永淳二年（683），李治驾到奉天宫，当时武则天从封泰山以后，劝李治封禅中岳。李治因患病而终止。李治苦于头痛不可忍耐，侍医秦鸣鹤道：“刺头微微出血，可以治愈。”武则天在帷帐中说道：“此医可斩首，想要在皇上头上刺出血来吗！”李治说：“我苦于头痛，出血未必不好！”侍医就用针刺百会，李治道：“我的眼睛看见了。”不久，诏命皇太子李显代理国政，裴炎、刘齐贤、郭正一等人在东宫任同平章事。李治从奉天宫回东都，病得很厉害，宰相以下大臣都不能晋见。同年十二月，李治驾崩，临终遗诏：太子李显于柩前即位，军国大事有不能裁决者，由天后决定。四天以后，李显即位，是为唐中宗，尊武则天为皇太后。光宅元年（684年）二月，李显打算任命韦皇后之父韦玄贞为侍中，宰相裴炎力谏，李显生气地说：”朕即使把天下都给韦玄贞，又有何不可？还在乎一个侍中吗？”武则天以此为借口将李显废黜为庐陵王，并迁于房州。立第四子豫王李旦为帝，是为唐睿宗，武则天临朝称制，自专朝政。
之后，武则天命令薛怀义率令万多人，毁乾元殿，建明堂，花了近一年落成，高二百九十四尺，阔三百尺。共三层，上为圆盖，有条九龙作捧著的姿态。上有铁凤，高一丈。饰以黄金，称为“万象神宫”。明堂既成，又命僧薛怀义铸大像，大像的小指也可以容纳数十人，于明堂北起五层高的天堂来收纳这个大像。所花费用以万亿计，政府财政为之枯竭。武承嗣命人凿白石为文曰：“圣母临人，永昌帝业。”号称在洛水中发现，献给武则天，武则天大喜，命其石曰“宝图”。之后武则天加尊号为“圣母神皇”。
载初二年（691年）七月，法明等撰《大云经》四卷，说武则天是弥勒佛化身下凡，应作为天下主人，武则天下令颁行天下。命两京诸州各置大云寺一所，藏《大云经》，命僧人讲解，并将佛教的地位提高在道教之上。九月侍御史傅游艺率关中百姓九百人上表，请改国号为周，赐皇帝姓武。于是百官及帝室宗戚、百姓、四夷酋长、沙门、道士共六万余人，亦上表请改国号。武后准所请，改唐为周，改元天授。尊号圣神皇帝，改元天授，但仍以李旦为皇嗣，赐姓武氏。立武氏七庙于神都，追尊周文王曰：始祖文皇帝。立武承嗣为魏王，武三思为梁王，其余武氏多人为王及长公主。
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