新疆吐魯番阿斯塔那墓葬出土壁畫顏料分析

高愚民

一、前言

新疆地處歐亞大陸腹地，獨特的地理位置使其成為絲綢之路要道，張騫鑿?fù)ㄎ饔蛑?，世界的多元文化在這里交融，造就了新疆獨特的歷史文化面貌。吐魯番阿斯塔那古墓群位于吐魯番市東部，是古代高昌王國官民的公共墓地，出土了大量的古代文物，素有“地下博物館”之稱。上世紀文物考古工作者先后對阿斯塔那古墓群進行了13次較大規(guī)模的搶救性發(fā)掘，科學(xué)發(fā)掘了四百余座古代墓葬，出土了眾多西晉至唐代中期的文物①②③新疆維吾爾自治區(qū)博物館：《1973年吐魯番阿斯塔那古墓群發(fā)掘簡報》，《文物》1975年第7期，第8～26頁。。其中工藝精美數(shù)量龐大的紡織品，內(nèi)容豐富種類繁多的古代文書，色彩絢麗造型生動的壁畫彩塑等，都具有很高的歷史藝術(shù)價值，吐魯番學(xué)研究已成為國際上的一門顯學(xué)。目前為止，未見關(guān)于吐魯番阿斯塔那墓葬出土壁畫制作材料及工藝研究的報道。

本文以吐魯番阿斯塔那65TAM38 唐代墓葬出土屏風(fēng)壁畫殘塊為研究對象，利用體視顯微鏡、偏光顯微鏡、X 射線熒光分析、X 射線衍射分析、拉曼光譜分析等方法對壁畫成分及結(jié)構(gòu)進行了分析，為絲綢之路壁畫材質(zhì)工藝研究、后續(xù)保護修復(fù)材料及工藝選擇提供科學(xué)依據(jù)。

二、壁畫概述及價值

吐魯番阿斯塔那墓群發(fā)掘了四百余座墓葬，該壁畫出土于中唐時期的65TAM38號墓。該墓葬為大型雙室墓，墓室前室藻井周圍繪有祥云和飛鶴，四壁上部繪有仙鶴銜花草及童子騎飛鶴等圖案。主室頂部及四壁上部繪有二十八宿天文圖，后壁繪有六幅屏風(fēng)式壁畫，每幅高約140cm，寬約56cm，經(jīng)考證壁畫內(nèi)容為《樹下人物圖》，畫面中主人頭帶幞頭，身著紫或綠色衣袍，或郊游、或弈棋、或馴鷹、或示訓(xùn)，侍女仆童伴隨左右，生活怡然自得①王曉玲、呂恩國：《阿斯塔那古墓出土屏風(fēng)畫研究》，《美與時代》2015年，第42～44頁。。該壁畫采用了單墨線勾勒造型、平涂填色等傳統(tǒng)手法，風(fēng)格簡潔流暢?？脊虐l(fā)掘后不久墓室坍塌，后經(jīng)搶救性修復(fù)基本復(fù)原該六幅屏風(fēng)壁畫。

該壁畫作為新疆地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的七幅墓室壁畫中時代明確、壁畫面積最大、繪畫內(nèi)容最為豐富的一幅，為研究中唐時期世人生活及精神追求提供了重要史料。同時其線條流暢設(shè)色簡潔的繪畫風(fēng)格也是我國古代美術(shù)研究珍貴的實物資料。

三、樣品及實驗條件

1.樣品基本信息

實驗樣品取自吐魯番阿斯塔那65TAM38號墓出土壁畫，為5塊無法拼對修復(fù)的、帶有典型顏色的壁畫殘塊，其顏色為藍、紫、綠、白、黑、赭色6 種，取樣點編號分別為藍色（1#圖中右點）、紫色（1#圖中左點）、綠色（2#）、白色（3#）、黑色（4#）、赭色（5#）（圖版肆，1）。

2.儀器及實驗條件

Stemi2000-C 型體視顯微鏡（德國蔡司公司）用于壁畫樣品形貌觀察。放大倍數(shù)1.95X-200X，冷光源8V、20W，最大工作距離286mm。XL3t 手持式X 熒光光譜分析儀（美國尼通公司）用于顏料組成分析。使用X 射線激發(fā)Ag 靶，分辨率小于190eV，激發(fā)能量50kV/40μA，檢測時間30s，采用礦土模式。SmartLAB X 射線衍射儀（日本理學(xué)株式會社）用于顏料結(jié)構(gòu)分析。Cu靶，狹縫DS=SS=1°，RS=0.15mm，電壓40kV，電流40mA。測量時樣品水平放置不動，避免樣品應(yīng)力變化及掉落。invia拉曼光譜分析儀（英國雷尼紹公司）配有Leica 顯微鏡，用于顏料結(jié)構(gòu)分析。采用氬離子激光器，激發(fā)光波長514nm，物鏡放大倍數(shù)100 倍，信息采集時間10s，累加次數(shù)5 次，功率5%。在體視顯微鏡下挑取粉末樣品放在載玻片上直接分析。Leica DMLSP 偏光顯微鏡（德國萊卡公司）用于顏料結(jié)構(gòu)分析。挑取粉末樣品顆粒于載玻片上，用酒精稀釋研磨，用圓形蓋玻片蓋片，加熱滴膠固化后進行觀察。

四、結(jié)果與討論

1.形貌觀察

選取有代表性的2#綠色壁畫樣品進行形貌研究，以確定壁畫的制作工藝。由體視顯微鏡觀察（圖版肆，2）可見，2#綠色壁畫由支撐體、地仗層、白粉層和顏料層構(gòu)成，其中白粉層厚度約為0.2mm，顏料層厚度約為0.06mm；地仗層主要材質(zhì)為黏土、細沙、麥草纖維等。

2.X射線熒光分析結(jié)果

樣品原位無損X熒光分析（XRF）結(jié)果表明，1#藍色顏料主要元素為Cu，我國古代含Cu的藍色顏料有藍銅礦（CuCO3·Cu（OH）2），通過后續(xù)的X 衍射、拉曼光譜及偏光顯微分析確定其為藍銅礦。2#綠色顏料主要元素為Cu 及少量的Ca 和Fe，常見主要元素為Cu 的綠色顏料為氯銅礦（Cu2（OH）3Cl）和石綠（CuC03·Cu（OH）2），基于X 熒光分析結(jié)果無法準確鑒定，結(jié)合拉曼光譜和偏光顯微分析可知綠色顏料為氯銅礦，分析結(jié)果中含有少量Ca和Fe元素應(yīng)為綠色顏料部分脫落裸露出的白粉層所致。3#白色顏料主要元素為Ca 及少量Fe。含Ca 的白色礦物顏料有石膏（CaSO4）、方解石（CaCO3）、骨白（Ca3（PO4）2），具體為哪一種礦物還需進一步分析。赭色顏料（5#）主要元素為Fe及少量的Ca，推測赭色顏料可能為鐵紅（Fe2O3）。

3.X射線衍射分析結(jié)果

部分顏料樣品的X 射線衍射微區(qū)分析結(jié)果表明，1#藍色顏料的2θ 在18.49、25.55、38.73°有強衍射峰，與藍銅礦三強峰完全吻合。因此，藍色顏料是石青。2#綠色顏料的2θ 在16.08、25.55、32.22、40.84 °有強衍射峰，其中16.08、32.22、40.84°的特征峰與氯銅礦匹配，推斷綠色顏料為氯銅礦；25.55°為石膏最強峰，這是由于壁畫顏料層嚴重脫落，X 射線照射至白粉層石膏所致。3#白色顏料的2θ在25.55、31.34、40.84°有強衍射峰，與石膏三強峰完全吻合，因此白色顏料是石膏。

4.拉曼光譜分析結(jié)果

使用激光共聚焦拉曼光譜儀對所取樣品進行分析，藍色顏料的拉曼光譜圖顯示拉曼峰位于546、598、1144、1250、1362、1460、1578、1695cm-1，與藍銅礦的特征峰位置一致，表明藍色顏料為石青（圖1a）；綠色顏料的特征峰位于512、911、975cm-1，與氯銅礦的特征峰位置相同，綠色顏料是氯銅礦（圖1b）；白色顏料的特征峰位于498、627、1016s、1130、1159cm-1，與石膏特征峰位置一致，表明白色顏料為石膏（圖1c）；黑色顏料的拉曼特征峰位于1355 和1605cm-1，與炭黑吻合，黑色顏料即為炭黑（圖1d）。

圖1 拉曼光譜圖

5.偏光光譜分析結(jié)果

利用偏光顯微鏡對4 個顏料樣品進行分析，結(jié)果見圖版肆，3，由圖可知，1#藍色樣品晶體在單偏光下具有巖石狀破碎感，大的晶體非常藍，小晶體為淡藍色，正交偏光下消光性很強，折射率稍大，偏光特征與石青一致。1#紫色樣品晶體在單偏光下可見直邊，呈淡紫色；正交偏光下消光性很強，折射率稍大，偏光特征與漢紫吻合。2#綠色樣品單偏光下晶體呈暗綠色，邊緣圓潤，中心有核；在正交偏光下是弱消光，其折射率較大，符合氯銅礦偏光特征。4#黑色顏料在單偏光下呈黑色，可見直邊；正交偏光下無消光，無折射率，偏光特征與炭黑一致。5#赭色顏料單偏光下，晶體為顏色較為暗淡，顆粒邊緣較為圓潤，正交偏光下呈現(xiàn)全消光，其折射率較大，符合鐵紅偏光特征。

五、討論

綜合多種分析手段可知，65TAM38 號墓出土壁畫所用顏料為礦物顏料。其中藍色顏料是石青，綠色顏料為氯銅礦，白色顏料為石膏，黑色顏料為炭黑，赭色顏料為鐵紅，紫色顏料為漢紫。

石青，又叫藍銅礦，化學(xué)式為CuCO3·Cu（OH）2，是一種堿性銅碳酸鹽礦物，產(chǎn)于銅礦床氧化帶中，是含銅硫化物氧化的次生產(chǎn)物。秦漢時期我國已經(jīng)將石青作為顏料使用，考古資料顯示，秦始皇兵馬俑就以石青作為藍色顏料①黃建華：《秦俑彩繪材質(zhì)分析研究》，西北大學(xué)碩士學(xué)位論文，2015年。。魏晉南北朝之后，石青被廣泛的應(yīng)用于敦煌莫高窟②李最雄：《敦煌莫高窟壁畫顏料分析研究》，《敦煌研究》2002年第4期，第11～18頁。、炳靈寺石窟③馬清林、周國信、程懷文、王亨通、王世儒：《炳靈寺石窟彩塑、壁畫顏料分析研究》，《考古》1996年第7期，第80～90頁。及麥積山石窟④魏文斌：《麥積山石窟初期洞窟調(diào)查與研究》，蘭州大學(xué)博士學(xué)位論文，2009年。等石窟寺壁畫及彩塑等彩繪類文物。吐魯番作為絲綢之路重鎮(zhèn)，文化及物資交流極為繁盛。石青成本較低、性質(zhì)穩(wěn)定，經(jīng)科學(xué)分析可知該墓葬壁畫以石青作為藍色顏料。

氯銅礦，化學(xué)式為Cu2（OH）3Cl，化學(xué)名稱為堿式氯化銅，屬于鹵化物礦物，顏色一般為寶石綠至黑綠色，常與孔雀石、藍銅礦等伴生⑤王進玉，王進聰：《敦煌石窟銅綠顏料的應(yīng)用與來源》，《敦煌研究》2002年第4期，第23～28頁。。早在公元三世紀新疆克孜爾石窟壁畫中就已發(fā)現(xiàn)氯銅礦作為顏料使用⑥蘇伯民、李最雄、馬贊峰、李實、馬清林：《克孜爾石窟壁畫顏料研究》，《敦煌研究》2000年第1期，第65～75頁。。唐代時期敦煌莫高窟壁畫就主要以氯銅礦作為綠色顏料，這與文獻記載當(dāng)?shù)刂迫〔⒊鍪垡月茹~礦為主的綠色顏料符合。此外，甘肅威武天梯山石窟⑦于宗仁、趙林毅、李燕飛、李最雄：《馬蹄寺、天梯山和炳靈寺石窟壁畫顏料分析》，《敦煌研究》2005年第4期，第67～70頁。及天水麥積山石窟壁畫⑧周國信：《麥積山石窟壁畫、彩塑無機顏料的X射線衍射分析》，《考古》1991年第8期，第744～755頁。中都分析出氯銅礦。結(jié)合上述文獻，可以確定該墓壁畫所用綠色顏料為氯銅礦。

在我國古代壁畫中，石膏、方解石、高嶺石、鉛白、骨白等常被用作白色顏料或與其他顏料調(diào)色使用，此外這些白色礦物也常被作為底色層或白灰層?？俗螤柺?、敦煌莫高窟、馬蹄寺石窟群和天梯山石窟中都將石膏作白色顏料使用。綜上所述結(jié)合X 熒光、X 衍射和顯微拉曼結(jié)果斷定該壁畫的白色顏料為石膏。

壁畫中的黑色可分為原黑色和變黑色，原黑色中最常見的即為炭黑，是含碳物質(zhì)在空氣不足的條件下經(jīng)過不完全燃燒或受熱分解而得到的產(chǎn)物。炭黑經(jīng)濟易得、歷史悠久，早在新石器時代的浙江河姆渡文化及淮河流域雙墩遺址中就發(fā)現(xiàn)夾炭黑陶⑨朱鐵權(quán)、王昌燧、徐大力、吳雋：《雙墩遺址黑陶滲炭工藝初探》，《文物保護與考古科學(xué)》2005年第2期，第1～8頁。。秦始皇帝陵園出土彩繪青銅水禽表面也發(fā)現(xiàn)以炭黑作為黑色顏料⑩邵安定、梅建軍、楊軍昌：《秦始皇帝陵園出土彩繪青銅水禽表面彩繪工藝研究》，《文物保護與考古科學(xué)》2014年第3期，第19～28頁。。西安唐韓休墓?嚴靜、劉呆運、趙西晨：《唐韓休墓壁畫制作工藝及材質(zhì)研究》，《考古與文物》2016年第2期，第117～127頁。也發(fā)現(xiàn)使用炭黑作為黑色顏料。結(jié)合上述文獻及拉曼和偏光分析，確定該壁畫黑色顏料為炭黑。

鐵紅，主要成分為氧化鐵，其性質(zhì)穩(wěn)定、取材方便、價格便宜，是我國古代重要的一種顏料。其使用歷史可以追溯至舊石器時代，山頂洞人出土的人骨周圍就散布有赤鐵礦粉末。王偉鋒等研究發(fā)現(xiàn)多個地區(qū)的墓葬壁畫中都有使用鐵紅作為顏料①王偉鋒、李蔓、夏寅：《中國古代墓葬壁畫制作工藝初步研究》，《文博》2014年第5期，第88～93頁。。戰(zhàn)國至西漢時期的廣西花山巖畫就主要以鐵紅作為紅色顏料②郭宏、韓汝玢、趙靜：《廣西：花山巖畫顏料及其褪色病害的防治對策》，《文物保護與考古科學(xué)》2005年第4期，第7～14頁。。魏晉南北朝之后鐵紅的使用逐漸增多，唐代韓休墓壁畫及天水麥積山石窟中使用的紅色顏料均為鐵紅。多種分析結(jié)果表明該壁畫以鐵紅為赭紅色顏料。

漢紫又稱為中國紫，分子式為BaCuSi2O6或Ba3Cu2Si6O7，屬于硅酸銅鋇類顏料，考古資料顯示中國紫的使用時代為西周至兩漢。秦始皇帝陵博物院科研團隊先后在秦始皇陵兵馬俑③夏寅、嚴蘇梅：《秦俑彩繪紫色顏料的再研究》，《秦俑博物館開館三十周年秦俑學(xué)第七屆年會國際學(xué)術(shù)研討會論文集》，西安：三秦出版社，2010年，第508～511頁。、西安理工大學(xué)曲江校區(qū)西漢壁畫墓④馮健、夏寅，Catharina Blaensdorf：《西安理工大學(xué)曲江校區(qū)西漢壁畫墓顏料分析研究》，《西北大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）》2012年第5期，第771～776頁。、山東危山西漢墓⑤夏寅、吳雙成、崔圣寬：《山東危山西漢墓出土陶器彩繪顏料研究》，《文物保護與考古科學(xué)》2008年第2期，第13～19頁。中發(fā)現(xiàn)中國紫并進行研究。此外，在洛陽戰(zhàn)國墓出土的八棱柱⑥馬清林、張治國、高西?。骸堵尻枒?zhàn)國墓出土八棱柱中的中國藍和中國紫研究》，《文物》2008年第8期，第83～88頁。、漢陽陵東闕門遺址⑦孫鳳、孫滿利、趙西晨：《漢陽陵東闕門出土藍紫色顏料的科學(xué)分析》，《光譜學(xué)與光譜分析》2018年第5期，第1588～1591頁。中也發(fā)現(xiàn)了中國紫的應(yīng)用。中國紫使用時代為西周至東漢，考古資料顯示其使用區(qū)域為在陜西、河南、山東等地，但此次在新疆吐魯番阿斯塔那唐代墓葬中發(fā)現(xiàn)中國紫顏料，擴展了該顏料的時空框架。然而本實驗因分析手段限制及樣品量較少，僅有偏光顯微分析證明紫色顏料為漢紫，后續(xù)將進一步開展相關(guān)工作，聯(lián)合多種現(xiàn)代分析技術(shù)證實該墓葬中發(fā)現(xiàn)的中國紫。

六、結(jié)論

利用體視顯微鏡、X 熒光光譜儀、X 射線衍射儀、拉曼光譜儀和偏光顯微鏡對阿斯塔那65TAM38 號墓出土壁畫樣品進行了分析。結(jié)果表明，該壁畫由支撐體、地仗層、白粉層和顏料層構(gòu)成。壁畫所使用的顏料全部為礦物顏料，其中藍色顏料為石青，綠色顏料為氯銅礦，白色顏料為石膏，黑色顏料為炭黑，赭色顏料為鐵紅。紫色顏料為漢紫，這在新疆地區(qū)為首次發(fā)現(xiàn)。該研究為絲綢之路壁畫材質(zhì)工藝研究和后續(xù)保護修復(fù)材料及工藝選擇提供科學(xué)依據(jù)。

致謝：本研究西北大學(xué)王麗琴教授給予了悉心指導(dǎo)，吐魯番學(xué)研究院徐東良主任提供了珍貴的樣品，西北大學(xué)鄺玲華、楊真真同學(xué)及秦始皇帝陵博物院黃建華老師在實驗中給予了很大幫助，在此表示真摯的感謝！