地质环境差异对中国摩崖石刻影响机理研究

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1、地质环境差异对中国摩崖石刻影响机理研究［摘要］本文选取了榆林红石峡、广元千佛崖为分析对象，对采样岩石进行地质特征和自然环境特征的对比分析，找出两处石刻风化的主要原因，探讨了地质环境差异对中国摩崖石刻的影响机理，并提出了相应的应对策略，以供参考。［关键字］地质环境差异摩崖石刻影响机理［中图分类号］P69［文献码］B［文章编号］1000-405X(2013)-5-202-11摩崖石刻风化病害以榆林红石峡、广元千佛崖为例，榆林红石峡地处温带大陆性气候，平均气温为8.9°C,最高温和最低温分别为39・2°C、-31.3°C；年平均降水为450.

2、8mm,集中在夏季。夏季风速为26m/s,冬季风速为18m/s,由于与毛乌素沙漠较出现。广元千佛崖地处亚热带季风气候，平均气温为181,最高温和最低温分别为38.9°C.-5°C；年平均降水为987mm,近，在50年中有492天有沙尘暴天气,风沙雾霾天气经常集中在夏季。夏秋交换季节的风速为18m/s,千佛崖处在嘉陵江河谷的风口上，最大风速可高达10级以上。本文主要就榆林红石峡、广元千佛崖的风化病害情况进行勘察，分析了摩崖石刻的病害情况，如表1、表2所示。从表1、表2可以看出，榆林红石峡风化病害以字迹模糊、字迹消失为主，而广元千佛崖风化病

3、害以表面落粉、风蚀、粉化脱落为主。2地质特性2.1岩石物理性质榆林红石峡为红色后层粗砂夹杂薄层泥岩，广元千佛崖为灰绿色厚层砂岩夹杂薄层泥岩。分别选取了两处未风化的岩石进行对比，其物理性质如表3所示，力学性质如表4所不O岩石吸水率与其抗压强度、摩擦系数、黏聚力有关，岩石吸水率增加，其残余强度、内摩擦角、黏聚力都会下降。岩石饱水系数的差异，导致其抗风化能力也会有所不同。从表3、表4可知，榆林红石峡的饱水系数、吸水率都明显低于广元千佛崖，其抗风化能力则明显高于广元千佛崖。2.2岩石矿物组分在选取的样品中，通过显微镜观察分析，两处岩石的组成如下

4、：榆林红石峡中长石约占有12%〜22%,石英约占65%〜85%O广元千佛崖石英约占25%〜35%,云母约占5%〜8%,长石约占22%〜33%,岩屑体约占34%〜48%,没有检查出方解石，可判断为泥质胶结，在岩屑成分中，主要为凝灰岩或火山岩。3风化机理3.1物理风化机理(1)温差风化。榆林红石峡、广元千佛崖都是由多种矿物质组成的岩石，但在阳光照射下其吸热系数、膨胀系数是不同的，同时，两处岩石都有韵律层，由于膨胀系数的差异，层与层之间会逐渐分离，岩壁表面出现裂缝。另外，榆林红石峡受冰劈作用比较明显，在气温下降至0匸以下时，渗入到岩缝中的水会

5、凝结成冰，体积将增大10%左右，对岩壁产生压力。(2)风蚀作用。榆林红石峡、广元千佛崖的风速可高达7〜8级，风能远低于长石、石英的晶格能。但由于长石、石英为泥质和钙质胶结，分子作用力较小，因而风蚀作用比较明显。加之榆林红石峡的沙尘暴天气频繁,风沙对岩石表面产生冲击，导致石刻表面字迹模糊甚至完全消失。3.2化学风化机理榆林红石峡、广元千佛崖石刻的吸水性都较强，在吸水后岩石的抗剪强度、抗压强度都大大下降，抗风化能力也显著降低，容易导致水化学风化的产生。广元雨量充足，水化学风化成为千佛崖石刻的主要病害之一。(1)可溶盐离子。榆林红石峡、广元千

6、佛崖的矿物成分中都有一些骨架矿物，在水化作用下容易产生高岭石，导致骨架溶蚀。从不同点来看，榆林红石峡主要为钙质胶质岩体，其酸化作用较为明显。(2)结晶压力、水合压力。榆林红石峡、广元千佛崖都含有黏土矿物、赤铁矿、硬石膏，在水合条件下会产生褐铁矿和石膏，进而产生水合压力。由于晶胞中含有负电荷，因而在晶体、层间会吸附一部分的阳离子，遇水后，产生水合反应，阳离子周围的水分子直径会增加，使蒙脱石层的间距增大。在吸水之后，蒙脱石与环境之间只有在晴天时，水分的蒸发会破坏岩石的部分晶体结构，岩石的稳定性也不存在了，风化作用也就由此产生。4结论榆林红石

7、峡、广元千佛崖石刻的表面风化是由于地质、环境的作用而产生的，岩性的差异使榆林红石峡的抗风化能力比广元千佛崖要强。在对榆林红石峡、广元千佛崖石刻进行保护时，应注意改善该区的自然环境。榆林红石峡石刻的保护应加强防风固沙，在石刻表面涂上一层保护剂。广元千佛崖石刻首先应考虑防水，将排水沟设于石窟区以外，同时加盖窟檐，防止水的侵蚀。