显微考古:破译色彩密码

美术作品是动态演进的历史产物，科技手段为材料和方法的认知及更新提供了足够可能性。

技术从来都不会一枝独秀，各路“英雄”们有机交织，促进新事物频生，也让古旧的文物重生。位于北京市石景山区模式口的法海寺是国家级文保单位，建于明代，至今有570多年历史，其最为著名的是绘满了佛众、菩萨、飞天等的十铺壁画，被认为是明代壁画的最高典范，在中国现存壁画艺术中也占据重要地位。从今年8月开始，法海寺就闭门谢客，一直到11月才开门。这期间文保部门运用目前最先进成熟的图像信息采集技术――三维矩阵技术，对法海寺壁画进行了信息采集，还原出的图像比2007年珂罗版复制清晰度大大提升，并体现出了壁画真迹原有的立体感，为法海寺的高清数字展示做好了基础。

除了向民众传播文化，文物最重要的就是要保全自身。在全面、直观、精细地反映出现状后，法海寺下一步要面临的重点，就是修复，而它的幸运在于，这个技术空前发展的时代，已经有效“拉平”了各国文保界的修复手段和水平。不久前中央美术学院“文化遗产论坛”的系列讲座中，极具实践经验的故宫博物院文保科技部副主任雷勇，主讲了关于显微考古在彩绘文物修复中的技术应用，令人叹为观止。

最精准认知

如果说以前的文物修复是基于文献、经验以及行家的肉眼，那么现在则是能精准认知到文物的初始材料，之后再进行的修复工作，就好比让文物自身的有机再生。在诸多的应用技术中，给民众最多新奇感的大约是能探索未知世界的“显微考古”，这是对于文物彩绘的一种研究方法，不仅是使用显微镜，而包括各种放大手段，强调的是显微环境和宏观存在的对应关系。

中国的“考古学”概念来自国外，主要方法是地层学（stratigraphy）和类型学（typology），而考古学中的“stratigraphy”与文物彩绘研究中的“stratigraphy”一致表明了两者之间的相似性，“所以“stratigraphy”翻译为“结构层次学”更为恰当。”雷勇说。

比如甘肃永登妙因寺壁画，保留了明代靛蓝颜料装饰，该颜料层后期被改变，用遮盖力较强的铅丹、铅白等进行覆盖，并在其上进行绘制，这样彩绘层中就存在叠压和打破的关系。

考古学中的叠压和打破关系在文物彩绘当中同样存在，所以彩绘研究中的地层学也可称为“彩绘层次学”。层次关系主要源自不同时代的翻新与重绘，比如原有彩绘仍符合当时的审美与需求，只是简单地用相同颜色叠压恢复、重新绘制，即所谓的“过色见新”；原有彩绘由于种种原因被铲除或砍掉，而需要重新做地仗，新做地仗与未被完全去除的原有地仗形成叠压关系；用遮盖力较强的铅丹、铅白等原料进行覆盖，再于其上重新绘制画面。

术语“cross-section”用于中国彩画保护时的翻译有很多，在文物彩绘研究和保护界的两个重要机构故宫博物馆和秦始皇帝陵博物院，默契地将其译为“剖面分析”。雷勇通过故宫乾隆花园倦勤斋斑竹纹彩画保护解析了剖面分析技术。由于斑竹生长于中国南方，在北方使用时便容易变形、劈裂，因此倦勤斋大量使用木材雕刻仿制成竹子形状，表面描绘斑竹纹饰的彩绘效果。根据对倦勤斋斑竹纹彩画样本的剖面分析，发现有两层彩绘遗存，上层比下层稍显粗糙，但两层工艺非常接近。因此，便可对其工艺的差别进行分析，确定其多大程度上为乾隆时期最初的装饰。所以剖面分析可以确定多次彩绘的次数和工艺差别，进而为修复原则提供依据，对保护方法进行评估。

那些独创又消失的色彩

事实上，类型学广泛使用于各学科领域，其间既有相似性，又有差别性，颜料也具有类似特点，显微镜只是一种有效收集颜料基本信息的科学方式。那些难以用语言进行描述的不同颜色、成分和产地的颜料种类，可以通过显微镜观察，进而对其种类、成分、产地、制作工艺（合成和研磨方式）做出合理判断。

出现在中国春秋时代、又消失于东汉的汉蓝和汉紫，绝迹后直到20世纪初才由德国人合成，因此也成为文物鉴定的重要标准。随着技术的发展，对汉蓝、汉紫的鉴别只需用照相机进行拍摄，使用可见光激发，其中出现荧光发亮之处便是汉蓝、汉紫颜料层，或者是埃及蓝（于同一时期出现在埃及，元素组成非常相似）。只有这三种物质才有这一特性，“这是一种有趣并且有效的文物鉴定方法。”雷勇说。

另外，关于民间广泛认知的苏麻离青颜料（smalt），是一种经过研磨的钴玻璃粉末，于15世纪中叶开始广泛用于欧洲油画与壁画绘制中，中国历史上没有生产smalt的记载，但有一种明代制造青花瓷的进口原料也被称为“苏麻离青”。“为了防止混淆，便将此颜料暂且直接称之为smalt。”在内蒙古、江苏、河北及北京都发现有使用smalt的痕迹，而经过对故宫建福宫各种蓝色颜料，特别是smalt使用时代及保存状况的取样分析研究表明，建福宫smalt使用时代晚于建筑始建年代（1740年），可能是乾隆中期之后（之前使用的蓝色颜料主要是靛蓝）才开始使用，由在宫廷供职的欧洲传教士引入。由此可见，显微镜分析可以确定彩绘的层次和时代，也可对彩绘的制作和调色工艺进行断定。

除了判断彩绘时代，显微分析还可成为判定天然或人工合成颜料的依据。大家熟知的中国传统青绿山水颜料也常被误认为是石青和石绿。根据统计学研究，绿其实是氯铜矿，而氯铜矿也存在天然和人工的区别。通过对《神仙养生秘术》、《天工开物》、《墨娥小录》等古代文献和已发表数据的再研究，以及偏光显微镜分析和扫描电子显微镜分析技术，可知五代以前主要使用天然氯铜矿，如莫高窟壁画五代以前、榆林窟壁画宋代以前的绿色颜料主要是氯铜矿，也有氯铜矿与石绿混合使用的情况，因为天然氯铜矿可与石绿共生。而五代及以后的莫高窟壁画、宋及以后的榆林窟壁画，其绿色颜料主要是纯度较高的人造氯铜矿。“不过这种研究方法存在相对局限性，目前主要针对壁画，暂时不涉及纸绢本书画作品。”雷勇补充道。人造氯铜矿从显微镜下看基本呈现团状，因为它是通过人工手段生长铜锈，因此是圆形，而天然氯铜矿会经过研磨工序，故有棱角存在。中国古代壁画和彩绘中最流行的绿色颜料是氯铜矿，其中北朝到唐代是天然矿物，之后基本是人造产品。

更有趣的是18世纪初在德国柏林合成的普鲁士蓝，最初欧洲人不重视，传入日本后，在浮世绘艺术中得到推广，而后随着出口到欧洲的日本物品包装纸上的浮世绘，其艳丽深情的色彩表现，又影响了众多欧洲画家。“故宫东华门现存清朝两个时代的天花彩画，清早期蓝色颜料是靛蓝，清晚期则为普鲁士蓝，为研究普鲁士蓝在中国的使用历史提供了重要例证。”

有机修复

显微考古除了对颜料的形状做出判断以外，还能够对绘画的工序进行归纳。为了更好地衬托金箔层的颜色，彩绘的贴金部位要预先涂刷红色，就会出现朱砂、铅丹和铁红的差别，而底灰也会有灰色和白色的区分，均可成为认知和判断的标准。

中国彩绘研究方法只有二三十年历史，主要由科研人员从与国外文保机构的合作中引入国内。文物彩绘研究技术真正意义上的引入，始于陕西省秦始皇帝陵博物院与德国巴伐利亚州文物保护局、慕尼黑科技大学等相关机构持续十多年的合作。

秦兵马俑埋于潮湿填土中，地下有害因素对彩绘的侵蚀相当严重，致使生漆层老化严重，失去了对陶质基础的原有粘附力，颜料层也变得很松散，而彩绘层与填土之间的粘结力却较为牢固，在彩绘表面形成淤泥层。利用显微考古发现，秦俑身上有近20种色调，12种不同颜料。褐色有机底层的主要成分为生漆，残存的彩绘颜色有红（朱砂、铅丹）、绿（石绿）、蓝（石青）、中国紫（硅酸铜钡）、黄、黑、白（骨白、铅白）等，多为天然矿物质材料，但其中的中国紫、铅丹、铅白均被认为是人工制造。中国紫是人工制造的硅酸铜钡，目前在自然界中还未发现，当时只在中国制备，一直应用到汉末，而秦俑是现在已知的最早使用这种颜料的实物。

正在进行整体修缮的故宫博物院，单霁翔院长曾表示，要在2020年紫禁城建成600周年之际，把壮美的紫禁城完整地交给下一个600年。实现这个目标，科技是重要的推动力量，正在让古老的故宫焕发出新的生机。在最细微的环节里，比如古建彩画合操工艺的材料变化、清代伴随炼银技术出现的副产品铅丹和氧化亚铅、出现于明代的沥粉工艺、高光谱和多光谱技术对特定颜料的分析以及绘画改移痕迹的勘察等等，都已经获得了精准且原始的分析数据。这意味着，在对文物进行修复时，将越来越依赖文物自身真实材质的弥补，而不再是简单的“看起来差不多”。

美术作品始终是动态演进的历史产物，科学技术手段可在其中发挥非常重要的作用，极大深化和丰富既有认知，为材料和方法的更新提供足够可能性。