麦积山石窟风化病害研究

麦积山石窟风化病害研究

1 前言

1.1 麦积山石窟概况

麦积山位于甘肃省东南，天水市东南方50公里的北道区麦积山乡南侧，东经106°00′10″，北纬34°21′09″，是西秦岭山脉小陇山中的一座孤峰。麦积山风景名胜区总面积215平方公里，包括麦积山、仙人崖、石门、曲溪四大景区和街亭古镇。麦积山石窟始建于十六国后秦时期（386～417年），历经北魏、西魏、北周、隋、唐、五代、宋、元、明、清等十余个朝代的开凿和重修，现存大小窟龛221个，各类造像7800多身，壁画一千余平方米。因有大量精美的泥塑造像，被称为“东方雕塑陈列馆”。此外，窟区还有附属的古建筑群瑞应寺、舍利塔以及诸多碑碣、经卷文书等文物。麦积山石窟是中国四大石窟之一，是丝绸之路上一颗璀璨的明珠。1961年3月，被国务院公布为第一批全国重点文物保护单位。

麦积山石窟是中国石窟艺术的重要组成部分，规模宏大、内容丰富、保存完好、景观优美，具有极高的历史、艺术和科学价值，与敦煌、云冈、龙门等大石窟齐名；十六国时期，作为关陇地区最重要的佛教艺术中心，麦积山石窟的造像充分汲取了印度和中亚地区的佛教造像特征，又融入了北凉、西秦的因素，对北魏造像艺术的形成产生了深刻影响。麦积山石窟的北朝泥塑造像特色鲜明，独树一帜，具有同时期最高的艺术造诣，在塑作技法上吸收了西域、中原以及南朝佛教艺术因素，形成了民族化、民间化和世俗化风格，成为中原佛教艺术向西域和南朝传播的中继站，并对川北、河湟、河西诸石窟产生了重要影响。映射出随着古丝绸之路而来的印度佛教艺术传入中原后，在不同历史时期的发展变化脉络，对于全面了解和掌握佛教艺术中国化的历史进程具有至关重要的作用。麦积山独特的山形，崖面上宏伟壮观的窟龛建筑群，与周边秀丽旖旎的自然景观完美地融为一体，是人类在追求精神信仰的历史进程所创造的一个奇迹，也是中国乃至世界宗教文化景观的典范之一。

1.2 论题研究背景及意义

麦积山地处秦岭山脉西段北麓，由第三纪砂岩构成，岩体结构较疏松。基岩裸露，呈砖红色，夹有薄层砂岩及含泥砾岩，大体为水平层，胶结程度较差，加之麦积山石窟正处于中国南北地震带和东西地震带交汇点，致使石窟在历次大地震中剥落坍塌较严重。残存

崖壁或危岩高悬，或严重破碎，一遇强烈地震，即有再度坍塌之虞。为防止崖壁及洞窟坍塌，在1977年～1984年实施了麦积山山体加固工程，采用“喷、锚、粘、托”方案对石窟主要病害进行综合治理，加固危岩、充填裂隙、防止表面崖体风化，并用伸出崖面的钢锚杆作为受力钢筋，做成钢筋混凝土悬臂梁，替代古代木栈道梁。解决了崖体的稳定性问题，保证了悬空石窟的安全。对崖壁采用“喷、锚、粘、托”方法进行加固，在岩体表面形成一道钢筋混凝土外罩，虽然增加了岩体的稳定性和抗风化性，却降低了岩体的透气性和透水性，造成崖壁排水不畅、洞窟内湿度增大以及个别洞窟渗水等问题。部分溶解有可溶性盐类的水分从洞窟岩壁中渗出，对壁画、泥塑的危害很大，引起诸如岩壁酥松，壁画和泥塑酥碱、坍塌及霉变、画面起甲等病害。

麦积山石窟的风化病害状况，已经引起了文物管理部门的高度重视，国内外学者也展开了各种相关研究，对于麦积山地区的地质构造、地形地貌、地层岩性，麦积山孤峰的岩层褶曲、岩性等均有了一定的定性、定量研究，对麦积山石窟流水侵蚀、剥落坍塌等风化病害的原因、形成过程等有了初步的认识。通过对麦积山石窟特殊地理地质环境的研究，以及对其风化病害中的剥落坍塌等问题的形成原因、现存类型、分布特征、危害程度等的分析概括，以及由此提出的针对性的解决方案，助力于麦积山石窟整体的保护工作，减缓其风化程度，延长文物的保存时间。

2麦积山石窟工程地质环境概况

2.1 气候条件

麦积山石窟所在的天水市属于温带大陆性气候和亚热带气候的过渡地带，城区附近属温带半湿润气候，苏城—立远一线以南属于北亚热带，年平均气温为11℃。最热月7月，平均气温为22．8℃；最冷月1月，平均气温为-2.0℃。年平均降水量491.7毫米，自东南向西北逐渐减少。南部亚热带林区年降水量为800—900毫米，中东部山区雨量在600毫米以上，渭河北部不及500毫米。年均日照2100小时，渭北略高于关山山区和渭河谷地，日照百分率在46—50%，春、夏两季分别占全年日照的26.6%和30.6%，冬季占22.6%。冬无严寒，夏无酷暑，春季升温快，秋多连阴雨。气候温和，四季分明，日照充足，降水适中。极端最高气温38.2℃，极端最低气温-17.4℃。每年9月至11月，是天水市全年最佳旅游季节。

麦积山地区属湿润山区气候，雨量较多，湿度较大。年平均降水800mm，蒸发量980mm，

相对湿度74%。年平均气温为8℃，极端最高气温为38.28℃，极端最低气温为-19.2℃。麦

积山地区属于暖温带落叶阔叶林区域暖温带南部落叶栎林亚林带。华北、华中、华西植被

区系成分的交汇之处。植被资源极其丰富。几十年来由于毁林开荒，森林覆盖率逐渐下降，

直接影响了石窟文物的环境景观。现已开始实施退耕还林。

2.2 工程地质条件

地形地貌

麦积山地貌单元系属西秦岭构造剥蚀低山丘陵区，麦积山因形似麦垛而得名，山顶高

程为1671.4米（1985年国家高程基准），山高约142米，陡立岩壁呈85°倒坡。山崖东

侧为一宽2～3m的小山梁；西侧为一崩坡积形成的缓坡地带；北侧（后部）为倾角50度左

右的斜坡，植被茂盛；南侧为研究所及景区场地；顶部为一小山脊，最宽处为8m（隋代舍

利塔处），一般宽仅2～3m，两侧均为较陡斜坡，平均倾角为50度左右，麦积山石窟即开

凿于南面裸露基岩崖面之上，各个石窟由不同方向的“之”字型栈道连接。

地层岩性

麦积山地区是中生界地层的中心地区，以白垩系地层为主。白垩系地层分布面积较大，

而且集中，层厚，近水平产状，因其是构成麦积山石窟的载体而进一步被命名为麦积山组

（k

m），标准剖面位于土桥子以西的陈家庄—阮家沟一带，层型剖面厚度大于482.50m。麦2

积山组岩性主要为砖红色—紫红色厚层块砾岩夹砂砾岩及砂质泥岩。

麦积山石窟地层系老第三系（E）中上部（渐新统——始新统）的紫红色、砖红色砂砾

岩所组成。其岩性为砾岩，砂砾岩夹有薄层的砂岩或含砾泥岩等。胶结程度较差，成分以

泥质为主，尚有Fe质及Ca质，分布不均。砾石成分较复杂，主要为上古生界片麻状黑云

母花岗岩、闪长岩及下古生界石子绿泥石斜长片麻岩，黑云母石英片岩，少量石英岩和变

质砂岩等古老变质岩系。砾石最大直径为30cm，一般约为2cm。砾岩、砂砾岩呈厚层～中

厚层构造，层理复杂，纵向变化较大，有明显的交错层。交错层发育处的砂岩层平均粒径

2cm，次棱角状。含砾泥岩往往夹在其中，呈薄层透镜状出现，其粘性小，砂粒多，吸水性

小，滴酸起泡，强度低。由于砾岩及砂砾岩胶结程度不一和风化作用，在局部含泥量较高

的表层强风化处往往用手能将其扳开。