国家文物局的统计数据显示，四川地震灾区包括成都、绵阳、德阳、阿坝羌藏族自治州14个地区共39个县、市，涉及世界文化遗产1处(都江堰)，全国重点文物保护单位47处，省级文物保护单位225处，县级文物保护单位684处，另外包括已被列入世界文化遗产预备名录的藏、羌碉楼与村寨，共计文物保护单位近千处。
截至目前，仅四川省，共有68处全国重点文物保护单位和142处省级文物保护单位遭受不同程度损失。其中，全国重点文物保护单位彭州领报修院、都江堰二王庙古建筑群全部垮塌；绵竹剑南春“天益老号”酒坊遗址古建筑、理县桃坪羌寨局部垮塌。此外，四川省馆藏文物损失1800余件，其中，有珍贵文物(国家三级以上文物)151件,另外部分文物尚未鉴定。“触目惊心，惨不忍睹，损失巨大。”刚从震区回京的国家文物局副局长董保华用上述3句话表达了内心的焦灼。
四川省文物管理局则用“遭受了一场浩劫”来形容目前的都江堰、青城山。都江堰2000年被列入《世界文化遗产名录》。四川省文物管理局提供的灾情报告显示：此次地震，都江堰水利工程鱼嘴(分水堤坝)出现裂缝。该遗产地的二王庙片区山体滑坡，秦堰楼下沉，戏楼、厢房、52级梯步、照壁、三官殿、观澜亭、疏江亭、前山门等建筑和围墙全部垮塌；伏龙观所有古建筑屋脊、屋瓦全部损坏，木结构断裂，建筑严重倾斜，地面开裂下沉。
另一重灾区四川省绵阳市，全市8处全国重点文物保护单位中，有6处受到不同程度的损害，其中平武报恩寺、江油云岩寺、梓潼七曲山大庙、三台荅江崖墓，损害特别严重；18处省级文物保护单位受损，其中两处(盐亭县笔塔、安县文星塔)完全坍塌。全市各区县文物库房均受到不同程度损害，有近200件馆藏文物受损，其中北川县羌族博物馆文物库房全部震塌，805件红军文物、羌族民俗文物全部被埋于废墟下。
此外，重庆市13处全国重点文物保护单位，20处市级文物保护单位受到不同程度毁坏。其中，合川钓鱼城、八路军办事处旧址、中国西部科学院旧址、湖广会馆、白帝城等9处国家级、市级、区县级文物保护单位受损严重。中国三峡博物馆馆舍出现不同程度的裂缝；重庆市文物考古研究所文物标本受损，主要为陶器。所幸的是，地震对世界文化遗产地大足石刻宝鼎山的影响较轻。
甘肃省共有18处全国重点文物保护单位、17处省级文物保护单位、19处县市级文物保护单位出现不同程度裂缝或部分坍塌。文物收藏单位受损文物600余件，其中珍贵文物50余件。还有15座博物馆建筑出现不同程度裂缝、倾斜等。陕西省有56处文物保护单位发生灾情，其中29处为全国重点文物保护单位。此外，308件可移动文物受损，包括珍贵文物41件。
单霁翔透露，国家文物局首批派出20名专家组成文物保护专家组，按照不同地区的受灾情况，分组到灾区实地指导灾区抗震救灾文物保护工作，争取在3周内对文物损失情况进行详细汇总；同时，将安排全国文物系统、博物馆系统进行对口支援工作，并会同有关部门，加大对灾区的文物保护经费支持力度。
对于灾后的文物修复，中国文物学会名誉会长、国家文物局顾问谢辰生说，陶器等瓷器文物标本受损已经无法挽回，只能在尽可能的情况下，进行重新粘贴。对分散于各地的古建筑，需要尽量详细了解情况，已经岌岌可危的，有条件的话，需要做一些临时加固处理，这些建筑中的木构建部分不容易坏，而对墙体等易倒塌部分可采用支顶等方式加以处理。对于在地震中已经倒塌的古建筑，要对震落下来的瓦当、雕饰、砖瓦等部件加以搜集保管，未被震碎的瓦片等可以在灾后复建时重新使用，以尽量保存历史原貌。
国家文物局博物馆司司长宋新潮认为，应借鉴日本文物系统应对地震灾害的经验。日本处在地震多发地带，但所有博物馆里的所有陈列柜都具有防震功能，地下无论怎样摇动，地面上的柜体可以保持不动。日本还有一些处在地震频发地带上的博物馆，整个博物馆建筑都进行防震设计。“将来国家文物局要对我国处在地震带的文物保管单位、博物馆以及馆内的陈列架进行抗震功能的重新规范和具体要求，以防万一。”
在古建专家王世仁看来，针对我国古建筑的防震规定应尽早出台。王世仁说，我国很多新建筑是进行过防震设计的，但是古建筑却没有，而且针对古建筑维修加固的防震规定基本是空白，只有一些临时措施。1976年唐山地震后，他曾到承德勘察损害情况，对个别古建筑进行过加固。“此次地震过后，文物部门、工程部门就木结构、砖石结构等不同情况制定规范的古建筑防震细则，应该被提到日程上来。此外，作为旅游区的古建筑群，还应为游客设立一些避难设施。”
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