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大佛为何“花脸”、胸部为何渗水 乐山大佛“体检”将揭开哪些秘密?

发布时间:[2018-11-3 8:9:33]    浏览量:39次
  11月3日,预计15个月的乐山大佛胸腹部开裂残损区域抢救性保护前期研究及勘测工作,已完成全部的现场装置搭设和初步勘察工作,即将进行大型勘测设备入场阶段。

  作为我国少有的世界文化与自然遗产“双遗产”,世界最高大的古代石刻弥勒佛坐像,乐山大佛迄今已凿造1300多年,常年受到风雨、植被等侵蚀。此次国家文物局和相关部门批准开展的保护和勘测工作,主要针对大佛本体渗水、胸腹部起鼓崩裂、危岩体发育等病害。

  历史上,乐山大佛曾经历了多次修缮,可考证的修缮活动包括宋代2次、民国时期3次、新中国成立后9次等。那么在此次“体检”中乐山大佛将揭开哪些新秘密?大佛“体检”项目负责人、中铁科研院西北院文保中心副主任孙博,将首次为科技日报读者独家揭示。
  渗水还是炭黑?揭开大佛“花脸”原因
  “作为自古至今吸引游客目光的大佛,游客们近年来问到最多的问题就是,大佛的脸怎么‘花了’?这也是大佛管委会最想知道的问题。”孙博说,走进大佛不难发现,大面积黑色“疤痕”覆盖在大佛额头及两侧脸颊,这究竟是什么原因呢?
  他说,此前文保界有多种猜测。首先,有人怀疑是重做的大佛发髻里含有碳,经水流冲刷后,其中炭黑下流到大佛面部造成花脸;还有说法是渗水,雨水渗透后,大佛面部岩石上形成了水锈结壳,呈现深色状。

  “其实都不是。”孙博说,“体检”中施工人员搭建手脚架走近大佛后,经初步勘探,团队得出结论这是“生物病害”,即主要是地衣、苔藓和其它生物藻类、霉菌造成的。

  孙博说,大佛的头部和胸部都有保护层,最近一次保护层是在2001年添加,但保护层上附着有毫米级的泥土,这些泥土已足够苔藓类植物生存。“因为当地降水充沛,植物季节性比较明显。降水丰沛时它(植物)会变成绿色继续生长;雨水少一点,它进入休眠期或者死亡时就会发黑,让大佛成了‘花脸’。”他说,生物病害问题几乎覆盖大佛全身,如大佛右手大拇指侧的一棵构树,在8个月内几乎长高了2米。
  下一步怎么处理呢?孙博说,由于植物根系吸附能力比较强,传统的物理修剪方式往往治标不治本。“我们推荐蒸汽法或土壤改性等。”他说,前者可以通过软化植物,减少植物分泌的酸与大佛表层碳酸钙的粘连;后者可以直接调整植物的生存微环境。
  “就像胶水粘的信封,你直接撕开连信封也会撕破,但放在杯子上熏一会儿,操作会更简单。”他说,如果“暴力破解”很可能连植物带着大佛表皮岩层一起撕开,“到时候花的更难看。”
  为何总是“胸裂”?揭开大佛排水难的原因
  石质文物保护是世界性难题,乐山大佛从建成之初就面临渗水的问题。孙博团队在前期勘测中,还发现了古代修建者在大佛的螺髻耳部、胸部修建的排水槽和排水廊道,“其中较大的排水洞,完全可让人通过。”
  虽然大佛排水的难题至今仍未解决,但此次勘探中,孙博团队对渗水的原因有了新的发现:大佛主体结构是在凌云山沿天然山体凿刻,从上到下整体是砂岩结构,但不同的砂岩层之间又有30厘米至50厘米厚的泥岩夹层。“砂岩渗水性很强,但泥岩则相对较弱,那么泥岩夹层就变成了相对的隔水层。”他说,水在隔水层中堆积后,又受到了大佛外壳的阻碍无法排出,就会受到温度差、湿度差等影响造成岩石起鼓或开裂。

  “很多人觉得奇怪,大佛身上及周边岩石上的植物,为什么呈一条线直线横着生长?这正是岩体中存在利于植物生长的隔水层的证明。”他说。

  “大佛胸部开裂残损区域的应急排险”,也是孙博团队本次勘测国的主要课题之一。“其实在路桥、隧道修建中,我们也会遇到周边岩体开裂渗水的问题。平时可以直接通过打孔排水、加固等部分工程方式解决,但明显对于文物保护不适用。”孙博说,团队正在尝试一种修复材料的创新。
  “过去大佛的涂层材料,渗透系数可能太小了,水就在里面泡着,外面又干燥,涂层的粘粘性就会消失,大佛表面就会开裂、隆起。”他说,新技术考虑在涂层中添加石英砂等物质提高渗透性,同时加入偏高岭土类材料提高强度。“一旦渗透系数与原来岩体匹配了,那么他们就会更接近为一个整体,而不会变成外壳部分开裂或者凸起。”
  有哪些技术突破?将首建大佛“劣化模型”
  作为我国乃至世界的宝贵遗产,乐山大佛经历过多次修缮。此次对大佛的“体检”将有哪些先进的技术手段?
  据了解,此次大佛“体检”主要分为勘察和测绘两部分。其中将使用的技术,首先是地质雷达探测法,用来进行大佛表面以下的物理探测,它不仅能将大佛背后的地貌看清,也能判修复层与大佛本体是否脱开。其次还有高密度电法,工作人员会将5毫米粗、10厘米长的电针贴在大佛表面,用以探测内部一定深度的含水率分布情况。
  此外,还有获得国家专利的荧光碳点示踪法,可以将荧光标记后的碳元素打入大佛岩体,让这些原子级的标记物,随着岩体内水流移动,工作人员可以用特殊光照检测荧光标记位置,判断大佛体内渗水的路径。同时,此次将使用的激光制导击穿仪,可以发出仅20微米的激光束,在几乎无损的情况下扎入大佛体内,探测清楚大佛表面以下几厘米左右深度范围内的历代修复层和岩体内部的成分和结构。
  孙博说,此次“体检”收集到的所有数据,都将用于首次建立的“多场偶合下的修复材料劣化模型”。
  “‘建模’都知道就是建立一种虚拟的计算机模型,通过这种模拟进行大佛的修缮与保护辅助研究。”孙博说,“多场耦合”是指在模型中加入岩石力学、材料力学、水力学、温湿度、盐分等多种因素进行综合计算。而首次在文物保护领域使用的这种多场耦合模型,也将是我国乃至全世界首次为乐山大佛建立的数字修复模型。
  “在乐山大佛的修缮与保护中,使用某种材料后,日积月累会给大佛带来哪些变化?罕见的暴雨强风等特殊的自然条件下,大佛结构是否会受损?如何判断其基本承受能力?未来,这种模型将给予辅助。”孙博说。
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