云冈石窟第9窟砂岩化学风化机理研究

摘要

为研究云冈石窟砂岩风化与胶结物流失和孔隙贯通机制之关联，以取自云冈石窟第9窟本体砂岩及表面片状剥落物为研究对象，采用扫描电子显微镜与能量散射光谱仪联用技术（SEM-EDS）、共聚焦显微拉曼光谱（Raman）及X射线衍射分析（XRD）等多尺度测试表征。研究结果表明：砂岩成岩矿物微观形貌变化与风化行为密切相关，主要包含胶结物改变、黑云母蚀变与钾长石高岭石化3个方面。这些矿物微观结构变化的协同作用是云冈石窟第9窟风化病害的内在机制。在风化病害较轻砂岩中，各成岩矿物以方解石为主要胶结物，彼此之间胶结良好；黑云母、钾长石表面光滑，形貌完整；风化严重的砂岩结构松散，各成岩矿物之间主要由高岭石胶结，方解石相对含量很低，高岭石相对含量上升，仅存在微量黑云母；钾长石表面出现溶蚀沟槽，高岭石化严重。在膨胀应力等因素作用下砂岩胶结失效、颗粒崩离，砂岩文物本体受到破坏。

关键词

云冈石窟 / 砂岩风化 / 膨胀应力 / 胶结失效