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？

11月3日，乐山大佛胸腹部破损区域救援保护的前期调研工作预计将持续15个月。所有现场安装和初步测量工作已经完成，大型测量设备的进场阶段即将开始。

乐山大佛是世界上最高、最大的古代弥勒佛石像，作为中国罕见的世界文化和自然遗产的“双重遗产”，它已经雕刻了1300多年，常年受到风、雨、植被等因素的侵蚀。国家文物局和有关部门批准的保护和调查工作主要针对佛像体内渗水、胸腹鼓胀开裂、危岩体发育等疾病。

在历史上，乐山大佛经历了多次翻新。可核实的修缮包括宋代的2处、民国的3处和新中国成立后的9处。乐山大佛在这次“体检”中会发现什么新秘密？中国铁道科学研究院西北研究所文化保护中心副主任、大佛“体检”项目负责人孙波将首次向《科技日报》读者独家披露。

渗水还是炭黑？揭开大佛“花脸”的成因

“作为自古就吸引游客注意力的大佛，近年来最常被问到的问题是，大佛的脸是如何‘开花’的？这也是大佛管理委员会最想知道的问题。”孙波说，不难发现佛祖前额和脸颊上布满了黑色的大“伤疤”。原因是什么？

他说在文学界和保险界有很多猜测。首先，有人怀疑大佛的发髻是重做的，含有碳，经水洗后流到大佛的脸上，导致大佛的脸被涂上颜色。也有人说，雨水渗过之后，巨大的佛像的脸在岩石上形成了一层生锈的外壳，呈现出一种黑色。

“不完全是。”孙波说，施工人员在“体检”中架起手脚走近佛像后，经过初步探索，小组得出结论，这是一种“生物病”，即主要由地衣、苔藓等生物藻类和霉菌引起。

孙波说，大佛的头部和胸部有保护层。最后一层保护层是在2001年添加的，但是保护层上附着了毫米级的土壤，这足以让苔藓植物存活下来。“由于当地雨量充沛，植物的季节性很明显。当降雨量充足时，它(植物)会变绿并继续生长。如果雨少了，它会进入冬眠或在死亡时变黑，使佛陀成为一个“花脸”。”他说，生物疾病几乎覆盖了佛陀的全身，例如在佛陀右手拇指一侧的构树，它在8个月内长高了近2米。

下一步是什么？孙波说，传统的物理修剪方法往往治标不治本，因为植物根系的吸附能力很强。"我们推荐蒸汽法或土壤改良法等."他说前者可以通过软化植物来减少植物分泌的酸和佛面碳酸钙之间的粘附。后者可以直接调节植物的生存微环境。

“就像用胶水粘着的信封。即使你直接撕掉它，你也可以撕掉它，但把它放在杯子里抽一会儿烟更容易。”他说，如果“猛烈的开裂”很可能会将植物连同巨大的佛像表皮一起撕裂，“那么这些花将会更加丑陋。”

为什么总是“胸部开裂”？揭开大佛排水困难的原因

石头文物的保护是一个世界性的问题。乐山大佛从建造之初就面临渗水问题。孙波的团队还发现古代建筑者在佛像的耳朵和胸部建造的排水通道和廊道，“更大的排水孔完全可以进入”

虽然佛像的排水问题仍未解决，但孙波的团队在这次勘探中对渗水原因有了新的发现:佛像的主体结构是沿灵云山的自然山体雕刻而成，整体结构自上而下为砂岩，但不同砂岩层之间有30-50厘米厚的泥岩夹层。"砂岩渗透性很强，而泥岩相对较弱，因此泥岩夹层成为相对不渗透层."他说，水在隔水层积聚后，被大佛的外壳挡住，无法排出，会因温差和湿度差的影响，导致岩石膨胀或破裂。

“很多人都觉得奇怪，佛和周围岩石上的植物，为什么会是一条横跨生长的直线？这证明了岩体中存在有利于植物生长的隔水层。”他说。

“大佛胸部破裂和损坏区域的紧急处理”也是孙波团队在这个调查国家的主要话题之一。「事实上，在建造道路、桥梁和隧道时，我们也会遇到围岩出现裂缝和渗水的问题。平时可以通过钻孔、排水、加固等工程方法直接解决，但显然不适用于文物保护。”孙波说，该团队正试图创新一种修复材料。

“过去，大佛涂层材料的渗透系数可能太小。水会在里面浸透，在外面变干。涂层的附着力将会消失，大佛的表面将会开裂和膨胀。”他说，这项新技术考虑在涂层中加入石英砂和其他物质以提高渗透性，同时加入偏高岭土材料以提高强度。“一旦渗透系数与原岩体相匹配，它们将更接近于一个整体，不会成为壳体部分的裂缝或凸起。”

什么是技术突破？建造第一座大佛的“退化模型”

乐山大佛是我国乃至世界的宝贵遗产，历经多次修缮。佛陀“身体检查”的先进技术方法是什么？

据了解，佛祖的“体检”主要分为两部分:测绘。首先，要使用的技术是地质雷达探测法，用于在大佛表面下进行物理探测。它不仅能清楚地看到大佛背后的地貌，还能判断修复层是否与大佛本身分离。其次，还有高密度电法。工作人员将5毫米厚、10厘米长的电针贴在佛像表面，以检测一定深度的含水量分布。

此外，还有一种已经获得国家专利的荧光碳点示踪法，可以将荧光标记的碳元素驱入大佛的岩体中，让这些原子级标记物随岩体中的水流移动，这样工人就可以用特殊的光线探测荧光标记物的位置，判断大佛渗水的路径。同时，这次使用的激光制导击穿仪可以发射出仅20微米的激光束，可以在几乎没有损伤的情况下插入巨佛体内，并且可以在巨佛表面以下几厘米的深度范围内探测到历代修复层和岩体的成分和结构。

孙波表示，“体检”期间收集的所有数据将首次用于建立“多场耦合下的修复材料退化模型”。

“‘建模’知道它是建立一个虚拟的计算机模型，通过它对大佛的修复和保护进行辅助研究。”孙波说，“多场耦合”是指在模型中加入岩石力学、材料力学、水力学、温度湿度、盐度等因素的综合计算。首次在文物保护领域使用的多场耦合模型也将成为中国乃至世界乐山大佛的第一个数字化修复模型。

“在乐山大佛的修复和保护中，材料的积累会给大佛带来什么变化？在罕见的暴雨和强风等特殊自然条件下，大佛的结构会不会受到破坏？如何判断其基本承载力？将来，这种模式会有所帮助。”孙波说。