壁画彩塑颜料分析及其颜料的稳定性——绿色和蓝色颜料的稳定性

　　对绿色和蓝色颜料稳定性的研究，选择了莫高窟十六国至宋朝不同时期洞窟中的绿色颜料和蓝色颜料为实验对象。首先对这一时期不同朝代洞窟中的绿色和蓝色颜料作X射线衍射分析，准确确定绿色和蓝色颜料，然后对不同朝代洞窟中的绿色和蓝色颜料逐一作色度监测，以探讨绿色和蓝色颜料的色度变化规律，分析研究两种颜料色度变化与环境的关系。
　　(一)实验
　　测试仪器及分析条件
　　Minolta CR-121色度计(美国盖蒂保护所提供)
　　丹东产Y-4Q型X射线衍射仪
　　Cu Kα，λ=1.54178A，Ni滤波
　　管电压35kV
　　管电流20mA
　　(1)壁画颜料的X射线衍射分析
　　对莫高窟壁画中，自十六国、北魏、西魏、北周、隋、唐(包括初、盛、中和晚唐)、五代、西夏和宋不同朝代、不同年代的19个代表性洞窟中的绿色颜料和蓝色颜料作X射线衍射分析。分析结果是，壁画中所使用的绿色颜料主要是石绿[CuC03·Cu(OH)2]和氯铜矿[Cu2(OH)3Cl)。这两种颜料有时单独使用，有时混合使用，其中以氯铜矿的使用最为广泛。表3-15列出了历代壁画中的绿色颜料X射线衍射分析结果。壁画中所使用的蓝色颜料主要是石青[2CuC03·Cu(OH)2]和青金石[(Na，Ca)8(AlSiO4)6(SO4，S，Cl)2]，其中青金石的使用较为广泛。表3-16是历代洞窟中的蓝色颜料X射线衍射分析结果。
　　(2)颜色监测
　　对莫高窟十六国、北魏、西魏、北周、隋、初唐、盛唐、晚唐、五代、西夏、宋代的18个代表性洞窟的绿色颜料和蓝色颜料作出色度监测，所测颜料的色度数据见表3-17、表3-18。
　　要想知道壁画颜料是否变色或褪色，首先必须确定这种颜料的原始颜料的基准色值。但是显而易见，目前我们无法知道一千多年前壁画颜料原始状况的色度值。如前所述，X射线衍射分析证明壁画绿色颜料是石绿和氯铜矿，蓝色颜料主要是石青和青金石。因此，对壁画中绿色颜料是石绿和氯铜矿的，选定原生矿物孔雀石和原生矿物氯铜矿为颜料的色度值做基准色度值。对壁画中蓝色颜料是石青和青金石的，选定原生矿物蓝铜矿和原生矿物青金石为颜料的色度值做基准色度值。应用国际照明委员会推荐的计算色差公式，可以计算出各个朝代的洞窟中，绿色和蓝色颜料两种颜料的色度值与其对映原生矿物为颜料的基准色度值的色差。如果壁画中，目前的颜料的色度值接近基准色度值，则色差值较小，即颜料的变色也较小；反之，如果壁画中目前颜料的色度值偏离基准色度值，则色差值较大，即颜料的变色也较大。事实上，绘制壁画时使用的就是这种原生矿物颜料，所以现存壁画颜料的色度值应与原生矿物颜料的基准色度值接近，如果色差偏大或偏小，都能说明颜料颜色的变化，或者说颜料的不稳定性。表3-17、表3-18分别是不同朝代壁画绿色颜料和蓝色颜料与原生矿物颜料的色差△E。以色差△E为纵坐标，朝代先后顺序为横坐标，分别作出的绿色颜料和蓝色颜料的色差△E-朝代图(图3-16、图3-17)。
　　从表3-17可以看出，敦煌壁画中各朝代洞窟中的绿色颜料的色度变化极小。这点说明，绿色颜料氯铜矿和石绿在莫高窟的自然环境条件下是相当稳定的，距今1000多年的绿色颜料的色差改变也仅几个数值。
　　从图3-17可以看出，壁画蓝色颜料与原生矿物颜料基准色之间的色差较大，北魏至西夏折线色差值在30～40之间波动。在所监测壁画的蓝色颜料中，大部分是青金石，但所测几处壁画中青金石与原生矿颜料色差又较小。那么，所测整个蓝色颜料色差值大的原因，可能是绘制壁画时调色造成的。清代的蓝色颜料色差值为10左右，较接近于基准值，表明清代的蓝色颜料的变化较小。北魏至西夏段折线色差值一直在30～40之间波动，表明蓝色颜料在这一时期已经趋于相对稳定状态。从整个折线发展的趋势上可以看出，不同朝代、不同时期的壁画中的蓝色颜料都有一定程度的褪色现象。虽然不同时期的蓝色颜料的色度与原生矿颜料色度值相比，都有较大的差别，但是不同时期蓝色颜料的色度彼此之间却比较接近，色差值大约为10。这点说明蓝色颜料在壁画上的变化不是一个持续的过程，而是在最初阶段经过一定程度的变化后就达到相对稳定状态。这种相对稳定状态与壁画的原始状态有一定差别。
　　(二)颜色的稳定性与自然环境的关系
　　X射线衍射分析表明敦煌莫高窟壁画中使用的绿色颜料是氯铜矿和石绿，蓝色颜料是石青和青金石，都是天然无机矿物颜料。它们在自然环境中有着特殊的稳定性，即使发生了一定程度的褪色，但仍能基本保持原来的色泽。正是由于这一点才使得古代壁画在经历了千百年漫长的岁月之后仍然能较好的保存下来。目前壁画上的绿色颜料和蓝色颜料都处于比较稳定的状态，这种状态不是壁画的原始状态，而是经过一段时间的变化后壁画颜料逐渐与周围大气环境作用形成的一种相对稳定状态。这点充分说明颜料是否变化不仅与颜料本身的特性有关，而且与周围环境有着密切的关系。因为，新开挖的洞窟环境条件，与经历了相当一个历史时期后的洞窟环境条件有很大差异，特别是窟内的湿度比较大。但经历相当一个历史时期后的洞窟环境与莫高窟区域环境逐渐趋于平衡，特别是大多数洞窟内的环境比新开挖时干燥得多。壁画颜料的变色主要是洞窟开挖后，最初的一个历史时期造成的。
　　从壁画的绿色、蓝色颜料色差比较(图3-18)图中可以看出，蓝色颜料的变化比绿色颜料的变化要大得多，这表明蓝色颜料没有绿色颜料稳定。蓝色颜料在西夏以前色差值变化了大约35数值，而绿色颜料色差值仅仅改变了几个数值，这也说明自然环境对蓝色颜料的影响较大。因此，壁画颜料的变色受环境条件的影响十分显著。敦煌莫高窟壁画中的绿色颜料和蓝色颜料，目前都处于一种相对稳定状态，如果破坏了这种壁画颜料已经适应了的自然环境，壁画的颜色就会发生新的变化。因此，要使壁画颜料目前的相对稳定状况持续下去，必须保持目前洞窟小环境的相对稳定，防止空气污染，保持洞窟适度通风，避免洞窟中出现高湿度等，这是保护石窟壁画颜料稳定最有效的途径。