古地磁定年研究表明古人类以较快的速度扩散到华北

日期 2004-10-26　来源：简报　作者：　【大中小】　【打印】　【关闭】

　　本文提要：在国家自然科学基金委员会创新研究群体项目的资助下，中国科学院院士朱日祥及其合作者，利用自己的实验室和具有开拓性的实验技术、方法，对泥河湾盆地进行了系统的岩石磁学和古地磁学研究，建立了该盆地沉积的年代地层构架，并将该盆地早期人类活动的时间上溯到距今166万年前，这是东亚高纬度地区迄今被确认的最早的人类活动证据。这一研究表明了更新世早期古人类的快速迁移与扩散可能开始于一个气候温暖期，这使早期人类能够较长时期占据东亚高纬度地区。　　人类何时从非洲扩散到亚洲一直是研究人类演化的核心问题之一。位于北纬40度、地处华北平原和内蒙古高原过渡带的泥河湾盆地，因发育良好的晚新生代地层及其丰富的哺乳类动物化石和旧石器遗址，自上世纪20年代以来，一直是中外地质学家、古生物学家和古人类学家研究的热点。在国家自然科学基金的资助下，中国科学院地质与地球物理研究所朱日祥院士领导中美联合研究小组对泥河湾盆地的一系列旧石器遗址进行了系统的古地磁年代学研究，最近将该盆地早期人类活动的时间上溯到距今166万年前，这是东亚高纬度地区迄今被确认的最早的人类活动证据。　　过去，由于缺乏适合同位素定年的材料和受到沉积剩磁复杂性等难题的困扰，早期人类在泥河湾盆地活动的时代一直无法确定。针对这些难题，朱日祥院士领导的研究组利用他们开拓的创新实验技术和方法，首先对泥河湾盆地著名的小长梁旧石器遗址进行磁极性地层学、岩石磁性地层学、岩石地层学和生物地层学的综合研究，确定了该遗址的年代为136百万年。他们的研究成果于2001年发表在国际著名刊物《自然》杂志上。近年来，这些创新的实验技术和方法又在泥河湾盆地得到了成功应用，他们对泥河湾盆地内的马圈沟和郝家台剖面（二者相距1.5公里）进行了系统的岩石磁学和古地磁学研究。结果表明，马圈沟剖面上的半山、马圈沟-I、马圈沟-II和马圈沟-III等四个旧石器遗址位于地磁极性年表的哈拉米洛事件（107－99万年前）和奥杜威事件（195－177万年前）之间，并进一步推算它们的年代分别为132、155、164和166 百万年。这项研究将泥河湾盆地早期人类活动时代向前追溯至距今166万年。《自然》杂志于2004年9月30日再次发表他们的研究成果，并将其列入同期的重点文章。　　研究小组还在马圈沟-III旧石器遗址中发现了大量的大象足迹和古人类利用石器获取动物组织作为食物的可靠证据。这些新发现为人们展示了一幅距今166万年前泥河湾古湖岸边早期人类和大象等动物群繁衍生息的生动场景。这一研究表明，东北亚地区最古老的旧石器遗址只略微年轻于西亚格鲁吉亚的德玛尼西遗址。相距如此遥远的两个遗址在时代上相差约10万年，这在人类演化史上只是很短的时间。格鲁吉亚与泥河湾盆地的遗址都位于北纬40度，这样高纬度的自然环境远比人类起源的非洲热带地区寒冷和恶劣。因此，那时的人类凭借简单的工具已经能在气候多变的温带环境中生存下来，并且具有很强的适应环境变化的能力。　　朱日祥及其合作者的论文在2004年《自然》杂志发表后，美国国家科学基金会立即发表了评论，随后，《纽约时报》等多家报刊杂志也对这项研究进行了报道和评论，他们认为早期人类祖先的一支在大约175万年前成为第一批跨越大陆的迁徙者，朱日祥等人的研究提供了东亚高纬地区最古老和清晰的古人类活动证据。取得这一成果的关键是研究者始终坚持实验、观测和理论“三位一体”的研究思路，提出了以先进的硬件设备、完善的测试环境和创新的实验方法为依托体系的理念。他们通过自行设计和引进相结合，建成了具有开展岩石磁学、地球磁场古强度测定和弱磁样品测量等综合研究的国际先进水平的实验室；在实验环境方面，建成了国际上地学领域磁学实验室“静磁屏蔽室”面积最大、屏蔽效果属世界先进水平的“零磁实验环境”。他们实现了从简单采用已有方法到提出创新的研究思路和实验技术与方法，拓宽了研究领域。正是在这样先进的硬件设备、完善的测试环境和创新的实验方法的支撑下，他们在古地磁学研究领域取得了突破性进展。　　这一研究成果的另一个特点是多学科交叉与融合。朱日祥院士主要从事地球物理学领域的研究工作，而美国史密森研究院国家自然历史博物馆的理查德·波茨教授、河北省文物研究所谢飞研究员和中国科学院地质与地球物理研究所吴乃琴研究员分别为古人类学家、考古学家和古环境学家。不同学科的交叉与渗透，促进了原创性成果的产生。