡石窟的保護問題

4、長期受到國家的高度重視。令人欣慰的是，云岡石窟半個多世紀的系統(tǒng)研究工作為本項目的開展提供了得天獨厚的條件。
　　文獻調(diào)研指出，20世紀80年代以前，云岡石窟的保護主要基于石窟寺的穩(wěn)定性研究;20世紀80年代至20世紀初主要基于治水研究及環(huán)境影響研究;而近十多年以來則主要探討石質(zhì)文物表層的風(fēng)化機理?？v觀其研究歷史，可知云岡石窟的保護研究多集中于風(fēng)化機理，或者某個影響因素對風(fēng)化的影響特點，幾乎不見表層風(fēng)化程度的探討，更未考慮風(fēng)化程度的

5、表征及石質(zhì)文物的防治效果。
　　在此背景下，本文擬認真捋清石質(zhì)文物風(fēng)化和劣化的相關(guān)概念，辨析石質(zhì)文物風(fēng)化和地質(zhì)學(xué)風(fēng)化的概念差異與相關(guān)性，并依照文物學(xué)科的理念，界定風(fēng)化、風(fēng)化深度、風(fēng)化速率及風(fēng)化剝落速度等概念，基于無損、微損分析技術(shù)，提出石質(zhì)文物風(fēng)化及防治效果評估的若干核心指標(biāo)和方法。
　　具體說來，論文將采用三維激光技術(shù)表征石質(zhì)文物的風(fēng)化剝落深度;采用鉆入阻力儀揭示其風(fēng)化深度和程度;采用里氏硬度計量化石質(zhì)文物的風(fēng)化程度。與此

6、同時，論文還采用地球物理學(xué)方法中的高頻探地雷達、微電極測深系統(tǒng)反演了石窟的風(fēng)化層，即風(fēng)化深度，結(jié)果表明，地球物理學(xué)方法對微觀尺度石質(zhì)文物的風(fēng)化研究具有可行性。
　　論文嘗試采用時域核磁技術(shù)對文物巖石材料含水率、孔隙率、孔徑分布等問題進行了原位無損分析研究，指出孔徑分布應(yīng)為表征風(fēng)化程度的一項重要指標(biāo)。論文還采用三維視頻形貌儀和時域核磁技術(shù)對石質(zhì)文物的清洗及加固防治效果進行了綜合評估和研究。
　　總之，本文基于原位無損，微損研究