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1、拉 曼 光 谱 在 水 泉 梁 北 齐 墓 葬壁 画 颜 料 中 的 研 究 分 析胡文英 王 岳（山西博物院 文物保护中心 山西 太原 030024）摘 要 ： 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
2、修复提供科学的依据，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。关键词： 朔州水泉梁；北齐壁画；拉曼光谱；无损分析中图分类号：K854 文献标识码：A 文章编号：16717597（2012）091015302表1样品颜色类型及对应壁画中的主要位置分布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
3、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
4、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
5、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10100s，累加次数12次，光栅1200T；狭缝宽度100m，采用单晶硅片校准，光谱测试范围2000100cm-1。2 拉曼检测分析结果对壁画中出现的七种颜色分别
6、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153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（The blue）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，
7、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2 样品1-2 土红色图1（样品1-1）红色颜料（The red）的拉曼光谱图中，拉 曼峰219、290、403、654、1324cm-1与图谱库中铁红（Encelac red，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
8、红色颜料中混有少量CaCO3。图2（样品1-2） 红 色 颜 料 （The red） 的 拉 曼 光 谱 图 中 ， 拉 曼 峰211、271、 389、 476、 589cm-1与 图 谱 库 中 土 红 （ red earths/red ochre， 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6 样品5黄色 图5（样品4） 绿 色 颜 料 （The green） 的 拉 曼 光 谱 图 中 ， 拉 曼 峰150、 176、 216、 265、 349、 431、 506、 530、
9、 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 （The yellow） 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Pigment yellow，FeO（
10、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3 样品2-1 朱红色图7 样品6 黑色 图4 样品3蓝色图8 样品7白色 图7（样品6）黑色颜料（The black）的拉曼光谱图中，拉图5 样品4 绿色曼峰1348、1595cm-1与图谱库中Pigment black（C）的拉曼特征图3（样品2-1）红色颜料（The red）的拉曼光谱图中，（下转第176页）154低成本优势。4 云计算对试飞数据处理的影响1）利用云计算技术对试飞数据处理系统资源进行整合， 提高飞行试验数据处理能力。随着后续型号试飞工作的开展， 试飞参
11、数越来越多，试飞数据量剧增，数据量由GB级到TB级。 为了满足型号试飞需要，经常需要申请经费来添置服务器，存 储设备等，每次采购的型号不同，很多设备不能兼容，只能闲 置下来，等待报废。这样不仅浪费了人力、物力还浪费了国家 钱财。能否可能在经费、人力、物力和技术等有限的条件下完 全满足用户的需求。云计算技术的出现可以有效地解决这些问 题。定制服务整合闲置服务器。2）云计算降低硬件更新时间，节约资金。随着航空事业 的快速发展，网络化的试飞数据处理模式需要大量的资金投入 购买硬件设备，而且每年这些硬件的维护费用都很高。云计算 的一大特点会使成本降低，数据处理服务器使用常规服务器即 可，避免使用昂贵小
12、型机和专用存储设备，使得投入硬件成本 会越来越低。3）云计算提高了试飞数据的容灾备份能力。飞行试验数 据是航空武器研制过程飞行试验所获得的最宝贵的科研信息资 料，凝聚了设计、制造、试飞等多方面技术人员的心血，甚至 冒着生命危险而取得。随着型号试飞任务的急剧增加，试飞数 据量剧增，随之带来对这些试飞数据的存储管理提到了日程， 特别是试飞数据的容灾备份能力的考虑，一旦发生意外情况， 后果不堪设想。目前，NAS、SAN网络数据存储技术虽然给试飞 数据存储带来了极大的便利，但都有各自的局限性。可以考虑 云存储技术，利用云存储，数据被存放到多个第三方的服务器 上，而不像传统的网络数据存储那样存放在专用的
13、服务器上。云存储数据不受意外删除或硬件损坏等的困扰。由此可见，云计算技术这种强大的存储能力和超强处理信息动态伸缩能力为 海量试飞数据存储提供了有力的保障。4）云计算技术可以有效缓解机房温度过高的问题。如果 采用以前的资源配置模式，每个设备只能最大发挥作用到20%-30%，利用云计算技术，对现有服务器、存储设备、磁盘阵列 等资源进行有效整合后，每个设备可以发挥作用到80%以上， 有效的提高设备利用率，从而缓解机房温度过高的问题。5 结论目前，云计算技术在飞行试验数据处理中的应用尚处在探 索阶段，从理论到实际效益，还有很多路要走，我将继续这方 面的研究，直到转变为现实的东西。参考文献：1王 建 军
14、 、 党 怀 义 ， 基 于WEB的 分 布 式 试 飞 数 据 处 理 系 统 结 构 设计，计算机测量与控制，2010（6）：1452-1454.2龙 文 ， 云 计 算 能 给 图 书 馆 带 来 什 么 ， 科 技 信 息 ， 2010（ 30）：239-242. 32010年度云计算10大新闻事件，云计算：47.4吴 中 岱 、 郭 磊 ， 云 计 算 在 航 运 企 业 的 应 用 ， 航 海 技 术 ，2011（2）：58-60.5吴 吉 义 ， 基 于DHT的 开 放 对 等 云 存 储 服 务 系 统 研 究 ， 计 算 机科学与技术，2011（7）：6-6.作者简介：张阿莉
15、（1976-），女，陕西临潼人，工程师，研究方向：计算机 及数据处理技术。（上接第154页）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（The white）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
16、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
17、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，
18、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2010256号 ） 关 于 馆 藏北齐壁画保护修复方案的批复参考文献：1山西省考古研究所、山西博物院、朔州市文物局、崇福寺文物管 理所，山西朔州水泉梁北齐壁画墓发掘简报J.文物，2010（12）：26-41. 2周 国 信 ， 古 代 壁 画 颜 料 的 X射 线 衍 射 分 析 J.美 术 研 究 ， 1984（3）：61-68. 3苏伯民、李最雄、马赞峰、李实、马清林，克孜尔石窟壁画颜料研究J.敦煌研究，2000（1）：65-75.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。176
