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。     

泥河湾盆地虎头梁剖面河湖相沉积物磁组构特征及其环境意义

泥河湾盆地在第四纪环境变化和古人类演化研究领域占有重要地位。虎头梁剖面记录了中更新世以来泥河湾盆地逐渐消亡的过程。本文对虎头梁天然露头剖面进行了详细的沉积学、岩石磁学和磁组构研究。剖面沉积物中的磁性矿物以假单畴（PSD）的磁铁矿为主,还含有一定量的赤铁矿,磁组构类型为正常沉积磁组构。根据虎头梁剖面沉积相的划分和磁组构参数特征,将泥河湾盆地中-晚更新世晚期的演化过程划分为3个阶段：下部为第Ⅰ阶段（60~53m）,中部为第Ⅱ阶段（53~12m）,上部为第Ⅲ阶段（12~0m）,包含3个完整湖侵旋回,每个旋回由下部灰黄色粗粒三角洲相到中部黄灰色滨湖相再到顶部灰绿色细粒湖相组成,相应的磁组构参数值由大到小的变化规律,中部第Ⅱ阶段推断由气候因素主导,上部第Ⅲ阶段可能主要由构造驱动,长期稳定的优势古水流方向以NW向为主,而东坡遗址时期的古人类可能生活在湖侵阶段的相对短期湖退的滨岸地带。

     

阳原县泥河湾地层中的新发现

河北省阳原盆地位于冀西北,盆地内发育著名的第四系泥河湾层,桑干河自西向东贯穿盆地之中,滋养哺育了史前文明,这里是我国重要的层型剖面保护区之一。1997年,我们在完成1：50000阳原幅和井儿沟幅区调填图项目‘)时,在泥河湾层中、上部及山前冲一洪积中又有新的发现。l火山尘凝灰岩阳原盆地之西毗邻大同火山岩群,长期以来不少地质学家想在泥河湾河一湖相层中寻找火山物质,但一直未能如愿。我们这次在井儿沟幅开阳水库附近找到一层灰白色粉砂质泥岩层,经分析,火山物质粒级为0．005～0．05mm,属火山尘。X射线衍射分析内含白云岩、石英、长石、高岭石(少量)和伊利石一蒙脱石混层,据成分和结构特点及火山物质含量＞     

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。

     

泥河湾层的氨基酸年龄测定

 用氨基酸外消旋法对泥河湾层下部骨化石和蚌化石进行了年龄测定,获得2.72.9、2.78Ma等年龄数据,结合古地磁探讨了泥河湾层底界及南沟冷期时代以及第四纪下限等问题。     

泥河湾盆地基于粒度气候指标的轨道调谐时间标尺

泥河湾盆地东部出露一套厚近百米的以湖相为主的地层.我们测量了洞沟剖面的粒度和磁化率.通过磁化率记录的对比, 我们可以将前人确定的古地磁界线转移到我们的深度坐标上来, 并建立了初步的时间标尺.样品中粒径在20~50μm之间的颗粒含量时间序列可以与ETP曲线对比, 即低含量对应高ETP值.这样的对比意味着在北半球夏季太阳辐射量相对增加的时期, 进入泥河湾盆地沉积物中的风尘物质减少了.这与已知的北方风尘的演化历史是吻合的, 所以我们认为粒度(20~50μm) 含量是泥河湾盆地沉积物中比较可靠的古气候变化的替代性指标.对于沉积速率相对高的时段, 即 > 780ka的地层, 我们尝试用轨道调谐的方法建立了高分辨率的时间标尺.新的粒度(20~50μm) 含量时间序列滤波获得的20ka和41ka的周期成分与岁差及地轴倾斜度的理论值可以重合.这显示洞沟剖面的粒度(20~50μm) 含量记录可以作为轨道调谐的气候曲线.      

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。     

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。     

泥河湾盆地东谷坨遗址再发掘

1997年东谷坨遗址出土的石制品,特别是其中的“东谷坨定型石核”迸一步肯定了该遗址石器工业的进步性,对全面认识泥河湾盆地旧石器时代早期文化具有重要意义。     

泥河湾盆地东谷坨剖面磁性特征及环境意义

泥河湾盆地东谷坨剖面的环境磁学研究表明泥河湾盆地湖相地层的物源具有多重性,既有来自周边山地的风化碎屑,又有来自西北和北方沙漠地区的粉尘物质,导致了其古环境和气候记录的复杂性。湖相地层除记录了松山反极性时晚期和布容正极性时这两个大的极性时段以外,还记录了哈拉米洛极性亚时和另外3个短期极性漂移事件。磁组构参数表明东谷坨剖面的地层是在正常的重力分异条件下沉积的,且自沉积结束以来没有受到明显的后期扰动。磁化率最大轴的方位角显示东谷坨剖面处乃至泥河湾盆地东部的古水流方向主要(或大多数时候)为北北西-南南东向。     

泥河湾地区晚新生代生物地层带

本文根据岩石地层，哺乳动物化石及古地磁资料的综合分析研究，将泥河湾地区晚新生代生物地层划分为５个生物地层时限带，并推算出每个带的年限，它们是：（１）Ｈｉｐｐａｒｉｏｎ ｈｏｕｆｅｎｅｎｓｅ时限带，？－３．３０Ｍａ；（２）Ｍｉｍｏｍｙｓ ｏｒｉｅｎｔａｌｉｓ时限带，３．３０－２．４８Ｍａ；（３）Ｍｉｍｏｍｙｓ ｙｏｕｈｅｎｉｃｕｓ时限带，２．４８－１．８７Ｍａ；（４）Ａｌｌｏｐｈａｉｎｏｙｓ ｃｆ．     

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。     

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。

     

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。