乐山麻浩崖墓石刻风化机理研究

王冲+谢振斌+郭建波+陈显丹

内容摘要：通过对乐山麻浩崖墓的病害及现状勘察、岩样物理力学性能检测、岩样薄片鉴定、矿物成分分析、苔藓植物分离鉴定、室内模拟实验，探讨了崖墓岩石内部因素和各种外部环境因素对其风化作用的机理。得出岩石结构特性是决定崖墓石刻风化的内在决定因素，而水害、可溶盐、酸雨及温湿度交替变化等外界因素则是影响崖墓石刻风化的主要外因，它们在一定条件下相互促进，共同发挥作用，促使其产生酥碱、粉化、龟裂起翘、表面泛盐、片状剥落及表面溶蚀等风化病害。麻浩崖墓石刻风化机理的研究，为对其科学保护提供了理论依据。

关键词：乐山麻浩崖墓；石刻；风化；机理

中图分类号：K878.8；K854.3 文献标识码：A 文章编号：1000-4106（2017）06-0172-10

Research on the Weathering Mechanism of Stone Carvings on Leshan Mahao Cliff Tomb

WANG Chong XIE Zhenbin GUO Jianbo CHEN Xiandan

（The Sichuan provincial Cultural Relics and Archaeology Research Institute， SiChuan， Chengdu 610041）

Abstract： Through the investigation of present diseases of Leshan Mahao Tomb， physical and mechanical properties of rock sample， thin section identification of rock sample， mineral composition analysis， isolation and identification of bryophytes， indoor simulation experiment， the thesis discusses the internal factors of rocks and various external environment factors on the mechanism of weathering on Leshan Mahao Cliff Tomb. The conclusion is the structural characteristics of rock are the internal determinant for the weathering of stone carvings， and water disasters， soluble salt， acid rain， and alternation of temperature and humidity are the external factors. They promote each other under certain conditions， work together， inducing the weathering diseases such as efflorescence， warping， pulverization， cracking， surface suffused with salt， exfoliation， and surface corrosion etc. Through the researches on the weathering mechanism of stone carvings on Mahao Cliff Tomb， the theoretical basis is provided for the scientific protection for it.

Keywords： cliff tomb； stone carving； weathering； mechanism

前 言

崖墓是古人開凿于山崖或岩层中的墓穴，俗称“蛮洞”，是古代流行于江河流域的一种仿生人住宅、凿山为室的墓葬形式。四川是崖墓的主要流行区域，数量大，现存10万余座，占全国崖墓80%以上。四川崖墓雕有大量精美绝伦的石刻，为研究汉至魏晋南北朝时期的墓葬制度、思想意识、社会经济、美术、建筑及民族民俗等提供了弥足珍贵的实物资料。崖墓石刻大多建造在深山幽谷之中，千百年来，受水害、可溶盐、温湿度交替变化、大气污染、酸雨以及生物等因素的长期作用，崖墓石刻出现酥碱剥离、粉状脱落、空鼓开裂、颜料褪色或脱落等风化病害，部分崖墓石刻濒危，因此，研究崖墓石刻风化机理是一项迫在眉睫的工作。

本文以乐山麻浩崖墓为例，采取XRD、薄片分析、扫描电镜及物理力学性能测试等方法对崖墓石刻所处崖体岩石的矿物组成、结构及物理性能进行检测分析，通过室内模拟实验研究分析各种外界因素对崖墓石刻的影响，进而揭示崖墓石刻风化产生机理和受损本质。

1. 乐山麻浩崖墓的现状调查

1.1 概况

乐山麻浩崖墓位于乐山市中区篦子街篦子社区，为全国重点文物保护单位。该崖墓群建于东汉时期，依红砂石崖凿穴，共有崖墓376座。本次对已完成了考古发掘的A区5座崖墓进行了调查。这5座崖墓位于麻浩崖墓群北部，墓葬坐东向西，从左至右分别为M5、M1、M2、M3和M4，呈一字形排开，其中M1为横前室并列多后室形制，墓门及前室内共刻画像27幅，有河梁送别图、荆柯刺秦王等历史典故[1]及可能是迄今为止我国现存最早的佛像，有极高的历史、艺术价值[2]。

1.2 病害现状

M1享堂墓顶有一横向裂隙贯穿整个墓顶延伸至两侧壁，裂隙闭合，总长14.5m，裂隙有渗水痕迹和钙垢填充物。门楣雕刻、享堂左壁执彗执箕门吏、门柱侧面雕刻都严重粉状风化脱落，仅残存少量雕刻图像轮廓。M2门楣雕刻、M3前室壁、M4墓底及门框表面也都严重粉状风化而脱落，局部图像轮廓模糊。endprint

M1享堂左侧壁底部常年潮湿，右侧壁常年有水渗出；雨季时，墓内十分潮湿，夏季时墓壁有冷凝水珠挂流。M2左门框外约10cm常年有山水向下流，左壁及左门框底部壁面常年渗水，潮湿。M3墓内较干燥，夏季冷凝水较严重。M4墓道右侧常年有流水。墓道及前室右壁、墓底及左壁底部十分潮湿，墓底及右壁底部有水渗出。M5十分潮湿，两侧壁底部有水溢出。

M1墓门门楣、享堂左壁前半部分、右壁及门框上、享堂顶部等处长满苔藓、地衣等。M2左门框及前堂左壁长满苔藓。M3内有黑色的苔藓遗迹。M4墓道右壁、前室右壁、墓道左壁底部长满苔藓、地衣。M5墓道顶部有生长树木，树根一直延伸到墓道底部，墓道、整个墓室两侧及墓顶长满苔藓。

1.3 环境调查

乐山市属中亚热带季风湿润气候。坝丘区域年平均气温16.4—17.5℃；年极端低温-4.0℃，年极端高温41.0℃。降雨量较为丰沛，年平均降雨量1300mm左右。

乐山市酸雨污染较严重，近几年有所好转。1995—2000年5年降水pH平均值5.0左右，远远高于旅游城市的标准[3]。2006年至2010年5年间，乐山中心城区酸雨频率从83.33%降至27.0%。2012年7月至2013年6月，乐山大佛监测点，检测到雨水最小pH值4.84，最大值为7.26，平均值6.13；达到酸雨标准的5次，频率为17%，呈现逐年下降趋势。酸雨成分以■和■为主[4]。

2. 岩样检测分析及石刻表面

地衣苔藓分离鉴定

岩样取于乐山麻浩崖墓A区M5左侧10m处崖体，取样深度30cm，岩样与崖墓属同一岩层，代表崖墓本体岩石。地衣苔藓标本采集至M1—M5的不同区域。

2.1 岩样薄片鉴定

鉴定结果表明，该岩石为泥质细粒岩屑长石石英砂岩，外观浅紫红色，块状构造，较疏松，硬度较低。岩石为细粒砂状结构，碎屑约占85%，填隙物约占15%。碎屑粒度多为0.06—0.25mm，少部分<0.06mm或>0.25mm，分选好，碎屑多呈次圆-次棱角状，磨圆中等。碎屑组分中石英约占碎屑总量80%，主要由单晶石英及部分硅质岩、石英岩岩屑组成，分布广泛。长石占10%以上，为斜长石和钾长石，部分发生绢云母化、黏土化蚀变，分布不均。岩屑占10%以下，主要为泥岩岩屑，分布不均匀；同时可见少量云母，主要为白云母和黑云母，分布不均；偶见电气石、锆石、绿泥石、磷灰石。填隙物主要由黏土杂基（泥质）及部分铁质胶结物组成，二者相互混杂，呈不规则状充填于碎屑之间空隙中，分布不均匀。岩石的支撑类型为颗粒支撑，胶结类型是孔隙胶结。

2.2 岩样X-射线衍射分析（XRD）

检测仪器采用DX-2000X光衍射仪，检测依据为DS327-3112-08，检测图谱如图1所示。

结果表明岩样含有石英（Quartz）64.3%、钠长石（Albite low）10.4%、微斜长石（Microcline） 10.7%、白云母（Muscovite）7.8%、绿泥石（Clinochlore）0.8%、黑云母（Biotite）1.1%、方解石（Calcite）0.4%、滑石（Talc）0.9%、赤铁矿（Hematite）1.1%、磁铁矿（Magnetite）0.6%、锐钛矿（Anatase）0.8%、石膏（Anhydrite）0.2%、其他0.9%。

2.3 岩样物理性能及力学强度测试

岩样物理性能及力学强度按《工程岩体试验方法标准》GB/T50266-99进行测试，结果如表1、表2所示。

2.4 麻浩崖墓岩石、周围土壤、地表水可溶盐及pH分析检测

分别采集M1墓顶泥土、新鲜岩石、风化岩石以及崖墓门口的地表水，对其可溶盐含量进行了测试。2013年5月22日，在崖墓门口收集了一次降雨，检测其中硫酸根、硝酸根离子的含量及pH值。检测依据：GB/T50123-1999，结果如表3所示。

2.5 石刻表面苔藓地衣分析鉴定

在乐山麻浩崖墓Ι区M2与M3之间外壁、M4右侧壁流水处取得苔藓地衣样品（图2、3）。经过对苔藓植物现场生长环境及生长形貌的观察分析，确定了苔藓、地衣植物的门类。将采集回来的样品在实验室用无菌土培养，再在显微镜下对植株做进一步的显微分析，确定其在分类学上的属类。结果显示，采集的样品中共有藓类2种（小石藓、长蒴藓）、苔类2种（平叉苔、毛地钱）以及地衣2种（地木耳及梅衣属）。

3. 模拟实验

为了探究外界环境对麻浩崖墓石刻风化的影响，用实验块在实验室内进行了冻融、耐盐、耐酸及温湿度交替变化的模拟实验。实验样块取自麻浩崖墓1区M5左侧10m處崖体，取样深30cm。该石样与崖墓属同一岩层，样块为边长40mm的正方体。

3.1 冻融实验

冻融实验参照GB/T9966.1-2001，每组两块石样，将石样放入蒸馏水中20℃（±2℃）中浸泡48h后取出，立即将其放入冷冻箱-20℃（±2℃）冷冻4h；再将石样放入流动水中融化4h，即完成一个循环。设计进行40个循环，观察、记录样品表面是否有裂纹、缺棱和缺角现象，每4个循环称量样品重量。第12次纪录时其中一个石样完全崩解，实验结束。岩样冻融过程中重量及样品表面形貌变化如表4所示。

3.2 耐盐实验

耐盐实验参考BS EN12370：1999进行，方法如下：随机选择4块石样，其中3块为平行样，一块为对比样（对比样浸泡在蒸馏水中，其他条件与实验样块一致）。盐溶液中含有6%Na2SO4、4%NaCl和4%KNO3。将实验样称得干重，放置于盐溶液中和蒸馏水中，试样的最上面与液面的高度为8（±2）mm。溶液温度为20±（0.5）℃，浸泡时间为2h。浸泡结束后，将试样置于干燥箱中。放入试样前需在干燥箱中放300mL水（125升干燥箱）使其保持一定的湿度，30min后放试样。试样在40℃下保温4h（结束后将干燥箱的水取出），60℃保温4h，80℃下保温4h，105℃下保温4h。总计16h后取出，在2h（±0.5）内于干燥器中冷却至室温，测定试样的质量变化率，并观察样品表面变化状况。实验拟定15个周期，进行至第6次循环时盐浸样严重酥松脱落。盐浸实验过程中重量及表面变化状况如表5和图4所示。endprint

3.3 酸雾实验

酸雾实验方案自拟，选用3块石样，2块做酸雾试样，1块留个空白，空白样采用蒸馏水喷雾。将试样烘干称重，将岩样放到FQY010A型喷雾仪中进行酸雾试验，酸雾液为1%（V/V），试验温度为25℃，喷雾压力为0.16MPa。喷雾采取间隙喷雾法：每喷雾30s，间隙30s，每天4h，酸雾沉降量为15ml/4h，15天后，观察石样表面状况，并将样品烘干称重，计算质量变化率v=（试样干重-试样的酸雾处理后清洗烘干的质量）/试样干重×100%。并采用钻入阻力实验机测试实验样品与空白样表面的强度，结果如表6所示。

3.4 温湿度循环实验

温湿度循环实验方案自拟，试验仪器为上海仪器设备厂TEMI880可编程试验箱，实验方法如下：选用试样块4块，将其中2块放入浓度为6%Na2SO4溶液、4%NaCl溶液和4%KNO3的混合溶液容器内，使试样完全浸没在液体中，密封，保持温度为20±（0.5）℃，2h后取出。将试样置于105（±5）℃的干燥箱中，缓慢升温干燥，待试样块干燥至恒重后，将其放入干燥器中冷却至室温称重。另选2块样品不浸盐，与其一起放入已设定程序的可编程试验箱中。温湿度循环变化程序为：温度设定0℃，保持2h；逐渐升温至15℃，湿度65%，保持2h；逐渐升温至25℃，湿度80%，保持2h；逐渐升温至40℃，湿度98%，保持2h；再按上述升温升湿过程的相反程序逐渐降温降湿至0℃，记为一个循环，每2个循环观察样品表面状况并称重。

实验2次后，观察到未浸盐样表面略有掉粉，浸盐样棱角、表面酥松，掉粉明显；4次后，未浸盐样表面略有掉粉，浸盐样有一棱角出现风化现象；6次后，无明显变化；8次后，未浸岩样变化不明显，浸盐样表面掉粉增多；10到14次样块变化不明显。16次后，样块表面掉粉加剧，至30次停止实验。每两个循环后，称重，绘制石样重量变化曲线，石样重量变化率v=（试样干重-试样原干重）/试样原干重×100%。实验结果如图5所示。

4. 麻浩崖墓石刻风化机理分析

石刻风化作用的因素很多，可分为内因和外因。内因就是崖墓本生的岩石矿物组成、岩石的结构和构造以及岩石的物理化学性质等内部因素。外因主要包括当地的气候条件、植被、空气污染物、地形以及人为因素等多个方面。内因是岩石风化的根本原因，外因为风化创造了必要条件，两者相互作用。

4.1 麻浩崖墓石刻风化的内因分析

4.1.1岩石矿物成分对崖墓石刻风化的影响

麻浩崖墓石样的薄片鉴定和XRD分析表明，麻浩崖墓本体岩石是泥质细粒岩屑长石石英砂岩，其碎屑主要由石英、长石和泥质岩屑组成。另外还含有少量的电气石、锆石、绿泥石、磷灰石。而胶结物质主要是黏土杂基（泥质）及部分铁质胶结物组成，二者相互混杂，呈不规则状充填于碎屑之间空隙中，分布不均匀。由此可见，该岩石的碎屑及胶结物质中都含有黏土（泥质）矿物成分。而黏土矿物除了海泡石、坡缕石具链层状结构外，其余均具层状结构。而这种结构使其在吸水作用下，出现膨胀作用、结构层解离、离子交换、矿物转化的特性，与孔隙渗水中的可溶性盐离子及地表植物分解的有机酸作用会构成新的矿物或有机物分子复合体而产生沉积。

含有黏土矿物的砂岩在水中饱和后，由于离子交换作用使矿物结晶化合物相对稳定[5]，即黏土矿物与水反应后形成胶质粒子。一般胶质粒子在水中带正电荷或负电荷，带电荷的胶质粒子又能够吸引同价的带相反电荷的粒子。因此，在水中，这种带电荷的粒子（离子）容易吸引矿物结晶表面带电荷的离子而使其离开结晶表面，形成电子对。随着这种电子对的积累，就会形成电子二重层，使结晶物相对稳定。但是，当岩石出现干湿骤然交替的时候，黏土矿物的稳定性就立刻丧失，从而导致砂岩开裂、崩解[6]。

另外，该崖墓岩石矿物成分复杂，种类较多。各种矿物热胀冷缩系数不一样（砂岩主要矿物组成的热胀冷缩系数见表7），在冷热交替变化下，会产生轴向性热胀冷缩，经过长时间作用，岩石都会产生差异性的风化病变。

综上所述，岩石的矿物成分、粒度成分、胶结物成分、含泥量及泥夹层等要素错综复杂的变化组合特征，决定着岩体抗风化能力，控制了岩体风化强度的差异性，其中泥质类以不同方式存在（矿物成分、胶结物、夹层等）和分布（粒间均布、层状及透镜状、团块状等）对岩体差异风化的形成发展起了至关重要的作用[8]。

4.1.2岩石结构构造对崖墓石刻風化的影响

岩体中原生和次生孔隙的形成和发展，为风化营力的深入创造有利条件。麻浩崖墓岩石孔隙发达，达到34.52%。砂岩的饱和吸水率与其孔隙率密不可分，而岩石吸水率又影响着岩体的表面强度。岩样饱和吸水率随岩石孔隙率增大而增加，但岩样的饱和抗压强度随岩石的孔隙率和饱和吸水率的增大而减小。力学性能检测显示，自然条件下该岩样的抗压强度为3.6MPa，但是在饱水条件下为1.5MPa，不到天然状态下的一半。这说明岩石孔隙率大，其吸水量高，而岩石强度则会降低，在吸水条件下岩石抗风化能力减弱。

病害调查发现，麻浩崖墓M1存在几条贯穿裂隙，并有渗水现象和渗水痕迹。岩体的裂隙系统、层理构造及软弱夹层均是降低岩石力学强度的软弱结构面，分布不均衡，对岩体差异风化向纵身发展起着控制作用。构造裂隙对岩体形成交叉切割，成为风化营力的纵身发育条件，导致岩体变形破坏；同时构造裂隙也是地下水的主要存储空间和转动通道。麻浩崖墓岩体地下水充沛。地下水通过构造裂隙，以裂隙渗水、孔隙渗水和毛细水等水害形式侵蚀岩体，加速崖墓石刻破坏。机械裂隙发育程度和分布状况与构造裂隙具有相同的破坏作用，二者相互交叉，从整体上控制岩体强度、渗水方向及危害程度。石刻表面发育形成的风化裂隙，虽然是浅表裂隙，但裂隙数量多、方向杂乱，与构造裂隙和机械裂隙具有继承性，可在各种风化营力作用下不断形成；岩体表层风化裂隙网络是各种水害及可溶盐的储存场所和渗水通道，对风化病害的纵身发育起着推进作用。endprint

4.2 麻浩崖墓石刻风化的外因分析

4.2.1 水害引起崖墓石刻风化的机理

乐山属湿润类型气候，年平均降水量都在1300mm左右，崖墓内常年湿度大多在80%以上，夏季时，墓内相对湿度在90%以上。且麻浩崖墓紧靠岷江，山体流水不断，水害侵蚀严重。

水对岩体的破坏主要是通过冰冻凝结和吸水膨胀作用来实现的。乐山极限低温为-4℃，一般都在0℃以上冻冰期较短，冬季墓内温度比墓外要高。冻融对该崖墓石刻的风化破坏相对较小。岩石中的硬石膏和其他黏土矿物吸水发生水合作用形成多种水化物。矿物吸收水分子，它与晶架连接起来引起礦物体积的膨胀和收缩，不仅产生较大的侧压力，而且会加速岩石矿物成分的改变。例如，硬石膏（Ca2SO4）吸水变成石膏（Ca2SO4·2H2O）的过程，其化学反应为：CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O，这一反应的结果，一方面产生了硬度低的新矿物，另一方面结晶盐体积增大31%，同时产生0.15MPa膨胀压力[9]，可溶盐吸水结晶引起体积变化从而对岩体产生机械破坏。另外，岩石吸收水后明显变酥软，强度明显降低，岩样力学强度测试成果表明，岩样的饱和抗压强度还不到天然岩样的二分之一。

总之，在水害作用下，麻浩崖墓石刻的岩石中的填隙物逐步风化、溶蚀和被溶解带走，岩石结构逐步变松散，片层间的分界变模糊，片层间空隙增大，岩石层状结构被打破，发育成结构相连的较大孔洞（如图6、7所示），岩石表层形成许多凹坑，为水害的深入破坏、风化病害的纵身发育、微生物与苔藓植物的生长发育创造了有利条件。

4.2.2可溶盐引起崖墓石刻风化的机理

在对麻浩崖墓周边的泥土、新鲜岩石和风化岩石以及地表水，进行了可溶盐测试。分析结果表明，风化岩石中可溶盐主要以硝酸盐、硫酸盐和氯化物为主。其可溶盐总量远大于新鲜岩石中的可溶盐总量，并且风化岩石中可溶盐含量与墓顶土壤及渗水中可溶盐含量密切相关，墓顶土壤中可溶盐种类和含量与风化产物可溶盐的种类和含量正相关。这说明土壤的可溶盐随着水的运动在岩体中不断富集积结，同时岩石风化也产生大量的可溶盐，使风化岩样中的可溶盐总量远远大于新鲜岩石。

耐盐实验中，石样在经过盐溶液浸泡后，盐分进入岩石内部，质量有所增加。随着实验的进行，盐浸石样逐步变得疏松，并开始脱落、垮塌，经过短短的6次循环后完全崩解。而对比的空白样在实验期间质量和外观变化不大。表明可溶性盐对石刻具有很大的破坏作用。

可溶盐对崖墓石刻的破坏作用主要表现为：结晶风化、结晶压力、水合压力和吸潮膨胀、升温膨胀所形成的应力。可溶盐随着崖墓岩石的干湿交替变化不断在岩石表层迁移和富积，当岩体潮湿时，它们溶于水，当岩体干燥时，它们随水分向干燥的岩体迁移并在表层析出结晶，造成岩石表面结构破坏及外观改变；它们也可能在岩石表层一定深度范围内富集结晶产生很大的结晶压力，造成开裂及鳞片状剥落。可溶盐的结晶压力与结晶温度与饱和度相关，温度高、浓度大，结晶压力也越大，对岩石的破坏力也就越大。

4.2.3温湿度变化引起崖墓石刻风化的机理

温湿度变化对崖墓石刻破坏作用，主要是通过热力作用和冷凝水所引起的石刻表面干湿度变化及可溶盐溶解结晶交替变化来实现的。

岩石是热的不良导体。夏季时，崖墓墓门石刻受阳光直接暴晒，温度较高，表面体积膨胀而内部很少受到热力的影响，夜间当岩石逐渐冷却收缩时，内部却因缓慢传入的热力影响而膨胀，如此表里不一的胀缩致使石刻受到破坏。另外沉积岩中常存砂岩和泥岩夹层，其热物理性能存在着差异，砂岩平均导热率为1.66w/m·k，泥岩为1.92w/m·k；砂岩平均比热为972J/kg·K，泥岩为1634 J/kg·K；各组成矿物成分的热膨胀系数也不一样（表7）。因此，夏季崖墓墓门石刻受阳光直射，表面温度能达到40℃以上，如遇到雷阵雨，在雨水作用下石刻表面温度骤然下降，温度骤变使石质内外不同方向的膨胀和收缩不均匀，最终导致石刻特别是墓门石刻表层产生裂纹和片状龟裂。

2013年3月27日至9月25日对麻浩崖墓的温湿度监测，结果表明，M1前堂的平均温度为20.3℃（13.8—32.2℃），平均湿度是86.0%（35.8—95.6%）；中室的平均温度为20.1℃（14.8—26.6℃），平均湿度是88.5%（65.5—97.8%）；后室的平均温度为20.9℃（14.1—26.6℃），平均湿度是92%（75.9—100%）。墓内的平均湿度都在85%以上。由此可知，墓门的温湿度变化相对较大，也是墓门周围风化相对严重的因素之一。同时，崖墓具有空气相对湿度大、墓壁表面温度较墓外低、空气循环速度小等，使墓内极易形成凝结水（特别在夏季）。凝结水与其他水害一样对崖墓石刻起着相同的破坏作用。

另外，温湿度循环实验揭示，在温湿度变化相同条件下，浸盐岩样酥粉程度比未浸盐岩样严重。这表明，周期性的温度变化和湿度波动造成可溶盐的溶解结晶交替变化比单一的温湿度变化所产生的风化破坏作用要严重。

4.2.4酸雨崖墓石刻风化的机理分析

在麻浩崖墓石刻风化石样的可溶盐分析结果中发现，硝酸盐、硫酸盐含量与土壤、地表水以及雨水中的相应含量正相关。乐山环境检测站提供数据表明：2012年7月至2013年6月期间共出现酸雨5次，最低值4.84，最高值为7.26，平均值6.13。另外，在对一次降雨的离子分析发现 和 的含量分别是24.56mg/kg和30.85mg/kg。

在酸雾实验中酸雾沉降在样品正面，酸与岩石矿物中方解石发生反应使样品表面泛白，有些样品出现酥松、局部起泡、脱落的现象。用DRMS钻入阻力实验机测试样品表面强度，所有实验样品的表面强度均比空白样品的表面强度降低（见表6）。实验表明，麻浩崖墓岩石的耐酸性差，在酸性环境中岩石易风化。岩石薄片鉴定结果表明，麻浩崖墓岩石是以黏土矿物和方解石为填隙物，当岩石遇到酸侵蚀时，胶结物中黏土和方解石会分解成可溶性盐随水流失，胶结物失去原有的胶结作用，由于酸的侵蚀作用，岩石中胶结物逐步流失、矿物晶架结构改变，使岩石表面发生酥粉、表面溶蚀、剥落等病害。另外，岩石中各类长石在酸性条件下，溶解度大大增加。综合酸雾实验及岩石薄片鉴定结果，可以推断酸雨对麻浩崖墓石刻造成较大的破坏。endprint

4.2.5生物对崖墓石刻风化的机理

在麻浩崖墓病害调查过程中，发现墓门周围有大量苔藓、地衣的生长。通过分析鉴定，这些样品中有藓类2种（小石藓、长蒴藓）、苔类2种（平叉苔、毛地钱）以及地衣2种（地木耳、梅衣属）。

苔藓植物易于在潮湿的岩石表面生长，假根较发达。当岩石表面风化形成凹凸不平或岩石本身有微小裂隙时（如图6），假根就沿微小裂纹伸入，使裂纹变宽加深。在强大的根压下，石刻表面裂隙不断扩大，最终是小裂隙变成大裂隙，影响石刻的稳定。如图8、图9所示，苔藓根系深入崖墓石刻表面深度可达8mm以上。

从化学风化角度来说，苔藓植物直接或间接参与了石刻风化。首先，苔藓植物在新陈代谢过程中要生成和分泌有机酸，这些有机酸会直接溶蚀石刻[10]。其次，苔藓植物为岩石表面风化反应提供了有利的水环境，苔藓在岩石浅表层生长，会形成一层0—2mm疏松多孔层[11]。据有关持水性试验结果[12]，苔藓通过自身的新陈代谢过程影响着岩面的水文动态。与相应岩石比，有苔藓生物覆盖的岩石表面失水量、吸水量分别提高81.2、8.1倍，蒸发失水的时间延长6.2倍，主动吸水时间均等，持水量提高57.2倍。因此，苔藓生物体在降雨后可使岩石表面保持一层水膜。在相对干旱时又可直接从空气中吸收一定的水分，使岩石持水量大为提高，延长了水岩相互作用的时间，水分条件的改善，同时也刺激石生苔藓的新陈代谢活力，促进生物酸的分泌和加速岩面与大气间CO2的交换速率及交换量[13]，加速岩石的风化。

地衣是由一种真菌和一种藻组合的复合有机体。地衣的生物物理风化作用主要是由于菌体的生长穿透了石材的气孔及原本就存在的缝隙、裂隙。地衣的生长繁殖，使这些裂隙会加剧扩大，菌体由湿度波动所产生的周期性脱落还会导致有黏附力的矿物碎片的脱落，尽管是由于化学风化而产生的矿物微粒松动，但最终这些有黏附力的矿物碎片从石材表面分离脱落是由于地衣的生命活动。

石刻表面附着的多叶子、壳状的地衣是对其最为有害的生物体。碳酸是一类强有力的石材风化元素，特别经过长期的侵蚀过程，由地衣呼吸产生的二氧化碳在菌体内转化为碳酸，新陈代谢过程极其缓慢，日积月累，这些碳酸对石刻的风化也是不容忽视的。

5. 结 论

通过对乐山麻浩崖墓病害现状勘察、岩样物理力学性能检测、岩样薄片鉴定、矿物成分分析、苔藓植物分离鉴定，结合崖墓岩石内部和外部环境因素对崖墓石刻风化作用和室内模拟实验的分析可知：岩性特征奠定了崖墓石刻风化的物质基础，岩石矿物成分、胶结物成分及含量、结构构造特征、孔隙发育状况及岩体软弱结构面，是决定崖墓石刻抗风化性能的内在因素。水害是四川崖墓石刻风化的主要外在因素，可溶性盐、温湿度交替、酸雨和生物的侵害也是乐山麻浩崖墓石刻风化的重要因素。麻浩崖墓石刻风化不是某一因素独立作用的，而是各种内因和外因相互促进、共同发挥作用。因此，各种外界因素在崖墓石刻风化过程中起着至关重要影响作用，在保护崖墓石刻时应加强对其外部环境因素影响机制的研究与监测，为科学保护崖墓石刻提供理论依据。

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