通訊員王偉 科技日報記者 盛利
11月3日，預計15個月的樂山大佛胸腹部開裂殘損區域搶救性保護前期研究及勘測工作，已完成全部的現場裝置搭設和初步勘察工作，即將進行大型勘測設備入場階段。
作為我國少有的世界文化與自然遺產“雙遺產”，世界最高大的古代石刻彌勒佛坐像，樂山大佛迄今已鑿造1300多年，常年受到風雨、植被等侵蝕。此次國家文物局和相關部門批准開展的保護和勘測工作，主要針對大佛本體滲水、胸腹部起鼓開裂、危巖體發育等病害。
歷史上，樂山大佛曾經歷了多次修繕，可考證的修繕活動包括宋代2次、民國時期3次、新中國成立後9次等。那麼在此次“體檢”中樂山大佛將揭開哪些新秘密？大佛“體檢”項目負責人、中鐵科研院西北院文保中心副主任孫博，將首次為科技日報讀者獨家揭示。
滲水還是炭黑？
揭開大佛“花臉”原因
“作為自古至今吸引遊客目光的大佛，遊客們近年來問到最多的問題就是，大佛的臉怎麼‘花了’？這也是大佛管委會最想知道的問題。”孫博說，走進大佛不難發現，大面積黑色“疤痕”覆蓋在大佛額頭及兩側臉頰，這究竟是什麼原因呢？
他說，此前文保界有多種猜測。首先，有人懷疑是重做的大佛髮髻裡含有碳，經水流沖刷後，其中炭黑下流到大佛面部造成花臉；還有說法是滲水，雨水滲透後，大佛面部岩石上形成了水鏽結殼，呈現深色狀。
“其實都不是。”孫博說，“體檢”中施工人員搭建手腳架走近大佛後，經初步勘探，團隊得出結論這是“生物病害”，即主要是地衣、苔蘚和其它生物藻類、黴菌造成的。
孫博說，大佛的頭部和胸部都有保護層，最近一次保護層是在2001年添加，但保護層上附著有毫米級的泥土，這些泥土已足夠苔蘚類植物生存。“因為當地降水充沛，植物季節性比較明顯。降水豐沛時它（植物）會變成綠色繼續生長；雨水少一點，它進入休眠期或者死亡時就會發黑，讓大佛成了‘花臉’。”他說，生物病害問題幾乎覆蓋大佛全身，如大佛右手大拇指側的一棵構樹，在8個月內幾乎長高了2米。
下一步怎麼處理呢？孫博說，由於植物根系吸附能力比較強，傳統的物理修剪方式往往治標不治本。“我們推薦蒸汽法或土壤改性等。”他說，前者可以通過軟化植物，減少植物分泌的酸與大佛表層碳酸鈣的粘連；後者可以直接調整植物的生存微環境。
“就像膠水粘的信封，你直接撕開連信封也會撕破，但放在杯子上燻一會兒，操作會更簡單。”他說，如果“暴力破解”很可能連植物帶著大佛表皮岩層一起撕開，“到時候花的更難看。”
為何總是“胸裂”？
揭開大佛排水難的原因
石質文物保護是世界性難題，樂山大佛從建成之初就面臨滲水的問題。孫博團隊在前期勘測中，還發現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，“其中較大的排水洞，完全可讓人通過。”
雖然大佛排水的難題至今仍未解決，但此次勘探中，孫博團隊對滲水的原因有了新的發現：大佛主體結構是在凌雲山沿天然山體鑿刻，從上到下整體是砂岩結構，但不同的砂岩層之間又有30釐米至50釐米厚的泥岩夾層。“砂岩滲水性很強，但泥岩則相對較弱，那麼泥岩夾層就變成了相對的隔水層。”他說，水在隔水層中堆積後，又受到了大佛外殼的阻礙無法排出，就會受到溫度差、溼度差等影響造成岩石起鼓或開裂。
“很多人覺得奇怪，大佛身上及周邊岩石上的植物，為什麼呈一條線直線橫著生長？這正是巖體中存在利於植物生長的隔水層的證明。”他說。
“大佛胸部開裂殘損區域的應急排險”，也是孫博團隊本次勘測國的主要課題之一。“其實在路橋、隧道修建中，我們也會遇到周邊巖體開裂滲水的問題。平時可以直接通過打孔排水、加固等部分工程方式解決，但明顯對於文物保護不適用。”孫博說，團隊正在嘗試一種修復材料的創新。
“過去大佛的塗層材料，滲透係數可能太小了，水就在裡面泡著，外面又幹燥，塗層的粘粘性就會消失，大佛表面就會開裂、隆起。”他說，新技術考慮在塗層中添加石英砂等物質提高滲透性，同時加入偏高嶺土類材料提高強度。“一旦滲透係數與原來巖體匹配了，那麼他們就會更接近為一個整體，而不會變成外殼部分開裂或者凸起。”
有哪些技術突破？
將首建大佛“劣化模型”
作為我國乃至世界的寶貴遺產，樂山大佛經歷過多次修繕。此次對大佛的“體檢”將有哪些先進的技術手段？
據瞭解，此次大佛“體檢”主要分為勘察和測繪兩部分。其中將使用的技術，首先是地質雷達探測法，用來進行大佛表面以下的物理探測，它不僅能將大佛背後的地貌看清，也能判修復層與大佛本體是否脫開。其次還有高密度電法，工作人員會將5毫米粗、10釐米長的電針貼在大佛表面，用以探測內部一定深度的含水率分佈情況。
此外，還有獲得國家專利的熒光碳點示蹤法，可以將熒光標記後的碳元素打入大佛巖體，讓這些納米級的標記物，隨著巖體內水流移動，工作人員可以用特殊光照檢測熒光標記位置，判斷大佛體內滲水的路徑。同時，此次將使用的激光制導擊穿儀，可以發出僅20微米的激光束，在幾乎無損的情況下扎入大佛體內，探測清楚大佛表面以下幾釐米左右深度範圍內的歷代修復層和巖體內部的成分和結構。
孫博說，此次“體檢”收集到的所有數據，都將用於首次建立的“多場偶合下的修復材料劣化模型”。
“‘建模’都知道就是建立一種虛擬的計算機模型，通過這種模擬進行大佛的修繕與保護輔助研究。”孫博說，“多場耦合”是指在模型中加入岩石力學、材料力學、水力學、溫溼度、鹽分等多種因素進行綜合計算。而首次在文物保護領域使用的這種多場耦合模型，也將是我國乃至全世界首次為樂山大佛建立的數字修復模型。
“在樂山大佛的修繕與保護中，使用某種材料後，日積月累會給大佛帶來哪些變化？罕見的暴雨強風等特殊的自然條件下，大佛結構是否會受損？如何判斷其基本承受能力？未來，這種模型將給予輔助。”孫博說。
來源：科技日報 文中圖片由本文作者提供
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