Влияние температуры на развитие поверхностного разрушения на скалах с петроглифами и чёрной коркой

Почему древние наскальные изображения отшелушиваются

По пустыням мира люди тысячелетиями вырезали на обнажённых скалах изображения животных, людей и символов. Сегодня многие из этих петроглифов постепенно исчезают: тонкие пласты покровной породы вспучиваются и отслаиваются, унося с собой резьбу. В этом исследовании подробно рассмотрен один известный объект на северо‑западе Китая, чтобы ответить на на вид простую, но важную задачу: почему отслаивается «кожа» скалы, несущая искусство, и какую роль в этом играет температура?

Хрупкая корка на пустынном камне

Учёные сосредоточились на петроглифах Дамаиди в Нинся — сухом регионе, где более 800 резных панелей находятся на ветреных гребнях. Поверхности резьбы покрыты тонкой тёмной «чёрной коркой», которая подчёркивает изображения, но при этом кажется склонной к разрушению. Полевые обследования показали: там, где корка вспучивается (блистеры) и затем отслаивается (скейлинг), рисунки часто утрачиваются. При отслоении пластов обнаруживается узкая полоса ослабленной породы прямо под коркой, лежащая над более крепким плотным песчаником. Эта слоистая структура — твёрдая тёмная корка, мягкая слабая прослойка, твёрдая основная порода — оказывается ключевой для понимания того, как температура повреждает скалу.

Солнце, дождь и ориентация поверхности

Команда вела мониторинг температур на поверхности и внутри скалы в течение нескольких месяцев, используя датчики, пробуренные на разную глубину, и тепловизоры для выявления скрытых вздутий. Выяснилось, что верхние 10 сантиметров скалы испытывают сильные суточные колебания температуры: резкий подъём под полуденным солнцем и охлаждение ночью. Лица скал, обращённые примерно на юг (около 180 градусов на северном полушарии), получали самое долгие и интенсивные солнечные воздействия. На этих солнечных панелях наблюдались самые высокие уровни вспучивания и отслаивания, что связывает повреждения с нагревом от солнца. Внезапный дождь на раскалённую скалу добавлял второй вид напряжения: быстрое охлаждение поверхности, происходящее гораздо быстрее, чем способен отреагировать внутренний объём камня.

Измерения поведения слоёв породы

Чтобы понять, почему поверхностная корка ведёт себя иначе, чем подлежащая порода, учёные собрали небольшие образцы чёрной корки, слабой прослойки и целого основания из областей рядом с резьбой, но не с самих изображений. В лаборатории они измеряли скорость распространения звуковых волн в каждом материале (показатель жёсткости и трещинообразования), теплопроводность и коэффициент теплового расширения. Глубинный свежий песчаник оказался жёстким, хорошо проводил тепло и относительно сильно расширялся при нагреве. Чёрная корка также была относительно жёсткой и обладала заметным расширением, хотя теплопроводность у неё ниже. Слабая прослойка между ними была мягче, плохо проводила тепло и меньше всего расширялась. Проще говоря, поверхность скалы устроена как твёрдая оболочка, приклеенная к мягкой, более хрупкой полосе, которая, в свою очередь, опирается на твёрдое ядро.

Моделирование напряжений внутри скалы

Используя эти измерения, команда создала компьютерные модели блока породы, включавшие чёрную корку, слабую прослойку и прочный основной массив. Затем они задали два типа температурных воздействий: медленные суточные циклы нагрева и охлаждения и резкое охлаждение, похожее на летний ливень по раскалённому камню. В моделях повседневные циклы вызывали умеренные напряжения, но постоянные и неравномерные растяжения и сжатия на границах между слоями. Внезапное охлаждение создавало гораздо большие напряжения и резкие скачки деформации через слабую прослойку. Эти скачки концентрировались внутри мягкой полосы, способствуя образованию трещин, параллельных поверхности. В зависимости от температурного режима первое расслаивание могло происходить либо между коркой и слабой прослойкой, либо между слабой прослойкой и глубинным основанием — что соответствует полевым наблюдениям о появлении тонких отслоившихся корок и более толстых отслаивающихся плит.

Что это значит для спасения наскального искусства

Исследование показывает, что разрушение скал с петроглифами не происходит случайно; их слоистая структура в сочетании с сильным солнцем и эпизодическим резким охлаждением активно приводит к вспучиванию и отслаиванию. Поскольку наружная корка и внутренняя основа расширяются и сжимаются сильнее, чем мягкая средняя полоса, термические напряжения многократно тянут за слабый слой, пока трещины не распространяются и пласты не отделяются. Это означает, что консервационные меры должны сосредоточиться на снижении экстремальных температурных шоков — особенно прямого интенсивного солнечного облучения и внезапного дождя по перегретым поверхностям — с помощью теневых конструкций или продуманного управления водой. В более широком смысле работа помогает объяснить похожее отшелушивание и слоение, наблюдаемое на других пустынных скалах по всему миру, и даёт более ясное представление о том, как климат и структура породы вместе угрожают невосполнимому древнему искусству.

Цитирование: Wu, C., Liu, C., Wang, J. et al. The effect of temperature on the development of surface deterioration on the petroglyph-bearing rocks with black crust. npj Herit. Sci. 14, 173 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02447-1

Ключевые слова: сохранение петроглифов, выветривание скал, термическое напряжение, пустынное наскальное искусство, консервация камня