第三讲文物性地质景观环境工程地质

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第三讲 文物性地质景观环境工程地质问题
何谓景观？
景观
自然景观 人为景观
兼具二者特征 (历史上 人类改造）的，即文 物性地质景观
自然景观：是指具有人文欣赏价值的地理、地貌和地质现象，如山水、 溶洞和自然造型等。
人为景观：如人造园林、楼台亭树和假山等。
文物性地质景观： 是在人类历史上人工修饰自然景观而成的石窟、石雕、岩画以及古矿冶 遗址等。
属于这一岩石类型的石窟还有新疆的库车森木塞姆石窟、玛札伯哈石窟 、吐鲁番伯孜克里石窟；甘肃固原须弥山石窟、凉州天梯山石窟；河南 巩县石窟；四川乐山凌云寺大佛造像；江西通天岩石窟等。
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第三讲 文物性地质景观环境工程地质问题
砂 岩 地 貌
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砂
岩
甘肃永靖炳灵寺石窟
（砂岩夹泥岩）
耐久性、透气性、透水性和粘接牢固性等性能的研究。
在我国，1992年潘别桐、黄克忠等曾对文物性地质景观 (尤其是石窟) 问题作过系统的研究。
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第三讲 文物性地质景观环境工程地质问题
二、我国文物地质景观的类型及工程地质环境
文物性地质景观：指历史上人工修饰的石质景观或人类活动过的地区， 且目前无明显的移位者。
第三讲
文物性地质景观的
环境工程地质问题
武汉大学水利水电学院 杨连生
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第三讲 文物性地质景观的环境工程地质问题问题
山 是 一 尊 佛， 佛 是 一 座 山
乐山大佛—1
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第三讲 文物性地质景观的环境工程地质问题问题
乐2山020大/4/佛5 —2
乐山大佛（又名凌云大佛）。地处 四川省乐山市，为弥勒佛坐像。大 佛雕凿在岷江、青衣江、大渡河汇 流处的岩壁上，佛像开凿于唐玄宗 开元初年（公元713年） ，直至唐 德宗贞元19年（公元803年）完工， 历时90年。大佛通高71米，头高 14.7米，头宽10米，发鬏1021个， 耳长7米，鼻长5.6米，眉长5.6米， 嘴巴和眼长3.3米，颈高3米，肩宽 24米，手指长8.3米，从膝盖到脚背 28米，脚背宽8.5米，脚面可围坐百 人以上。 大佛两侧的岩石是红砂岩，这种岩 石是一种质地疏松，容易风化的岩 石，比花岗岩软，是很好的适宜于 雕塑的材料。但佛像雕好后，容易 受到侵蚀、风化。
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拜城
千佛洞
新疆
须弥山
银川
N
大同
敦煌 兰州
宁夏
固原
绥德
陕西
彬县
太原
山西
甘肃
天水
万佛洞
都江堰
江油
麦积山石窟
大佛寺
省界 分布路线
四川
乐山
我国石质文物分布位置平面示意图
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宁夏固原须弥山石窟大佛
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对于开凿在碳酸盐类岩体 (石灰岩、白云岩、白云质灰岩)中的石窟而 言，降水和地下水的人渗，还将溶蚀岩体，造成石窟壁面灰华凝浆积 聚，掩盖石雕，损坏石刻。闻名于世的龙门石窟以及邯郸响堂寺石窟 、太原天龙山石窟等均已出现类似地质病害。
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陕西彬县大佛寺石窟 开凿在中粗粒砂岩夹
砾岩或薄层页岩中
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四川大足龙岗山石窟 （砂岩夹泥岩）
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2、砾岩型石窟
闻名中外的 甘肃敦煌莫高窟 就是开凿在鸣沙 山东麓的老第四 纪酒泉砾岩中;天 水麦积山石窟开 凿在老第三纪紫 红色砂砾岩夹薄 层泥岩中。这类 砾岩较疏松，成 岩程度差，地层 产状呈水平，岩 体完整性好。
一、文物性地质景观的研究动态
早在20世纪50一60年代，苏良赫、王大纯等曾先后对云岗石窟、龙 门石窟、敦煌莫高窟、大足摩崖石刻等文物地质景观进行过考察，初 步注意到文物保护方面的地质研究问题。
目前从环境地质角度研究文物的破坏与保护问题己受到普遍重视。
1988年9月在希腊地质维护；环境地质和历史足迹 ；历史建筑名胜的工程地质与建筑石料；工程地质与考古学勘察等问 题作了广泛的探讨。
云岗石窟 1
石窟始凿于北魏兴安二年(公元453年)，大部分完成于北魏迁都洛阳之前(公元494 年)，造像工程则一直延续到正光年间(公元520～525年)。窟中菩萨、力士、飞天 形象生动活泼，塔柱上的雕刻精致细腻，上承秦汉(公元前221年～公元220年)现实 主义艺术的精华，下开隋唐(公元581～907年)浪漫主义色彩之先河。
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佛
陕西咸阳彬县大佛寺石窟
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四川
青城山白云万佛洞
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甘肃
天水麦积山石窟
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云 岗 石 窟 大 佛
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云岗石窟佛群
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第三讲 文物性地质景观的环境工程地质问题问题
云 岗 石 窟 佛 群
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克孜尔千佛洞壁画
克孜尔千佛洞石窟
克孜尔系维吾尔语的译音，是“红色”的意思。克孜尔千佛洞位于新疆自 治区拜城县东南约60公里处,洞窟开凿在木札提河北岸明屋达格山的峭壁之 间。现存洞窟有编号的有236窟，其中的洞窟形制较为完整、壁画遗存较多 的约占三分之一。始凿于公元三世纪（东汉末年），五－七世纪为最盛期， 至八世纪末逐渐停凿，延续时间之长在世界各国也是绝无仅有的。
这个概念范围较广，具代表性的有石窟、石雕、石刻、岩画和文化遗迹 ( 如古采矿、冶炼遗址、宗教圣地及名人旧居等)。
（一）石质文物的类型 尽管我们的祖先未必理性地掌握了地质理论及其方法，但我国的石
窟寺多数开凿在依山傍水的崖壁上，组成崖壁的地层大都未经过强烈构 造变动，岩体的完整性较好，地层产状多为近水平或缓倾斜。这表明他 们起码自觉或不自觉地认识或掌握、运用了地质理论或方法。
这两条线主要为陆相碎屑岩沉积区，是新构造活动带，新第三系或老第 四系呈带状分布，成岩尚不完全，易于开凿和雕刻，且具有较好的自稳 性。这就是石窟艺术在这两条线分布的工程地质环境学基础，尽管当时 古人类未必自觉认识到这个规律。
敦煌莫高窟的工程地质环境表明，之所以在那里修建一个举世闻名的石 窟，是因为玉门砾石层的下部都是最古老的第四系地层，呈半固结状态， 成岩作用尚未完成，但自持力又较强，以致几千年不倒。西边的千佛洞， 东边的天水麦积山石窟、大同云岗石窟，乃至四川的大足石刻都反映了 类似的规律。
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砾岩
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3、灰岩型石 窟
著名的龙门 石窟群开凿在 中、晚寒武纪 的白云岩和鲕 状灰岩、泥质 条带灰岩中， 岩体受轻微构 造变动，无构 造断裂，岩体 完整性好。属 于灰岩型石窟 的还有山西太 原天龙山石窟 、晋词龙山道 教石窟，河北 邯郸响堂山石 窟等。
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近年来： 欧美学者研究了空气污染和酸雨对露天大理石雕刻品的损害; 埃及学者研究了干旱地区各种盐类，特别是可溶盐的结晶作用造成
石雕的破坏； 印度及东南亚地区的学者研究了生物风化对石质文物的危害及防治
对策; 一些地震多发区的学者研究了石雕的减震措施; 许多石质文物实验室正在进行各种保护性化学材料对保护石质文物
由于石窟寺的岩性类型和所处的自然环境的不同，经过千年以上的自然 地质营力和人类工程活动的作用，诱生环境地质病害类型、机理和防治 也各不相同。因此，在实际研究工作中，首先应查明石窟寺的岩石类型 和赋存的地质环境。
（二）石质文物的工程地质环境
以我国为例，石质文物的分布有一定的规律，主要有两条线：
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第一类环境地质病害
第二类环境地质病害
是由于自然地质作用引起的地 质病害，如由于裂隙交切及风 化地质营力作用，引起雕刻产 品坍塌脱落、岩石风化、渗水 病害、岩石溶蚀、地震坍塌、 冲沟切割、沙漠粉尘以及风蚀 掩埋等。
由于人类生产或工程活动引起自然环境 改变，在改变后的自然环境营力作用下 ，引起原有 (第一类)地质病害的加剧或 诱生新的环境地质病害。如：
按照岩性可把我国石窟寺分为四种类型。
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第三讲 文物性地质景观环境工程地质问题
1、砂岩型石窟 开凿在砂岩或砂岩夹薄层泥岩、页岩中的石窟。这类石窟约占总数的
80%以上。如： 新疆拜城克孜尔石窟就开凿在新第三系的砂岩夹泥岩地层中，砂岩疏 松，成岩程度差； 甘肃永靖炳灵寺石窟也开凿在砂岩夹泥岩中； 陕西彬县大佛寺石窟开凿在早白垩系洛河组紫红色中粗粒砂岩夹砾岩或 薄层页岩中，岩石疏松，孔隙率高达20%一25%，成岩程度较好;著名的 云岗石窟开凿在株罗纪砂岩夹泥质、粉砂质页岩中； 四川大足龙岗山和宝顶山石窟均开凿在早、晚株罗纪蓬莱镇组和遂宁 组的红色砂岩夹泥岩地层中。
爆破震动及采矿引起地面和边坡岩体的变 形破坏；兴建水库引起小气候环境改变而 诱生的岩石风化加剧；酸雨、煤尘引起的 岩石蚀变;改变河道引起洪水淹没等。
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