龙门石窟大修：科技让国宝“芳龄永续”

科技日报实习记者 孙越 策划 赵英淑 滕继濮 林莉君

研究人员在对龙门石窟卢舍那大佛进行调查时发现，大佛额头处有贴金残留。视觉中国供图

习近平总书记在中共中央政治局第三十九次集体学习时强调，文物和文化遗产承载着中华民族的基因和血脉，是不可再生、不可替代的中华优秀文明资源。要让更多文物和文化遗产活起来，营造传承中华文明的浓厚社会氛围。

日前，经过再次大修的龙门石窟奉先寺正式与游客见面。

在河南洛阳南郊伊河两岸的峭壁上，数千座壁龛静静矗立，10万余尊大大小小的佛教造像沿河次第铺开。

两岸青山对峙，伊水缓缓北流，宝相庄严，夕阳西下，为石像们镀上一层远古的金色，仿佛1500年间，沧海桑田，什么都变了，又什么都还在。

这里是龙门石窟，与敦煌莫高窟、云冈石窟并称中国三大石窟。

龙门石窟始建于北魏（公元493年），1961年经国务院批准成为第一批全国重点文物保护单位，2000年被联合国教科文组织列入《世界遗产名录》。

作为龙门石窟的“名片”，奉先寺位于龙门西山南段，为龙门石窟开凿规模最大的摩崖像龛，代表了我国唐代雕塑艺术的最高成就。

奉先寺正壁主尊为卢舍那大佛，是龙门石窟中艺术水平最高、整体设计最严密、规模最大的造像，面相丰满圆润，庄严典雅，睿智的眼神俯视众生。

时隔50年，龙门石窟再次“看医生”

石窟“生病了”。

渗漏水及危岩体，一直是威胁此地文物安全的主要病害。从去年12月起，卢舍那大佛周围搭上了“支架”，套上了绿色的“手术衣”。

这不是龙门石窟第一次“看病”。

宋代有专门负责文物、建筑的保护和修缮的八作司。龙门石窟中留有宋代题记多则，均与修复佛像有关——在卢舍那大佛佛座位置刻有“东八作司胡副使一十人修佛记”，明确记录了当时修复大佛的十个人的名字和时间。

“不论官方还是民间的保护修缮工作从未间断。至今仍能在部分石像上看到古代修复、描画的痕迹。”石窟保护研究中心主任马朝龙说，这些修复不一定科学，但反映了古人朴素的文物保护思想。

1971年至1974年，国家文物局实施奉先寺抢险加固工程，这是国内首个大型石窟维修加固工程。经过这一阶段的加固维修，有效防止了石窟围岩和造像的倒塌崩落，奉先寺群雕的稳定性得到了保证。

时隔50年，龙门石窟奉先寺再次“看医生”。

2021年12月，《“十四五”石窟寺保护利用专项规划》发布的同时，龙门石窟奉先寺大型渗漏水治理和危岩体加固保护工程正式启动。

经勘察，奉先寺存在危岩体及渗漏水等病害现象。“此次保护工程对大佛顶部及两侧的危岩体进行修复，不涉及卢舍那大佛本体。龙门石窟的造像是雕在石头上的，如果石头‘生病’，文物也会受到影响。”马朝龙告诉记者，危岩体不仅会威胁到文物安全，也可能砸伤往来游客，龙门石窟附近的岩体主要为石灰岩，受水的溶蚀作用影响明显。

龙门石窟研究院组织实施“龙门石窟奉先寺渗漏水治理和保护工程”，为奉先寺设计了独特的“诊疗方案”。

科技日报记者在施工现场看到，尽管工程已经接近尾声，奉先寺附近高至山顶的工程架依然矗立，每根与岩体接触的钢管顶端都装有橡胶保护套。

而在防护网外，前来参观的游客仍络绎不绝，在被“手术衣”笼罩的卢舍那大佛前发愿、拍照。

在奉先寺前方的广场上，布设了详尽介绍此次大修的展板，偶有人驻足。“我们希望通过这种方式，让全社会了解、参与石窟大修。科研是一方面，对公众的科普也很重要。”石窟保护研究中心副主任范子龙说。

从“把脉”到“开方”，科技成了好“医生”

沿奉先寺山体的南侧一路爬上去，翻过山顶，不远就是一座溶洞。“这条路还通时，我们可以从这一路走到溶洞里面去。”范子龙说，石灰岩是一种“可溶性”岩石，年深月久，水造就了溶洞的石笋与钟乳石，也对珍贵的石像构成威胁。

渗漏水，于古人就是件“头疼”事。唐代就在龙门石窟奉先寺上方开挖“人”字形排水沟，防止渗漏水侵蚀大佛。

如今，渗漏水治理仍是石窟保护工程的重点、难点。

治病讲究“望闻问切”。为精准识别、精准治理，从勘察设计到资料收集，再到施工阶段，龙门石窟研究院组织中国文化遗产研究院、北京大学、中国地质大学、浙江大学等多家科研院所多学科专家学者参与其中。研究人员利用探地雷达探测、红外成像技术、3D扫描测绘数字化技术等，进行工程前期勘察设计和方案编制。在施工现场展现的《奉先寺裂隙及渗水病害调查图》就是利用3D扫描测绘成果编制的。

把脉问诊，“病历”写好，还要开具对症“药方”。

根据奉先寺地形地貌和裂隙渗水机理，团队采取封堵和疏导排水相结合的措施，开具“五大药方”：利用大佛右上角的天然溶洞截断和疏导裂隙水；在奉先寺山体顶部进行裂隙灌浆封堵，铺设膨润土防水毯；对山体顶部两条规模较大的构造裂隙带进行开凿封堵治理；修整神仙洞内排水系统，把山体渗水沿自然垂直溶洞引导到伊河里；使用修复砂浆修整卢舍那大佛窟檐缺失部位，修整窟檐滴水线防止雨水倒流。

五大“药方”君臣佐使，环环相扣，共同编织了龙门石窟防止渗漏水的“保护伞”。

在“抓药”上，施工人员另有玄机。

“我们使用的是偏高岭土类灌浆材料。这种材料近些年在龙门石窟渗漏水治理工程中被普遍使用，治水效果比较好。”范子龙介绍，表面裂隙封堵材料用的也是新型修复砂浆，如用普通的水泥砂浆，配出来的灌浆材料含碱量比较大，时间长了，再加上雨水侵蚀，容易发白，并且有盐分不断渗出来，覆盖在文物表面，会对石像造成一些破坏。

“药到”还要“施治”。封堵裂隙本身也是一门技术活。“对于沿着岩体裂隙出现的小量渗水，不进行压水试验我们很难发现渗水处。”奉先寺保护工程施工队技术员郭永亮告诉记者，石窟周围的山体看似粗糙，修缮起来却要下足“绣花功夫”。

“上工治未病”。龙门石窟对奉先寺进行“大修”的同时，还联合多个院校和科研院所组成科研团队，对奉先寺展开了详细而全面的病害调查评估与石窟寺考古工作，对其进行全面“体检”。

科研团队运用考古学的基础理论与方法，采用多种高科技手段，利用微波水分仪、X射线荧光光谱仪、拉曼光谱仪、红外成像仪、磁化率仪、笔氏硬度计、地质雷达及地震共振频率成像、超声波无损检测等高科技手段，探测分析了卢舍那大佛表层含水率、表面颜料成分、岩石矿物成分、不同时段佛身表面温度、佛身各部位磁化率、硬度、表层修补层厚度及佛身岩石完整性等表征文物本体客观存在状态的技术参数，为病害发育程度及成因分析提供了基础资料。

报告形成后，大佛的“身体状况”将一目了然。

“正在进行的保护工程是抢救性修复。”龙门石窟研究院院长史家珍表示，此次石窟病害调查，旨在为下一步制定龙门石窟整体保护规划提供依据。

给石窟“体检”，收获考古新发现

有赖于给石窟“体检”的高科技手段，研究人员在大修之余收获了多个令人惊喜的考古新发现。

佛像可能“化了妆”？

卢舍那大佛表面首次发现金、银等元素。研究人员除了在卢舍那大佛身体表面发现绿色、红色、黑色颜料外，还首次在卢舍那大佛面部检测到金、银元素存在，只是因受到风化、渗水等影响，残存很少。

此外，奉先寺普贤菩萨表面保留的白色物质，厚度均匀，与岩石结合紧密。经过现场X射线荧光初步分析，其成分主要为铅白。铅白即碱式碳酸铅，古代称为胡粉、铅粉和水粉等，在《天工开物》《本草纲目》中有确切记载。

铅白是古代画图和化妆品的重要颜料，具有化学稳定性和耐候性好的特点。它不但为颜料附着、金箔黏结提供良好界面，也为后期抵御自然风化发挥了一定作用。

这意味着，龙门石窟佛像在建造之初很可能“化了妆”，不仅涂了“粉底”，还化了“彩妆”。

“铅白的大量发现，为龙门石窟彩绘镀金的传统工艺研究和保护材料的研发提供了资料。”马朝龙说。

菩萨“戴美瞳”？

调查发现，卢舍那大佛右侧胁侍普贤菩萨的右眼保留了完整的琉璃眼珠，左眼眼珠保留外侧一半，表面有一定风化物覆盖。表面清理后可以看出，琉璃呈暗绿色，质地均匀，熠熠闪光。根据初步测试，琉璃眼珠的主要成分为二氧化硅（石英）和铅，与古代琉璃一致。

卢舍那大佛双眼内无眼珠，但是通过观察其开凿方式，可见与普贤菩萨相似的喇叭状楔口，推断卢舍那大佛在造像时具有与普贤菩萨相似的眼睛结构，后期可能缺失。

琉璃被誉为中国五大名器之首、佛家“七宝”之一。而奉先寺造像保存的大块片状唐代琉璃实物，实属罕见。

奉先寺普贤菩萨眼睛的构造底层为造像原石，沿虹膜外侧开凿楔口，内小外扩，呈喇叭状，用于承接瞳孔。瞳孔为碗形，边缘加工成与楔口相同的坡度，契合度较好。

测试结果同时表明，普贤菩萨右眼琉璃眼珠是一整块琉璃，而左眼采用两块拼合而成，目前靠近鼻子的那一半脱落、遗失。仔细观察也可以发现，两眼略微不对称，右眼狭长，大眼角（靠近鼻梁位置）角度很小，约为30°，而左眼大眼角角度较大，约为45°。右眼眼珠形状规则、对称，而左眼眼珠大眼角一侧眼珠略为梯形。

“我们经过初步分析，认为此乃工匠有意为之。这是因为，普贤菩萨胁侍卢舍那大佛，身形略微向左转动，不对称的眼珠，极有可能考虑到透视效果，反映出古人巧夺天工的雕塑水平。”马朝龙说。

数字龙门，珍贵文物的另一种“修复”

在万佛洞前室南壁，一名游客拿出手机对着洞窟前室南壁上一尊残损的观世音造像扫描，很快，手机上出现了一尊光彩夺目的造像——这尊观世音像是国内首件通过数字技术虚拟复原的石质造像。

建于唐永隆二年的造像，历来以其窈窕婀娜的身姿、细腻流畅的雕刻而被参观者誉为“龙门最美观世音”“网红观世音”。京剧大师梅兰芳当年游览龙门时，被这尊观世音像触发过创作灵感。

可惜这尊观世音像的发髻下部至鼻子以上部位早已损毁不见。最能体现观世音神态和气度的五官部分缺失，极大影响了参观者对观世音菩萨慈悲与庄严的完整感知。

“即使再高明的维修技术，也无法在石窟上再现这尊观世音像当年的风采。”范子龙不无惋惜地告诉记者。

20世纪初，一些国外的探险家、学者、摄影师在考察龙门石窟时，曾拍下这尊观世音像被破坏前的照片，从几个不同版本的老照片可推测出，其被破坏的时间是在1918年至1923年之间。

“这些不同版本的老照片不仅为推测破坏时间提供了佐证，更是进行虚拟复原工作的重要依据。”龙门石窟研究院信息资料中心主任高俊苹介绍说，他们以历史老照片为依据，以学术研究为基础，融合三维数字化技术、颜色检测分析技术、传统雕塑艺术等手段，结合同时期同类型造像特征，按照一定规则，对这个观世音像龛进行了造型的虚拟修复及色彩的虚拟复原。

所以现在，在景区现场及展示场馆，游客只需用手机对准观世音像龛或像龛现状的3D打印像，就可以看到其在不同历史时期的风貌。

这是近年来龙门石窟数字化的一个缩影。“数字龙门”是基于深厚的学术研究，将石窟考古、历史、文化研究和现代技术融于一体的数字化工程，同时借助虚拟修复、增强现实、人工智能等数字技术手段，多方式再现窟龛造像的宏伟与精美。

“数字龙门”是实体文物保护和修复的重要补充和提升。文物保护与修复延续了古代珍贵遗存的生命，数字化则赋予文物“新生命”。

近年来，龙门石窟陆续完成了“龙门最美观音像虚拟修复展示项目”“龙门石窟流散文物虚拟复位研究展示项目”“宾阳中洞窟顶藻井色彩复原项目”等重要的数字化项目，取得了丰硕成果，下一步，还将通过三维数字化技术，全面采集石窟文物信息，建立数字化考古级别的数字化档案，实现石窟文物的永久保存、永续利用。

“数字化虚拟复原工作，它的前端是以保护和研究等学术工作为基础，后端又连接了公众，以展示作为窗口，可以说这个工作将数字化与保护、研究、考古、展示各个环节相融合，是贯彻落实习近平总书记提出的加强对文化遗产保护传承展示利用的生动实践。”史家珍说。

风化作用客观存在，年深月久，石窟终将慢慢老去。

“随着科学技术的不断进步，我们相信文物保护的效果会越来越好。并且，在这些沧桑的石像身上，人们可以看到时间流过的痕迹，这种痕迹也很美。岁月是一种力量。”马朝龙说。

“历史是鲜活的、生动的，所以才是有趣的。通过文物数字化，我们可以把曾经失落的美好找回来，让它永远灿烂，永远有生命。”史家珍说。

秋去春来，江流不尽。卢舍那大佛不语，垂目微笑依旧。

加强石窟寺保护利用 促进传统文化传承发展

石窟寺是我国重要的文化遗产。据统计，我国现存石窟寺2155处，摩崖造像3831处，共计5986处。其中世界文化遗产10处，全国重点文物保护单位共288处，省级文物保护单位417处。这些石窟寺分布广泛、发展脉络清晰、体系完整，揭示了中华文明的兼收并蓄，是中华文明同其他古代文明交流互鉴的历史见证。

千百年来，由于自然营力和人为因素的影响，致使石窟文物产生了各种病害，其中“岩体失稳、水患及石雕表面风化”是最为突出的共性病害，也是当前我国石窟保护利用的难点和瓶颈问题。

新中国成立以来，在党和政府的高度重视下，国内文物保护管理机构坚持文物保护工作方针，多举措加强石窟寺保护，工作成效显著。

一是实施综合性保护工程，针对性解决洞窟稳定性难题，缓解洞窟水患。如龙门石窟自1971年起，陆续实施“奉先寺抢险加固工程”和“东西山综合治理工程”等一系列保护工程，基本解决龙门石窟的稳定性问题，洞窟渗漏也得到缓解，很好地改善了石窟的保存状况。

二是多学科参与探究风化难题。雕刻品风化是石窟保护工作中又一大难题，近年来，国内石窟寺所在单位不断加强与科研院所合作，与化学、水文、地质、考古等学科专业人员共同探索风化机理，通过调查、监测、检测、实验室模拟、理论分析等技术手段，研究各类石窟病害形成和产生的机理，以期从根源解决风化问题。

三是从抢救性保护到预防性保护并重。目前国内大型石窟的抢救性的科学保护体系已经建成，保护工作逐步向预防性保护转变。例如敦煌莫高窟、龙门石窟利用现代物联网技术构建的监测预警体系对石窟文物和区域环境实时、长久的安全监控，能够及时感知到风险因素，将安全问题预防在先，防患于未然。近年来，敦煌莫高窟、龙门石窟和云冈石窟等国内大型石窟寺，将洞窟日常保养与维护工作也纳入了预防性保护的范畴。目前，龙门石窟还在全国率先尝试将3D打印技术引进日常保养维护工作中，将3D打印技术与局部坍塌洞窟修复工作相结合，已经取得初步成果，在文物保护领域应用前景广阔。

加强石窟寺保护利用，对于促进中华优秀传统文化传承发展、促进人类文明交流互鉴，提升国家文化软实力和中华文化影响力具有重大意义。未来，我们的文物保护工作者将加大多学科联合攻关，争取突破风化和水患治理难题，为中华民族伟大复兴贡献智慧和力量。