青海瞿曇寺瞿曇殿壁畫制作材料與工藝初步分析

牛賀強，水碧紋，陳 章，付有旭，善忠偉，李勝強，楊金禮，汪萬福，4

[1.敦煌研究院保護研究所，甘肅酒泉 736200；2.國家古代壁畫與土遺址保護工程技術(shù)研究中心(敦煌研究院)，甘肅酒泉 736200；3.甘肅省敦煌文物保護研究中心，甘肅酒泉 736200；4.中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院，甘肅蘭州 730000]

0 引 言

瞿曇寺位于青海省海東市樂都區(qū)城南21 km的瞿曇鎮(zhèn)，創(chuàng)建于明洪武二十五年(1392年)，藏語稱“卓倉拉果丹代”，亦稱“卓倉多杰羌”，意為“樂都持金剛佛寺”。這座漢宮廷式建筑風(fēng)格的藏傳佛教寺院，是在明王朝扶持藏傳佛教以統(tǒng)治藏區(qū)的背景下，由西藏山南洛扎高僧-三羅喇嘛創(chuàng)建，明太宗朱元璋以釋迦牟尼姓氏賜名瞿曇寺，后經(jīng)永樂、洪熙、宣德各朝擴建，歷時35年建成[1]。瞿曇寺是中原地區(qū)至今保存完好，集古建、雕刻彩繪和壁畫于一體的明代早期官式建筑群，以宏偉建筑、珍貴文物、精美壁畫而著名，于1959年被列為青海省重點文物保護單位，1982年被國務(wù)院頒布為第二批全國重點文物保護單位。瞿曇寺壁畫主要分布在瞿曇殿、寶光殿、隆國殿、三世殿、護法殿、小鐘鼓樓、大鐘鼓樓等處。

瞿曇殿位于瞿曇寺院內(nèi)正中，是寺內(nèi)最早的建筑，創(chuàng)建于明洪武二十五年(1392年)，為重檐歇山頂，平面布局特殊，前有抱廈后有回廊(圖1)。據(jù)修建記載乾隆四十七年(1782年)瞿曇殿擴建了抱廈和回廊外墻，并在抱廈和回廊內(nèi)墻北壁繪制壁畫。瞿曇殿壁畫繪制色彩艷麗的千佛和佛傳故事，現(xiàn)存壁畫217.5 m2，壁畫內(nèi)容豐富、構(gòu)圖精美生動、線條嚴謹簡約細致入微、色調(diào)古雅深沉、畫面活潑典雅、繪畫技術(shù)精湛高超[2-4]，是明代和清代壁畫藝術(shù)的杰出代表，具有極高的藝術(shù)和考古價值，也是研究明清壁畫藝術(shù)風(fēng)格形式、繪畫工藝的重要參考資料。瞿曇殿壁畫因墻體和屋頂結(jié)構(gòu)受損，壁畫產(chǎn)生大面積酥堿、空鼓和錯位病害，為搶救這批珍貴文物，在國家的高度重視下，青海省文化廳于1984年對瞿曇殿落架維修，隨之揭取了大量壁畫，于1990年敦煌研究院協(xié)助青海文化廳完成瞿曇殿壁畫修復(fù)和局部壁畫的回貼[5-6]。但經(jīng)過近30年來極端天氣和降雨等影響，瞿曇殿局部壁畫再次出現(xiàn)地仗酥堿、空鼓、錯位，和顏料層起甲、脫落等病害(圖2)，適時進行科學(xué)保護已迫在眉睫。

圖1 瞿曇寺及瞿曇殿建筑平面圖Fig.1 Architectural plan of Qutan Temple and Qutan Hall

圖2 瞿曇殿壁畫典型病害Fig.2 Types of wall painting diseases in Qutan Hall

關(guān)于瞿曇殿壁畫制作材料和工藝方面的研究可參考的文獻較少，至今尚未有對瞿曇殿壁畫材質(zhì)和工藝研究的相關(guān)報道?；谄洫毺貎r值和保護修復(fù)的需求，在對瞿曇殿壁畫進行現(xiàn)狀調(diào)查的基礎(chǔ)上，利用多種方法就瞿曇殿壁畫材料及工藝開展了有針對性的分析研究。

1 樣品來源和分析方法

1.1 樣品來源

本次研究針對瞿曇殿壁畫特點，選取具有材料代表性的區(qū)域，進行微量取樣分析。此次共收集瞿曇殿壁畫顏料樣品8個(圖3)，地仗樣品5個，壁畫表面膠痕膠膜樣品1個，其中顏料樣品質(zhì)量<0.2 mg，地仗樣品規(guī)格≤1 mm×1 mm。另外在現(xiàn)狀調(diào)查過程中，從瞿曇殿回廊北壁、西壁和東壁壁畫的上部邊沿修補泥層中收集到露出泥層的壁畫碎塊。據(jù)回訪調(diào)查早期修復(fù)人員，在1990年修復(fù)時，該碎塊無資料依據(jù)而未回貼原位，共采集到6塊(圖4)。碎塊尺寸均小于3 cm×5 cm，碎塊厚度范圍在0.4～0.7 cm，碎塊表面顏料較為單一，顏料質(zhì)地細膩，未有明顯顆粒感。從樣品斷面和顏料脫落處觀察未見底色層，碎塊地仗為摻有大量麻纖維的細泥層，樣品信息見表1。

圖3 瞿曇殿回廊北壁取樣信息位置圖Fig.3 Location of sampling information on the north wall of the cloister of Qutan Hall

圖4 瞿曇殿回廊壁畫碎塊品照片F(xiàn)ig.4 Fragments of wall paintings in the cloister of Qutan Hall

表1 瞿曇殿回廊壁畫碎塊樣品信息記錄表Table 1 Information record of fragments of wall paintings in the cloister of Qutan Hall

1.2 分析方法

壁畫樣品研究工作主要包括現(xiàn)場調(diào)查和實驗室微觀分析研究。調(diào)查過程是對所收集的樣品依次進行拍照記錄、斷面觀察，全面記錄壁畫碎塊表面、背面以及側(cè)面層位信息，并根據(jù)樣品的具體特征，對壁畫地仗和顏料層的不同部位進行微量取樣分析，獲得壁畫層位、地仗組成和顏料使用信息。分析儀器及條件如下：

1) 顯微鏡：Keyence VHX-1000三維視頻顯微系統(tǒng)，配有20～200倍鏡頭。Leica DMLP偏光顯微鏡，配有5倍、10倍、20倍、50倍物鏡。

2) 樣品包埋及研磨：樣品使用相應(yīng)固化劑(Epo Thin TM 2)包埋，待凝固穩(wěn)定后，使用磨拋機(Meta Serv 250)進行表面拋光處理。

3) 掃描電子顯微鏡-能譜儀。日本電子株式會社JEOL JSM-6610LV鎢燈絲掃描電子顯微鏡；工作距離9～12 mm，最小分辨率4.0 nm。OXFORD INCA X-ACT 250型X射線能譜儀，最小分辨率129 Ev(5.9 keV)。對樣品預(yù)先進行噴金處理，使用二次電子及背散射探頭，工作電壓為25～30 kV。

4) X射線衍射分析儀(XRD)：Rigaku Dmax/2500型X射線衍射儀。銅靶(Cu)，分析電壓40 kV，電流100 mA，連續(xù)掃描；掃描范圍5°～70°，石墨單色器濾波。

5) 離子色譜儀：在實驗室將烘干的地仗土樣浸泡于去離子水中，嚴格控制水土比為5∶1，放在超聲振蕩器上振蕩30 min。采用注射針頭過濾器(孔徑0.45 μm)過濾上部清液，用戴安ICS-90睿智型離子色譜儀對清液進行分析。陰陽離子的分析條件如表2所示。

表2 陰陽離子分析條件Table 2 Analysis conditions of cation and anion

6) 粒度分析儀：Winner 2308激光粒度分析儀，干法測試。測試范圍：1～2 000 μm；通道數(shù)：100；分散方法：紊流分散、正激波剪切技術(shù)；準確性誤差：<1%；激光：He-Ne，λ=632.8 nm，P>4 mW；測量速度：<1 min/次。

實驗方法：取混合均勻的待測樣品若干，在干燥箱中烘干6～8 h，稱取所需的樣品質(zhì)量≥1 g，用帶橡膠頭的研棒研磨，使樣品充分分散，顆粒分析實驗采用粒度儀進行測試。

7) 顯微紅外成像光譜儀(FT-IR)：Thermo Scientific公司Nicolet iN10 MX顯微紅外成像光譜儀，檢測器：MCT/A，分辨率：4 cm-1，掃描次數(shù)：64次(透射模式)，128次(ATR模式)。

2 結(jié)果與討論

2.1 壁畫層位結(jié)構(gòu)

1) 支撐體：瞿曇殿抱廈和正殿壁畫為建筑青磚墻體，墻壁下部用青磚砌筑高約1.2 m的下肩，用以承托墻體荷載和防止毛細水滲透，上部墻體用粗細泥層修整后在其上繪制壁畫；瞿曇殿回廊壁畫經(jīng)1990年回貼修復(fù)，其支撐體為紅磚墻體，墻體上固定3#角鋼的方框框架，在框架上鋪貼一層厚約2 mm的麻布片后，在麻布片上抹一層膠泥粘貼壁畫[5]。

2) 壁畫層位：瞿曇殿正殿壁畫在修補地仗斷面處可觀察到，含有麥秸的粗泥層及含有細麻纖維的細泥地仗兩層(圖5)，粗泥層厚3～5 cm，細泥層0.3～0.5 cm，壁畫層位依次為：青磚墻體-摻有麥秸的粗泥層-含有麻纖維的細泥層-壁畫繪畫層。從瞿曇殿回廊壁畫歷史加固的地仗斷面可清晰觀察到壁畫層位信息(圖6)，回廊壁畫厚約2 cm，為膠泥粘結(jié)層和細泥層，膠泥層厚約1.5 cm，除回廊北壁西側(cè)壁畫局部采用石膏膠泥層外，其余部位壁畫回貼用麥草泥。壁畫層在當(dāng)時回貼前做了減薄處理，厚度比較薄，地仗只保留壁畫的細泥層，厚約0.5 cm，其壁畫的層位結(jié)構(gòu)依次為：紅磚墻體-3#角鋼框架-麻布片-麥稈纖維膠泥層或局部石膏膠泥-含麻纖維的細泥層-壁畫繪畫層；抱廈東西兩壁和瞿曇殿回廊北壁壁畫，從繪畫風(fēng)格和顏料使用來看為后期繪制，結(jié)合文獻記載[7]屬清乾隆四十七年(1782年)新繪壁畫，其層位結(jié)構(gòu)為：青磚墻體-摻有麥秸的粗泥層-含有麻纖維的細泥層-白色底色層-壁畫繪畫層(圖7)。

圖5 瞿曇殿正殿壁畫結(jié)構(gòu)示意圖Fig.5 Structure of wall paintings in the main hall of Qutan Hall

圖6 瞿曇殿回廊東壁和西壁壁畫結(jié)構(gòu)示意圖Fig.6 Structure of wall paintings on the east wall and west wall of the cloister of Qutan Hall

圖7 瞿曇殿抱廈壁畫結(jié)構(gòu)示意圖Fig.7 Structure of wall paintings in the vestibule of Qutan Hall

3) 壁畫剖面結(jié)構(gòu)

6個壁畫碎塊樣品中剖面觀察發(fā)現(xiàn)，壁畫顏料繪畫層直接在泥質(zhì)地仗上繪制，未見底色層，其顏料層厚度20～80 μm之間，其中QTD-HL-3樣品表面紅色顏料在偏光顯微鏡下觀察到由兩層顏料繪制而成。上層厚約20.7 μm，其顏料顆粒度較大，呈朱紅色、晶體為巖石狀的朱砂；下層厚約18.743 μm，為橘紅色的鉛丹顏料，顏料顆粒較小，結(jié)合掃描電鏡能譜儀譜圖證實偏光顯微鏡觀察結(jié)果(圖8)。朱砂和鉛丹分層應(yīng)用最早在古建油飾彩畫工藝中就有“章丹打底，銀朱蓋面”的文獻記載[8]。同時也在古建油飾彩畫[9-10]、永泰公主墓出土彩繪陶俑[11]和溫州博物館藏北宋白象塔彩塑[12]表面紅色顏料中發(fā)現(xiàn)鉛丹打底分層應(yīng)用的現(xiàn)象。這種工藝既可提高顏料的穩(wěn)定性，又能保持顏料色彩艷麗。QTD-HL-4樣品在100倍、200倍偏光顯微鏡下，觀察到表面黑色顏料顆粒中間有紅色的顏料顆粒，疑似鉛丹顏料變色，結(jié)合掃描電鏡能譜分析含Pb和O元素，證實黑色顏料層為鉛丹顏料變色的結(jié)果(圖9)。QTD-HL-3和QTD-HL-4樣品實質(zhì)上是涉及鉛丹顏料的兩種應(yīng)用，這與王進玉[13]提出鉛丹顏料在瞿曇寺應(yīng)用情況的研究結(jié)果基本一致，但不是鉛丹和朱砂或PbO2混合使用，而是鉛丹打底朱砂蓋面的分層應(yīng)用，以及古代壁畫中常見的鉛丹變色產(chǎn)生PbO2的結(jié)果[14-24]。

圖8 QTD-HL-3樣品中紅色顏料兩層組成，上層為朱砂，下層為鉛丹Fig.8 Sample QTD-HL-3 consists of two layers of red pigment；the upper layer is cinnabar and the lower layer is red lead

圖9 QTD-HL-4樣品壁畫黑色顏料是紅色鉛丹變?yōu)樽睾谏趸U的結(jié)果Fig.9 Black pigment of the wall paintings of Sample QTD-HL-4 is the result of red lead changing into brown black lead dioxide

2.2 地仗分析

瞿曇殿壁畫保存相對較好，在不破壞壁畫畫面及結(jié)構(gòu)的前提下，取回廊北壁地仗酥堿病害嚴重區(qū)域樣品(QTD-DZ-1)和病害較輕區(qū)域樣品(QTD-DZ-2)，沒有病害區(qū)域回廊東、西、北各取一個地仗樣品QTD-DZ-3、4、5，開展地仗樣品可溶鹽分析、粒度分析和纖維含量分析。

1) 可溶鹽分析

可溶鹽分析結(jié)果如表3所示，QTD-DZ-1為酥堿病害完全成型區(qū)域土樣，可溶鹽含量高，達到6.65%，陽離子以鈉離子為主，鎂離子和鈣離子次之，鉀離子含量最低；陰離子中硫酸根離子含量高，硝酸根和氯離子含量較低，故該酥堿區(qū)域主要鹽分類型為硫酸鈉鹽。QTD-DZ-2號樣品為酥堿病害較輕區(qū)域，可溶鹽含量較高，達到3.69%，陽離子中鈣離子、鎂離子和鈉離子的含量接近，陰離子中硫酸根離子含量高，該區(qū)域地仗還未完全酥軟粉化。其他三個地仗土壤樣品可溶鹽含量較低，均低于1%，可溶鹽類型也以氯化鈉和硫酸鈉為主。

表3 瞿曇殿壁畫地仗可溶鹽分析結(jié)果Table 3 Analysis results of soluble salts in wall paintings of Qutan Hall (%)

2) 顆粒分析

顆粒分析實驗采用激光粒度儀進行。取混合均勻的待測樣品若干，在干燥箱中烘干6～8 h，稱取所需的樣品質(zhì)量，用帶橡膠頭的研棒研磨，使樣品充分分散。分析結(jié)果(表4)顯示，QTD-DZ-3地仗樣品帶較厚的粗泥層，顆粒度比其他兩個樣品略大，砂粒約占60%，粉粒和黏粒約占40%，沙土比約1.5∶1。QTD-DZ-4和QTD-DZ-5地仗樣品帶較薄的粗泥層，其顆粒組成較為接近，平均粒徑約為17 μm和12 μm，砂粒約占25%和17%，粉粒和黏粒約占75%和83%，沙土比1∶3和1∶4.9。

表4 瞿曇殿土樣顆粒分析結(jié)果Table 4 Qutan Hall analysis results of soil particle size

3) 纖維含量分析

采用稱重法對所取地仗樣品QTD-DZ-3的粗泥層、QTD-DZ-4和QTD-DZ-5的細泥層中的纖維含量進行分析，結(jié)果如表5所示。粗泥層中麥稈纖維含量占3.2%，細泥層中麻纖維含量占2.5%～3.6%。圖10為地仗中細泥層麻纖維和粗泥層中麥稈纖維在顯微鏡下的照片，從顯微鏡中測量到細泥層中的麻纖維直徑10～400 μm之間，粗泥層麥稈纖維較粗，直徑約2 mm。

表5 瞿曇殿地仗樣品纖維含量分析結(jié)果Table 5 Analysis results of fiber content in samples of wall paintings plaster of Qutan hall

圖10 地仗層中細泥層中麻纖維和粗泥層中麥稈纖維顯微照片F(xiàn)ig.10 Micrographs of hemp fiber in fine mud layer and wheat straw fiber in coarse mud layer of the plaster

2.3 顏料樣品分析

顏料調(diào)查以瞿曇殿回廊壁畫為研究對象通過微量取樣，顏料取樣小于0.2 mg，采用X射線衍射儀(XRD)對不同顏色所用顏料進行定性分析。本次選取瞿曇殿紅、藍、綠、黑、白等代表性顏色，共8個顏料樣品。圖11左為QTS-YL-2號紅色樣品的XRD圖譜，在2θ為26.49°、31.17°、28.14°處存在較強衍射峰，對應(yīng)的d值分別為3.36、2.86、3.17，這與朱砂的特征衍射峰基本一致。在2θ為14.19°、26.40°、32.21°處存在衍射峰，對應(yīng)的d值分別為6.23、3.37、2.78，這與鉛丹的特征衍射峰類似。圖11右為QTS-YL-8號黑色樣品的XRD圖譜，在2θ為16.14°、17.74°、32.13°處存在較強衍射峰，對應(yīng)的d值為5.49、5.00、2.78，這與氯銅礦的特征衍射峰一致。該樣品中還存在鉛丹的特征衍射峰，氯銅礦顏色為寶石綠至黑綠色，根據(jù)色彩疊加理論，QTD-YL-8樣品由橙色鉛丹顏料加深綠色氯銅礦顏料會形成黑色。其他樣品的XRD分析結(jié)果詳見表6，由表可見，瞿曇殿壁畫中藍色顏料顯色成分為藍銅礦，白色顏料以生石膏為主，還添加了少量的高嶺石和白云母，綠色為氯銅礦和副氯銅礦的組合。氯銅礦和副氯銅礦兩種顏料混合使用比較少見，目前僅在四川廣漢龍居寺殿堂壁畫[25]中發(fā)現(xiàn)，其中氯銅礦在我國古代壁畫中應(yīng)用較為廣泛[24-29]，最早在北朝時期已成為敦煌石窟壁畫綠色的主要顏料[26]。另外在馬蹄寺石窟群[24]、天梯山石窟[24]、炳靈寺石窟[24][28]、庫木吐喇石窟[23]等壁畫中作為綠色顏料使用。

表6 瞿曇殿顏料樣品XRD物相分析結(jié)果Table 6 XRD phase analysis results of Qutan hall wall painting pigment samples

圖11 QTD-YL-2和QTD-YL-8樣品的XRD圖譜Fig.11 XRD patterns of Sample QTD-YL -2 &QTD-YL-8

2.4 顏料表面膠痕膠膜分析

顏料表面修復(fù)材料的有機成分分析結(jié)果如圖12譜圖顯示，主要成分為聚醋酸乙烯酯類，2 963 cm-1處是亞甲基伸縮振動吸收峰，1 775 cm-1處PVAc羰基的伸縮振動吸收峰，1 389 cm-1處是甲基的剪切扭曲變形振動吸收峰，1 277 cm-1處是PVAc酯基上碳氧單鍵的伸縮振動吸收峰。這與文獻[30]中各官能團特征峰一致，該分析結(jié)果也同文獻[5-6]記載歷史加固時所使用修復(fù)材料吻合。

圖12 顏料表面膠膜成分的紅外光譜圖Fig.12 Infrared spectrum of the pigment surface film composition

3 討 論

1) 瞿曇殿壁畫顏料豐富，繪制工藝較為精細，其中鉛丹顏料使用較有特點。QTD-YL-5棗紅色和QTD-YL-7橘色為鉛丹顏料，而QTD-HL-2紅色為鉛丹和朱砂分層應(yīng)用，是“章丹打底，銀朱蓋面”的工藝。這種鉛丹打底的分層應(yīng)用現(xiàn)象既能保持顏料色彩艷麗，又可提高顏料的穩(wěn)定性。該工藝在古建油飾彩畫和永泰公主墓出土的彩繪陶器中有發(fā)現(xiàn)，在古代殿堂寺觀壁畫中屬首次發(fā)現(xiàn)，具有重要意義。另外QTD-HL-4和QTS-YL-8樣品中紅色的鉛丹變?yōu)樽睾谏腜bO2。

2) 瞿曇殿抱廈和回廊北壁壁畫在清代乾隆時期繪制，顏料繪制工藝中增加白色底色層，繪畫顏料層較厚，表面細膩平整、光滑致密，壁畫顏色色彩飽和、鮮艷；然而瞿曇殿早期壁畫(正殿和回廊東西兩壁壁畫)顏料是在細泥層表面直接繪制，顏料顆粒分布較為明顯，壁畫整體偏灰暗，亦可體現(xiàn)宗教藝術(shù)端莊效果。本次分析未對明代洪武時期和清代乾隆時期壁畫進行詳細對比研究，今后補充開展瞿曇殿明清壁畫制作材料和工藝以及繪制科學(xué)性方面的研究。

4 結(jié) 論

1) 瞿曇殿正殿和抱廈壁畫以青磚墻體為支撐體，墻體表面下層被摻有麥秸稈的粗泥層覆蓋，上層用較為細膩、含細麻纖維的細泥層修飾平整后，在表面繪制礦物顏料而成，其中粗泥層厚3～5 cm，細泥層厚0.3～0.5 cm，繪畫層厚5～50 μm。瞿曇殿回廊壁畫經(jīng)1990年修復(fù)，其支撐體為紅磚墻體，墻體上固定3#角鋼的方框框架，在框架上鋪貼一層厚約2 mm的麻布片，并在其上粘貼壁畫，其中膠泥層厚約1.5 cm，壁畫細泥層厚約0.5 cm，繪畫層厚20～80 μm，未見底色層。瞿曇殿抱廈和回廊北壁壁畫為后期乾隆四十七年繪制，顏料層繪制工藝中增加了厚20～150 μm的底色層。

2) 瞿曇殿壁畫地仗中粗泥層含沙量較大，粗泥層沙土比約1.5∶1，細泥層含沙量相對粗泥層少，約1∶3至1∶5之間；細泥層中麻纖維含量占2.5%～3.6%，粗泥層中麥稈纖維含量占3.2%；地仗中細泥層麻纖維直徑10～400 μm之間，粗泥層麥稈纖維直徑約2 mm；地仗土質(zhì)部分以砂粒、粉粒和黏粒組成，地仗粒度多集中在1～100 μm之間，地仗粒度級配良好。瞿曇殿壁畫地仗中含少量鹽分，除病害部位外整體含鹽量低于1%，主要鹽分為硫酸鈉鹽和氯化鈉。

3) 壁畫使用的顏料色彩豐富，顏料分析結(jié)果為鉛丹、朱砂、氯銅礦、副氯銅礦、石青等礦物顏料。顏料層厚度20～200 μm之間。鉛丹顏料在瞿曇殿中出現(xiàn)與朱砂分層應(yīng)用(章丹打底，銀朱蓋面)和變色的現(xiàn)象。

4) 該壁畫在青海地區(qū)明代殿堂壁畫制作材料與工藝上具有典型性，主要體現(xiàn)在壁畫層位結(jié)構(gòu)、地仗層材料組成、顏料使用等方面。

本研究獲得瞿曇殿壁畫相關(guān)層位分布、地仗組成、礦物顏料成分和使用特點等信息，為明代壁畫考古及科學(xué)保護提供有利的基礎(chǔ)資料。不足之處是本次壁畫材質(zhì)和工藝調(diào)查所采集樣品雖具有代表性，但采集的樣品數(shù)量較少，且收集的壁畫碎塊樣品，因其表面信息單一性、不完整性以及具體位置不確定性等影響，并不能準確解釋瞿曇殿整體壁畫制作材料工藝的特征，后期修復(fù)過程中需對具體壁畫工藝開展進一步研究。