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石质文物病害机理研究 第20卷第2期 2008年5月 文物保护与考古科学 SCIENCESOFCONSERVATIONANDARCHAEOLOGY V01.20.No.2 May,2008 文章编号:1005—1538(2008)02—0060—08 ? 综述? 石质文物病害机理研究 张金风 (中国文化遗产研究院,北京100029) 摘要:导致石质文物产生病害的因素很多,其中近年来日益加剧的环境污染带来的病害加速问题引起文物保护工 作者的广泛关注.精确的病害诊断是文物保护的先决条件,因此,多学科综合研究和新技术不断引进到病害机理 研究方面.对各种可能的病害原因从最初的定性分析逐渐转变到定量模拟分析方面.目前,石质文物病害研究从 地质勘察,室内试验,现场试验等各个方面展开,但是由于各个试验条件不同,会出现不一致,甚至相悖的结论.在 对石质文物病害的研究现状进行了总结后,认为试验体系标准的制定可以使得文物保护工作者的研究具有可比 性,从而可以得出较具一般性的结论,这也是进行病害机理研究的基础.由于文物完整性保护的特殊要求,无损检 测技术的发展及检测结果的判定是整个的试验体系中一个重要方面.同时,由于室内实验存在时间及尺寸等比例 效应问题,室外长期观测试验应是今后的研究方向.最终将病害严重程度及发展趋势的判定和有效预防发展成为 一 个科学体系. 关键词:石质文物:病害机理;研究方向 中图分类号:K876.2;K877.4;K879.2;K878.6文献标识码:A 0概述 石质文物是指以天然岩石为材料的历史遗 物,包括石窟,石刻,岩画,石器,石塔,石桥,石碑,经 幢,石雕,石牌坊,岩墓等多种类型.与其它天然材 料相比,岩石具有耐久性好,对环境变化不敏感的特 点.但是,随着全球环境污染的日益加剧,石质文物 病害问题,伴随着其所承载的历史文化信息的丢失, 已经越来越引起人们的重视. 石质文物病害,又称为风化,劣化,是指石质文 物由于物理状态和化学组分改变而导致价值缺失或 功能损伤(ICOMOS—ISCS).因此,病害这个概念 包含了自然老化过程. 石质文物从形成时期的完整到风化是一个逐步 发展的过程.在这个过程中,不同的因素在不同时 间起着不同的作用.一般将病害原因分为物理风 化,化学风化及生物风化.其中,生物风化也可以理 解为生物作用带来的物理风化和化学风化.根本 上,大多数的文物病害都是多因素作用的结果,很难 将其独立地划分为物理,化学或生物原因. 按照石质文物病害的不同表现,大体可分为三 大类型:稳定性问题,水的渗漏侵蚀问题和风化问 题.稳定性问题是指石质文物所依托的岩(山)体 出现岩体结构不稳定和局部危石等问题.水的渗漏 侵蚀问题是指地下水,地表水或冷凝水引发的一系 列破坏问题.风化问题是指在文物表面毫米到厘米 级的范围内,文物外观的破坏.稳定性问题和水的 渗漏侵蚀问题(地下水和地表水)都与地质结构条 件有关系,同时岩土工程领域已经具备相对成熟技 术可以保证其安全,需要注意的是保证工程实施中 景观协调问题.目前文物保护学者主要关注于风化 (包括冷凝水)机理的研究. 1地质勘察 目前,从环境地质角度来研究石质文物破坏与 保护的地质学家越来越多.这是因为,岩石材料是 地质作用的产物,岩石的变形和破坏性质不但和岩 石的复杂成因和结构密切相关,而且还受温度,围 压,孔隙水等环境因素的影响.因此,对病害机理的 分析首先应当对地质环境进行勘察,了解它所依存 收稿日期:2007—09—03;修回日期:2007—12—06 作者简介:张金风(1971一),女,博士.主要从事石质文物保护和岩石材料研究,Tel:010E—mail:jinf.zhang@163.co/ll 第2期张金风:石质文物病害机理研究61 的地质环境以及当地的气候环境条件与石质文物病 害的关系. 石质(包括土质)文物保护地质勘察在勘察目 的,原则,手段和方法,勘察重点,结论分析方法等方 面均具有鲜明的特点,与传统工程勘察项目有较大 的区别….对于文物,不仅要求其结构稳定,还特 别要求其表面微观形态和颜色等历史文化属性的尽 可能保存.因此,材料表层的物理性质(如颜色,孔 隙率,吸水性,光泽度,粗糙度等),化学性质(外来 附积物造成化学组分的变化,内部渗水淀积物造成 化学组分的变化等)和内部结构(微裂隙,微缺陷) 都应在研究的范畴之内.同时,文物保护地质勘察 要求在不对文物造成影响的前提下,对文物病害做 出诊断,文物保护措施不能对周围其它文物造成负 面影响. 由于文物保护的特殊性,电法,声波,磁法,微重 力勘探,地质雷达等简洁,无损的勘探手段不断应用 于文物病害勘察L2J,探测石质文物病害情况.无 损检测的优点之一是不需要从文物本体上取样,可 以保证文物的完整性