我国古代开凿山岩洞穴一般惯用火烧法，具体方法就是先用木材在岩石面进行烧烤，当岩石达到一定的温度后，再往灼热的岩石上泼水，俟炸开裂缝再用大铁楔或其他工具进行加工。然而使用火烧的方法有一个问题，岩石酥裂已不成材，洞穴壁面的岩石结构也遭到破坏，只能在特殊的情况下作辅助之用，因此它广泛地应用于道路、水利工程。那么洞窟究竟是如何开凿的？它的开凿方法具体又是怎样呢？
1993年云冈石窟第3窟遗址的发掘解决了洞窟开凿程序和方法问题。遗址中一些新发现的未开凿完工遗迹现象，不仅是北魏平城地区石窟工程、乃至北魏其它地区石窟工程研究方面的最基础材料，同时对分析确定洞窟壁面和窟顶等部位是否北魏开凿石窟时留下的遗迹，都有着十分重要的参考价值。
在这个洞窟的前庭、前室与后室经过考古发掘的基岩地面全部保留着如何分割或揭取岩石的大量信息，为我们今天研究石窟工程问题提供了详细的实证材料。值得注意是：后室东侧基岩遗迹，它反映了石窟工程技术中岩石分割与揭取的过程。在东西宽约5.90米、南北长约8.35米范围内，由东至西分别凿有纵向(即南北向)沟槽6条，将岩石面分割5条南北向长方形条石，它的长度分别在4.8~8.3米之间不等，宽度大约在0.90~1.2米之间；再由北至南又分别凿有横向(即东西向)沟槽6~8条，将每条纵向沟槽分割的岩石面又分成5至7个规格不同的石块，石块大小不等，根据需求来确定。不仅如此，洞窟的内、外其他岩石表面也布满分割或揭取岩石的考古遗迹。很显然，这种岩石分割方式适应规模较大的大型洞窟岩石开采，可见大的施工作业面也是工程项目能够顺利实施的必备条件。因此，分割岩石是石窟工程开凿程序的需要，也是想让开凿的洞窟岩石能够迅速采集出来首先要进行的步骤。这应是石窟工程的洞窟开凿程序岩石第一项工作。
与此同时时，分割岩石的沟槽形制也决定着揭取石块的大小和规格。一般分割、揭取石块沟槽的宽窄、深浅，直接影响着分割石块的大小。石块大者沟槽普遍宽深，小者沟槽明显浅窄。沟槽断面基本上呈“U”字形，上面口部较宽，向下逐渐缩小变窄，底部为圆弧形。根据遗址保存沟槽实际情况测量，沟槽的宽一般为9~21厘米，深为30厘米左右。槽壁遗留有斜向凿痕，凿痕间距2.5厘米左右。沟槽将岩石面分割后，如何揭取地面岩石，我们只能从细部观察其具体方法：矩形石块从分割石块的一端依次逐块揭取，首先选择分割石块的某一端，将沟槽再沿着岩石面呈30°~40°方向继续凿成斜向沟槽，随后打入铁质楔子，从一端撬起。这种分割、揭取石块方式应与云冈石窟地区沉积性砂岩的结构有着密切的关系。
从上述洞窟内、外的岩石面遗迹分割、揭取现象分析：洞窟形制确定后，一般洞窟的开凿和开采石料的工序基本相同，像云冈第3窟这样大的石窟，洞窟的内、外都有相当大的空间和足够施工作业面，因此在施工过程中如果需要大面积凿去的岩石，就要首先对岩石进行分割，然后再揭取，这样就形成了自上而下的逐层开采石料的方法。这种逐层开采石料的方法，不仅适用于面积较大的洞窟，也适应洞窟内空间高旷的石窟。
在第3窟后室壁面上接近明窗的位置，因风化比较严重，发现了一层断断续续凸出石窟壁面的残石，根据该窟考古发掘后地层推断，这些遗迹是北魏开凿洞窟时残存的遗物。其实，这个现象是石窟工程过程中的洞窟上部与下部空间分别开凿后，打通上部与下部之间隔层时遗留的残迹。从这些凸出壁面的残石基本上可以形成接近明窗地表位置看，假如相互连接就可以覆盖全部洞窟后室，并且形成了一个平面。这个遗迹现象告诉我们第3窟后室的开凿工程分两个阶段：上层开采的石料由明窗运出，下层开采石料由门拱运出，当上层洞窟的窟型基本完成，下层洞窟开凿到一定程度，才能将这个隔层打通，所以壁面残留北魏遗迹能够说明这一问题。同时，联系前庭的正立面和两侧立壁的遗迹现象观察，洞窟前庭的前立壁和两侧立壁形成了三个明显台阶遗迹，并且东、西侧立壁的遗迹完全对称，可以说明前庭开凿工程分成三个阶段。
根据新发现的第3窟洞窟窟内、外的基岩面分割的沟槽情况和揭取岩石的凿痕以及壁面、窟门等遗迹现象局部开凿情况分析，结合窟外前庭两侧立壁及前室顶部平台等存在的一些遗迹现象研究发现。第一阶段施工作业的位置是前立壁顶部到两侧立壁顶部位置的台阶；第二阶段施工作业的位置是两侧立壁顶部到前室顶部平台位置的台阶，其中也包括后室的明窗上层洞窟空间；第三阶段施工作业的位置是前室顶部平台到前庭地面甚至更下的位置，其中包括后室明窗以下至现存岩石面的下层洞窟空间和东、西两个前室。
此外，洞窟内、外凿取的岩石面还发现其他的一些遗迹现象。如封闭式圆形沟槽将地面的岩石分割成圆形石块，这是有计划、目的开采石料的方式。圆形石块揭取，是将环形沟槽某一段，凿成缺口，再从这个缺口的地方撬起，具体方法也与矩形石块撬起的方法相同。还有一种圆形石块揭取的方法是将环形沟槽外沿凿6~8个较小的缺口，在每个缺口岩石的底部斜向打入铁质楔子，让岩石彼此分离，最后从某一缺口撬起。可见，开凿岩石目的完全是考虑了石材利用。
云冈石窟开凿于侏罗纪长石石英砂岩层，洞窟所选择的位置多集中在中砂岩与细砂岩的区域地带，只有少量的窟龛分布在粗砂岩和粉砂岩中。这种地质情况形成的岩石结构与石灰岩比较，它的质地就显得十分脆弱，结构松软，也容易开采。尤其沉积性砂岩的特殊岩性和构造更适合于分层开采石料，即由上向下地逐层揭取石块。因此，当一个较大的岩石面彼此相互用沟槽分割后，再进行石块的揭取就显得容易，工作效率也很高。通过云冈石窟第3窟的遗址研究发现，北魏时代的每一个大型石窟的开凿都应根据洞窟形制的设计要求进行，先凿出石窟的基本窟形，然后才进行壁面的雕刻造像。如果造像超出或突出壁面，则采用在凿取窟形时预先留下每一组中每尊造像的坯料，然后再进行艺术加工。一般大型石窟的开凿大致可以划分为三个阶段，即第一阶段主要是斩出洞窟外部接近窟顶的崖壁；第二阶段主要是斩出洞窟外部明窗位置的崖壁，并通过明窗开凿洞窟内的上层空间；第三阶段主要是斩出洞窟外部门拱位置的前庭崖壁，并通过门拱开凿洞窟内的下层空间，这些都它反映洞窟的施工程序与方法，说明石窟工程的计划性和目的性都十分明确。
2006.12.22
