>>> 2006年第1期
人类在东北亚的最早出现
作者：朱日祥等
＊本文刊载得到Nature出版集团公司的许可，由邓成龙先生译自：
Zhu R X, Hoffman K A, Potts R, Deng C L, Pan Y X, Guo B, Shi C D, Guo Z T, Yuan B Y, Hou Y M, Huang W W. Earliest presence of humans in northeast Asia. Nature, 413, 413～417, 2001.
在人类演化研究中，不同地区早期人类及石器技术的年代问题一直是争论的焦点[1—4]。对华北泥河湾盆地的小长梁和洞沟这两个平行的湖相沉积剖面作了详细的磁性地层学研究，为20多年前在这里发现的旧石器[5]进行了精确定年。古地磁结果表明，小长梁石器层位于奥杜韦和哈拉米洛两个正极性亚时之间的负极性带内。假定这一负极性带形成时间段内的沉积速率恒定，那么小长梁石器层的形成年龄大约是距今1.36 Myr。这一结果是东亚高纬度地区（40°N）古人类活动的最早证据。
东亚地区的旧石器年代问题不但关系到古人类在这一地区出现的最早时代，而且关系到人类起源和迁移、扩散的整体框架的建立。由于缺乏适合同位素精确测年的物质，东亚旧石器地点的年代问题长期以来一直存在争议。然而，在东亚，尤其是中国的新生代陆相沉积物中包含丰富的哺乳动物化石，为生物地层学和磁性地层学研究提供了坚实的基础。泥河湾盆地便是一个极好的例子（图一）。
泥河湾盆地位于华北平原与内蒙古高原的过渡带上，面积约150～200 平方公里，盆地内广泛出露上新世至全新世的湖相及风成沉积，出露厚度普遍大于90 米。由于发育良好的晚新生代地层及其中富含的哺乳动物化石，自上世纪20年代以来，泥河湾盆地吸引了全世界地质学家和古生物学家的目光。这些哺乳动物被称为“泥河湾动物群”，其时代相当于欧洲的“维拉方动物群”[6，7]。
泥河湾盆地发现的一系列早更新世旧石器遗址，有助于理解东亚早期人类的活动历史。这些遗址主要分布于盆地的东部边缘，特别是小长梁（40.2°N,114.65°E）[5]和东谷坨遗址[8]，曾经被认为是东亚地区最早的直立人活动证据之一[9]。小长梁遗址的石器由采自附近露头的石料加工而成，材料主要是细、粗粒的燧石及火山岩，石英、石英岩和砂岩很少见[5，10，11]。
已研究的石制品（总共3113件）由石片和片状残块组成，包括可以清晰辨别和分类的石器及石核[5，10，12]，它们主要是边刮器和凹缺刮器及少量端刮器、雕刻器和石核（图二）。石器的剥片和精加工采用直接打击法，两极法很少见。石制品主要由废片和断块组成，石核、修理石片和成型的石器比较少。一些学者侧重小长梁石器工业的原始及简单特征[9，10，13]；而另一些学者则注意到近柱状石核、石叶及平坦的石核台面的出现，认为小长梁石器技术已经超越了最原始的工艺阶段[11，14—16]。
小长梁石器层位于桑干河南岸的陡壁上，厚0.5～0.8 米，在全新世土壤层之下约66.5 米，沉积物为灰白色粘土质粉砂及粉砂质砂（图一、三）。该石器层保存了丰富的脊椎动物化石，包括上新异费鼠相似种（Allohaiomyscf. A. pliocaenicus）、中华鼠（Mimomyschinensis）、桑氏鬣狗（Hyaena（Pachycrocuta） licenti）、古菱齿象（Palaeoloxodon sp.）、三趾马（Hipparion sp.）、中国长鼻三趾马（Proboscidipparion sinense）、三门马（Equussanmeniensis）、披毛犀（Coelodonta antiquitatis）、貂（Martes sp.）、鹿（Cervussp.）和羚羊（Gazellasp.） [5，17]。在这些泥河湾动物群的分子中，前6种指示时代为晚上新世至早更新世[5，17—20]，三门马的生存年代为早、中更新世[17，18]，而其他动物有的一直生存到更新世末（如披毛犀），有的由于不能详定而无法给出一个较为确切的年代范围（如貂）。显然，仅仅据动物群无法精确确定小长梁旧石器遗址的年代。
我们对73 米厚的小长梁剖面作了详细的古地磁研究，并选择1 公里外的洞沟剖面（厚90 米）作对比研究（图一 ）。小长梁剖面以25 厘米为采样间距，共280个采样水平层；洞沟剖面以35 厘米为采样间距，共257个采样水平层。每个水平层采取3个独立定向的样品。这两个剖面相距很近，因此有助于地层的精确对比，并有效减小横向相变造成地层对比的不确定性。两剖面具有相似的沉积序列，并含有特征明显的标志层（图三）。尤其是小长梁石器层之上覆盖有一层特征的黑色粉砂质粘土层（厚度2 厘米），在洞沟剖面62.20 米深度处也发现这一标志层。数层具有高磁化率的细砂层位于两个剖面磁极性序列中相对应的位置（图三、四）。因此，小长梁与洞沟剖面在岩性和地层上都可以对比。
在对天然剩磁进行退磁处理以建立磁极性地层之前，我们通过各种岩石磁学方法（如磁化率各向异性）检验古地磁记录的可靠性。结果表明，准单畴颗粒的纯磁铁矿是主要的剩磁载体，沉积磁组构自沉积以来没有受到扰动。
经过系统的热退磁和（或）交变退磁以后，三套平行样品的平均特征剩磁向量的方向用来计算虚地磁极纬度及其误差估计，从而确定两个剖面的磁极性序列。洞沟剖面记录了五个磁极性带（图四，a）：三个正极性带，分别表示为N1（0～18.72 米），N2（45.20～48.77 米）和N3（81.12 米到剖面底部）；两个负极性带，R1（18.72～45.20米）和R2（48.77～81.12 米）。小长梁剖面记录了四个磁极性带（图四，b）：两个正极性带，N1（0～20.95 米）和N2（46.55～49.35 米）；两个负极性带，R1（20.95～46.55 米）和R2（49.35 米到剖面底部）。磁性地层学和岩石学研究结果都表明，两剖面经历了非常相似的沉积历史，只是洞沟剖面下部的沉积物更老一些，记录了N3正极性带。唯一可能的沉积间断出现在磁极性带N1中（图三），位于8.5 米深度处，即湖相沉积物顶面与风成沉积物底面之间。石器层位于小长梁剖面磁极性带N2底面以下17.6 米处（图四）。
小长梁和洞沟两个剖面的湖相沉积可以认为是基本连续的。事实上，与其他类型的陆相沉积相比，湖相沉积更可能连续堆积而不受扰动。由于全新世土壤、马兰黄土及末次间冰期古土壤覆盖于湖相沉积物之上，说明两个剖面的湖相沉积可能延续至中更新世晚期，甚至晚更新世，因此，这两剖面的磁极性序列可与第四纪标准地磁极性年表对比[21]。更详细地说，磁极性带N1、N2和N3分别对应于布容极性时、哈拉米洛极性亚时和奥杜韦极性亚时。这一对比结果得到了生物年代地层学的支持，即泥河湾哺乳动物群的年代为晚上新世—早更新世[17—20]。
虽然小长梁剖面没有记录到极性带R2的底界，但在洞沟剖面上厚32.35 米 的R2极性带被完整记录下来。极性带R2位于奥杜韦极性亚时顶界与哈拉米洛极性亚时底界之间，持续时间约0.7 Myr[21]，这一时间段的平均沉积速率为4.6 cm kyr-1。洞沟剖面上62.20 米深度处2 厘米厚的黑色粉砂质粘土层（图三，a中G层），位于哈拉米洛极性亚时底界以下13.4 米处，通过线性内插得到该层的年龄约为1.36 Myr。由于该层与小长梁剖面石器层之上的2 厘米厚的黑色粉砂质粘土层（图三，b中G'层）相对应，因此，小长梁石器层的年龄也约为1.36 Myr。