对正定隆兴寺石质文物科学保护问题的思考

李元涛　李园霖　罗丽

摘 要：正定隆兴寺作为我国佛教文化遗产的代表之一，其石质文物具有极高的文化价值和历史价值。然而，长期以来，石质文物的保护工作却存在一定的不足，比如缺乏科学随机保护措施等。本研究旨在探索对正定隆兴寺石质文物进行科学保护的方法和措施，以提高其保护水平。同时，也为其他文化遗产的保护提供参考。

关键词：正定隆兴寺；石质文物；科学保护；文物保护；文物修复

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2023.20.010

1 正定隆兴寺石质文物保存状况科学调查

正定隆兴寺文管所在20世纪80年代对隆兴寺有些石质碑刻进行过保护修复，1985年6月将摩尼殿后“文革”中拉倒的石碑重新粘接、立起；1987年9月将龙藏寺碑基础升高，下接青石一段，立于原长方形碑座下发现的鳌座上，并重建碑楼。我们在前期病害调查过程中，发现有些石质文物受环境的影响及人为的破坏，已威胁文物的安全及稳定，并且病害形式多样，其典型病害主要有片状剥落、鳞片状起翘与剥落、人为污染、动物病害、水泥修补及不当修复、微生物病害、孔洞状风化、表层空鼓、残缺、水锈结壳、机械裂隙等，尤其是风化裂隙更加严重，碑刻表面的文字模糊不清。

文物病害主要是由于气候的反复变化以及各种气体、水溶液和生物的活动，导致石质文物发生风化，其结果是弱化破坏岩石颗粒间的连接，形成、扩大岩体裂隙，降低断面粗糙程度，甚至化学成分逐渐发生变化，岩石由整块变成裂块，坚硬变成疏松，甚至岩石的矿物也发生分解，从而降低岩石的强度和稳定性。隆兴寺石质文物病害调查主要依据《石质文物保护工程勘察设计规范》《石质文物病害分类与图示》。隆興寺石质文物分布情况具体如下：山门门前左右两侧石狮、六师殿、招待所西侧墙壁上、隆兴寺木工房、井亭、龙腾苑、转轮藏、戒坛东侧台基上，主要集中在摩尼殿后、大悲阁月台等，详细见表1。

2 石质文物的损伤机制

物理风化也被解释为机械性风化，地球表面的岩体通过震动等机械作用，发生了物理结构的改变，岩石由坚硬变得松散，由大块变成小块，最后变成细小的碎屑，但化学组分没有改变，没有新的矿物形成。物理风化主要有热胀冷缩、冰劈作用、层裂（卸载作用）、可溶性盐的晶涨作用四种方式。

2.1 热胀冷缩

在泥灰岩中，发育有细微的网格纹理。这些纹理从颜色到其中充填物均清晰可见，纹里宽窄不一，以顺向者居多，充填物多为亮灰色的方解石和暗褐色的黏土。纹理的大小、多寡及其分布很不均匀，应是经历次构造运动的影响，纹理的变化视岩石所处的受力部位而异，有沿顺层面的纵张裂隙，横切层面的横向裂隙。平行层理的纹理居多，且对数层风化裂隙起着控制作用①。

岩石是热的不良导体，当外界温度升高或受到太阳照射时，表层岩体首先受热发生膨胀，而内部仍然保持着原来的体积，如此反复会在岩体表层引起层状脱离。在夜间，外层冷却收缩，体积减小，但内部余热未散，体积不变，如此则会引起岩体表层径向开裂。对于泥灰岩石刻，风化裂隙发育速度随季节冷热温差效应甚为敏感，研究区四五月份昼夜温差变化较大②。春季经常受蒙古高压、海上高压及西来低压槽影响，天气多变，干燥多风，是干燥季节，易导致风化裂隙迅速形成、扩张。

2.2 可溶性盐的晶涨作用

由于毛细水的侵蚀作用，石质文物近地面表层积聚的大量可溶性盐会随水沿着石质文物结构中的各种裂隙向上渗透到一定高度。一旦水分蒸发，这些盐类就会结晶析出，晶涨作用会逐渐拓宽裂隙，同时还会把原有孔隙堵塞。石质文物基础部位的酥碱粉化多与可溶性盐的晶涨有关。

2.3 溶蚀作用

在溶蚀的作用下，泥灰岩的化学组成和构造将发生改变。这一方面是由于泥灰石的组成发生了改变。溶解过程导致碳酸钙含量减少，而风化过程中Fe2+向Fe3+转变，生成氧化铁[Fe（OH）3]胶态沉积，从而改变了岩浆的色泽。原始的泥灰岩经过喀斯特风化后，变成了风化岩和斜坡上的残积土，经溶解后，岩石中的黏性矿物显著增多，在孔隙周围留下了蒙脱石等矿物质。

另一方面，由于泥灰岩中有微小的节理和裂缝的存在，会产生溶洞，特别是在石质文物斜坡表面的强烈风化区常会产生溶洞和碎裂，以块石和碎石夹黏土为主的钙质泥岩夹层，通过层向错动和溶洞泥化，形成了一条富铁的泥化条状岩石。泥灰岩溶蚀是一种典型的水岩反应，其溶蚀过程中不但会造成岩体中矿物成分的再分布，还会引起岩体微结构的变化，进而影响其物理性能。在溶解后，泥灰岩岩体的力学特性和变形破坏特征如下：

一是成分复杂，其溶蚀过程与灰石有很大区别，从显微镜下可以看到，在可溶岩和不可溶岩的交界处，溶蚀作用更为显著，在可溶岩的一面容易形成溶腔、溶孔等溶化形式，而其他诸如硅质和泥质成分等物质则没有溶化，而是在溶化孔的附近聚集。

二是利用电子显微镜对岩样的可溶性组分进行分析，发现方解石的结晶呈定向分布，导致了岩样在与节理平行的取向上机械性能下降，从而促进了岩样的溶解。

三是根据岩体构造特征，溶解活动活跃的区域主要集中在节理、裂隙和裂缝发育区域，特别是裂缝端部处，溶解活动一般是从这里开始的，并逐步扩大。

四是岩石的溶蚀作用促进受力岩体裂隙相互作用、扩展、聚集，使岩体强度降低。裂隙聚集、扩展又为水化学作用和渗透提供了更有利环境③。

2.4 生物风化作用

生物风化作用主要分为两个方面：一方面是生物的机械破坏作用，另一方面是生物的化学破坏作用。

2.4.1 生物机械破坏作用

扎根于地基或者基础部位的植物，尤其是树木，它们的根须不断生长、增粗、伸长，像楔子一样对裂隙两壁施加压力，使裂隙宽度不断增加，这是植物的根劈作用。根劈作用在部分碑刻中的体现尤为明显，会使碑刻出现松动、位移，甚至倾斜的现象。除此之外，一些小型动物的活动对场地也会产生一定的机械破坏，如筑巢等。

2.4.2 生物化学破坏作用

植物及微生物在新陈代谢过程中，会从周围的土壤和岩石中吸收养分，同时也分泌出各种酸类物质来分解矿物，促使矿物中一些活泼的金属阳离子游离出来，一部分供其吸收，另一部分随水流失。如藻类和苔藓等，均能够分泌有机酸，而菌类物质能够利用空气中的氮制造硝酸。与此同时，生物遗体在还原环境下会逐渐发生腐烂分解，形成暗黑色胶状腐殖质。腐殖质中富含各种有机酸、钾盐、磷盐及碳氮化合物。一方面这些物质对岩石起着化学破坏作用，另一方面，这些成分可以促进植物生长，形成了一个循环，使生物风化不断加剧。

2.5 人为影响因素

人为影响因素大致可分为管理维护不完善和有意、无意的破坏。某些时候我们并没有认识到一些社会活动会引起自然环境的恶化，自然环境的恶化会对文物造成不可逆的损害，这些属无意识的破坏。这种破坏的特点是在短期内不易觉察、相对持久、变化速度缓慢，但天长日久却是非常严重的④。

3 材料分析技术方法

石质文物的材料分析主要采用X射线荧光光谱仪（XRF）、拉曼光谱、显微镜、红外光谱仪对试样的表观形态、矿物成分、微观结构等进行测试，分析岩石的组成、表层析出物、污染物、早期修复材料的主要成分。

样品1，编号ZDLXS-1，取自18号碑身右侧黄色污染物（图1），将该样品进行拉曼光谱及显微镜测试（图2、图3）。拉曼光谱测试结果显示主要物质为Fe2O3，显微照片为红色，结合现场实际，此表面物质应为泥灰岩内部所含铁矿。

样品2，编号ZDLXS-2，取自2号碑身下部白色污染物（图4），对该样品进行拉曼光谱及显微镜测试（图5、图6）。显微照片显示为大部分白色晶体中掺杂了少量其他颜色的晶体，拉曼光谱显示主要物质为CaCO3，部分为SiO2，结合现场实际，我们认为该白色污染物应是石材本身的一部分，是因石材内部成分不一致，导致外部颜色、形态有所差异。

4 石质文物的保护修复

石质文物的保护修复包括以下内容：除尘、清洗、加固、空鼓灌浆及结构裂隙的修复、机械裂隙和风化裂隙的修复、石质文物表面清洗、残缺修复、风化孔洞的修复、水泥修补等不当修复的更正等。石质文物表面污染物清洗是清除附着于石质文物表面的有害有机体，比如可溶性盐、人为污染、过往修复的残留物、微生物及杂草等。粉化加固的目的是为改善矿物组分之间的黏合力以稳固其物理结构，增强石质文物岩体的机械性能⑤。首先应选择合适的、渗透性好的加固材料，使加固材料由表面向岩体中渗入，改善了石质文化遗存层的力学性质。对石质文物进行加固处理，可在一定程度上减少石质文物中的空隙度，从而增强石质文物的抗风化性能。石质文物的裂纹或空隙会发生水的渗入、存水等⑥现象，对石质物造成损害。修复石质文物的断口时，通常采用黏性更好的聚合物，如果断口比较大，则需要采用不锈钢锚杆进行固定。

在具体的保护与修缮工作中，也并非都是上述问题，具体的工作内容与程序应视具体情况而定。一般来说，都应先将石质文物的表面清理干净，受环境因素的影响，石质文物的表面十分脆弱。就每个步骤的保护处理而言，一定要选择合理的处理方法，避免石质文物再次受到不可逆的损害。其处理的方式和所用的保护材料除了与材料本身的性质有关外，还与石质文物的岩石结构、矿物性质以及使用的环境条件有关。在此需要着重说明的是，防护材料的选择虽然很重要，但是对防护材料的运用更关键。即便是一种很好的防护材料，如果操作方法不正确，也会产生不好的效果。因此，在对石质文物保护处置的成效进行评估时，必须对防护材料和处置方式进行全面的评估，并且必须由专业的修复人员具体参与实施，这一点非常关键。

温湿度变化会导致石质文物表层水与气体体积的热变化，当一个或多个因素改变时，岩石自身的状态（化学组成、水分含量等）将改变，这种改变会对岩石造成破坏，并且随着时间的推移，石质文物的损害速度也会加快，对石质文物的保护和修复就是尽量减少这种影响，或者减缓这种影响。要做到这一点，一种措施是改善周围的环境，另一种措施是在石材上涂适当的防护材料，也可以同时采取这两种措施。由于隆兴寺石质文物受外界环境的干扰强烈，可以用物理保护手段来减少降雨、潮湿空气、温度变化以及空气污染等环境因素的作用，比如：设置恒温、恒湿、适宜石质文物保护的钢化玻璃罩体。

5 结语

综上所述，石质文物的保护修复包括污染物及积尘清洗、风化裂隙加固、断裂粘接、结构裂隙填充，定期维护保养，修复中的每一个环节都很重要，需要专门的部门和专业修复人员来负责。隆兴寺石质文物修复和保护需要多学科知识的交叉融合，石质文物保护修复人员需要具备生物学、化学、物理学、美术学等专业素养。对已完成保护的石质文物要持续跟踪检测，持续深化前期研究，不断推广文物保护理念，持续开展隆兴寺、开元寺等其他石质文物的科技保护。

本文在对正定隆兴寺石质文物进行概述的基础上，分析石材的性质和石质文物的损伤机制，并对石质文物的科学保护方法进行深入研究。本文认为科学随机的保护措施包括加强监测和考察、制定细化的保护计划、进行适当的现场保护和修复、使用科学合理的环境控制手段等。通过上述措施，可以有效减缓正定隆兴寺石质文物的自然老化，减少人为破坏，并保证其原有的文化和历史价值。同时，正定隆兴寺石质文物保护研究也为其他文化遗产的科学保护提供了有益的参考和借鉴。未来，将在当前的基础上继续优化保护工作，以期在石质文物的病害机制诊断、清洗方法、新型材料使用、监测技术及信息技术运用等方面取得成果。文化和旅游部副部长、国家文物局局长李群在视察正定隆兴寺时强调，要深入学习贯彻习近平总书记关于文物工作重要讲话和指示批示精神，系统推进古城整体保护，深化拓展考古发掘研究，大力提升博物馆教育功能，持续加强文物安全，努力实现文物工作高质量发展⑦。

注释

①于远忠.泥灰岩风化速度问题[J].水文地质工程地质，1983（5）：27-30.

②刘海燕，柴建峰，李增学，等.泥灰岩的微观结构及溶蚀过程分析[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2009（5）：724-726.

③张诗嘉.沈阳故宫石质构筑物及文物建筑石构件病害浅析[J].居舍，2022（1）：177-180.

④曾德偉.新型锻造法兰节点受力性能研究[D].武汉：武汉大学，2013.

⑤张云.对西安碑林石质文物科学保护问题的思考[J].碑林集刊，2005（00）：5.

⑥Tabasso，杨军昌，黄继忠.石质品的保护处理[J].文物保护与考古科学，1996（5）：55-63.

⑦文宣.文化和旅游部领导在河北调研文物工作[N].中国文化报，2022-07-11（004）.