揭開千年文物的“保護(hù)密碼”
來源：新華每日電訊作者：齊中熙 2024-06-28 09:40
文化遺產(chǎn)不僅是歷史的見證、文明的標(biāo)志，更承載著中華傳統(tǒng)文化生生不息、賡續(xù)不絕的厚重基因。
樂山大佛、敦煌莫高窟、嘉峪關(guān)長城、樓蘭古城……第三次全國文物普查顯示，我國有不可移動文物超過76.67萬處，其中全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位5058處。
這些歷經(jīng)滄桑的遺址，如何抵抗歲月的侵蝕？從文物核心本體保護(hù)到文化遺產(chǎn)的綜合性保護(hù)，如何運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)解決文物保護(hù)中的諸多難題？
綜合施治：系統(tǒng)化為文物保護(hù)去除“病根”
大渡河、青衣江和岷江三江交匯處，坐落著有1300多年歷史的樂山大佛像。
樂山大佛開鑿在紅色山巖體上，是世界現(xiàn)存最大的石刻坐佛，通高約71米，有“山是一尊佛，佛是一座山”的美譽(yù)。
然而，這樣的紅砂巖山體，歷經(jīng)千年風(fēng)化病害嚴(yán)重，有的巖體表面明顯泥沙化，用手指輕輕一蹭便可能脫落。此外，由于長期的自然作用和人為干擾，佛像上長了很多苔蘚和雜草。游客眼里看到的就是“臉花鼻黑”“流淚”“長草”“開裂”等現(xiàn)象。
“為大佛診斷和治理病害，并不像人們想象的除除雜草那樣簡單，稍有不慎，很容易造成過猶不及的‘保護(hù)性破壞’。對它的保護(hù)不是單純的文物保護(hù)，而是一個綜合性的治理。”中國中鐵科研院文化遺產(chǎn)保護(hù)研究院（中鐵文保）院長、國家文物局石窟寺文物保護(hù)技術(shù)重點(diǎn)科研基地主任王逢睿說。
自1914年以來，樂山大佛先后進(jìn)行了7次較大規(guī)模的表面修復(fù)，但都沒有系統(tǒng)性地從根源上解決問題。2022年，來自中國文化遺產(chǎn)研究院、敦煌研究院、四川省文物考古研究院等單位的專家們經(jīng)過現(xiàn)場勘查后一致認(rèn)為，樂山大佛存在多種病害，最主要“病根”在水患。
“相比北方干旱、多風(fēng)沙的氣候，川渝地區(qū)石窟保護(hù)面臨的最大難題是高溫、潮濕、多雨等導(dǎo)致的淺表部劣化、滲水及生物病害等。”王逢睿說。對這些裸露在大自然中的石窟進(jìn)行保護(hù)修復(fù)，最大的難題是既要保護(hù)修復(fù)，又要保持原貌。
迄今，對這類涉及地質(zhì)、氣象、材料、生物以及水文等多學(xué)科的石窟保護(hù)，文物部門正持續(xù)進(jìn)行綜合研究，并有了一定基礎(chǔ)理論進(jìn)展。
其實(shí)，很多石窟在鑿刻時，都會考慮通風(fēng)排水等因素。古人在建造樂山大佛之初也設(shè)計出一套科學(xué)完善的排水系統(tǒng)，使之盡量免遭雨水侵蝕。
“設(shè)計者在大佛的耳部、肩部和胸部建造了一套設(shè)計精巧、隱而不見的相互貫通的排水排濕通風(fēng)廊道，有效阻隔了山體滲水對大佛的影響。”樂山大佛石窟研究院院長范元元說，清代詩人王士禎有關(guān)樂山大佛的詩句“泉從古佛髻中流”，講的正是這套排水系統(tǒng)。
然而，因長久裸露在戶外，特別是受自然環(huán)境的影響，樂山大佛這類石窟隨時間推移，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、材質(zhì)劣化、滲水侵蝕和生物污染等多重病害日益嚴(yán)重。
范元元告訴記者，目前對不可移動文物的保護(hù)修復(fù)，文物界有一個共識，即“最小干預(yù)，強(qiáng)度匹配，外觀協(xié)調(diào)”，而要達(dá)到這個目標(biāo)非常困難。
針對樂山大佛體內(nèi)滲漏問題，中鐵文保團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)一種熒光碳點(diǎn)示蹤技術(shù)，以銀杏葉為前驅(qū)體，現(xiàn)場制備碳量子點(diǎn)作為示蹤劑。通過合理布置示蹤劑投放點(diǎn)和取樣點(diǎn)，精細(xì)探測石窟寺滲流路徑及來源。
與此同時，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)采用地質(zhì)聚合物改性傳統(tǒng)捶灰材料，對潮濕環(huán)境下石質(zhì)文物實(shí)施精細(xì)化修復(fù)，形成了文物病害信息采集分析、無損探查與微損檢測、文物賦存環(huán)境監(jiān)測預(yù)警、石窟淺表層巖體劣化修復(fù)等成套關(guān)鍵技術(shù)。
熒光碳點(diǎn)示蹤技術(shù)成本低、效率高，填補(bǔ)了石窟寺滲流探測領(lǐng)域技術(shù)空白，突破了示蹤劑在此領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。技術(shù)成果在樂山大佛的水害治理工作中得到了成功應(yīng)用。
“樂山大佛修復(fù)項(xiàng)目已被國家文物局列為川渝石窟保護(hù)性示范項(xiàng)目。”王逢睿說。
數(shù)字賦能：數(shù)字化技術(shù)與傳統(tǒng)保護(hù)相得益彰
我國目前發(fā)現(xiàn)的76.7萬處遺址中，土遺址占1/3。樓蘭古城遺址，便是我國數(shù)量龐大的土遺址之一。
深處羅布泊無人區(qū)腹地的樓蘭古城，是漢晉時期的絲路名城，在漢代成為絲綢之路上的要道。
100多年前，瑞典人斯文·赫定在羅布泊探險時，首次發(fā)現(xiàn)樓蘭遺址并將其公之于眾，由此掀起長達(dá)一個多世紀(jì)的樓蘭考古熱。近幾十年來，中國科學(xué)家深入羅布泊考察、研究，讓淹沒在歷史浮塵下的輝煌文明重現(xiàn)于世。
然而，樓蘭古城遺址所處環(huán)境極為惡劣，位于羅布泊沙漠溝壑相間的雅丹地貌中。而年均8級大風(fēng)天數(shù)則高達(dá)80天，七八月期間，地表溫度可達(dá)65攝氏度。
“土遺址是文物保護(hù)行業(yè)中一個世界級難題。”敦煌研究院副院長郭青林認(rèn)為，土遺址本身比較脆弱，大多數(shù)都在露天保存，坍塌、風(fēng)化等因素容易導(dǎo)致其快速消失，而一旦消失將無法證明過去的歷史。同時，按照文物保護(hù)最小干預(yù)的原則，許多巖土工程方法無法直接采用。
2006年，我國第一批文化遺產(chǎn)領(lǐng)域國家科技支撐計劃項(xiàng)目啟動，使我國在土遺址的建造技法、制作材料、病害分類、加固材料、遺址穩(wěn)定性、加固效果評價、監(jiān)測及預(yù)防性保護(hù)等方面取得了豐富成果，成功搶救了一大批瀕危遺址。
新時代背景下，中鐵文保團(tuán)隊(duì)結(jié)合全新的勘測理念及技術(shù)，探索出一條將數(shù)字化技術(shù)與傳統(tǒng)文物保護(hù)充分結(jié)合的路徑。
“巖土工程領(lǐng)域比較成熟的錨固及灌漿技術(shù)，于20世紀(jì)末被引入到土遺址保護(hù)中，通過與化學(xué)防風(fēng)化相結(jié)合，初步形成了土遺址保護(hù)加固的成套技術(shù)。如今，我國對土遺址的保護(hù)已由搶救性保護(hù)逐步向預(yù)防性保護(hù)過渡。”中鐵文保西北片區(qū)負(fù)責(zé)人周鵬說。
自2020年6月13日開始，周鵬帶領(lǐng)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對樓蘭古城三間房和佛塔遺址進(jìn)行勘測并進(jìn)行搶救性修復(fù)。通過實(shí)地勘測分析，團(tuán)隊(duì)成員認(rèn)為，在極端氣候環(huán)境下，最好的保護(hù)是進(jìn)行預(yù)防性保護(hù)監(jiān)控監(jiān)測，為將來保護(hù)修復(fù)提供科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。
在修復(fù)基礎(chǔ)上，文保團(tuán)隊(duì)積極探索跨界創(chuàng)新，開展了一項(xiàng)名為“數(shù)字樓蘭”的科技保護(hù)與文化展示工作。
在羅布泊腹地?zé)o人區(qū)，“中鐵文保”開展極端環(huán)境下遺址本體保護(hù)與“數(shù)字樓蘭”信息化監(jiān)測項(xiàng)目，通過不間斷監(jiān)測遺址區(qū)環(huán)境影響因素以及對風(fēng)沙侵蝕與遺址損毀模式的深入研究，精細(xì)修復(fù)了遺址本體結(jié)構(gòu)殘損與表層劣化，并借助“天-空-地”一體化監(jiān)測體系，實(shí)現(xiàn)了對遺址及周邊地貌環(huán)境、氣象變化的遠(yuǎn)程監(jiān)測，更將遺址景觀實(shí)現(xiàn)了三維精細(xì)展示和720°全景虛擬漫游等多重功能。
給文物“做手術(shù)”：傳統(tǒng)工藝和現(xiàn)代科技有效結(jié)合
歷史文化遺產(chǎn)是不可再生、不可替代的寶貴資源，文物的稀缺性與脆弱性相疊加，大大增加了對其實(shí)施保護(hù)工作的技術(shù)難度。
在四川省都江堰市城南處，有一座國家一級文物——奎光塔。奎光塔是國內(nèi)層數(shù)最多的古磚塔，其通高52.67米、總共17層，重達(dá)3460噸，始建于明代，初為石塔，明末毀于洪水，清道光年間重修。四面被青城、靈巖、玉壘諸山環(huán)繞，又有岷江水繞，雄秀萬狀。
2008年汶川地震，周邊建筑毀損嚴(yán)重，而有幾百年歷史的奎光塔卻僅結(jié)構(gòu)受損，在塔體西南側(cè)和東北側(cè)5層至塔頂出現(xiàn)了自下而上的貫穿裂縫。
成功抵御住汶川地震、晃而不倒的秘密在哪？原來，在地震發(fā)生前，奎光塔經(jīng)歷過一次“糾偏加固手術(shù)”。
王逢睿告訴記者，奎光塔是近年來我國古磚塔保護(hù)在傾斜糾偏方面的典型案例。奎光塔因采用磚砌、地理位置屬于岷江河灘及層數(shù)高等原因，經(jīng)歷百余年后，塔基開始傾斜。上世紀(jì)80年代初，傾斜更加明顯。
“看當(dāng)時資料，塔底東側(cè)、西側(cè)被拉伸開裂，塔身達(dá)到26‰的傾斜率，大大超過了國家規(guī)范允許的4‰。”王逢睿說。
1999年，中鐵文保專家團(tuán)隊(duì)趕到都江堰，對奎光塔所處地質(zhì)環(huán)境、病害情況展開調(diào)查，并首次提出迫降、頂升組合協(xié)調(diào)糾傾的方法，就是將地基再挖深，擴(kuò)大填充原基礎(chǔ)，再用頂升方法扶正，給奎光塔做了一次精準(zhǔn)的“糾偏加固手術(shù)”。
團(tuán)隊(duì)順利完成了一至六層塔身加固、擴(kuò)大填充原基礎(chǔ)，保證基礎(chǔ)長期穩(wěn)定并改善其承重條件的基礎(chǔ)加固。扶正后的奎光塔外觀更加雄偉壯麗，抗震能力大幅度增強(qiáng)。
奎光塔的成功修復(fù)，被譽(yù)為傳統(tǒng)工藝和現(xiàn)代科技有效結(jié)合的典范。
“通過奎光塔項(xiàng)目，我們形成了古塔健康診斷、可靠性鑒定及修繕加固的成套技術(shù)，通常涉及測量測繪、無損檢測、結(jié)構(gòu)性能評價、地基基礎(chǔ)加固與塔體扶正、塔身加固及構(gòu)件修繕等多學(xué)科。”王逢睿說。
編輯：關(guān)坤
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