陕西横山县高镇罗圪台元代墓葬壁画工艺分析研究*

张勇剑 夏寅 苗轶飞 邢福来 付倩丽 黄建华

（1.陕西省考古研究院；2.西安交通大学人居环境与建筑工程学院；3.秦始皇帝陵博物院陶质彩绘文物保护国家文物局重点科研基地）

横山县罗圪台壁画墓位于陕西省榆林市横山县高镇罗圪台村西的农田中。2014年9月由陕西省考古研究院发掘，该墓为石砌单室壁画墓，主要由墓道、封门石、甬道、墓门和墓室五部分组成，全长6.1米。墓室底平面呈八边形，出土壁画大小16幅。墓室内通绘壁画，壁画地仗层由厚薄不均的石灰沙土构成。是目前陕北地区首次经过科学考古发掘的元代壁画墓葬，墓葬形制完整，壁画精美，为陕北地区元代考古的研究提供了珍贵的资料[1]。陕西、山西、山东、河北、福建等地均发现了元代壁画墓[2，3，4]，也开展了相关艺术考古学研究，但是关于壁画制作工艺方面的研究非常欠缺，仅见[5，6]有一些论述。为制定有针对性的保护修复方案，同时探索元代墓葬壁画制作工艺，针对壁画进行了采样分析研究工作。

在该壁画墓中共取样品11个（表一、图一），其中采用粉末偏光显微法分析了11个样品，剖面观察了8个样品，采用激光显微拉曼光谱法分析了4个样品，地仗层的薄片采用岩相分析了2个样品。

表一 采集样品

一、分析过程

（一）粉末偏光显微法成分分析

1.仪器及材料

器材：Leica DMLSP 偏光显微镜；Leica Wild体视显微镜；Meltmont固封树脂；巴斯德滴管；直头和弯头钨针；异物镊子；载玻片；φ12盖玻片；加热台；擦拭纸；无水乙醇，甲醇，丙酮；黑色油性笔。

制样：用丙酮擦拭载样面；再用黑色油性笔在背面标出载样区域；借助体视显微镜，用洁净的钨针取样到载玻片的载样区域；根据样品的离散状况，滴加甲醇或无水乙醇至样品边缘后，用钨针研匀样品至溶剂完全挥发；用镊子取盖玻片放至样品上，放于加热台上，加热至90～100C°；在加热台上，吸取固封树脂沿盖玻片一侧缓慢完全渗满整个盖玻片。待冷却后，即可在偏光显微镜下观察。

2.偏光显微分析过程如表二、图二所示。

（二）剖面观察研究

1.方法和仪器

器材：Leitz LABORLUX S 反射偏光显微镜；Leica Wild 体式显微镜；Leitz压样机；Technovit 2000LCTM树脂；透明PE塑料管（直径10mm），剪成10mm长；载玻片；硅橡胶片（大小与载玻片一致）；Status打磨机；80～320号圆形砂纸；2400～12000号细磨砂纸；紫外线加固机；双面胶带；直头和弯头钨针等。

图一 颜料取样位置图

制样：将双面胶带粘在硅橡胶片上；在体式显微镜下，将颜料块垂直粘在双面胶带上，用透明塑料管圈住颜料块，小心地将Technovit 2000LC注入塑料管内，在塑料管内放入打印好的标签，将样品放在载玻片上，放入紫外加固机中，加固时间20～30分钟；加固完毕后，在打磨机上用砂纸打磨包样面，依次在300、600、800、2400、3000、4000、6000、8000 的细磨砂纸上研磨，最后将样品底部加上橡皮泥，粘在载玻片上，表面加一层镜头纸，在压样器上压平后，即可在反射光显微镜下进行观察。

2.剖面分析结果

本次分析的样品共8个，对其进行了剖面的观察（表三、图三）。

（三）激光显微拉曼光谱研究（图四）

仪器：英国RENisHAW invia Rernan microscope，配备有Leica DM 2500M显微镜

（四）岩相偏光显微研究

1.方法和仪器

表二 样品偏光显微分析结果

设备：偏光显微镜：Leica DMLSP（观察）；偏光显微镜：巴拓（制样）；打磨机：Struers Dap-v；切割机Micro Gut3;薄片精密切割磨制系统Buehler PretroThin；真空浸渍仪：德国ATM Brilliant210；吹风机；加热器；紫外灯。

材料：载玻片；盖玻片: 24×50mm；二氧化硅磨料: 600 Grit，Carborrvndvm Powder；环氧树脂套装（Buehler EpoThin，重量比2.5:0.9；紫外固化胶NORLAND OPTICAL ADHESIVE Ultraviolet Curing；玻璃板；钻石笔；护目镜；一次性水杯；压舌板；橡皮泥；托盘；锡纸；巴斯德滴管镊子；无水乙醇。

其程序可以分为以下几个步骤：

图二 样品偏光显微照片

表三 样品剖面的观察结果

1）选样。首先选择有代表性的壁画样品。

2）切割。选好要制备样品的壁画，将其断面放进一个注模杯中，然后在抽真空情况下进行树脂包埋加固，待树脂固化后再进行切割。切割成小块然后在打磨机上，采用600目砂纸加水将一面磨平，烘干或风干；在玻璃板上放二氧化硅磨料加水，打磨载玻片一面，磨好后要用酒精清洗备用。

3）粘合。为了使胶能够更好的渗入样品，用加热器在100度情况下加热样品4～5分钟，使用镊子将样品以切割面方向放入配比好的胶中浸泡10到15秒钟使环氧树脂能吸收进样品切割面空隙中。固定在橡皮泥上（光面朝上），一段时间后再用压舌板将胶涂一层在样品上，放置一天待环氧树脂固化后，将切割面在600目的研磨纸上进行研磨直至其切割面表面的环氧树脂消失并且达到切割面平整并吹干后，再将壁画样品切割面用UV胶粘结在载玻片磨砂面上，固定好后放在紫外灯上加固3～4小时。

4）切片。将粘合在载玻片上的样品进行在切片机上再次切片到1～2mm的厚度。此操作在切片机上进行，切片机上有精密的设置。不能切割太薄（一般打磨到50～100μm），要给打磨留有足够的缓冲余地。

5）打磨。将载玻片上的样品切片继续在切片机上进行打磨。一般打磨到50～100μm，此厚度后立即停止打磨以免伤及样品本身。

6）抛光。用手工将光片在承载碳化硅与水混合的泥浆的玻璃板上抛光至30μm。

7）封盖。使用UV胶将盖玻片粘盖在样品表面以便保护和保存及以后的观察分析。

2.样品观察与分析

壁画样品分三层：第一层为黑色颜料层；第二层为白灰层；第三层为地仗层。

黑色颜料层：厚度从小到大约为：3.3～14.9μm。

白灰层：黑色颜料层跟白灰层相交处，彩色比较明显说明碳酸钙结晶比较好、分布比较均匀。

图三 样品剖面显微照片

图四 部分样品拉曼图谱

在白灰层中下部有多处碳酸钙团状聚集，团状区域横向直径：433.8μm ～539.9μm；纵向直径：311.8μm～359.8μm。

白灰层厚度从小到大约为：1824.9μm ～226 4.8μm。

碳酸钙晶体颗粒大小约为 ：3.0μm～79.1μm。

地仗层：石英颗粒大小从小到大约为：6.6μm～147.3μm。碳酸钙晶体颗粒大小约为：3.1μm～67.0μm。

二、 照像调查

1.照像观察

因现场道路困难，车行不便，仪器设备无法到现场，我们只能采用照相技术对壁画照相，肉眼就能看到绘画时的起稿线信息。如图五、六是我们对下层西北壁照相图和下层西北壁起稿线图，从图中箭头所指的位置可以看出起稿线的痕迹，从而对于壁画绘制技法的研究提供科学依据。

2.关于壁画的起稿线

在对壁画进行调查和保护的过程中，我们发现该壁画下层西北壁有使用黑色起稿的线条痕迹，肉眼看是大致的轮廓，线条并不完整，也没有绘完。

三、结果及讨论

1.颜料的使用

陕西横山县高镇罗圪台元代壁画所使用的颜料均为矿物颜料。结果表明蓝色颜料使用了石青、红色颜料是铁红和朱砂、黄色颜料是铁黄、绿色颜料是氯铜矿和石绿、白色颜料是碳酸钙以及黑色颜料是墨。

2.人造氯铜矿的使用

图五 西北壁下层

图六 西北壁下层起稿线图

人造氯铜矿的历史相当悠久。最早是在埃及的壁画上分析出了氯铜矿，并且推测为人造[7]；早在唐代，中西方交流物品中也有“铜绿”，由于使用铜制造，故在价格上比天然的石绿要贵。关于氯铜矿的制造方法在我国未见有文献记载，但在西方一些文献上有所论及[8]。

氯铜矿晶体，在显微镜下一般呈现出两种完全不同的晶体形态。而此次分析出的样品呈现圆形带深色内核的晶体形态，与块状岩石形态的天然氯铜矿截然不同，具有明显的表征意义。而这种特殊的形貌特征是在有外界干预的情况下产生的：一种是人工制造，一种是石绿受环境影响发生变化。Pique 在云冈石窟分析出北魏的氯铜矿（但也同时分析出了石绿）以及Proudfoot等人在唐代的两件雕塑上分析出的氯铜矿均呈现圆形带核颗粒，Fitzhugh先生在一件15世纪伊朗手稿上也分析出了圆形带深色内核的氯铜矿颗粒，她也认为其为人工制造的可能性较大[9]。笔者对采自明代的水陆庵彩绘壁塑的绿色样品进行了偏光显微分析，主要成分为氯铜矿和红色氧化铜，也呈现相似的晶体结构。而在阿尔寨的绿色样品中只分析出了氯铜矿，并未检出有石绿颗粒存在，所以笔者推测其为人工制造的氯铜矿[10]。

据目前的研究可知，以氯铜矿、水氯铜矿作为绿色颜料的使用以我国西北地区为最早，新疆克孜尔石窟唯一使用的绿色颜料是氯铜矿，从绿色颜料剖面可看出，克孜尔石窟的绿色颜料应为人造的氯铜矿。应用最广泛的是甘肃河西走廊各地石窟和墓室彩绘艺术。敦煌石窟(包括敦煌莫高窟、西千佛洞，安西榆林窟、东千佛洞，肃北五个庙等)应用的时间最长，用量最多，从北凉(公元397～439年)到元代千余年间一直应用。位于甘肃河西走廊的武威天梯山石窟、黄河之滨的甘肃永靖炳灵寺石窟西秦(公元385～431年)时期的壁画、彩塑中就有。甘肃天水麦积山石窟、陕西彬县大佛寺、西安市明代千阳王墓、山西云冈石窟、青海乐都县瞿昙寺的明代绿色颜料经分析都有氯铜矿。近期研究发现故宫古建彩画、山西古建彩画和壁画、四川千佛崖等地据发现了人造氯铜矿的使用[11，12]。

3.绘制工艺

通过对陕西横山县高镇罗圪台元代壁画颜料进行了科学调查分析及研究，从材料方面可以看出该墓壁画使用石灰沙土作为地仗层，在半干快干时使用黑色墨起稿，画了大致的轮廓线，然后再上色涂颜料；从图七（表四）下层西北壁照相图中可以看出。由此我们推断作者可能当时画了不完整的轮廓线条，又考虑到画面有所偏移，会造成整体绘画人物有差异，视觉效果更不好，所以只能废弃掉，在轮廓线条旁边继续绘画。从画家起稿到定稿，起稿是大概轮廓，定稿一气呵成，显得壁画整体栩栩如生，充分说明了绘画者高超的技术。

四、结语

本文通过利用体视显微镜、偏光显微镜、显微拉曼光谱等方法的使用，研究了壁画工艺和颜料，发现了起稿线条信息；该壁画使用颜料为石青、铁红、朱砂、铁黄、石绿、氯铜矿、墨，地仗材料为石灰。壁画工艺从岩相偏光显微分析可知：

1.壁画样品分三层，第一层为黑色颜料层；第二层为白灰层；第三层为地仗层。

2.表层碳酸钙结晶比较好、分布比较均匀，且表层碳酸钙结晶稍好于内部，说明了壁画白灰在潮湿的情况下涂刷于墙面，表面经过了较为充分的干燥和反应得到了较为致密的表层画面。

3.在白灰层中下部有碳酸钙密集团状聚集结构，团状结构横向直径略大于纵向直径，可知其在白灰层上墙后经过了滚压等压实工艺过程。

4.在制作地仗层时，混合了一定的粘土、白灰和植物纤维以增加其强度。

秦始皇帝陵博物院文物保护部王艳、张盼协助样品的制备工作，在此一并表示感谢！

[1]陕西省考古研究院等，陕西横山罗圪台村元代壁画墓发掘简报[J].考古与文物.2016（5）.

[2]姬翔月，陕西榆林发现的元代壁画[J].文博，2011(6).

[3]陕西省考古研究所，陕西蒲城洞耳村元代壁画墓[J].考古与文物，2000(1).

[4]岳连建，尹海涛，岳友军等.陕西渭南靳尚村金末元初壁画墓发掘简报[J].考古与文物，2014(3).

[5]井娟，张媛.章丘元墓壁画颜料分析[J].济南职业学院学报，2012年(6).

[6]西安市文物考古研究所.西安韩森寨元代壁画墓[M].北京：文物出版社，2004.

[7]Green，L.Colour transformations of ancient Egptian pigments[M]// In：Davies，W.V.(ed.).Colour and Painting in Ancient Egyp t.The British Museum Press，2001：43-48.

[8]Helen Howard.Pigments of English Medieval Wall Painting[M].Archetype Publication, 2003：72-78.

[9]Scott.D.A.copper and bronze in art[M].Getty Publications，2002：134-139.

[10]夏寅，郭宏等.内蒙古阿尔寨石窟壁画制作工艺和颜料的分析研究[J].文物保护与考古科学，2007（2）.

[11]李蔓.铜绿颜料的分析探究[D].西北大学硕士论文，2013.

[12]李蔓，夏寅，于群力等四川广元千佛崖石窟绿色颜料分析研究[J].文物保护与考古科学，2014(2).