古老石窟如何“青春永駐”

游客在云岡石窟參觀。新華社發

中國地質大學（北京）水資源與環境學院學生在云岡石窟取鹽樣。中國地質大學（北京）供圖

剛剛過去的“五一”假期，云岡石窟、龍門石窟、莫高窟前人潮涌動，五湖四海的游客前來參觀游覽，一睹千年石刻的莊嚴與瑰麗。

當公眾沉醉于石頭雕琢的藝術奇跡時，中國地質大學（北京）水資源與環境學院副院長、水文地質學家蔣小偉教授卻倍感壓力：“游客活動增多，洞窟內二氧化碳和水汽含量可能增大，為石窟保護帶來了新的挑戰。”

這不禁讓人疑惑，石窟保護與地質學有何關聯？如何讓古老石窟煥發時代光彩？

為石窟“把脈問診”

采訪之際，蔣小偉正匆匆趕赴山西大同。如今，大同云岡石窟已成為蔣小偉的第二個辦公室。

“游客關注的這些‘石頭藝術品’與山體相連，本身就是山體的一部分，其穩定性是工程地質問題。”蔣小偉解釋道，“巖石水分控制巖石風化和結構劣化，進而決定文物穩定性。診斷洞窟中單一或者多種水分來源是水文地質工程者的‘專長’。”

在中國地質大學（北京）校園里，記者見到了中國文化遺產研究院教授級高級工程師、著名巖土類文物保護專家黃克忠。他告訴記者，我國石窟、土遺址、古遺址等土石類文物長期暴露于自然環境，保護難度極大。巖體失穩、水患侵蝕、風化剝落是貫穿始終的三大頑疾，病害成因復雜、治理周期漫長、修復風險極高，即便是故宮石雕、長城土遺址等重點文物，也面臨持續風化與結構劣化威脅。

“文物風化，如同人之衰老，是不可逆轉的自然規律。”蔣小偉坦言。文物行業有句諺語：“干千年，濕千年，不干不濕兩三年。”這句話點明了干濕交替是加速石體崩解的主要誘因，而芒硝、瀉利鹽等鹽分的結晶過程也會加劇石刻文物的損壞。

“水鹽交替作用，是石窟風化成為世界性難題的關鍵所在。”黃克忠表示。降水入滲、地下水、上層滯水、毛細水、凝結水、結晶水等以多種形態侵入巖體，與鹽分運移形成耦合破壞，導致石體酥堿、開裂、泛白、剝落。“不治水，防風化就無從談起”，因此，治理前期必須精準探查水分來源、運移通道與破壞規律，地質勘察監測工作往往占據了保護工程的大部分時間。

蔣小偉進一步介紹，“作為水文地質工作者，我們團隊的主要工作就是圍繞‘水的來龍去脈’和‘鹽的來龍去脈’展開，診斷出水分、鹽分的具體來源，服務文物科學保護。近期，我們團隊針對鹽分來源問題取得了一些新成果，借助硫氧同位素示蹤技術，區分了酸雨、山體內部蒸發鹽等不同的鹽分來源”。

文保技術不斷精進

夏季的云岡石窟，常受悶熱潮濕的“桑拿天”影響，這也是洞窟內凝結水和鹽風化最為明顯的時期。

中國地質大學（北京）水資源與環境學院博士生歐陽愷皋，2022年5月至9月在云岡石窟待了整整四個月。他和其他幾名研究生在導師蔣小偉的帶領下，在洞窟開展系統性鹽害調查。

帶著濕潤露氣的清晨，工作便已開始：有人負責記錄巖壁風化和鹽分分布情況，有人使用紅外相機拍攝壁面溫度分布，還有人對鹽分樣品進行取樣、編號。歐陽愷皋介紹，看似簡單的記錄和采樣工作，需要在洞窟內對多個壁面逐一作業，往往要持續數小時甚至一整天。為了更精準地監測，團隊師生自主研發出“石窟巖石含水率監測系統”，為石窟保護提供了技術支撐。

在石窟保護的歷程中，科技的力量從不缺席。

20世紀50年代，我國石窟保護尚處起步階段，僅憑傳統工匠經驗，難抵自然侵蝕。1960年，水文地質工程地質學家王大純教授和巖石礦物學家蘇良赫教授等組成團隊走進石窟，逐一考察，首次將地質科學系統引入石窟保護，開創文物保護地質學新篇。

當時，黃克忠師從王大純，在云岡石窟完成了本科論文。他回憶，那是一場“拓荒”式的工作：沒有現成的理論可借鑒，就對照普通工程地質標準摸索文物保護的特殊要求；缺乏專用設備，就將地質勘探儀器改造后用于石窟監測；擔心鉆探損傷文物，就采用淺孔取樣結合物探的方法獲取數據。

云岡石窟第一、二窟試驗工程的治水對象是區域性側向滲流形成的泉水。黃克忠記得，王大純先生力主“疏”字治水，引流泉水、降低地下水位，這一方案歷經六十余載風雨檢驗，洞窟至今安穩如初。

2009年至2012年，云岡石窟研究院（云岡研究院前身）黃繼忠研究館員和中國地質大學（北京）水資源與環境學院萬力教授共同主持了國家“十一五”科技支撐計劃項目《石質文物保護關鍵技術研究——云岡石窟水分來源綜合探查技術研究》。這是我國針對石窟水分來源的首個國家級科研項目，標志著云岡石窟水害防治研究進入有組織科研階段。該項目針對大氣降水通過裂隙的下滲、砂巖內殘留孔隙水的滲出、地下水的毛細上升以及空氣中水汽的凝結四種水分來源開展綜合探查，形成了一套基于地球物理勘探、水文地質勘查等技術的石窟多源水害綜合探查技術。

這些先進技術的系統化應用，如同為云岡石窟的水害問題做了一次全面的“CT”檢查，讓研究從以往的宏觀觀察逐步走向微觀精準分析。

打造可復制可推廣的保護方案

“灌漿錨固、噴錨加固、防滲排水、防風化材料試驗……”作為我國巖土文物保護學科奠基人，黃克忠對這些土石類文物保護方案如數家珍。

“樂山大佛歷經頂部防滲、疏干排水等綜合治理，有效緩解佛體風化滲水難題；大足石刻采用有機硅類材料開展防風化加固試驗，經數十年監測驗證安全有效；交河故城作為我國最大最古老生土遺址，依靠錨固、灌漿等技術穩住邊坡危體。此外，故宮石雕、蘇州虎丘塔、吉林高句麗墓葬、連云港將軍崖巖畫、湖北銅綠山古銅礦遺址等，均在地質病害治理、結構加固、環境干預等方面積累了寶貴經驗，構成中國土石文物保護的完整實踐譜系。”黃克忠回顧道。

歷經數十年接續奮斗，我國土石類文物保護成效卓著。黃克忠介紹，我國已從過去的文物保護受援國轉變為技術輸出國。以敦煌研究院與國際機構合作為標桿，我國在風沙治理、微環境監測、壁畫保護、石窟結構加固等領域形成了成熟體系，并成功應用于柬埔寨吳哥古跡等海外項目。

目前，蔣小偉團隊在云岡石窟所取得的研究成果，在實際落地應用時，可根據不同文物的特征因地制宜制定保護方案。

“我國砂巖石窟集中分布于西北地區的新疆、甘肅、寧夏和陜西，華北地區的山西，以及西南地區的四川、重慶。這些地區分別對應干旱氣候區、半干旱半濕潤氣候區和濕潤氣候區。我們下一階段的目標是不斷完善不同氣候區水分、鹽分來源識別方法，服務不同地區石窟寺保護。我們不僅要治好云岡石窟的‘病害’，更要為全國石窟寺保護提供可復制、可推廣的‘地大方案’。”蔣小偉說。

（光明日報）