云冈石窟第11窟中心塔柱病害调查及成因分析

谭 琛，李 彤，左逢源，廉慧斌，李 美，杨 娜，冯小波

（1. 北京联合大学应用文理学院，北京 100191；2. 山西大同大学，山西 大同 037009）

云冈石窟始凿于北魏兴安二年（公元453年），位于山西省大同市西郊，是世界闻名的石雕艺术宝库。1961年国务院公布为全国重点文物保护单位，2001年被列为世界文化遗产，与甘肃敦煌莫高窟、河南龙门石窟并称“中国三大石窟群”。

云冈石窟在经历1 000多年的风雨侵蚀，受自然灾害、战争等自然和人为因素的影响，损毁破坏现象十分普遍。且由于近些年来煤矿的开采、运输及使用，使得石窟内外雕像均覆盖着厚重的粉尘，一些岩体已形成大片的黑色硬壳，有些位置出现大片的剥落现象。

本论文以云冈第11窟中心塔柱为研究对象开展病害调查，第11窟中心塔柱又称“四面佛洞”，11窟有门窗各一，顶部较为平整，进深10 m多，东西8 m，高13.4 m。第11窟拥有数量庞大的纪年造像，是45个窟中最多的。第11窟中心塔柱高13.3 m，塔柱一共有3层，第一层东西南北4壁各雕刻一尊立佛，窟内南侧壁柱体上有两尊胁侍菩萨，是后期雕刻上去的；在第二层南壁一侧凿刻有一个方形石龛，内部雕有一尊交脚菩萨，菩萨两侧雕刻有两尊思帷菩萨，其余各壁雕有立姿佛像；第三层的各个壁面雕有阿修罗造像。

1 中心塔柱病害调查

根据调查现场情况，将中心塔柱分为上中下3层。具体病害示意图及病害描述见下表1～表4。中心塔柱长约为13.47 m，宽约为5.4 m，总面积约为72.74 m2，其中柱础东西两端宽约为6.3 m，南北宽约10.4 m。中心塔柱保存完整，病害主要有粉尘污染、动物病害、人工修补，对中心塔柱影响较大。粉尘污染共有9处，面积约为5.19 m2，最严重的部位位于北壁中层佛龛下部、东壁2层中部；动物病害共有8处，面积约为4.2 m2，主要位于中上层底座及佛龛上部；人工修补共有15处，面积约为14.23 m2，南北壁下层人为修补程度较大；残缺共有10处，面积约为0.283 m2，严重部位主要是北壁下层右下部，风化造成的大块缺失；裂隙共有9处，总长度为9.75 m，东壁3层顶部及北部中层左侧大佛佛龛右部，长均为2 m；盐害有1处，面积约为0.03 m2，位于北壁下层立佛右侧；片状风化共有2处，面积约为0.095 m2，最严重部位位于东壁二层左侧大佛左手臂；鳞片状起翘与剥落共有两处，面积约为1.225 m2，西壁下层立佛右侧背光鳞片剥落，面积巨大，影响较大；粉化剥落共有4处，面积约为0.47 m2，北壁下层较严重；颜料层脱落共有2处，面积约为0.365 m2，东壁下层右侧严重；刻画共有4处，面积约为5.214 m2，最严重的位于北壁立佛下层。整体病害统计见表5。

表2 11窟中心塔柱西壁病害现状描述

表3 11窟中心塔柱北壁病害现状描述

表4 11窟中心塔柱东壁病害现状描述

表5 11窟中心塔柱病害面积统计表

2 主要病害及成因分析

从前期所做的病害调查来看，云冈石窟第11窟中心塔柱存在的主要病害分为5类：裂隙和危岩崩塌、水害、风化、环境污染、人为破坏[1]。

2.1 裂隙及危岩崩塌

中心塔柱存在的裂隙较多，其成因各不相同，但导致裂隙形成的主要因素有3种，分别是地质构造的不稳定、风化程度较深，以及因卸载作用导致的裂隙等[2]。随着各个部位裂隙程度的加剧，岩体结构遭到破坏，使岩体的风化速度明显加快，进而影响到石窟岩体的质量。中心塔柱岩体的破坏程度各不相同，是因为各处裂隙的产生原因以及长度、宽度等的不同，这两个因素对塔柱的各个部位产生的影响也不同。在比较陡峭的山体上，石窟挖掘过程所导致的卸荷作用以及山体岩石节理裂隙的发育，再加上各部分相互切割，使得岩体呈现出卸荷状态。加之以重力的作用，便会出现岩体的塌落。对塔柱整体的稳定性以及表面石雕均产生了一定程度的破坏[3]。

2.2 水害

水害是对云冈石窟产生破坏最大的病害类型，第11窟中心塔柱存在有窟顶渗水、窟内凝结水和窟底水蚀，以及地下水位上升引起的5类水害[4]。

(1)窟顶渗水。云冈石窟所处的武周山南麓地形为地山丘陵高台地，顶部起伏不平，加上人类活动的因素，有很多坑洼地带，导致大气降水和积雪融水的贮存，这是窟顶部渗水的重要来源[5]。一方面，石窟顶部的岩石散层较薄，为积水的渗入创造了有利条件;另一方面，大量裂隙的存在也加剧了积水渗入。

(2)窟内凝结水。窟内凝结水的产生主要有两种情况。一种是因为窟内空气较为潮湿，空气湿度较高，冬季天气寒冷，窟内温度降低，空气中的水遇冷凝结为水滴，然后依附于岩石的外表层，水作为良好的反应中介，与其他物质结合对岩石造成侵蚀，且由于水分凝结，体积变大，产生冻胀破坏。另一种情况是地下温度较高，导致地下水升腾，产生水汽，因为低温凝结，对岩体产生破坏。

(3)窟底渗水。云冈石窟在20世纪50年代以前的很长时间内，基本处于无人管理的真空状态，各个窟内普遍存在积水的情况。第11窟的洞窟地面略低于窟外的路面，降雨季节，雨水经常倒灌进窟内。干旱季节，积水退去，被浸泡过的柱体底部又重新暴露在空气中，长年的干湿交替，使中心塔柱底部的石雕多处损毁，中心塔柱底部基础岩体多处碎裂，危及柱体的稳定。

(4)地下水位上升。云冈石窟往南500 m便是以前的十里河流域，上游和下游各建造了一座水库，遇到雨季或者水量较多的时候，上下两座水库蓄满水，十里河流域的地表水位便会升高，这就很有可能引起石窟地下水位的上升，进而使含盐量较高的地下水通过毛细管作用上升至石雕文物，加快了下层雕刻侵蚀风化[6]。

2.3 风化

第11窟中心塔柱存在的风化种类主要是物理风化和化学风化两大类。其中物理风化产生的破坏是由太阳光辐射、温湿度变化，导致岩体中各种矿物质产生不同的胀缩，进而使岩石自身结构遭受毁坏，使其成为松散状态。化学风化的形成则是因为岩石在水以及空气等多种因素共同参与下，发生了一些化学反应导致岩石结构破坏，使其物理状态和化学成分均发生不同的改变[7]。水是化学风化中起着至关重要作用的因素。化学风化包括水解、硫化、氧化等多种方式。如砂岩中的正长石多表现出水解作用，其水解机理为正长石吸水形成高岭土和铝矾土。

2.4 环境污染

大同是我国的煤炭资源十分丰富的地区，云冈石窟南部不远处便是晋华宫煤矿。长期的采煤运煤活动导致空气中二氧化硫含量以及粉尘等含量严重超标。窟内各壁石雕突出部分均有较严重的粉尘堆积现象，同时空气中的二氧化硫和二氧化碳在水的参与下，形成酸性溶液，对岩体产生侵蚀，进而产生片状剥落和粉末状剥落等现象[8]。

2.5 人为破坏

1955年云冈石窟成立了最早的保护机构。在此之前，石窟历经无数次的盗凿、损毁，以及诸多附近的居民生活活动产生的破坏。同时，在石窟对外开放过程中，游客的不文明行为，在窟内各处墙壁上留下不同程度的刻画印记。再加上1 500多年来，历朝历代都对石窟进行过修缮，由于当时的技术所限，留下很多难以逆转的、具有一定破坏性的人工修补痕迹。

3 结束语

通过以上分析可以发现，第11窟中心塔柱各种病害的主要成因是水害和人类生产生活活动所带来的不良后果。对于各种水岩的形成，一方面是因为水作为各类化学反应的重要媒介，加快了岩石的风化进程，并对岩石的发育产生很多不良影响，促进危岩体的形成。另一方面，水作为重要的载体，将外界的盐分带入石窟内部，在石窟各个壁的表面析出了大量的结晶盐，产生盐害。同时，采煤活动导致周边地区地层结构发生一定变化，出现大面积的地下空陷区，对云冈石窟产生了威胁，相伴的空气污染，带来了大量的粉尘堆积和酸雨等。目前经过几代人的不懈努力，云冈石窟周边环境已经大为改善，各种不利于保护的活动都得到了整改，在这一现状下，水害的治理便成了重中之重。这就要求保护单位以水害治理为核心，完善防水工程，解决各类危岩问题，修复破损石雕，进一步优化保护区环境，让这千年古迹可以拥有永恒的生命。