简介

1 地质、地层与埋藏情况

2 人类化石

3 人工石制品

4 哺乳动物化石

5 年代测定(牙齿铀系法测年 石笋铀系法测年 牙齿ESR法测年)

6结论

简介

郧西黄龙洞，位于湖北省十堰市郧西县香口乡黄云铺村。洞口宽五十余米，高十多米，洞内大处可容数千人，窄处仅容一身，高低不一，深幽莫测，探险者从未到其尽处。洞内有地下河，宽丈余，现已涸，清道光末曾有大鱼随洪水泛出。洞内石笋甚多，如山、如人、如禽、如兽，千姿百态，各尽其妙。

2004年5月, 在为配合高速公路建设进行的文物调查中, 本文第一作者在湖北省郧西县黄龙洞发现了哺乳动物化石. 在6~8月和11~12月两次试掘中, 共有5枚人类牙齿化石、20余件石制品和大量动物化石被发掘出土. 初步动物群分析、石制品研究和年代测定显示这是一处更新世晚期古人类遗址, 对研究中国及东亚地区更新世晚期人类演化和现代智人起源具有非常重要的价值.

1 地质、地层与埋藏情况

黄龙洞地理坐标为 110°13′04.3″E, 33°07′62.8″N, 海拔约601 m. 黄龙洞处于秦岭东段南麓丘陵山地, 发育于古生界寒武系中统岳家坪组的石灰岩地层, 该组地层在黄龙洞附近表现为黑色中-薄层层状泥质灰岩和含碳泥质灰岩. 该区在地质构造上属南秦岭-印支褶皱带东段, 地貌以中、低山和盆地为主, 地势起伏变化大, 山坡陡峻, 沟壑纵横. 黄龙洞为大型管状溶洞, 洞穴平面主轴近东北-西南向. 洞口原始宽度约 27.8 m, 高约11 m. 现初步探明洞穴水平深度约400余米(未到尽头), 宽度11~117 m. 洞口朝向东北, 洞口前有发源于秦岭的大水河(汉江支流), 洞口高出河水约7.8 m. 洞口前是顺大水河发育的狭长平川, 洞穴后是绵延的黄龙山(主峰1277 m). 洞内原生堆积深厚, 堆积物顶部普遍发育钙板层. 堆积物在洞口处位置较低, 向洞里逐渐抬升, 与洞穴顶部间距渐小. 堆积物结构简单, 自然分层较清楚, 自上而下可划分为5层.

(1) 顶钙板层: 乳白色或棕黄色, 大多结构致密、纯净, 局部不纯净者结构疏松. 在洞内分布比较普遍, 厚约2~ 28 cm;

(2) 粉砂质黏土-砂砾层: 粉砂质黏土与砂砾呈“同层异相”: 靠洞口的堆积为含黏土基质的砂砾, 向洞内则砂砾逐渐变少、砾径渐小, 在洞内深处转变为粉砂质黏土. 洞内地势较高处该层缺失. 无包含物. 厚1~201 cm;

(3) 红色粉砂质黏土层: 层内间续发育2层薄钙板, 钙板呈局部、断续发育, 棕黄色. 钙板层下方局部发育有孤立的石笋, 与钙板层无直接连接. 本层厚58~101 cm;

(4) 石灰岩风化物堆积层: 结构较松散, 主要为石灰岩风化角砾和风化残余黏土基质等. 无包含物, 厚41~66 cm;

(5) 棕红色粉砂质黏土, 结构较紧密, 无包含物, 厚18~26 cm.

2 人类化石

发现的人类牙齿化石共 5 枚, 分别为下颌左侧第二或第三臼齿、下颌右侧第二臼齿、上颌左侧犬齿、下颌右侧第一或第二门齿、上颌左侧第三臼齿. 这些牙齿呈白色或黄褐色, 有一定程度的石化. 除左上颌第三臼齿齿冠咬合面磨耗较轻, 可能代表着年轻个体外, 其余4枚牙齿磨耗均较严重, 属于壮年以上的个体. 初步观察显示下颌门齿舌侧面呈明显的铲形, 但无常见于直立人的齿结节和指状突. 与迄今在中国境内发现的古人类牙齿测量数据对比, 黄龙洞牙齿尺寸比以周口店为代表的直立人牙齿要小, 处在晚期智人牙齿尺寸变异范围之内. 结合洞穴时代、动物群及年代测试结果综合分析, 在黄龙洞发现的人类牙齿代表着晚期智人，建议简称“郧西人”.

3 人工石制品

试掘共发现古人类制作和使用的石器及其副产品22件. 这些人工石制品多为古人类制作石质工具所产生的断块和石片. 经加工成型的石器包括刮削器、砍砸器、手镐和石锥. 刮削器共5件, 是数量最多的器类, 原料选用脉石英和燧石, 系将石片薄锐的边缘用石锤打制出锋利的刃口, 以供刮削、切割之用. 手镐3件, 原料为质地较粗的粉砂岩、火山岩和变质岩, 原坯为卵石块, 系将一端打制出突起而厚钝的尖刃, 以利挖掘. 其中2件制作精良、规范, 在尖部从卵石原有的弧面上向一面加工成可供使用的尖刃, 相对一端则敲打变钝, 适宜抓握, 持握手中舒适而适用. 石锥只有1件, 用脉石英石片制成, 加工出的两条薄锐的刃缘交汇成龟首状的短而钝的尖刃. 1件砍砸器系用碧玉裂片制成, 在多个边缘有加工和使用的痕迹, 修整随意、粗糙. 此外, 1件原型为卵石的石锤上出现一个集中分布细碎疤痕的凹陷区域, 显系砸击生产石片和敲砸坚果所致; 几件石片和断块上有不规律的疤痕, 应是未经加工而偶尔被作为工具使用的结果。

目前该遗址出土的人工石制品还很少, 因而难窥古人类的石器技术全貌. 从有限的材料来看, 古人在此采用了两种技术剥离石片、生产石器, 即锤击法和砸击法. 前者在中国旧石器时代被广泛采用, 而后者多出现在北方的遗址中. 该地点石器加工多简单、粗糙, 采用砾石作原料者占较大的比例, 一些石制品粗大, 显示南方砾石石制品的鲜明特点; 但加工成型的石器多为个体较小、以石片作毛坯的刮削器, 加之砸击技术的采用, 使该遗址的文化面貌又兼有中国北方的旧石器文化风格, 显示一种交融、过渡的属性. 石锤、石片、断块的存在表明古人类在遗址中从事过制作石器的活动, 而部分伴生动物化石上出现锋利的石器刃口切割留下的条痕, 说明古人曾在洞中使用石器, 消费过动物食物资源, 进而证明黄龙洞是一处史前人类生产、生活和消费的场所, 即所谓洞穴之家.

4 哺乳动物化石

黄龙洞出土动物化石1700余件, 经初步鉴定为11目50种.

(1)灵长目﹕硕猕猴、猕猴、灰叶猴 (2) 十足目﹕重石束腹蟹 (3) 无尾目﹕蛙 (4) 食虫目﹕微尾、刺猬 (5) 翼手目﹕普氏蹄蝠、大马蹄蝠、马铁菊头蝠、皮氏菊头蝠、大耳菊头蝠、印度假吸吸血蝠、鼠耳蝠、白腹管鼻蝠 (6) 兔形目：鼠兔 (7) 啮齿目：苛南绒鼠、变异仓鼠、灰鼯鼠、红白鼯鼠、赤腹松鼠、侧纹岩松鼠、毛耳鼯鼠、华南豪猪、中华竹鼠 (8) 食肉目﹕云豹、最后鬣狗、豺、狼、猪獾、果子狸、大熊猫巴氏亚种、黑熊、柯氏西藏熊、华南虎、野猫 (9) 长鼻目﹕东方剑齿象 (10) 奇蹄目﹕中国犀、基氏贝尔格犀、华南巨貘(11) 偶蹄目：野猪、香麝、赤麂、獐、水鹿、梅花鹿、青羊、羚羊、苏门羚

该动物群包含一定数量的更新世绝灭种动物, 如硕猕猴、变异仓鼠、最后鬣狗、大熊猫巴氏亚种、柯氏西藏熊、东方剑齿象、中国犀、华南巨貘等, 同时也有较多现生种, 如云豹、豺、狼、猪獾、果子狸、野猪、水鹿、梅花鹿等。 动物群组合具备更新世中、晚期的时代特点, 总体面貌表现出大熊猫-剑齿象动物群特征. 动物群生态反映该遗址是以热带、亚热带森林环境景观为主, 如动物群中发现有低地密林、热带雨林以树栖生活为主的云豹、长绿阔叶林带生活的毛耳鼯鼠、及数量较多的菊头蝠等. 菊头蝠是典型的森林性动物, 并且只在大片森林环境下适宜生存, 因此又被动物学家称为森林环境的标志. 动物群中也有具山地特征的动物和以秦岭为分布中心的区域性动物, 前者如苏门羚、青羊等. 后者如苛南绒鼠等. 黄龙洞动物群反映出该遗址处于秦岭南麓的自然区位特点, 并且还表示中国南北气候分界线-秦岭山区(高度)在黄龙洞古遗址时期已经具有规模.

5 年代测定

科学工作者分别在3个实验室采用铀系法和ESR法对黄龙洞遗址出土人类化石的地层进行了年代测定.

牙齿铀系法测年

经中国地质科学院岩溶地质研究所实验室铀系法测定为约94000年. 测年标本为采自与人牙化石同层(同水平高度、同样性质堆积物)的犀牛牙齿化石, 该标本与相距最近的人牙化石水平间距60 cm. 该测年结果与生物地层资料相吻合。

石笋铀系法测年

在与发现人类牙齿化石相同层位, 大致同一水平高度提取了纯净致密的石笋样品, 将样品送到美国明尼苏达大学年代实验室. 程海博士在同一石笋上提取了两个测年样品, 采用铀系法进行了年代测定. 两个石笋样品的铀系测定结果均为103000年, 与牙齿铀系法的年代测定结果接近.

牙齿ESR法测年

中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室采用ESR法对采自同一地层的另外一枚犀牛牙齿化石进行的年代测定结果显示其年代为44000年前. 这一数据与铀系测年结果有较大的偏差.

从以上3个测年结果看, 两个铀系年代数据非常接近, 而用ESR法对犀牛牙齿的测年数据明显年轻, 两种方法获得的年代数据相差较大. 我们认为由于还未对此洞进行全面大规模的发掘, 所以, 只有一枚大型动物的牙齿用于年代学研究, 单个样品的年龄值肯定含有一定的不可靠性或偏差. 同时, 由于牙齿样品在埋藏过程中, 其铀的吸收、淋滤过程极为复杂. 因此, 采用牙齿样品的ESR测年和铀系测年均有一定程度的不确定性. 牙齿的ESR年龄往往会偏年轻. 从测年材料的样品质量分析, 由于石笋材料中铀、钍封闭状态明显高于牙齿的封闭性, 相对而言, 石笋的铀系年龄比牙齿的铀系和ESR更具可靠性. 也应意识到石笋铀系年代数据的最后确认需要澄清石笋样品的确切层位与发现人类牙齿化石层之间的关系. 本文的石笋样品不是在人类化石层垂直方向上采到的. 结合目前开挖的地层走向等判别, 此石笋极有可能与人类化石层相连, 即同生层. 当然, 由于此洞没有完全开挖, 也有另外二种可能, 即, 一种可能此石笋覆盖于人类化石层之上, 那么人类的年龄要老于距今103000年; 另一种可能为石笋位于人类牙齿层之下, 表明此洞在距今103 000年前就已形成, 人类可能的活动时代在距今103000年以后.

根据黄龙洞遗址地层堆积、出土的人工石器、动物化石和年代测定结果分析, 我们认为出产人类牙齿化石的地层年代很可能在距今 100000~44 000年之间, 更倾向于接近100 000年, 而要比50 000年要年轻的可能性极小.

6结论

黄龙洞发掘的人类牙齿化石、石器、伴生动物群化石来自黄龙洞晚更新世地层. 该洞穴规模巨大, 纵深延伸数百米, 有众多分支小洞. 洞穴地层清楚, 堆积保存完好, 人类化石及其他材料出土层位与位置明确, 处于原生状态, 保留了遗址的原始信息. 生物地层分析和同位素年代显示古人类在该洞穴生活的时间可能在距今100000 ~ 50 000年之间, 尤其可能在距今100 000左右, 是一处珍贵的更新世晚期古人类遗址.

该遗址出土的 5 枚人类牙齿化石形态特征较为进步, 大小尺寸位于现代智人的变异范围内. 发现的石器以脉石英、砂岩、火山岩和燧石为原料, 主要器型为刮削器和手镐; 剥片和加工工艺包含锤击和砸击2种技术, 加工粗犷、形体硕大的砾石石器和个体小、以石片为毛坯的刮削器并存, 既有长江流域砾石石器风格, 又有北方石片石器特点. 有使用痕迹的石锤、从事切割-刮削与挖掘工作的石质工具和生产石器所产生的石片、断块, 以及带有石器刃口切割痕迹的动物化石在遗址地层中出现, 表明古人类在这一洞穴之家制作和使用过工具, 从事过生产和生存活动. 洞穴中诸多与人类化石和石器伴生的哺乳动物的碎骨应是当时的古人类带入洞内, 进行分食、消费的残留. 与人化石伴生的动物群, 除人之外的灵长类有3种; 还有较多森林性动物和喜热动物, 典型性喜热动物中有重石束腹蟹 , 该动物现仅生于南岭东南部山区, 是中国南亚热带、热带交界区特有动物. 遗址中发现的动物种类很多, 在个体数量上以食草类为主, 许多骨骼破碎情况严重, 应与人类行为有关. 动物群的组成与南方更新世中、晚期大熊猫-剑齿象动物群一致, 反映古遗址被使用时期气候温暖、具有良好的生态多样性, 适宜古人类的生存和繁衍.

初步动物群分析和年代测定显示黄龙洞很可能是一处接近100 000年前的古人类居住或活动遗址. 迄今在中国发现的更新世晚期人类遗址大多在距今50 000年以内, 接近100 000年前的古人类化石非常稀少, 且年代的可靠性还有待进一步验证. 因而, 在中国境内是否存在距今100 000年或更早的解剖结构上的现代人还是学术界尚未解决的问题. 而这一问题的存在已成为制约现代中国人起源于当地古老人类的“中国古人类连续演化说”的瓶颈. 迄今在中国境内发现的重要更新世晚期人类化石, 如山顶洞人、资阳人、穿洞人、河套人的生存年代都在50 000年以内. 虽然柳江人的年代曾被定为距今67 000年, 但由于发现化石的地层不确定, 学术界对其年代数据一直存在争论. 近年偶有报道在中国境内发现100 000年或更早的人类化石, 但这些地点及年代的可靠性尚未得到学术界的广泛认同. 黄龙洞遗址的发现为探讨这些问题提供了新的人类化石证据. 根据目前的发现及初步的研究, 可以认为, 至少在100 000年前具有现代人形态特征的古人类已经生活的鄂西-三峡地区. 而这一地区更新世以来的环境特点显示其气候和动植物资源适合古人类生活和繁衍. 过去的数十年里, 在黄龙洞所处的鄂西-三峡地区发现了一系列更新世古人类化石, 如郧县猿人头骨、郧县梅铺猿人牙齿、郧西白龙洞猿人牙齿、建始人牙齿、奉节兴隆洞早期智人牙齿、巫山龙骨坡猿人下颌骨等. 此外还发现了大量出土石器、骨器、艺术品、装饰品的古人类活动地点. 黄龙洞的发现再次证明更新世中、晚期鄂西-三峡地区一直是古人类繁衍与生息的区域. 黄龙洞的发现为研究更新世以来古人类在鄂西-三峡地区的起源、演化及文化发展提供了宝贵的资料. 下一阶段对该洞穴及周边地区的进一步调查、发掘及细致深入的研究将在论证中国更新世晚期人类演化及现代中国人起源方面发挥重要的作用.