义县万佛堂石窟渗水病害问题浅析

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[摘要]义县万佛堂石窟建于北魏太和、景明年间（公元499～502年）。1988年被国务院公布为第三批第四十五项全国重点文物保护单位。分东西两窟，受风化病害影响，造像大部分已脱落，渗水病害为风化病害的主要诱因之一。

[关键字]义县万佛堂石窟 渗水 凝灰岩 造像

[中图分类号] TQ531.6 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-4-68-2

0前言

义县万佛堂石窟建于北魏太和、景明年间（公元499～502年）。1988年被国务院公布为第三批第四十五项全国重点文物保护单位。是我国东北地区年代最早、规模最大的石窟群，具有很高的历史价值与艺术价值。被誉为北方石窟造像艺术宝库。石窟凿于悬崖峭壁，下临宽阔的大凌河水。分为东西两窟，石窟长期受风化病害影响，造像大部分已风化脱落，现共存窟（龛）22个，造像430余尊。

石窟位于万佛堂村东南约一公里的福山山上，保护区范围内，海拔高度在77～120m之间，地形高低起伏，大致为北高南低，属低山丘陵地貌，大凌河水紧贴石窟下方，由西向东流过，万佛堂石窟保护区附近大凌河的海拔高度在66～68米范围。

1义县万佛堂石窟风化病害

渗水是诱发义县万佛堂石窟风化病害的主要因素。

义县万佛堂石窟位于万佛堂村东南约一公里的福山山上，属低山丘陵地貌。石窟区岩石出露，局部见上覆土层且较薄，其厚度在0.2～0.6米，未见明显潜水或上层滞水分布，区域内岩性为晶屑凝灰岩，少见裂隙水发育，仅大凌河水紧贴石窟下方，自西向东流过。调查区域范围内水体补给来源主要为大气降水。

石窟区内出露的地层主要为白垩系浅黄褐色或浅灰绿色火山灰沉积的、砂砾及碎屑结构火山凝灰岩，局部窟顶上覆第四系松散冲洪积或残坡积成因的土层，上部发育有植物及植物根系。第四系全新统（Q2 el+dl）残坡积物：黄褐色，主要为粘性土或含砾石粘性土，稍湿，松散～稍密状态，主要分布于窟顶，见植物或树木生长的地方，厚度一般在0.3～0.6m左右。白垩系（K）晶屑凝灰岩：黄褐色或浅灰绿色，主要由晶屑、火山灰及粘土矿物组成，晶屑主要为长石及云母，胶结物由粒度小于0.05mm的火山灰及粘土矿物组成，轻微沸石化。质软多孔隙。层理发育，黄褐色晶屑凝灰岩呈薄层、中厚层或厚层，浅灰绿色晶屑凝灰岩呈巨厚层。在万佛堂石窟山体上取风化程度相对较弱、较完整岩块进行室内岩石的物理、水理及力学性质试验，岩石的颗粒密度介于2.49～2.54g/cm3之间；饱和块体密度介于2.10～2.14g/cm3之间；膨胀率介于1.86～2.67%之间；自然吸水率介于7.34～10.06%之间；饱和吸水率介于11.63～13.03%之间，软化系数介于0.38～0.44之间。取典型岩石样品，采用X射线衍射仪，在电压：40Kv；电流：40mA；靶型：Cu靶；起始角：5°；终止角70°；扫描速度：0.5秒/步；积分时间：0.02条件下，岩石主要矿物成分中蒙脱石含量介于20.1～21.7%之间。从上述实验数据可以看出：万佛堂石窟区域内出露的火山凝灰岩软化系数较小，为易软化岩石，其岩石耐风化、耐水浸能力较差，饱和系数介于0.63～0.77之间，其耐冻性较差，吸水性较强，矿物成分内，蒙脱石含量较大，蒙脱石的水含量因环境湿度的变化极大，具有较高的吸水膨胀能力。

2石窟渗水病害

造成石窟渗水病害主要为直接渗水和凝结水。

2.1直接渗水病害

东窟为围绕着一小的突出山体开凿雕刻而成，原石窟为两层，现存的石窟整体窟顶较薄，上覆土层较少，岩石，岩体长时期受阳光、空气、雨水等外营力作用下，风化成片状或鳞片状。本区域内的裂隙主要是层面裂隙，产状大致与本区域的岩层产状相同，同时，也发育着几条小的卸荷裂隙。渗水源头主要为大气降水沿着东窟窟顶较发育的层状裂隙或卸荷裂隙渗入窟内，造成石窟渗水。

西窟为万佛堂石窟中受渗水病害影响最大的区域，上部浅黄色薄层～厚层晶屑凝灰岩与下部巨厚层晶屑凝灰岩间见一较大角度不整合面，其主要在西一窟、西五窟及西六窟窟内窟壁距地面1.0米左右高处出露，造成石窟内渗水病害。较明显的角度不整合面出露为东窟东侧圣水洞即由此因素形成。 其余大部分为受层面裂隙及卸荷裂隙影响而产生的渗水裂隙，窟顶外面最上部为现代的地砖铺平，地砖下部及中间间隙未做处理，且地砖下部土层吸水性较强，表层岩石风化严重，裂隙极发育，大气降水沿着极发育的风化裂隙渗入，之后再沿着向窟内发育的层面裂隙、卸荷裂隙、构造裂隙等渗入窟内，造成病害，局部裂隙沿产状发育至窟外斜坡处，大气降水沿着窟外斜坡渗入窟内。西二窟-西四窟窟顶面平台虽现代进行过水泥砂浆薄层加固处理，但由于时间较长、温差变化较大、东北地区的冻胀因素等影响，局部水泥砂浆与原岩分离、脱落。大气降水沿着水泥砂浆与岩石脱离处及窟顶裂隙渗入进窟内，造成石窟渗水。西一窟、西五窟、西六窟后代的窟前檐与原岩脱离，也是造成其渗水病害因素之一。

2.2凝结水病害

区域内主要河流为大凌河。古称渝水，北魏时称白狼河，明代始称大凌河。大凌河发源于建昌县西南的老山垛东北，流经喀左、朝阳、北票市转向东南，由九关台门入义县境，经县城北门口外东流经复兴堡汇细河在张家堡乡木厂堡流出县境进入凌海市，流经面积23048平方公里，最大流量1500m3/s，最小流量0.54m3/s，枯水年平水期2.02m3/s，最长持续85天，河水含砂量70公斤/m3。大凌河在义县境内全长66.5平方公里，汇水面积1750平方公里。

大凌河水紧贴石窟下方，自西向东流过。受季节及温差影响，早晚大凌河上方水气环绕，水气进入石窟内，在石窟表面凝结，被石窟表面岩石吸收，引起石窟岩石矿物体积的膨胀与收缩，致使石窟表层岩石疏松、脱落。进入石窟内，日光未照射部位，可明显感觉到石壁上凝结的水气。

渗水及凝结水对万佛堂石窟文物本体的影响较大，主要因素为，其地里位置地处东北，冬季严寒，夏季炎热，早晚温差较大，同时石窟岩石吸水性较强，吸水膨胀率较大，渗入石窟内的水份及大凌河水气在石窟表面形成的凝结水，被石窟表面岩石吸收，使石窟表面岩石产生膨胀，水份蒸发后，岩石收缩，如此反复，使得石窟表面岩石产生无数细小裂纹，同时，受东北地区，冬季冻胀的影响，石窟表面岩石呈鳞片状开裂及脱落，本区的渗水病害水源主要为大气降水，多集中在5～10月份降水比较集中季节。大气降水沿着裂隙渗入窟内，冲蚀造像，加重岩石风化，水份蒸发，残留的盐份在岩石表面结晶，形成泛碱现象。影响石窟整体美观，本区最大佛像—交脚弥勒，佛像头部残留有黑色水蚀后的痕迹。

渗水病害对于义县万佛堂石窟是影响其岩石风化脱落的主要因素，石窟内造像现以较快的速度风化脱落着，造像逐渐脱落及缺失。作为东北地区年代最早、规模最大的石窟群，义县万佛堂石窟的历史价值与文化价值是不可估量的。

参考文献

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[2]王五力，张宏，张立君等； 辽宁义县-北票地区义县地层层序-义县阶标准地层剖面建立和研究之一[J]； 地层学杂志；2003年，27（3）；227-232.