拉曼光谱在水泉梁北齐墓葬壁画颜料中的研究分析 |
| 2013-12-16 13:17 作者：胡文英 王岳 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网11月21日文】据《硅谷》杂志2012年第17期刊文称，为科学有效的保护修复朔州水泉梁北齐壁画，通过拉曼光谱对壁画中所用的颜料进行相关的无损检测分析。结果表明，该壁画所用颜料以无机矿物颜料为主，同时采用少量的有机颜料靛蓝。壁画中可明确辨识的颜色有七种：红色、黄色、绿色、蓝色、黑色、白色、灰色。其中，红色颜料有铁红、土红和朱砂三种，黄色颜料为水合氧化铁，绿色颜料为孔雀石，蓝色颜料为靛蓝，黑色颜料为石墨，白色颜料为铅白，灰色为烟熏导致的碳颗粒覆盖于白灰层。检测分析结果，为水泉梁壁画的保护修复提供了科学的依据，对研究该地区颜料的使用种类与特点等相关问题具有重要意义。
0引言
山西朔州水泉梁壁画墓是2008年6月至8月，由山西省考古研究所、山西博物院、朔州市文物局和崇福寺文物管理所联合抢救发掘的大型北齐壁画墓。水泉梁壁画彩绘遍布全墓，人物众多，色彩丰富，彩绘的使用包括了红色、绿色、蓝色、黄色、黑色、白色等多种颜料。拉曼光谱仪配备显微镜装置采用光子探针，因具有对样品需求量少、检测速度快、分析结论准确等众多优点[3]，近年来在彩绘文物的研究得到充分运用，本文通过拉曼光谱仪对水泉梁墓壁画颜料的组成成分进行了分析与鉴定，为后期对其进行相应的保护修复与研究工作提供了科学依据。
1壁画颜料结构组成成分的拉曼光谱取样分析
1.1壁画背景介绍
山西太原王郭村北齐娄睿墓壁画的出土轰动了文物考古界和绘画艺术界，该壁画是上承魏晋、下启隋唐的代表作，填补了绘画史上的空白。山西朔州水泉梁壁画是在绘画内容与结构形式上与娄睿墓相近，但风格截然不同的北齐壁画遗存。该壁画保存较为完整，分为墓室壁画与甬道壁画两部分，画面描绘内容生动的再现了与墓主人身份、地位及生活相关的北齐历史社会风貌，具有重要的历史、艺术及科学价值。该壁画所用颜料丰富多样，包含了红色、绿色、蓝色、黄色、黑色、白色等多种色彩。通过壁画颜料的取样分析，对后期壁画的科学保护修复及其绘画工艺与材料特征等的研究具有重要意义。
1.2样品简介
1）样品种类
水泉梁壁画颜料色彩运用非常丰富，可明确辨识者有红色、绿色、蓝色、黄色、黑色、白色、灰色七种颜色，其中红色颜料按不同部位的色相又分为暗红、大红、土红、朱红、浅红五种分别进行取样分析。
2）分析方法与样品取样部位
拉曼光谱作为现代分析技术非常适合于珍贵艺术品颜料的无损分析[4]。水泉梁壁画的检测坚持“无损分析”的原则和出发点，检测选取的样品均为壁画揭取过程中搜集整理的掉落在地面上的壁画残块。因该壁画脱落现象严重，遭到的人为破坏也较多，收集的壁画残块基本包括了以上七种色彩。此次检测依据残块上所附着的颜料色相，具体对应壁画中的颜色位置分布，采用显微激光拉曼仪分析以上几种壁画颜料的矿物组成成分。
1.3样品颜色类型及对应的主要位置分布
表1样品颜色类型及对应壁画中的主要位置分布
样品
编号
SQL- 颜色
类型 样品颜色对应分布 颜色样品 样品
编号
SQL- 颜色
类型 样品颜色对应分布 颜色样品
1-1 暗红 壁画边框隔离带等
4 绿色 墓主人夫妇衣裙条纹
1-2 土红 东西壁鞍马/牛车局部勾勒等
5 黄色 床榻织物/乐器/仪仗等
2-1 朱红 人物
唇部
6 黑色 发式/服饰/器物/轮廓线等
3 蓝色 乐队/仪仗人物服饰
7 白色 腰带装饰/甬道三旒旗等
备注 绿色仅施绘于墓主人夫妇衣裙条纹装饰部分。
1.4仪器测试条件
显微激光拉曼为HORIBA公司的Xplora显微激光共焦拉曼光谱仪。在室温、暗室条件下，采用532nm波长的激发光源；物镜50倍长焦，信号采集时间10~100s，累加次数1~2次，光栅1200T；狭缝宽度100μm，采用单晶硅片校准，光谱测试范围2000~100cm-1。
2拉曼检测分析结果
对壁画中出现的七种颜色分别进行了原位激光拉曼无损分析，扫描图谱对应图谱库（单位购入的拉曼图谱库）中信息确定主要成分。具体分析结果如下：
图1样品1-1暗红色图2样品1-2土红色
图1（样品1-1）红色颜料（Thered）的拉曼光谱图中，拉曼峰219、290、403、654、1324cm-1与图谱库中铁红（Encelacred，Fe2O3）的拉曼特征峰值（226、293、410、611、1316）十分接近，表明红色颜料确系Fe2O3，另外1085cm-1处的尖峰为CaCO3的吸收峰，说明此红色颜料中混有少量CaCO3。图2（样品1-2）红色颜料（Thered）的拉曼光谱图中，拉曼峰211、271、389、476、589cm-1与图谱库中土红（redearths/redochre，Fe2O3+Clay+silia）的拉曼特征峰值（219、285、400、485、599cm-1）十分接近，表明红色颜料确系土红。
图3样品2-1朱红色图4样品3蓝色
图3（样品2-1）红色颜料（Thered）的拉曼光谱图中，拉曼峰250、343cm-1与图谱库中朱砂（Cinnabarite，HgS）的拉曼特征峰值（251、342cm-1）几乎吻合，表明红色颜料确系朱砂（辰砂）。图4（样品3）蓝色颜料（Theblue）的拉曼光谱图中，拉曼峰464、543、598、712、754、943、1011、1088、1147、1189、1253、1315、1365、1464、1588、1614、1632、1698cm-1与图谱库中靛蓝（Indigo，C16H10O2N2）的拉曼特征峰值（464、539、594、759、940、1096、1145、1247、1308、1361、1462、1573、1632、1699cm-1）十分接近，证实蓝色颜料为靛蓝。
图5样品4绿色图6样品5黄色
图5（样品4）绿色颜料（Thegreen）的拉曼光谱图中，拉曼峰150、176、216、265、349、431、506、530、717、1065、1096、1368、1493cm-1与图谱库中孔雀石{Malachite，Cu2CO3（OH）2}的拉曼特征峰（155、181、221、272、355、434、512、538、720、1061、1100、1366、1493cm-1）几乎吻合，证实绿色颜料为孔雀石。图6（样品5）黄色颜料（Theyellow）的拉曼光谱图中，拉曼峰247、309、387、480、556cm-1与图谱库中水合氧化铁{Pigmentyellow，FeO（OH）2.nH2O}的拉曼特征峰值（239、305、392、480、554cm-1）十分接近，证实黄色颜料为水合氧化铁。
图7样品6黑色图8样品7白色
图7（样品6）黑色颜料（Theblack）的拉曼光谱图中，拉曼峰1348、1595cm-1与图谱库中Pigmentblack（C）的拉曼特征峰值（1341、1591cm-1）几乎吻合，表明黑色颜料确系碳。图8（样品7）白色颜料（Thewhite）的拉曼光谱图中，拉曼峰147、175、229、680、837、1054、1086、1367、1484cm-1与图谱库中铅白（Cerusite，PbCO3）的拉曼特征峰值（152、178、226、675、838、1054、1364、1478cm-1）十分接近，证实白色颜料为铅白。
3结论
在壁画制作材料中，颜料是壁画最重要的使用材料，查明颜料的成分对壁画保护和考古研究都具有十分重要的意义。
1）朔州水泉梁壁画颜料以无机矿物颜料为主，同时也使用了少量有机颜料。
由以上检测分析可知，水泉梁壁画使用了多种无机矿物颜料，另外使用了有机颜料靛蓝。其中矿物颜料红色、绿色、黄色、黑色、白色、灰色六种，其组成成分分别为：红色颜料是铁红（Fe2O3）、土红（Fe2O3+Clay+silia）和朱砂（HgS）、绿色颜料为孔雀石（Cu2CO3（OH）2）、黄色颜料为水合氧化铁（FeO（OH）2.nH2O）、黑色颜料为碳石墨（C）、白色颜料为铅白（PbCO3）、灰色颜料则是白灰和碳颗粒的混合显现。结果表明，矿物颜料保存完好，未发生显著的变化。但有机颜料靛蓝耐光性耐热性差，有明显的褪色、脱落等现象。
2）在对壁画颜料层保护修复中应以颜料的特性为参照。
依据检测结果，水泉梁壁画中运用颜色种类丰富，同一种颜色也会使用不同颜料[5]。因此在对壁画画面进行保护修复的过程中，特别是在清理画面颜料层表面的污染物时，必须依据颜料自身的化学特性选用不同的清洗剂与加固剂。在对有机颜料靛蓝的彩绘部位进行清洗时，需避免选用常规的丙酮、无水乙醇等有机溶剂，以免造成颜料的损伤。
3）朔州水泉梁壁画颜料使用体现出的特征。
检测可知，朱砂、孔雀石、铅白三种色颜料在古代壁画颜料中应属于高档颜料，因此施染的部位都是面积较小的局部位置。其中，用于画面中不同部位的朱砂质量优劣不同，颜色鲜红的高纯度朱砂仅用于点染人物的唇部为主，色泽稍次的浅红用以某些部位的打底。同时，因铅白的遮盖力高于白垩、高岭石等白色颜料，主要见于点染在主体人物的腰带装饰部位。而绿色则仅见于墓主人夫妇衣裙的条纹装饰部位，这在某种程度上反映出该地区北齐时代颜料的使用特征。
基金项目：2010国家文物局（文物博函[2010]256号）《关于馆藏北齐壁画保护修复方案的批复》
作者简介：
胡文英（1980-），女，硕士研究生，山西博物院文物保护中心；王岳（1983-），女，硕士研究生，山西博物院文物保护中心。 |
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