李元濤　李園霖　羅麗

摘 要：正定隆興寺作為我國佛教文化遺產的代表之一，其石質文物具有極高的文化價值和歷史價值。然而，長期以來，石質文物的保護工作卻存在一定的不足，比如缺乏科學隨機保護措施等。本研究旨在探索對正定隆興寺石質文物進行科學保護的方法和措施，以提高其保護水平。同時，也為其他文化遺產的保護提供參考。

關鍵詞：正定隆興寺；石質文物；科學保護；文物保護；文物修復

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

1 正定隆興寺石質文物保存狀況科學調查

正定隆興寺文管所在20世紀80年代對隆興寺有些石質碑刻進行過保護修復，1985年6月將摩尼殿后“文革”中拉倒的石碑重新粘接、立起；1987年9月將龍藏寺碑基礎升高，下接青石一段，立于原長方形碑座下發(fā)現(xiàn)的鰲座上，并重建碑樓。我們在前期病害調查過程中，發(fā)現(xiàn)有些石質文物受環(huán)境的影響及人為的破壞，已威脅文物的安全及穩(wěn)定，并且病害形式多樣，其典型病害主要有片狀剝落、鱗片狀起翹與剝落、人為污染、動物病害、水泥修補及不當修復、微生物病害、孔洞狀風化、表層空鼓、殘缺、水銹結殼、機械裂隙等，尤其是風化裂隙更加嚴重，碑刻表面的文字模糊不清。

文物病害主要是由于氣候的反復變化以及各種氣體、水溶液和生物的活動，導致石質文物發(fā)生風化，其結果是弱化破壞巖石顆粒間的連接，形成、擴大巖體裂隙，降低斷面粗糙程度，甚至化學成分逐漸發(fā)生變化，巖石由整塊變成裂塊，堅硬變成疏松，甚至巖石的礦物也發(fā)生分解，從而降低巖石的強度和穩(wěn)定性。隆興寺石質文物病害調查主要依據(jù)《石質文物保護工程勘察設計規(guī)范》《石質文物病害分類與圖示》。隆興寺石質文物分布情況具體如下：山門門前左右兩側石獅、六師殿、招待所西側墻壁上、隆興寺木工房、井亭、龍騰苑、轉輪藏、戒壇東側臺基上，主要集中在摩尼殿后、大悲閣月臺等，詳細見表1。

2 石質文物的損傷機制

物理風化也被解釋為機械性風化，地球表面的巖體通過震動等機械作用，發(fā)生了物理結構的改變，巖石由堅硬變得松散，由大塊變成小塊，最后變成細小的碎屑，但化學組分沒有改變，沒有新的礦物形成。物理風化主要有熱脹冷縮、冰劈作用、層裂（卸載作用）、可溶性鹽的晶漲作用四種方式。

2.1 熱脹冷縮

在泥灰?guī)r中，發(fā)育有細微的網(wǎng)格紋理。這些紋理從顏色到其中充填物均清晰可見，紋里寬窄不一，以順向者居多，充填物多為亮灰色的方解石和暗褐色的黏土。紋理的大小、多寡及其分布很不均勻，應是經歷次構造運動的影響，紋理的變化視巖石所處的受力部位而異，有沿順層面的縱張裂隙，橫切層面的橫向裂隙。平行層理的紋理居多，且對數(shù)層風化裂隙起著控制作用①。

巖石是熱的不良導體，當外界溫度升高或受到太陽照射時，表層巖體首先受熱發(fā)生膨脹，而內部仍然保持著原來的體積，如此反復會在巖體表層引起層狀脫離。在夜間，外層冷卻收縮，體積減小，但內部余熱未散，體積不變，如此則會引起巖體表層徑向開裂。對于泥灰?guī)r石刻，風化裂隙發(fā)育速度隨季節(jié)冷熱溫差效應甚為敏感，研究區(qū)四五月份晝夜溫差變化較大②。春季經常受蒙古高壓、海上高壓及西來低壓槽影響，天氣多變，干燥多風，是干燥季節(jié)，易導致風化裂隙迅速形成、擴張。

2.2 可溶性鹽的晶漲作用

由于毛細水的侵蝕作用，石質文物近地面表層積聚的大量可溶性鹽會隨水沿著石質文物結構中的各種裂隙向上滲透到一定高度。一旦水分蒸發(fā)，這些鹽類就會結晶析出，晶漲作用會逐漸拓寬裂隙，同時還會把原有孔隙堵塞。石質文物基礎部位的酥堿粉化多與可溶性鹽的晶漲有關。

2.3 溶蝕作用

在溶蝕的作用下，泥灰?guī)r的化學組成和構造將發(fā)生改變。這一方面是由于泥灰石的組成發(fā)生了改變。溶解過程導致碳酸鈣含量減少，而風化過程中Fe2+向Fe3+轉變，生成氧化鐵[Fe（OH）3]膠態(tài)沉積，從而改變了巖漿的色澤。原始的泥灰?guī)r經過喀斯特風化后，變成了風化巖和斜坡上的殘積土，經溶解后，巖石中的黏性礦物顯著增多，在孔隙周圍留下了蒙脫石等礦物質。

另一方面，由于泥灰?guī)r中有微小的節(jié)理和裂縫的存在，會產生溶洞，特別是在石質文物斜坡表面的強烈風化區(qū)常會產生溶洞和碎裂，以塊石和碎石夾黏土為主的鈣質泥巖夾層，通過層向錯動和溶洞泥化，形成了一條富鐵的泥化條狀巖石。泥灰?guī)r溶蝕是一種典型的水巖反應，其溶蝕過程中不但會造成巖體中礦物成分的再分布，還會引起巖體微結構的變化，進而影響其物理性能。在溶解后，泥灰?guī)r巖體的力學特性和變形破壞特征如下：

一是成分復雜，其溶蝕過程與灰石有很大區(qū)別，從顯微鏡下可以看到，在可溶巖和不可溶巖的交界處，溶蝕作用更為顯著，在可溶巖的一面容易形成溶腔、溶孔等溶化形式，而其他諸如硅質和泥質成分等物質則沒有溶化，而是在溶化孔的附近聚集。

二是利用電子顯微鏡對巖樣的可溶性組分進行分析，發(fā)現(xiàn)方解石的結晶呈定向分布，導致了巖樣在與節(jié)理平行的取向上機械性能下降，從而促進了巖樣的溶解。

三是根據(jù)巖體構造特征，溶解活動活躍的區(qū)域主要集中在節(jié)理、裂隙和裂縫發(fā)育區(qū)域，特別是裂縫端部處，溶解活動一般是從這里開始的，并逐步擴大。

四是巖石的溶蝕作用促進受力巖體裂隙相互作用、擴展、聚集，使巖體強度降低。裂隙聚集、擴展又為水化學作用和滲透提供了更有利環(huán)境③。

2.4 生物風化作用

生物風化作用主要分為兩個方面：一方面是生物的機械破壞作用，另一方面是生物的化學破壞作用。

2.4.1 生物機械破壞作用

扎根于地基或者基礎部位的植物，尤其是樹木，它們的根須不斷生長、增粗、伸長，像楔子一樣對裂隙兩壁施加壓力，使裂隙寬度不斷增加，這是植物的根劈作用。根劈作用在部分碑刻中的體現(xiàn)尤為明顯，會使碑刻出現(xiàn)松動、位移，甚至傾斜的現(xiàn)象。除此之外，一些小型動物的活動對場地也會產生一定的機械破壞，如筑巢等。

2.4.2 生物化學破壞作用

植物及微生物在新陳代謝過程中，會從周圍的土壤和巖石中吸收養(yǎng)分，同時也分泌出各種酸類物質來分解礦物，促使礦物中一些活潑的金屬陽離子游離出來，一部分供其吸收，另一部分隨水流失。如藻類和苔蘚等，均能夠分泌有機酸，而菌類物質能夠利用空氣中的氮制造硝酸。與此同時，生物遺體在還原環(huán)境下會逐漸發(fā)生腐爛分解，形成暗黑色膠狀腐殖質。腐殖質中富含各種有機酸、鉀鹽、磷鹽及碳氮化合物。一方面這些物質對巖石起著化學破壞作用，另一方面，這些成分可以促進植物生長，形成了一個循環(huán)，使生物風化不斷加劇。

2.5 人為影響因素

人為影響因素大致可分為管理維護不完善和有意、無意的破壞。某些時候我們并沒有認識到一些社會活動會引起自然環(huán)境的惡化，自然環(huán)境的惡化會對文物造成不可逆的損害，這些屬無意識的破壞。這種破壞的特點是在短期內不易覺察、相對持久、變化速度緩慢，但天長日久卻是非常嚴重的④。

3 材料分析技術方法

石質文物的材料分析主要采用X射線熒光光譜儀（XRF）、拉曼光譜、顯微鏡、紅外光譜儀對試樣的表觀形態(tài)、礦物成分、微觀結構等進行測試，分析巖石的組成、表層析出物、污染物、早期修復材料的主要成分。

樣品1，編號ZDLXS-1，取自18號碑身右側黃色污染物（圖1），將該樣品進行拉曼光譜及顯微鏡測試（圖2、圖3）。拉曼光譜測試結果顯示主要物質為Fe2O3，顯微照片為紅色，結合現(xiàn)場實際，此表面物質應為泥灰?guī)r內部所含鐵礦。

樣品2，編號ZDLXS-2，取自2號碑身下部白色污染物（圖4），對該樣品進行拉曼光譜及顯微鏡測試（圖5、圖6）。顯微照片顯示為大部分白色晶體中摻雜了少量其他顏色的晶體，拉曼光譜顯示主要物質為CaCO3，部分為SiO2，結合現(xiàn)場實際，我們認為該白色污染物應是石材本身的一部分，是因石材內部成分不一致，導致外部顏色、形態(tài)有所差異。

4 石質文物的保護修復

石質文物的保護修復包括以下內容：除塵、清洗、加固、空鼓灌漿及結構裂隙的修復、機械裂隙和風化裂隙的修復、石質文物表面清洗、殘缺修復、風化孔洞的修復、水泥修補等不當修復的更正等。石質文物表面污染物清洗是清除附著于石質文物表面的有害有機體，比如可溶性鹽、人為污染、過往修復的殘留物、微生物及雜草等。粉化加固的目的是為改善礦物組分之間的黏合力以穩(wěn)固其物理結構，增強石質文物巖體的機械性能⑤。首先應選擇合適的、滲透性好的加固材料，使加固材料由表面向巖體中滲入，改善了石質文化遺存層的力學性質。對石質文物進行加固處理，可在一定程度上減少石質文物中的空隙度，從而增強石質文物的抗風化性能。石質文物的裂紋或空隙會發(fā)生水的滲入、存水等⑥現(xiàn)象，對石質物造成損害。修復石質文物的斷口時，通常采用黏性更好的聚合物，如果斷口比較大，則需要采用不銹鋼錨桿進行固定。

在具體的保護與修繕工作中，也并非都是上述問題，具體的工作內容與程序應視具體情況而定。一般來說，都應先將石質文物的表面清理干凈，受環(huán)境因素的影響，石質文物的表面十分脆弱。就每個步驟的保護處理而言，一定要選擇合理的處理方法，避免石質文物再次受到不可逆的損害。其處理的方式和所用的保護材料除了與材料本身的性質有關外，還與石質文物的巖石結構、礦物性質以及使用的環(huán)境條件有關。在此需要著重說明的是，防護材料的選擇雖然很重要，但是對防護材料的運用更關鍵。即便是一種很好的防護材料，如果操作方法不正確，也會產生不好的效果。因此，在對石質文物保護處置的成效進行評估時，必須對防護材料和處置方式進行全面的評估，并且必須由專業(yè)的修復人員具體參與實施，這一點非常關鍵。

溫濕度變化會導致石質文物表層水與氣體體積的熱變化，當一個或多個因素改變時，巖石自身的狀態(tài)（化學組成、水分含量等）將改變，這種改變會對巖石造成破壞，并且隨著時間的推移，石質文物的損害速度也會加快，對石質文物的保護和修復就是盡量減少這種影響，或者減緩這種影響。要做到這一點，一種措施是改善周圍的環(huán)境，另一種措施是在石材上涂適當?shù)姆雷o材料，也可以同時采取這兩種措施。由于隆興寺石質文物受外界環(huán)境的干擾強烈，可以用物理保護手段來減少降雨、潮濕空氣、溫度變化以及空氣污染等環(huán)境因素的作用，比如：設置恒溫、恒濕、適宜石質文物保護的鋼化玻璃罩體。

5 結語

綜上所述，石質文物的保護修復包括污染物及積塵清洗、風化裂隙加固、斷裂粘接、結構裂隙填充，定期維護保養(yǎng)，修復中的每一個環(huán)節(jié)都很重要，需要專門的部門和專業(yè)修復人員來負責。隆興寺石質文物修復和保護需要多學科知識的交叉融合，石質文物保護修復人員需要具備生物學、化學、物理學、美術學等專業(yè)素養(yǎng)。對已完成保護的石質文物要持續(xù)跟蹤檢測，持續(xù)深化前期研究，不斷推廣文物保護理念，持續(xù)開展隆興寺、開元寺等其他石質文物的科技保護。

本文在對正定隆興寺石質文物進行概述的基礎上，分析石材的性質和石質文物的損傷機制，并對石質文物的科學保護方法進行深入研究。本文認為科學隨機的保護措施包括加強監(jiān)測和考察、制定細化的保護計劃、進行適當?shù)默F(xiàn)場保護和修復、使用科學合理的環(huán)境控制手段等。通過上述措施，可以有效減緩正定隆興寺石質文物的自然老化，減少人為破壞，并保證其原有的文化和歷史價值。同時，正定隆興寺石質文物保護研究也為其他文化遺產的科學保護提供了有益的參考和借鑒。未來，將在當前的基礎上繼續(xù)優(yōu)化保護工作，以期在石質文物的病害機制診斷、清洗方法、新型材料使用、監(jiān)測技術及信息技術運用等方面取得成果。文化和旅游部副部長、國家文物局局長李群在視察正定隆興寺時強調，要深入學習貫徹習近平總書記關于文物工作重要講話和指示批示精神，系統(tǒng)推進古城整體保護，深化拓展考古發(fā)掘研究，大力提升博物館教育功能，持續(xù)加強文物安全，努力實現(xiàn)文物工作高質量發(fā)展⑦。

注釋

①于遠忠.泥灰?guī)r風化速度問題[J].水文地質工程地質，1983（5）：27-30.

②劉海燕，柴建峰，李增學，等.泥灰?guī)r的微觀結構及溶蝕過程分析[J].遼寧工程技術大學學報（自然科學版），2009（5）：724-726.

③張詩嘉.沈陽故宮石質構筑物及文物建筑石構件病害淺析[J].居舍，2022（1）：177-180.

④曾德偉.新型鍛造法蘭節(jié)點受力性能研究[D].武漢：武漢大學，2013.

⑤張云.對西安碑林石質文物科學保護問題的思考[J].碑林集刊，2005（00）：5.

⑥Tabasso，楊軍昌，黃繼忠.石質品的保護處理[J].文物保護與考古科學，1996（5）：55-63.

⑦文宣.文化和旅游部領導在河北調研文物工作[N].中國文化報，2022-07-11（004）.