泥河湾盆地鹿角梁发现早更新世动物化石和旧石器

泥河湾盆地有成效的科学开拓已经整一个世纪,它以早更新世化石哺乳动物群而名扬世界,现今又以盛产早更新世旧石器遗址而令人密切关注。泥河湾盆地越来越多的考古发现表明,人类走出非洲不可能晚于200万年前。鹿角梁是泥河湾盆地新发现的一处早更新世旧石器地点,出土石制品34件,包括修理品2件、石片18件、石核5件和断块9件,还有大量哺乳动物的骨骼和牙齿化石,其中草原猛犸象（Mammuthus trogontherii）和裴氏板齿犀（Elasmotherium peii）特别引人瞩目。鹿角梁地点所在层位略高于小长梁遗址层位,推测其年龄接近于1.5 Ma。鹿角梁地点的发现,不仅填补了泥河湾盆地早更新世人类遗址序列的一个缺环,而且也增加了泥河湾动物群的一些不多见的化石材料,为研究草原猛犸象和裴氏板齿犀在中国乃至东亚地区的出现和演化提供了实物证据。

     

泥河湾盆地马坡发现早更新世旧石器和动物化石

泥河湾盆地是东亚古人类活动遗址最为丰富的区域,探索和发现早更新世旧石器地点仍然是学术界关注的热点。马坡是泥河湾盆地新发现的一处早更新世旧石器地点,出土石制品24件,包括修理品2件和石片22件,其中多为碎屑,还伴生606件动物的骨骼和牙齿化石,其中大多数为小于10 cm的碎骨片,部分表面带牙齿咬痕,多数保存完好,也有少数风化较为严重。马坡所在地层属于下更新统泥河湾组小长梁段,其年龄推测大约1.6 Ma。马坡地点的发现,进一步扩大了探索泥河湾盆地早更新世人类活动的视野,同时也为研究更新世早期人类及其有关哺乳动物生存环境增添了一个科学实证。马坡地点的发现有助于泥河湾科学含量的提升。马坡石制品应该归属Nihewanian。

     

泥河湾地区更新世叠层石的发现

1980年夏,作者在河北省阳原县泥河湾古湖区进行考察时,在虎头梁剖面上部的湖相层中发现了叠层石夹层。对所采集样品进行了制片、酸磨、光学显微镜与电子探针等研究。由于酸磨方面的技术原因或其它原因,尚未见叠层石内部的藻类化石。     

Timing of the Nihewan formation and faunas

Magnetostratigraphic dating of the fluvio-lacustrine sequence in the Nihewan Basin, North China, has permitted the precise timing of the basin infilling and associated Nihewan mammalian faunas. The combined evidence of new paleomagnetic findings from the Hongya and Huabaogou sections of the eastern Nihewan Basin and previously published magnetochronological data suggests that the Nihewan Formation records the tectono-sedimentary processes of the Plio-Pleistocene Nihewan Basin and that the Nihewan faunas can be placed between the Matuyama-Brunhes geomagnetic reversal and the onset of the Olduvai subchron (0.78-1.95 Ma). The onset and termination of the basin deposition occurred just prior to the Gauss-Matuyama geomagnetic reversal and during the period from the last interglaciation to the late last glaciation, respectively, suggesting that the Nihewan Formation is of Late Pliocene to late Pleistocene age. The Nihewan faunas, comprising a series of mammalian faunas (such as Maliang, Donggutuo, Xiaochangliang, Banshan, Majuangou, Huabaogou, Xiashagou, Danangou and Dongyaozitou), are suggested to span a time range of about 0.8-2.0 Ma. The combination of our new and previously published magnetostratigraphy has significantly refined the chronology of the terrestrial Nihewan Formation and faunas.     

Magnetostratigraphic dating of the Donggutuo and Maliang Paleolithic sites in the Nihewan Basin, North China

A detailed magnetostratigraphic investigation, coupled with rock-magnetic studies, was carried out on a lacustrine sequence in the eastern Nihewan Basin, Northern China, which contains the Donggutuo and Maliang Paleolithic sites. Magnetite and hematite were identified as the main carriers for the characteristic remanent magnetizations. Magnetostratigraphic results show that the lacustrine sequence recorded the late Matuyama and Brunhes chrons. Furthermore, the Maliang artifact layer occurs just below the Brunhes/Matuyama boundary, and the Donggutuo artifact layer is just below the Jaramillo onset. Therefore, the age of the Maliang and Donggutuo artifact layers can be definitely estimated to be about 0.78 myr and 1.1 myr, respectively. These two paleomagnetic ages, coupled with previously obtained paleomagnetic data of the Majuangou, Xiaochangliang, Banshan, Lantian, and Xihoudu Paleolithic sites, suggest an expansion and lengthy flourishing of human groups from northern to north-central China during the entire Early Pleistocene.     

泥河湾盆地下沙沟动物群的磁性地层学定年及其对泥河湾动物群的年代制约

主要对泥河湾盆地下沙沟动物群（即狭义的泥河湾动物群）所在剖面河湖相沉积物进行了详细的磁性地层学和岩石磁学研究,揭示出下沙沟剖面记录了高斯正极性时（Gauss normal chron）晚期、松山负极性时（Matuyama reverse chron）及布容正极性时（Brunhes normal chron）。下沙沟动物群的层位跨越留尼旺（Reunion normal subchron）和奥杜威（Olduvai normal subchron）正极性亚时,其年代约为2.2~1.7Ma。上新世/更新世界限（高斯/松山（Gauss/Matuyama）地磁极性倒转界限）位于下沙沟剖面底部。结合前人研究结果,将泥河湾盆地已有磁性地层年代数据的动物群标注在地磁极性年表上,获得了泥河湾动物群的年代序列,结果表明泥河湾动物群位于高斯/松山和松山/布容（Matuyama/Brunhes）两个地磁极性倒转界限之间,因此,泥河湾动物群的年代区间为2.6~0.8Ma,这一研究结果完善了泥河湾盆地的生物地层年代学框架。     

泥河湾盆地剖面顶部黄土沉积及其古地理意义

选取泥河湾盆地郝家台、小长梁和东谷坨三个典型剖面顶部的黄土沉积进行磁化率和粒度特征的研究，以期揭示盆地晚更新世以来的古地理状况。结果表明，黄土沉积可以划分为S1、L1和S0三层，与我国西北地区典型剖面的黄土堆积和深海氧同位素阶段MIS1-MIS5可以很好的对比。它记录了这一地区130Ka.B.P.以来至少千年尺度的气候和环境变化历史，也说明这一地区对东亚季风气候的变化是十分敏感的。剖面黄土沉积说明盆地在更新世晚期的发育具有差异性，由于断块抬升作用使盆地西部继续接受湖相沉积，而东部则湖盆消失，接受黄土堆积。这些初步成果对研究盆地晚更新世时期的演化具有重要意义。     

河北阳原泥河湾盆地山神庙咀早更新世哺乳动物群的发现

2006~2008年,在泥河湾盆地山神庙咀化石点发现大量保存完好的哺乳动物化石,已初步鉴定出如下种类: 兔科(属、种未定)、鼠兔(未定种)、直隶狼、猫科(属种未定)、硕鬣狗(未定种)、草原猛犸象、披毛犀、板齿犀(未定种)、长鼻三趾马(未定种)、三门马、猪(未定种)、真枝角鹿(未定种)、转角羚羊(未定种)及中国羚羊等; 尽管上述种类全部属于经典泥河湾动物群成员,但其中草原猛犸象、披毛犀、野猪、真枝角鹿及转角羚羊等材料都比前人所发现的要丰富和完整。从3次发掘情况看,该地点是泥河湾盆地几十年来所发现的含大哺乳动物化石种类最丰富、保存最完好的地点。这些化石不仅对解决有关属种的分类与演化问题至关重要,而且对间接确认经典泥河湾动物群的确切层位和丰富该动物群的内容是重要素材; 此外,还可为解决桑干河两岸及油房断层两盘之间生物地层对比工作的有关难题提供新证据。据野外地层的高程判断,山神庙咀动物群要比小长梁动物群的年代稍晚,即晚于1.36Ma; 而经典泥河湾动物群的时代也应与之相当。     

泥河湾盆地野牛坡发现早更新世旧石器

泥河湾盆地是东亚早期人类演化与技术发展的重要区域,以密集分布上百万年前的古人类活动遗址为学术界广泛关注。目前,在区内寻找更早的古人类活动遗存仍然是旧石器考古学界的追踪热点。文章报道近年来在岑家湾台地新发现的一处早更新世旧石器地点野牛坡。野牛坡遗址地处岑家湾台地西北边缘,勘探发现石制品14件,同时伴生丰富的哺乳动物化石。石制品类型包括修理品1件、石核4件、石片8件和断块1件,其中2件多台面多片疤石核的发现,表明其古人类具备较为成熟剥片的创造性思维。石制品所在地层属于下更新统泥河湾组,伴生哺乳动物化石是早更新世泥河湾动物群的常见属种,动物群和地层对比指示其层位年龄约170万年前。野牛坡遗址的发现,扩大了探索泥河湾盆地早更新世人类活动的视野,显示在该区域有进一步发现早更新世古人类活动遗存的潜力。从石制品特点来看,野牛坡石制品属于Nihewanian文化。

     

河北蔚县大南沟晚更新世草原猛犸象(长鼻目|哺乳动物纲)

在泥河湾盆地真象化石十分常见。  近年来,在泥河湾层中新发现了世界上最早的草原猛犸象(Mammuthus trogontherii)化石,过去被归入古菱齿象的部分材料也被转移到该种;  但以往报道的材料都很零碎,并且时代也较早。本研究的发现于蔚县大南沟东陡壁附近的长鼻类下颌骨(完好下颌体带左右m3)亦可归入该种,主要依据如下特征: 喙突(或吻突)不发育、下颌联合部短、下颌体前缘陡直、具有舌侧神经孔、颊齿齿板中间突不发育和釉质环无菱形结构、下第三臼齿有×18个齿板、齿板较薄、齿板频率为6、釉质层较薄但褶皱不强烈等。蔚县大南沟的化石是迄今在我国所发现的材料最完好和地质时代最晚的草原猛犸象化石记录,距今约4.5万年。     

泥河湾盆地虎头梁湖相叠层石的生态环境分析

本文作者之一曾于1993年报道过在泥河湾盆地虎头梁剖面发现的第四纪湖相叠层石,并根据测年数据和其中所含的藻类化石,认为它是末次间冰期的温暖期中藻类生命活动的产物。近年来,作者对叠层石的生态环境做了进一步的分析。结果表明,所发现的湖相叠层石主要生活在古泥河湾湖水深0．4～46cm左右的湖滨浅水地带;在末次间冰期中气温最高的时期,温暖干燥的气候环境和盐度较大的湖泊水体,为藻类的繁衍和叠层石的形成提供了适宜的条件。通过湖相叠层石的生态环境分析,不仅有助于重建古泥河湾湖的环境,而且也有助于加深对本区末次间冰期气候的了解。     

泥河湾盆地井儿洼剖面揭示的47～25 ka BP期间的气候环境演化

利用泥河湾盆地井儿洼剖面孢粉、粒度、碳酸盐含量、介形类壳体的δ18O及δ13C等多种环境代用指标,对泥河湾盆地47～25kaBP期间的古气候环境特征进行了探讨。结果表明,47～39kaBP期间,植被生长稀疏,降水较少,气候冷干。39～30kaBP期间,森林植被发育,入湖的粗颗粒物质增多,表明降水较多。同时介形类的大量繁殖造成碳酸盐含量的显著增高,以及介形类壳体δ18O和δ13C相对偏负,说明当时湖水的水热组合适宜,气候总体暖湿。自30kaBP开始,气候逐步恶化;25kaBP左右,井儿洼剖面沉积中断,气候转为冷干。总体而言,39～30kaBP期间,泥河湾盆地的气候暖湿,其暖湿的气候特征与青藏高原和西北地区的气候具有较好的一致性。     

泥河湾盆地磁性地层定年与早期人类演化

主要评述了近年来泥河湾盆地磁性地层学的研究进展,包括建立泥河湾组的磁性地层年代格架、厘定泥河湾动物群的时代和确定华北地区早期人类活动年代序列。研究表明:第一,泥河湾组河湖相沉积序列记录了高斯正极性时末期以来的地磁极性特征（松山和布容极性时）,即沉积时代始于约2.6Ma。早期人类至少在1.660.78Ma期间的大约90万年的时间内长期持续地占据高纬度的泥河湾盆地。泥河湾动物群（包括广义和狭义）的时代为2.00.8Ma。第二,华北地区早期人类已经能够适应东亚高纬度地区冬季风增强、夏季风减弱和干旱化趋势增强的复杂环境变化,尤其能适应中更新世气候转型前后中国北方多变而且不稳定气候条件和生态环境。因此,气候和生态环境的多变性与不稳定性是促进人类进化的重要因素。第三,早期人类走出非洲以后,可能沿不同的路径并以较快的速度扩散到东亚地区。向南越过印度尼西亚的赤道地区,向北至少扩散到40°N的泥河湾盆地。     

河北阳原泥河湾盆地郝家台NHA钻孔岩心岩石地层划分及对比

位于河北、山西两省桑干河、壶流河流域的泥河湾盆地内发育一套中外驰名的晚新生代地层,内含丰富的哺乳动物化石和古人类文化遗迹。岩石地层的划分是区域地质研究的基础,为了加深对这套地层的认识,2013年中国地质科学院地质研究所在泥河湾盆地东部化稍营郝家台打了一钻,钻孔座标:N:40°13'0.4〃,E:114°38'32.3〃,H:938m。据365.82 m厚的钻孔岩心岩石地层分析,自上至下划分为6个组:(1)上更新统马兰组,厚9.64m,以风积成因为主的黄土堆积,与下伏地层有沉积间断;(2)上更新统郝家台组,厚23.46 m,属滨、浅湖相沉积;(3)中—下更新统小渡口组,厚36.08m,属三角洲-滨湖相沉积;(4)下更新统泥河湾组,厚87.92m,属滨、浅湖相沉积;(5)上新统稻地组,厚111.78m,属湖沼相沉积;(6)上新统壶流河组,厚73.02m,属洪泛平原相沉积。孔深341.90~365.82m由白垩纪地层组成(未见底)。此剖面厚度大,连续性好,钻井采取率近100%,岩心在野外按钻井进尺依次进行连续描述,分辨率高,经研究认为泥河湾盆地第四系不仅在泥河湾盆地内可对比,并与黄土高原第四系也有一定的可对比性,即郝家台组与萨拉乌苏组对比,小渡口组与离石黄土对比,泥河湾组与午城黄土对比。本剖面可作为华北地区河湖相地层层型剖面之一。     

High resolution magnetostratigraphy and deposition cycles in the Nihewan Basin (North China) and their significance for stone artifact dating

Three lacustrine sections in the Nihewan Basin, Xiaodukou, Donggutuo and Xiaochangliang (40.1-40.4°N; 114.6-114.7°E), were closely sampled for magnetostratigraphic and deposition cycle analysis. Rock magnetic investigations show that the characteristic remanent magnetization of the sediments is mainly carried by magnetite and hematite. The Xiaodukou sequence is one of the most complete sections in the basin and has recorded substantial parts of the Brunhes and Matuyama chrons back to the termination of the Olduvai subchron. Several subchrons within the Matuyama period have been documented such as the Jaramillo, the Cobb Mt. and others. The Matuyama/Brunhes boundary, the Jaramillo, as well as the Cobb Mountain events were observed also at Donggutuo. On the basis of grain size and susceptibility data and of field investigations, the sections are divided into two longer lasting lacustrine episodes with a fluvio-lacustrine deposit in between. They are structured by 15 high-frequency deposition sub-cycles. In each cycle, the grain size fines upwards, while magnetic susceptibility decreases. This behavior is due to cyclic water level change of the ancient lake Nihewan. At Xiaodukou, the variations of the 0.2 to 7.5 μm grain size fraction can be correlated with the marine oxygen isotope stages OIS 64-OIS 11. The grey-green clayey to silty Paleolithic stone artifact layers at Xiaochangliang and Donggutuo are located at depths of 55.4 m and 43-38.7 m, respectively. They were buried when the lake-level was rising. The artifact layers have been deposited around the Cobb Mountain event during the sedimentary sub-cycle 6 of the older lacustrine phase corresponding to OIS 35, 36. Thus in contrast to the results of other studies, the estimated age of the Xiaochangliang stone artifact layer does not exceed 1.26 Ma, while the Donggutuo stone artifact layers date back to 1.21-1.15 Ma. This age determination brings the Nihewan hominids in close relation to the findings of Homo Erectus at Lantian on the Chinese Loess Plateau.     

泥河湾陆相沉积物光释光年代学研究及其对古湖泊演化的指示意义

对泥河湾盆地郝家台、后沟、红崖和虎头梁4个地点湖相及其上覆沉积物样品进行了光释光年代学研究。由于中粒石英的单片再生剂量法所测光释光信号已经达到了饱和,故采用中粒混合矿物的红外激发后高温红外激发方法,并对其异常衰退进行校正,这种方法利用长石的释光信号,饱和剂量较高,且异常衰退较小,为测量老样品提供了可能性。根据红外激发后高温红外激发光释光测年结果,郝家台、后沟和红崖地区现存泥河湾湖相顶部沉积物年龄为360~420ka,虎头梁湖相顶层沉积物年龄为约270ka,而郝家台和后沟湖相沉积物上覆黄土-古土壤年龄分别为约130ka和180ka。这些测年结果表明在泥河湾地区湖相沉积物顶层及其上覆沉积物之间广泛存在一个沉积间断,且不同地点湖相沉积物侵蚀的程度不同。因此,推测现在泥河湾地区出露的湖相沉积物顶层并不是当时古湖泊消失时的沉积,即至少部分古湖泊沉积的顶部已被侵蚀。     

泥河湾盆地石沟遗址B区发掘报告

2014年,泥河湾盆地石沟遗址出土了丰富的石制品和动物化石。本文报道石沟遗址B区的发掘概况及对整个遗址的化石埋藏学和古生物学研究成果。石沟遗址动物化石种类有蛙类、鸟类、直隶狼、猎豹（未定种）、猛犸象（未定种）、黄河马、泥河湾披毛犀、中国羚羊、山东绵羊（相似种）、古中华野牛等,在探方外50m处还发现了古麟。石沟遗址的动物化石代表了迄今在小长梁断层上盘所发现的含大哺乳动物属种最丰富和化石保存最好的动物群。石沟的猎豹上颌化石确认了现生猎豹属在早更新世即已在我国北方出现;早期猛犸象腓骨化石是我国的首次报道;黄河马的新材料提供了该种幼年和老年个体的牙齿特征,以及证明其具有纤长的第三掌、蹠骨;古麟是在阳原盆地（狭义泥河湾盆地）的首次发现。石沟动物组成以马类和犀类为主,骨骼部位以牙齿和四肢远端为主;年龄结构反映了以幼年、老年个体居优的自然死亡特征;遗址的形成主要受短距离季节性流水作用,与古人类及食肉动物的关系不显著。根据古麟和黄河马的地史分布及与周边遗址的地层序列对比,初步推断石沟动物群时代约为1.6Ma,与黄土-古土壤序列的S₂₃相对应。动物群组合显示当时在泥河湾一带主要是稀树草原环境,湖边湿地发育。

     

泥河湾盆地籍箕滩剖面记录的6400年以来环境变化与人类活动影响

本文对泥河湾盆地籍箕滩剖面地表下65~75cm、140~150cm、190~200cm和300~310cm处的4块泥质样品进行了AMS 14 C 测年, 校正后的年代分别为2117cal .a B.P.、3081cal.a B.P.、5481cal.a B.P.和6420cal.a B.P., 表明籍箕滩剖面305cm以上地层形成于全新世中晚期。籍箕滩剖面的孢粉、炭屑和磁化率分析, 揭示了研究区中全新世以来的植被演替、气候变化和人类活动的影响。6400~5800cal.a B.P., 气候总体温暖湿润, 籍箕滩南面的浅山地带可能有森林生长, 孢粉百分比和炭屑含量的变化表明, 该阶段植被对气候变化和人类活动影响非常敏感。6000cal.a B.P.前人类活动使籍箕滩剖面南面浅山地带的森林遭到一定破坏; 6000~5800cal.a B.P., 籍箕滩周边的人类活动可能有所减弱或迁移他处, 籍箕滩剖面南面浅山地带的森林得到一定恢复; 5500 cal. a B.P.左右的降温事件和4000 cal. a B.P.左右的干旱事件以及人类活动, 使得泥河湾盆地的森林植被破坏后再也没有恢复到之前的景观, 草原植被迅速发展; 4000~2000cal.a B.P., 气候以冷干为主, 区域内森林植被几近消失, 只在水分条件较好的地方有小片阔叶灌丛林生长, 植被类型表现为草原或干草原。泥河湾盆地中晚全新世以来的气候变化与其他地方的对比表明, 东亚季风的衰退具同步性。