黄继忠,郑 伊, 2,张 悦, 2,章云梦, 2

(1.上海大学 文化遗产保护基础科学研究院,上海 200444;2.上海大学 力学与工程科学学院,上海 200444)

云冈石窟位于我国山西省大同市西郊,背依武周山,面临十里河,东西绵延1 000余米,现存主要洞窟45个,大小造像51 000余尊。因其造像气魄雄伟,内容丰富多彩,具有丰富的历史、科学和艺术价值,于2001年列入世界文化遗产名录[1]。作为我国规模最大的古代石窟群之一,千年以来,由于自然营力和人为破坏,云冈石窟面临着严重的风化病害。病害成因包括温湿度、可溶盐、大气污染物以及生物等,而水是其中最为关键的因素。湿膨胀[2]、盐反复结晶与溶解[3]、冻融循环[4]、生物有机体的生长[5]等多种劣化现象都与水密切相关。水分能改变砂岩的微观结构和矿物成分,导致其强度降低、结构变形,且黏土矿物含量越多破坏程度越为严重[6-7]。

砂岩是先存岩石遭受风化侵蚀后的碎屑经过压实和胶结作用固结而成的,其内部充满孔隙和微裂纹。因此,空气中的水汽在浓度差下很容易通过扩散作用进入岩石并吸附在孔隙结构表面,从而成为砂岩内水分的主要来源之一。长期环境监测表明,云冈石窟内的水汽环境变化与山体内部水汽运移存在着密切的相互作用关系[8]。一定条件下,水汽易扩散进入岩石内部凝结为液态水,并与酸性气体反应造成酸性环境,溶蚀岩石颗粒骨架间的胶结物[9]。郭青林等发现石窟浅层岩体内的盐分会随着水汽向岩体表面扩散[10]。……