华北泥河湾盆地铺路哺乳动物群的磁性地层学定年

华北泥河湾盆地的晚新生代河湖相沉积地层,产出了十分丰富的旧石器和哺乳动物化石,记录了早期人类活动以及晚上新世以来哺乳动物群的演化过程.作为广义泥河湾动物群之一,铺路动物群化石点位于盆地内的壶流河东侧,含有晚上新世及早更新世哺乳动物化石.本文结合生物地层学和岩石地层学,对含铺路哺乳动物化石的河湖相沉积物,进行详细的岩石磁学及高分辨率的磁性地层学研究,旨在对铺路哺乳动物群进行精确定年.结果表明,铺路剖面河湖相沉积物的磁性矿物主要为磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿,平均粒度以准单畴为主.铺路剖面河湖相沉积物记录了布容正极性时(Brunhes normal chron)早期、松山负极性时(Matuyama reverse chron)、高斯正极性时(Gauss normal chron)和吉尔伯特负极性时(Gilbert reverse chron)晚期,铺路动物群产出在留尼旺(Réunion)地磁漂移之前,凯纳(Kaena)负极性亚时之后,年代约为3.0~2.2 Ma.本研究结果将广义泥河湾动物群的年代下限延至约3.0 Ma.此外,结合泥河湾盆地古气候学及古环境学研究结果,表明在上新世与更新世过渡期间,泥河湾动物群的演化受气候环境变化的影响,更适应干旱寒冷的生存环境.

泥河湾盆地东谷坨遗址6A2层的形成过程

东谷坨遗址是泥河湾盆地内重要的旧石器时代早期遗址,其文化层以河湖相堆积为主,大量的文化遗物在埋藏过程中会受到流水等自然作用的影响,明确遗址的形成过程、了解遗物在埋藏过程中被改造的程度是我们开展其他各项研究的基础。2016-2020年,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和河北省文物考古研究院对东谷坨遗址T1区域开展了新的发掘,通过此次发掘,我们将原6A文化层划分为2个亚层。其中6A2为粗砂砾石堆积,显示水动力较强的沉积环境,但该层出土的多数石制品表面新鲜,并未显示出受高能水流的改造或被长距离搬运的特征。鉴于此,我们以探讨搬运改造石制品所形成破损特点为目的设计并实施了模拟搬运试验,开展了遗址内沉积物、石制品特征等多指标分析探讨遗址的形成过程。结果表明,6A2层的多数石制品并非由高能水流搬运而来,而是粗砂砾石堆积在遗址形成后,古人类活动于其上所遗留,此层石制品显示了原地埋藏的特点。

泥河湾盆地南山根地点发掘简报

南山根地点位于河北省张家口市阳原县大田洼乡岑家湾村西南,考古文化层埋藏于泥河湾湖相层中,地质年代为早更新世。2017年5~7月,河北师范大学考古队对该地点进行了抢救性发掘,在面积为22 m2的范围内共出土编号遗物519件,主要为石制品,出土化石17件。石制品类型包括石核、石片、断块、碎屑、石器等。石制品原料可能为就地取材,取自附近基岩及河滩砾石;剥片方法主要为锤击法;石制品整体形制较小,属于石片石器工业;石制品类型以石片、断块和碎屑居多;共发现25个拼合组,包括57件可拼合石制品,应为原地埋藏。通过与邻近的岑家湾遗址地层对比,南山根地点文化层与岑家湾文化层处于同一自然堆积层内,但较岑家湾遗址文化层稍高,据此推断其年代可能接近并略晚于岑家湾遗址(1.1 MaBP)。

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365．82m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9．64rfl，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23．46nl，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。

泥河湾盆地井儿洼剖面揭示的47～25ka 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。

华北泥河湾盆地郝家台地区的沉积相组合特征:以台儿沟东剖面为例

泥河湾盆地东部郝家台地区的台儿沟东剖面主要出露地层为更新统和上新统,剖面顶部为厚9.4m的马兰黄土和古土壤,剖面中部由更新统郝家台组和泥河湾组构成,剖面下部为上新统蔚县组。郝家台组和泥河湾组为三角洲平原、三角洲前缘和少量前三角洲亚相沉积组合,其中三角洲平原亚相可分为分支河道、分支间湾、天然堤、沼泽和淡水湖泊5个微相,由发育大型板状斜层理和底冲刷面构造的粗砂夹砾石透镜体,含钙质结核的透镜状黄褐色中-细砂以及富含炭屑的深色粘土等共同构成;三角洲前缘亚相则由水下分支河道、支流间湾、河口砂坝和末端砂坝构成,以发育底冲刷面构造并夹有细砾石透镜体的细-中粒砂、小型板状斜层理细砂以及分选好且质纯的细砂等组合为特征;前三角洲亚相相对不发育,主要由浅灰色粘土以及灰绿色、灰黑色粘土夹钙质结核构成。蔚县组主要由滨湖亚相和浅湖亚相构成,其中前者为多种颜色的并发育泥裂和滑塌构造的粘土、粉砂组合,局部夹有透镜状砂砾层,底冲刷面发育;后者主要由粉砂、粘土组合构成,局部可见由砂泥交互构成的透镜状层理。古水流分析结果表明,上新统蔚县组沉积物源区位于泥河湾盆地NE侧,更新统泥河湾组和郝家台组碎屑沉积物主要来自于NE和NW方向,而泥河湾组底部约15m厚沉积物除了来自NE方向外,还有部分沉积物来自SSW方向物源区。表明自上新世以来,泥河湾盆地周边具有北高南低古地理格局,从而为盆地提供丰富的碎屑沉积物。

泥河湾盆地东坡遗址ESR年代学初步研究

中国泥河湾盆地以发育我国北方晚新生代湖相地层和数目众多的古人类文化遗址而闻名于世，是研究中国北方第四纪地质与环境、新旧石器和早期人类演化的一个关键地区。东坡遗址是泥河湾遗址之一，形成时代一直没有确定。根据古地磁和区域地质等分析，初步认为东坡遗址形成时代不早于距今780ka。本文利用石英Ti心ESR法对泥河湾东谷坨剖面B／M界限样品进行了测量，年龄为750±88ka，这表明利用该方法对泥河湾层水相沉积物进行测年是可行的。我们利用同样方法和参数对东坡遗址进行ESR年代学研究，结果表明东坡遗址文化层的形成时代为距今304±12ka到333±23ka，平均年龄为321±15ka。

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1．66～0．78Ma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2．0—0．8Ma。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。

泥河湾盆地东部中全新世晚期的干/冷干事件与中全新世湿润状况的结束

对取自泥河湾盆地东部化稍营镇 (114°36′E ,40°18′N)附近一剖面以泥炭为主的沉积物做了AMS 1 4 C测年、粒度、碳酸钙含量、碳酸盐中δ1 8O和δ1 3 C组分、有机质含量、TOC、C N分析以及 χlf和SIRM测量。结果表明 ,这些沉积物大致是在 5 32 0～ 3 370aB .P .堆积的 ;在 5 32 0～ 3 6 0 0aB .P .,气候仍较为湿润温暖 ;在 36 0 0～346 0aB .P .和 3 430～ 3 40 0aB .P .,有两次明显的干 冷干事件。气候的这种波动 ,可能是中全新世湿润状况的结束过程。

泥河湾盆地末次间冰期气候变化的氧碳同位素记录

黄土－古土壤序列的研究表明，我国东部地区第四纪气候演变的总规律是干冷与湿暖的交替。但是，气候的变化是一个复杂的过程，在不同的时间和地点，气候的干、湿和冷、暖变化可能会出现不同的组合。根据泥河湾盆地晚更新世湖泊沉积物中所含碳酸盐的氧碳同位素研究，认为在末次间冰期（据今１３～７万年），该区气候以干暖与湿冷的交替为主要特征。这一发现将有助于加深对我国东部第四纪气候变化规律的认识。

泥河湾盆地晚新生代微体古生物地层及环境演化的探讨

通过对泥河湾盆地43条剖面和6个钻孔晚新生代地层和微体古生物（介形类和有孔虫）的调查研究,发现非常丰富的介形类,计26属70余种,有孔虫4属4种,其中介形类自下而上可明显地划分为5个组合带：（1）Potamocypris plana-Candoniella-Ilyocypris组合带;（2）Leucocythere-Ilyocypris-Candoniella组合带;（3）Leucocythere-Cytherissa-Limnocythere组合带;（4）Ilyocypris-Limnocythere flexa-Limnocythere dubiosa组合带;（5）Limnocythere dubiosa-Limnocythere sancti-Patricii-Ilyocypris组合带。按以上5个介形类组合带的分布,第1组合带及所含地层红崖村组和石匣组的时代为上新世;第2~4组合带及所含地层泥河湾组的时代为早更新世;第5组合带为中-晚更新世,分布于虎头梁组和许家窑组,虎头梁组置中更新世为宜,许家窑组为晚更新世。根据5个介形类组合带和有孔虫的分布及介形类的始现、繁盛、兴衰的演替特征,对泥河湾古湖和盆地的形成经历了上新世的起始,早更新世早期的扩展,中、晚期稳定、发展、湖面最大,中更新世向西部退缩和晚更新世消亡、桑干河水系形成五个发展阶段的演化进行了探讨。

泥河湾盆地黑土沟遗址

黑土沟遗址是泥河湾盆地目前发现的时代较古老的一处早更新世旧石器时代考古遗址。根据磁性地层学资料判断,遗址位于Matsuyama反极性时的Olduvai正极性亚时阶段,其年龄为1.77-1.95Ma。2006年,在黑土沟遗址的考古地质勘探中,查明探坑文化层厚1.33m,由4个自然层组成;在大约7.6m^3的堆积中,出土遗物20585件,包括石制品20489件,哺乳动物骨牙碎片96件。石制品中,石核、石片、断块和器物分别占0.36%、97.90%、1.00%和0.74%,在石片中竟有87.74%的数量是碎屑。器物中出现旧石器晚期常见的圆盘状刮削器。石制品保存新鲜,发现拼合标本3组。石制品绝大部分属于微型和小型标本。砸击制品在地层中的密度较大,而且含有似棱柱状石核和似石叶薄长石片。

泥河湾盆地上新世小哺乳动物生物地层学及相关问题讨论

在泥河湾盆地稻地组与壶流河组、蔚县组命名剖面上分别筛洗小哺乳动物化石。其中花豹沟剖面选取 3个层位 ,发现小哺乳动物化石 1 0种 ;稻地剖面 6个层位 ,发现化石 2 5种。结合小哺乳动物化石组合 ,以及岩石地层追索对比 ,认为壶流河组与蔚县组从岩性上无法分开 ,应予合并 ,保留蔚县组 ;稻地组与蔚县组为同时期沉积 ,二者之间存在一定的相变关系 ,建议废止稻地组 ;仅保留蔚县组作为泥河湾组之下风成红黏土之上的岩石地层单位 ,其时代为中上新世晚期至晚上新世。

泥河湾盆地上新世生物地层序列与环境

总结了泥河湾盆地晚上新世生物地层,讨论了12个剖面含哺乳动物化石层位的相互关系,以稻地老窝沟剖面的地层顺序为基础排列出约3.7～2.6Ma时段内的9个代表性的生物地层单位。哺乳动物以Paenelimnoecus chinensis、Lunanosorex cf.L.lii、Trischizolagus、Pliopentalagus nihewanicus、Ungaromys、Mimomys sp.、Chardina truncatus、Mesosiphneus praetingi、M, paratingi、Plio- siphneus lyratus、Pseudomeriones complicidens、Castor anderssoni、Huaxiamys downsi、Chardinomys yusheensis、C.nihowanicus、Hipparion houfenense和Gazella blacki组合为特征。动物群在时代上与榆社麻则沟动物组合、静乐红土动物群、灵台雷家河剖面V带及任家沟静乐红粘土动物组合、宁县水磨沟动物组合、游河动物群及沂南棋盘山洞穴动物组合相当。动物群所反映的是温带草原为主、间有树林和干草原的稀树草原环境。

泥河湾盆地三棵树旧石器遗址2008年试掘报告

三棵树旧石器遗址发现于河北省阳原县东谷坨村东北部。2008年秋,该遗址经过小规模试掘,出土251件石制品及一些碎骨和牙化石。石制品包括石核、石片、工具和断块、碎片等;工具有刮削器、尖状器、端刮器、凹缺器、锯齿刃器、雕刻器、石锥、石钻、鸟喙状器等。石制品以小中型为主,其原料主要为石英砂岩、石英、燧石、白云岩、玄武岩等,全部为就地取材。三棵树遗址与后沟遗址同处泥河湾层上部,处于后沟遗址下部和马梁遗址上部,时代属于中更新世中后期。该遗址的发现有助于探讨我国华北小石器文化发展脉络以及探索细石器文化传统渊源。

泥河湾盆地典型剖面沉积物磁化率特征及其意义

在对泥河湾盆地郝家台、小长梁、东谷坨三个典型剖面野外沉积特征初步研究的基础上，将剖面划分为四个沉积相：顶部马兰黄土堆积，上、下湖泊相和中部河流相。以１５ｃｍ为间距，系统采集了１６７４块样品，进行质量磁化率的测定与分析。结果表明：沉积物磁化率值的大小与沉积相，尤其是与沉积物的粒度相关。一般规律是滨浅湖相粉砂、粘土质粉砂的磁化率值大，而深湖相、半深湖相粘土和粉砂质粘土的磁化率值较低。磁化率值的变化在一定程度上反映了古气候的变化，磁化率高峰可能反映了干燥的气候环境，而低谷则可能反映了温湿的气候。沉积相和磁化率变化曲线相结合，将剖面分为７个对比层，初步讨论了１ＭａＢ．Ｐ．以来，盆地大概可以分为三个大的演化阶段：早期扩张期，中期收缩期，晚期扩张到收缩期。并通过剖面间的对比，初步认为剖面所含石器层的年龄大约在１Ｍａ．Ｂ．Ｐ．左右。

泥河湾盆地沉积物粒度组分与磁化率变化相关性研究

以泥河湾盆地郝家台剖面为例 ,分析沉积物粒级组分与磁化率大小变化的相关性。从厚约 12 2m的剖面选取 80 0多个样品 ,分别测试从 0 .2～ 5 0 0 μm各个粒度区间颗粒的百分含量和质量磁化率。通过计算它们之间的相关关系 ,认为湖相沉积物磁化率的变化与 0 .2～ 35 μm间细粒物质的含量 ,特别是与 0 .2～ 7.5 μm区间悬浮物质的含量反相关 ,而与 35～ 5 0 0 μm间较粗粒物质的含量正相关。这种相关性与顶部的黄土堆积刚好相反 ,反映了二者之间磁化率不同的变化机制。据此可认为以外源碎屑输入为主的湖泊中 ,沉积物磁化率的变化主要受控于外源铁磁性矿物 ,它反映了湖水面的升降 。

华北泥河湾盆地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 1 30kaB 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 ,由于断块差异性升降运动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。

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。