盐蚀病害是丝绸之路沿线⼲旱区⽯窟寺群等⽂化遗产壁画⾯临的主要威胁。然⽽由于洞窟开凿年代跨度⼤、壁画的赋存地质结构和制作⼯艺存在差异,导致窟内壁画⻛化的⽔迁移路线⼀直未能确定,因⽽⽆法制定有效的保护措施。近⽇,中国科学院地球环境研究所副研究员胡塔峰等在《全环境科学》发表成果,认为阻断多孔结构下的⽔⽑细上升是防⽌⼲旱区古代壁画快速劣化的有效途径。
敦煌莫⾼窟开凿⾄今已有1600多年,窟内壁画赋存于半开放的环境系统中,在⾃然环境和⼈为因素的共同作⽤下,主要存在空⿎、起甲和酥碱等与盐蚀作⽤密切相关的病害类型。据胡塔峰介绍,之前针对窟内壁画病害分布、基岩结构、⽔⽂记录开展的诸多研究有两种截然不同的推论,⼀种强调区域地质和⽔⽂学的重要性,提出岩⽯内存在液态⽔和⽔蒸⽓的⽔平运动;另⼀种认为潮湿的外部空⽓渗透是导致恶化的主要途径。
在此争论下,⽔或⽔分在盐迁移中的确切作⽤亦尚不清楚。胡塔峰等借助扫描电⼦显微镜和能谱微区分析技术,观测到⽓溶胶、降尘中的酸性和可溶盐颗粒物对⽂物存在酸蚀和盐蚀的威胁,并通过对盐析病害的微区分析,明确洞窟内⽔盐运移和盐蚀⻛化的机理。
观测实验中,他们通过对莫⾼窟数个洞窟内收集的共93727个单个颗粒的形貌和元素组成进⾏分析,进⼀步推断其矿物组成后,获得了壁画表⾯盐析病害样品中不同盐类粒⼦的垂直分布规律,尤其是氯盐和硫酸盐在⻛化产物主导盐类型及其微观形态的垂向分布观测证据,显示壁画和地仗层中地下⽔或地表⽔沿⽑细管上升是最可能的⽔盐运移通道,盐类晶体的⽣成是⽔盐运移与窟内微环境波动的共同结果。
“盐的迁移,通过⽑细管上升,加之随后的晶体⽣⻓环境条件下所施加的⾜够压⼒,使洞窟内墙体表⾯衰减,导致⽂物表⾯微区出现裂隙、酥化以致粉屑剥落。”胡塔峰说。