阜新辽代平原公主墓壁画制作材料与工艺研究

刘珈如, 申桂云, 何建斌, 郭 宏*

1. 北京科技大学科技史与文化遗产研究院, 北京 100083

2. 辽宁省博物馆, 辽宁 沈阳 110167

引 言

平原公主墓位于辽宁省阜新市阜新县, 因被多次盗掘, 辽宁省考古研究所于2010年对其进行了抢救性发掘。 墓葬出土遗物丰富, 从墓志可知墓葬主人为辽代圣宗皇帝耶律隆绪长女平原公主。 墓中发现绘制精美的壁画, 分布于墓门门洞上方和墓道两侧墙壁。 墓门门洞上方壁画为一组火焰珠及祥云、 飞鹤等图案; 墓道东侧壁画为《出行图》, 由七人一马组成; 墓道西侧壁画为《归来图》, 由七人、 一匹骆驼、 一辆车和一顶帐篷组成[1]。 因壁画长期暴露于开放环境中, 遭到了不同程度损坏, 故辽宁省考古研究所在发掘墓葬的同时对壁画进行了揭取, 并移送至辽宁省博物馆收藏、 保护。

尽管揭取前对壁画进行了临时性保护措施, 但经过一段时间保存后发现壁画仍破损严重、 病害较多, 为满足展陈需要, 辽宁省博物馆决定对平原公主墓壁画进行修复。 同时, 现阶段对于辽宋时期壁画尤其是墓葬壁画的研究多聚焦于壁画形制、 题材与艺术价值等方面[2-4], 关于壁画制作材料与工艺分析的数据却鲜有报道。 因此, 本研究通过对平原公主墓壁画颜料层、 地仗层以及有机胶结材料的科学分析, 探究辽代墓葬壁画制作材料与工艺特征, 为壁画保护修复提供科学依据, 也为辽宋时期墓葬壁画的考古学研究提供新的研究数据。

1 实验部分

1.1 样品

平原公主墓壁画画面以红、 黄、 白三色为主, 样品取自墓道两侧的《归来图》和《出行图》。 为避免破坏文物本体, 主要从壁画残损处取样, 或直接取脱落的样品。 具体取样信息如图1和表1所示。

表1 平原公主墓壁画样品信息表

图1 平原公主墓壁画样品照片

1.2 仪器与方法

(1)剖面观察: 使用基恩士VHX-6000超景深三维视频显微镜观察样品剖面, 观察倍数: 200～300倍。 将壁画样品用环氧树脂包埋, 固化后打磨抛光, 观察样品的剖面微观结构。

(2)颜料识别: 使用Horiba LabRAM XploRA PLUS全自动显微共聚焦激光拉曼光谱仪, 激光波长为532、 638和785 nm, 扫描范围50～4 000 cm-1。 配有Olympus光学显微镜, 使用50倍和100倍物镜, 对样品进行激光拉曼光谱分析。

(3)扫描电子显微镜能谱仪(SEM-EDS): 使用TESCAN VAGA3 XMU扫描电镜能谱仪观察样品微观形貌并测试其主要元素含量, 加速电压为20 kV。 将样品表面喷碳处理, 使用扫描电镜观察微观结构并做成分分析。

(4)X射线衍射分析: 日本理学公司RINT 2000型X射线衍射仪, 管电压40 kV, 管电流40 mA, 发散狭缝(DS)为1°, 防散射狭缝(SS)为1°, 接收狭缝(RS)为0.15 mm, Cu靶。

(5)热裂解-气相色谱-质谱分析: 使用日本前线实验室(Frontier Lab)热裂解仪PY-3030D对样品进行预处理, 并使用岛津(Shimadzu)气相色谱质谱仪GC/MS-QP2010Ultra对样品成分进行分析。

2 结果与讨论

2.1 地仗层样品

地仗层1号样品的拉曼谱图及X射线衍射谱图如图2所示。 样品地仗层分为白灰地仗层与草泥地仗层两层, 白灰地仗层的激光拉曼光谱如图2(a)和(b)所示, 根据出峰位置和相对强度, 对比相关文献[5], 可以确定白灰地仗层主要成分为方解石(主要成分为CaCO3), 还掺有少量石英(主要成分为SiO2)。 白灰地仗层的X射线衍射谱图如图2(c)所示, 分析结果表明白灰地仗层的主要成分为方解石, 与激光拉曼光谱分析结果一致。 草泥地仗层的X射线衍射谱图如图2(d)所示, 分析结果表明草泥地仗层的主要成分包括石英、 斜长石和钠长石, 均为土壤中常见物质, 说明草泥地仗层成分与黄土基本一致。

图2 地仗层样品的拉曼谱图与X射线衍射谱图

2.2 白、 黑、 红色颜料样品

2、 3、 4号样品的拉曼谱图如图3(a)、 (b)和(c)所示。 图3(a)为白色颜料样品的激光拉曼光谱图, 根据出峰位置和相对强度, 对比相关文献[5], 可以确定白色颜料为白垩(CaCO3); 图3(b)为黑色颜料样品的激光拉曼光谱图, 根据出峰位置和相对强度, 可以确定黑色颜料为炭黑(C); 图3(c)为红色颜料样品的激光拉曼光谱图, 根据出峰位置和相对强度, 可以确定红色颜料为铅丹(Pb3O4)。

图3 颜料样品的拉曼谱图与剖面结构、 扫描电镜显微照片

2.3 黄色颜料样品

5号样品的拉曼谱图与剖面结构、 扫描电镜显微照片如图3(d)、 (e)和(f)所示。 根据剖面结构照片可知, 5号样品颜料层呈土黄色, 整体较薄, 厚度约为11～19 μm。 图3(d)为样品黄色颜料的激光拉曼光谱图, 根据出峰位置和相对强度, 对比相关文献[5], 可以确定黄色颜料为铁黄(Fe2O3·H2O)。 样品能谱分析结果显示样品颜料层主要显色元素为Fe元素, 印证了拉曼光谱分析结果。 铁黄作为一种土性天然矿物, 一般从鲜艳的泥土提纯而得, 常与黏土伴生[6], 能谱分析结果中的Si元素也证实了这一点。

2.4 浅红色颜料样品

6号样品的剖面结构、 扫描电镜显微照片与拉曼谱图如图4所示。 根据剖面结构照片可知, 6号样品颜料层呈现橙红色, 厚度约为76～133 μm。 样品能谱分析结果显示样品颜料层主要显色元素为Pb元素, 同时还含有少量Ca元素, 推测浅红色颜料层由铅丹与白垩混合而成。 图4(c)和(d)为样品颜料层激光拉曼光谱图, 根据出峰位置和相对强度, 可以确定浅红色颜料为铅丹与白垩混合制成的颜料, 印证了能谱分析结果。 6号样品的浅红色颜料与4号样品的红色颜料主体均为铅丹, 区别仅在于浅红色颜料中掺杂了少量白垩, 结合取样位置, 推测此处白垩应是用于调配浅色颜料以使得画面呈现不同的颜色效果。

图4 颜料样品的剖面结构、 扫描电镜显微照片与拉曼谱图

2.5 壁画胶结材料分析

由上述分析结果可知, 平原公主墓壁画使用的颜料均为无机质矿物颜料, 古代作画为了画面颜色的稳定, 往往会加入胶结材料以使颜料能够长期保留。 因此, 对颜料中胶结材料的分析也是了解壁画制作的重要手段之一。 对平原公主墓壁画样品中的胶结材料进行了热裂解-气相色谱-质谱分析, 分析结果如图5及表2所示。 分析结果表明, 样品中含有少量动物胶的标志性裂解产物1H吡咯, 说明样品颜料层中添加了动物胶作为胶结材料。 此外, 样品中还含有少量甲基丙烯酸甲酯, 证明壁画前期揭取时使用的加固材料为丙烯酸材料。

表2 平原公主墓壁画样品胶结材料分析结果

图5 平原公主墓壁画样品胶结材料的 总离子色谱图(THM-Py-GC/MS)

以上分析结果表明, 平原公主墓壁画颜料均为无机质矿物颜料, 其中白色颜料为白垩, 黑色颜料为炭黑, 红色颜料为铅丹, 黄色颜料为铁黄, 浅红色颜料由铅丹与白垩调制而成。 壁画地仗层分为白灰地仗层与草泥地仗层, 白灰地仗层主要成分为方解石, 掺有少量石英; 草泥地仗层主要成分包括石英、 斜长石和钠长石, 与黄土成分基本一致。 壁画颜料所用胶结材料为动物胶。

铁黄又名土黄, 是我国古代绘画常用的黄色颜料之一, 主要成分为黄赭石。 在自然界中, 铁黄是一种土性天然矿物, 因含有水合氧化铁而呈现黄色, 一般从鲜艳的泥土中提纯而得, 常与赤铁矿、 黏土等物质伴生[6]。 我国古代壁画常用的黄色颜料主要有雌黄、 密陀僧等, 铁黄的应用则相对较少, 但从现有文献报道来看, 早在陕西神木县石峁遗址出土的二里头文化时期的壁画上就发现了铁黄的使用痕迹[7], 可见铁黄的使用历史相当久远。 在之后各个时期的壁画中也均有发现铁黄作为黄色颜料的使用, 如唐韦贵妃墓壁画[8]、 罗圪台元代墓葬壁画[8]、 济源明代墓葬壁画[10]、 道县清代竹王庙壁画[11]等均用铁黄作为黄色颜料, 可见将铁黄作为黄色颜料用于壁画绘制的工艺在古代中国一直有所延续, 未曾断绝。 此次辽代平原公主墓壁画颜料中铁黄的发现, 亦是对铁黄这一颜料在我国古代壁画应用历史的补充。

现阶段对于辽代壁画的形制、 题材、 艺术价值等方面的研究资料较为丰富, 对其发展脉络的梳理也较为清晰。 契丹民族本来实行树葬、 火葬的葬俗, 随着政权的建立、 稳固, 契丹民族也开始接受并吸收汉族包括葬俗在内的文化习俗, 死后修建墓室并在墓室墙壁上绘画。 尤其是辽代墓葬壁画在内容与题材上不仅借鉴了汉唐墓葬壁画中盛行的《出行图》, 还在此基础上发展创作出《归来图》, 形成了在墓道两壁《出行图》与《归来图》相呼应的辽墓壁画特有的壁画形式[12]。 这不仅体现了契丹民族自身的特性, 也充分反映了在大时代背景下民族之间文化的交流与融合。 但另一方面, 关于辽墓壁画制作材料与工艺的分析以及契丹民族与中原地区在科学技术层面上的交流却鲜有报道。 我国古代壁画以干壁画为主, 其结构一般包括支撑体、 地仗层和颜料层三个部分。 从已发现的墓葬壁画来看, 西汉时多直接在砖面上刷白色底层作画; 东汉时期, 壁画增加了草泥层; 至宋代我国古代壁画制作技术已经非常成熟, 李明仲在其《营造法式》泥作制度画壁条中对壁画制作工艺与材料均做了详细规定。 通过剖面显微观察分析可得知, 平原公主墓壁画颜料层绘制在白灰地仗层上, 结合现场勘察, 可以明确平原公主墓墓道的墙壁上部为黄色生土, 下面为基岩, 用草拌泥找平支撑体, 再在草泥地仗层上抹白灰地仗层, 最后在白灰地仗层上绘制壁画, 其制作工艺与我国古代干壁画制作工艺一致。 由此可见, 契丹民族不仅对汉族的文化有所借鉴、 吸收, 对中原地区先进的科学技术与工艺也有充分的学习, 并在辽墓壁画的制作中进行了实践。 本研究对辽代平原公主墓壁画制作材料与工艺的认知, 不仅可为后期保护修复工作提供数据支持, 同时丰富了辽宋时期墓葬壁画制作材料的资料, 可为后续辽宋时期壁画制作工艺与科技史研究提供一定的参考。

3 结 论

(1) 平原公主墓壁画所用颜料均为无机质矿物颜料, 浅色颜料是由矿物颜料混合白垩调制而成。

(2) 平原公主墓壁画的白灰地仗层主要成分为方解石, 草泥地仗层主要成分包括石英、 斜长石和钠长石。

(3) 平原公主墓壁画颜料所用胶结材料为动物胶。

(4) 平原公主墓先用草拌泥找平支撑体, 再在草泥地仗层上抹白灰地仗层, 最后在白灰地仗层上绘制壁画, 其制作工艺与我国古代干壁画制作工艺一致, 从侧面证实了契丹民族与中原地区的科学技术交流。 本研究是对平原公主墓壁画的初步分析, 限于取样量和取样位置, 本研究为探索性工作, 所得结论为阶段性研究成果。