Non-invasive pigment identification at the Yungang Grottoes (Caves 7–8): a chemically corroborated spectral library
本研究建立了云冈石窟（第7—8窟）经化学验证的三层反射光谱库，通过加权匹配算法显著提高了非侵入式颜料识别的准确性，从而为未来的保护工作实现全面的颜料清单编制和可扩展的高光谱制图提供了可能。
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古代石雕上的色彩不仅仅是装饰；它们是脆弱的历史记录，向我们展示了工匠的思维方式、他们能获取到的材料，以及一个遗址在数个世纪中发生了怎样的变化。然而，这些颜料通常隐藏在层层尘埃、风化作用和后期的修补之下，使得在不造成损坏的情况下难以辨识。几十年来，专家们一直依赖于提取微小的物理样本来鉴定这些颜色，这种方法虽然精确，但具有破坏性，且仅限于极少数微小的点位。一种更新的方法利用光从远处“观察”表面的化学成分。通过将宽光谱光线反射到墙面上并测量其反射回来的方式，科学家可以为每种材料创建独特的光学指纹。挑战在于这些指纹并非通用的；由于年代、污垢或所用矿物的不同，世界其他地方洞穴墙壁上的红色颜料看起来可能与此处的红色颜料不同。如果没有一个可靠的局部指纹库，这种基于光的方法往往只能产生猜测而非答案。
在中国云冈石窟——一个拥有五世纪大规模石雕建筑群的复杂遗址——研究人员正面临着完全相同的难题。这些洞窟布满了彩绘，而这些彩绘经历了数百年的风化和反复的重绘，导致原始色调变得模糊不清。为了解决这个问题，来自云冈研究院及多所大学的科学家团队专门为这些洞窟构建了一个由三部分组成的特殊光信号库。他们结合了标准商业颜料、来自公共科学数据库的参考资料，以及一个直接从洞窟墙壁本身建立的新型定制档案。这个定制档案是通过从洞窟中提取少量经过验证的样本，利用强大的化学工具进行分析，然后记录下这些相同位置的确切光信号而创建的。这一过程使他们能够建立一个考虑了云冈遗址特定老化和环境条件的参考系统，而不是依赖于那些可能与现实世界不匹配的、实验室完美的通用样本。
研究人员随后将这个库应用于第7窟和第8窟的一千多个特定点位。他们并没有强行让每项测量都匹配一个单一的颜色名称，而是开发了一套为每次鉴定分配置信水平的系统。如果光信号与参考值完美匹配且与其他选项有明显区别，系统会给出高置信度的答案。如果匹配情况模糊或材料是复杂的混合物，系统则会将其标记以供进一步审查，而不是进行猜测。这种谨慎的方法揭示了，虽然许多区域覆盖着预期的古代颜料（如红赭石和青金石），但洞窟中也存在后期干预的证据。化学分析证实，某些绿色颜料中含有翠绿色（emerald green），这是一种在19世纪发明的合成颜料，证明了洞窟的部分区域在原始建造很久之后仍进行了重绘。同样，在几处位置发现了被称为普鲁士蓝（Prussian blue）的蓝色颜料，这种颜料直到18世纪才出现，这表明了一些若仅凭肉眼观察会被忽略的后期修补痕迹。
该研究成功绘制了这些颜料的分布图，创建了一个能够区分原始材料与后期添加物的统一清单。他们发现，红色区域主要由铁基土和朱砂组成，而白色部分则是云母和石膏的混合物，后者是此前在没有物理采样的情况下难以鉴定的矿物。该团队还展示了这种逐点法可以通过捕捉宽区域光信号的相机扩展到覆盖整个墙面。这使得他们能够生成天花板部分的色谱图，揭示出肉眼无法察觉的原始绘画与后期修复的模式。通过将定制化的库、严格的置信水平系统以及化学验证相结合，研究人员建立了一种可靠的方法来记录这些脆弱艺术品的过程。这种方法不仅提供了洞窟在不同时代的清晰画像，还为在不接触石材的情况下监测其状况提供了一种可持续的方式。
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