高愚民，楊真真，王麗琴，黃建華，樊再軒，鄺玲華，于志勇

(1. 新疆維吾爾自治區(qū)博物館，新疆烏魯木齊 830000； 2. 西北大學(xué)文化遺產(chǎn)學(xué)院，陜西西安 710069；3. 秦始皇帝陵博物院，陜西西安 710600； 4. 敦煌研究院保護(hù)研究所，甘肅酒泉 736200)

0 引 言

古代和田又稱“于闐”，是我國(guó)著名的佛教中心之一，自古便被稱為西天佛國(guó)。作為印度佛教傳入我國(guó)的必經(jīng)之地，于闐早在公元5世紀(jì)初盛行大乘佛教，成為我國(guó)大乘佛教的策源地。達(dá)瑪溝佛寺遺址發(fā)現(xiàn)于和田地區(qū)策勒縣境內(nèi)，地處塔克拉瑪干沙漠南緣。其中達(dá)瑪溝托普魯克墩1號(hào)佛寺遺址是我國(guó)乃至世界目前發(fā)現(xiàn)的中古時(shí)期的最小佛寺，經(jīng)斷代為公元6～7世紀(jì)。佛寺為方形像殿佛寺，大多數(shù)佛像雕塑保存較好，佛寺北壁中央坐佛塑像的背光、袈裟式樣和衣紋走勢(shì)表現(xiàn)出典型的犍陀羅雕塑藝術(shù)特征，是極其珍貴的佛教雕塑藝術(shù)品；發(fā)現(xiàn)的毗沙門天王像壁畫，為研究這種流傳甚廣的佛教信仰提供了最直接的早期圖像資料[1]。托普魯克墩2號(hào)佛寺遺址建造于公元8世紀(jì)，是迄今和田地區(qū)發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的回廊像殿，填補(bǔ)了于闐佛教晚期佛寺形制的空白。出土的毗盧遮那佛及千手千眼觀世音殘壁畫說(shuō)明了密教在于闐的流行，以及和西藏佛教的密切關(guān)系[2]。作為新疆和田南部重要的佛寺遺址，對(duì)于研究古代和田地區(qū)的佛教信仰、于闐畫派及中國(guó)佛教史等都具有極高的價(jià)值。佛寺壁畫殘片長(zhǎng)期處于高濕和可溶鹽含量較高的埋藏環(huán)境，殘存在墻面上的壁畫很少，大多壁畫破碎疊壓于遺址地面，保存狀況堪憂。

何林[3]采用Paraloid B72作為地仗層的滲透加固材料，以國(guó)產(chǎn)軟木作為過渡層材料，以國(guó)產(chǎn)蜂窩鋁型材作為支撐層對(duì)達(dá)瑪溝1號(hào)佛寺出土壁畫進(jìn)行了修復(fù)保護(hù)。樊再軒等[4]針對(duì)達(dá)瑪溝壁畫的病害實(shí)際，開展了修復(fù)試驗(yàn)并選擇了重新制作輕質(zhì)可移動(dòng)支撐體的方式修復(fù)3塊帶有典型病害的壁畫。蘇伯民[5]、王玉[6]、周智波[7]等曾對(duì)龜茲地區(qū)壁畫制作材料和制作技法進(jìn)行過研究，除常見礦物顏料外，還發(fā)現(xiàn)了如蟲膠等有機(jī)染料的使用[8]。司藝等[9]研究了阿斯塔納墓地出土唐代木質(zhì)彩繪，除常見礦物顏料外，還發(fā)現(xiàn)了靛藍(lán)、藤黃等有機(jī)染料。但截至目前，未見關(guān)于和田達(dá)瑪溝壁畫制作材料及工藝研究的報(bào)道。本研究以達(dá)瑪溝佛寺遺址出土壁畫殘塊為研究對(duì)象，利用體視顯微鏡、偏光顯微鏡、X射線衍射分析、拉曼光譜分析等方法對(duì)壁畫成分及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。本研究豐富了新疆和田地區(qū)壁畫顏料的分析研究，為絲綢之路石窟壁畫材質(zhì)工藝研究、后續(xù)保護(hù)修復(fù)材料及工藝選擇提供科學(xué)依據(jù)。

1 樣品與實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

實(shí)驗(yàn)樣品出土于達(dá)瑪溝托普魯克墩1號(hào)佛寺遺址，為6塊無(wú)法拼對(duì)修復(fù)的，帶有典型顏色的壁畫殘塊。分別編號(hào)為藍(lán)色(1#)、綠色(2#)、白色(3#)、紅色(4#)、褐色(5#)、赭黃色(6#)(圖1)。

圖1 壁畫樣品照片F(xiàn)ig.1 Samples of wall paintings

1.2 儀器及實(shí)驗(yàn)條件

1) Stemi 2000-C型體視顯微鏡(德國(guó)蔡司公司)用于壁畫樣品形貌觀察。放大倍數(shù)1.95～200，冷光源8 V，20 W，最大工作距離286 mm。

2) XL3t手持式X熒光光譜分析儀(美國(guó)尼通公司)用于顏料組成元素分析。使用X射線激發(fā)Ag靶，分辨率小于190 eV，激發(fā)能量50 kV/40 μA，檢測(cè)時(shí)間30 s，采用礦土模式。

3) Smart LAB X射線衍射儀(日本理學(xué)株式會(huì)社)用于顏料結(jié)構(gòu)分析。Cu靶，狹縫DS=SS=1°，RS=0.15 mm，電壓40 kV，電流40 mA。測(cè)量時(shí)樣品水平放置不動(dòng)，避免樣品掉落，防止樣品轉(zhuǎn)動(dòng)帶來(lái)的應(yīng)力變化。

4) Invia拉曼光譜分析儀(英國(guó)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(zhǎng)514 nm，物鏡放大倍數(shù)100倍，信息采集時(shí)間10 s，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。

5) Leica DMLSP偏光顯微鏡(德國(guó)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，酒精稀釋后以鎢針研勻，用圓形蓋玻片封蓋，加熱滴膠固化后進(jìn)行觀察。

2 分析結(jié)果

2.1 壁畫結(jié)構(gòu)觀察

從形貌觀察，1#～6#壁畫殘塊的結(jié)構(gòu)比較一致，選用6#樣品進(jìn)行壁畫結(jié)構(gòu)分析，以確定壁畫的制作工藝。由體視顯微鏡觀察(圖2)可見，6#赭黃色壁畫由支撐體、 地仗層、 白粉層和顏料層構(gòu)成，其中白粉層厚度約為0.5 mm，顏料層厚度約為0.08 mm；經(jīng)過鏡檢分析，判斷地仗層主要材質(zhì)為黏土、細(xì)沙、麥草纖維等。

圖2 體視顯微照片F(xiàn)ig.2 Stereomicroscopic photo

2.2 X熒光分析結(jié)果

樣品原位無(wú)損X熒光分析(XRF)結(jié)果(表1)表明，2#綠色顏料主要元素為Cu及少量Ca和Fe。因此，推測(cè)綠色顏料可能是含Cu的綠色礦物顏料。常見含Cu的綠色礦物顏料有氯銅礦[Cu2(OH)3Cl]和石綠[CuCO3·Cu(OH)2]，具體成分有待結(jié)合拉曼光譜和偏光顯微分析印證。同時(shí)該樣品含有的少量Ca和Fe，可能來(lái)自下層的白粉層或地仗。3#白色顏料主要元素為Ca及少量Fe，常見含Ca的白色顏料有石膏(CaSO4·2H2O)、方解石(CaCO3)。4#紅色顏料主要元素為Hg，推測(cè)紅色顏料可能為朱砂(HgS)。5#褐色顏料主要元素為Fe，推測(cè)褐色顏料可能為鐵紅(Fe2O3)。

表1 樣品XRF分析結(jié)果Table 1 XRF results of the samples

2.3 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)果如圖3～4所示。由圖可知，3#白色顏料在11.66°、20.84°、29.17°有強(qiáng)衍射峰，與石膏三強(qiáng)峰完全吻合，因此白色顏料是石膏。5#褐色顏料在11.68°、13.45°、20.82°、26.76°、29.21°、37.92°有強(qiáng)衍射峰，其中13.45°、26.76°、37.92°的特征峰與鐵紅匹配，推斷褐色顏料為鐵紅；11.68°、20.82°、29.21°為石膏三強(qiáng)峰，可能來(lái)自白粉層。石膏作為白粉層常見于龜茲地區(qū)佛教石窟壁畫中，特別是克孜爾石窟壁畫中[5]。達(dá)瑪溝壁畫極有可能與塔克拉瑪干沙漠北緣的克孜爾石窟一樣，使用石膏作為底色層。

圖3 白色顏料(上)與石膏(下)XRD圖譜Fig.3 XRD patterns of white pigments and gypsum

圖4 褐色顏料(上)與鐵紅(下)XRD圖譜Fig.4 XRD patterns of brown pigments and iron red

2.4 拉曼光譜分析結(jié)果

1#藍(lán)色顏料的激光共聚焦拉曼光譜圖見圖5a。圖5a顯示，256、545、584、802、1 090、1 638 cm-1峰與青金石的特征峰位置一致，表明藍(lán)色顏料為青金石。2#綠色顏料的特征峰位于511和911 cm-1(圖5b)，與氯銅礦吻合，推斷綠色顏料為氯銅礦。3#白色顏料的特征峰位于1 006和1 130 cm-1(圖5c)，與石膏特征峰位置一致，表明白色顏料為石膏。5#褐色顏料的拉曼特征峰位于224、291、408 cm-1(圖5d)，與鐵紅吻合[10]，褐色顏料即為鐵紅。

圖5 樣品拉曼光譜圖Fig.5 Raman spectra of the samples

2.5 偏光顯微分析

利用偏光顯微鏡對(duì)6個(gè)顏料樣品進(jìn)行分析，結(jié)果見圖6。由圖可知，1#藍(lán)色樣品晶體在單偏光下為巖石狀，呈現(xiàn)淡藍(lán)色至濃艷的亮藍(lán)色；正交偏光下為全消光，其伴生產(chǎn)物呈四次消光，折射率較小，偏光特征與青金石吻合。2#綠色樣品晶體在單偏光下呈暗綠色，邊緣圓潤(rùn)，中心有核；在正交偏光下呈弱消光，折射率較大，偏光特征與氯銅礦一致。3#白色樣品晶體在單偏光下為長(zhǎng)方形巖石狀，白色半透明；消光性較弱，折射率稍小，符合石膏的偏光特征。4#紅色樣品晶體在單偏光下為長(zhǎng)條狀或破裂狀巖石形態(tài)，大顆粒呈紅或赭黃色，小顆粒呈現(xiàn)黃色；正交偏光下為火紅色并帶有赭黃色調(diào)，個(gè)別顆粒呈現(xiàn)四次強(qiáng)消光，折射率較高，偏光特征與朱砂一致。5#褐色樣品晶體在單偏光下顏色較為暗淡，顆粒邊緣較為圓潤(rùn)，正交偏光下呈現(xiàn)全消光，折射率較大，偏光特征與鐵紅相同。6#赭黃色樣品晶體在單偏光下為巖石狀，邊緣較為圓潤(rùn)；正交偏光下多全消光，折射率大，偏光特征與鐵黃一致。

圖6 樣品偏光顯微分析結(jié)果Fig.6 PLM photos of the samples

3 討 論

綜合多種分析結(jié)果可以看出，達(dá)瑪溝佛寺所使用顏料全部為礦物顏料，其藍(lán)色顏料為青金石，綠色顏料為氯銅礦，白色顏料為石膏，紅色顏料為朱砂、褐色顏料為鐵紅，赭黃色顏料為鐵黃。

青金石為堿性鋁硅酸鹽礦物，化學(xué)式為(Na，Ca)7～8(Al，Si)12(O，S)24[SO4，Cl2(OH)2]。因其“色相如天”，從古至今一直是人們所珍視的寶石和裝飾品?？脊刨Y料表明，阿富汗巴米揚(yáng)石窟公元6～7世紀(jì)壁畫及印度阿旃陀石窟都使用了青金石顏料[11]。在我國(guó)，新疆克孜爾石窟從魏晉時(shí)期開始就將青金石作為唯一藍(lán)色壁畫顏料[5]。敦煌石窟早期壁畫藍(lán)色顏料也以青金石為主，后在歷代壁畫中都有使用[12]。此外，在陜西旬邑東漢壁畫墓[13]、甘肅張掖馬蹄寺、永靖炳靈寺[14]、天水麥積山[15]、山西大同云岡石窟[16]中都有使用青金石[17]。達(dá)瑪溝壁畫多以藍(lán)色繪制瓔珞及背光等，其呈色深邃明澈，符合青金石的呈色特點(diǎn)。據(jù)研究，我國(guó)克孜爾石窟及敦煌石窟中的藍(lán)色顏料產(chǎn)自阿富汗，且阿富汗東北部地區(qū)是絲綢之路沿線青金石的主要產(chǎn)地，其出產(chǎn)的青金石廣泛用于絲路沿線的諸多古代遺址中[11]。從時(shí)空框架及文化傳播角度，推斷達(dá)瑪溝所使用的青金石可能也產(chǎn)自阿富汗地區(qū)。

氯銅礦即堿式氯化銅，屬于鹵化物礦物，化學(xué)式為Cu2(OH)3Cl，呈寶石綠至墨綠色，具有金剛光澤。氯銅礦在我國(guó)古代使用悠久而廣泛，且古人已熟練掌握制造方法，唐初吐魯番文書及其后的敦煌莫高窟藏經(jīng)洞都有關(guān)于人工制造銅綠顏料的記載。新疆克孜爾石窟在公元3世紀(jì)已經(jīng)使用人造氯銅礦作為壁畫顏料，并一直將氯銅礦作為唯一的綠色顏料[5]。敦煌石窟自北涼至元代的千余年間大量使用了氯銅礦[18]。此外武威天梯山、天水麥積山[19]、山西云岡石窟[20]、陜西彬縣大佛寺[21]的綠色顏料經(jīng)分析都有氯銅礦。達(dá)瑪溝壁畫多以綠色描繪卷草及頭光等，其呈色典雅清澈。氯銅礦在我國(guó)新疆地區(qū)蘊(yùn)藏豐富，上世紀(jì)在新疆塔里木盆地北緣的托克遜縣及西天山的尼勒克地區(qū)均有新發(fā)現(xiàn)的氯銅礦礦床[22]。結(jié)合上述文獻(xiàn)推斷達(dá)瑪溝壁畫所用氯銅礦可能產(chǎn)自新疆本地。

鐵黃，即土黃，以赭石礦為原料制得的天然氧化鐵黃顏料，主要成分為Fe2O3·H2O，呈橙黃色至暗黃色。與鐵黃在化學(xué)成分和顏色上相似的礦物顏料還有褐鐵礦和赭石。褐鐵礦化學(xué)組成為Fe2O3·nH2O，含鐵量一般為30%～60%，常含多種雜質(zhì)，顏色為黃褐色或深褐色。赭石是氧化物類礦物剛玉族赤鐵礦，主要成分為三氧化二鐵(Fe2O3)，呈暗棕紅色或灰黑色。人類較早發(fā)現(xiàn)并使用了鐵黃，但由于鐵黃、褐鐵礦等與赭石成分有相似之處，且易于轉(zhuǎn)化，關(guān)于鐵黃顏料的考古資料并不如其他顏料豐富。陜西石峁遺址二里頭文化時(shí)期的壁畫使用鐵黃作為黃色顏料[23]，山西絳縣橫水倗國(guó)西周墓地的荒幃中發(fā)現(xiàn)鐵黃顏料[24]。此外，天水麥積山石窟[19]、山西云岡石窟壁畫[20]、陜西橫山縣羅圪臺(tái)元代墓葬壁畫[25]及河南濟(jì)源市明代墓葬壁畫[26]都使用了鐵黃顏料。鐵黃因其特有的呈色特點(diǎn)夏代以來(lái)就為人類所利用。在達(dá)瑪溝壁畫中，主要以土黃作為赭黃色描繪人物面龐，其表現(xiàn)生動(dòng)而溫雅。達(dá)瑪溝佛寺被毀壞后其壁畫被黃沙掩埋，在該地下環(huán)境中鐵黃顏料保存了千年之久，仍色澤鮮艷生動(dòng)。

4 結(jié) 論

利用體視顯微鏡、X熒光光譜、X射線衍射分析、拉曼光譜分析、偏光顯微鏡等多種分析方法對(duì)新疆達(dá)瑪溝佛寺遺址出土的6個(gè)具有代表性的壁畫樣品進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，達(dá)瑪溝壁畫由支撐體、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，其藍(lán)色顏料為青金石，綠色顏料為氯銅礦，白色顏料為石膏，紅色顏料為朱砂、褐色顏料為鐵紅、赭黃色顏料為鐵黃。該研究為絲綢之路石窟壁畫材質(zhì)工藝研究和后續(xù)保護(hù)修復(fù)的材料及工藝選擇提供了科學(xué)依據(jù)。