早期古人類的生活環境
壹、生物化石和古人類遺址的埋藏特征
泥河灣盆地發現了許多哺乳動物化石遺址和舊石器時代遺址，其埋藏特征為研究早期古人類的生活環境提供了豐富的實物資料。而我國的埋葬學研究相對薄弱，只有少數學者在研究化石和舊石器時對埋葬學進行壹些簡單的探討，缺乏深入的研究。所以，這裏只能大概描述壹下。
(壹)古生物的埋藏特征
泥河灣盆地古生物化石具有以下特征:
(1)至今沒有發現完整的動物骨骼，甚至完整的頭骨和肢骨也很少見。在大多數情況下，不同物種的動物的斷骨被埋在壹起，這些動物的生活環境差異很大。
(2)哺乳動物化石大多埋藏在湖邊的礫石層或河床的砂層中。
(3)除魚類和植物化石外，湖中心的薄層粘土中很少發現哺乳動物化石。
(4)軟體動物化石大多埋藏在沼澤相或泛濫平原相的黑色淤泥中。
上述埋藏特征表明泥河灣盆地的哺乳動物化石有原地埋藏和異地埋藏之分。相反的例子是薩拉烏蘇河動物群，那裏的化石有很多完整的骨骼。有時壹個發掘坑裏能發現五六個不同年代的毛犀牛化石，食肉動物化石也有完整的骨架。說明這些動物在湖邊喝水時無法從淤泥中自拔，可以看到成年個體和年輕個體被埋在壹起。食肉動物找到被困的動物進行捕食，結果也是陷入泥沼，慘遭滅頂之災。泥河灣盆地馬圈溝也發現了同壹種動物的骨骼，但不是完整的骨骼。這裏發現了大象化石，埋在湖邊的粘土層裏。挖掘坑內發現多處大象腳印，地層在剖面上被象腿擾動。與大象化石相關的還有其他哺乳動物，大部分是斷肢骨，化石附近還能找到舊石器時代的工具。這些埋藏現象表明，雖然是湖濱粘土沈積，但大象可以在上面行走並留下腳印，因此尚未發現完整的被困在淤泥中的大象化石骨架。不存在人類在這個活動中陷入泥沼的悲劇。因此可以推測，這裏是動物飲水的地方，也是人類狩獵的好地方。被捕獲的動物被當場肢解，甚至被分割成餐。或許偶爾，古代人類可以捕獲弱小或幼小的大型動物。因此推測這是古人類活動的遺址，古生物化石可以就地埋藏。
其他哺乳動物化石遺址也是完全散落的各種動物的骨骼，是由河流或坡水帶入湖中的動物遺骸。它們腐爛散開後進壹步搬運，不規則地散落到很大範圍，很難找到完整的個體。在古人類遺址中發現的動物化石破碎分散，能發現人工砍劈的痕跡，說明這些化石是被人類搬運食用過的動物遺骸。所以可以說這樣的哺乳動物化石遺址是異地埋藏的。
軟體動物化石大部分都是完整的蚌類，沒有經過淘磨。埋藏地層的沈積相與相應軟體動物的生活條件壹致，屬於原地埋藏。
(2)古代人類遺址的埋藏特征
泥河灣盆地發現了許多舊石器時代遺址，它們具有以下特征:
(1)湖濱地區發現舊石器時代早期遺址，部分遺址被湖相灰綠色壤土掩埋，反映了湖泊的過程。
(2)在階地沈積相中發現了舊石器時代晚期遺址。那時候湖泊已經消失，古代人類靠河邊生活，水文環境基本和現在壹樣。
(3)舊石器時代遺址的壹些石頭碎片和核心可以拼接在壹起，說明它們是就地埋藏的。
(4)舊石器時代遺址有伴生哺乳動物化石，破碎，有敲擊或切割痕跡。
(5)遺址附近有基巖露頭或河流礫石，為古人類提供了制作舊石器的原料。
上述埋藏特征表明，舊石器時代遺址大多為原地埋藏，能夠反映當時古人類的生活環境。
舊石器時代遺址都位於湖邊或河流階地上，因為靠近水源，不僅方便古人取水，也是各種動物飲水或進食的地方，方便古人狩獵。東谷沱遺址、岑家灣遺址、許佳堯遺址明顯是後來被湖泊沈積物掩埋的，但遺址中的舊石器有的可以組裝，有的集中發現了很多石球，說明基本沒有被搬運過。因此推測古代人類在此居住時，離湖還有壹定距離。這裏比較幹燥，後來湖水上漲，於是古代人類不得不搬走，留下被湖泊沈積物掩埋的舊石器和動物骨骼。但由於湖水較淺，湖濱浪的承載能力有限，舊石器工具基本還在，只有少量磨損的痕跡。
對小長梁遺址發現的舊石器的痕跡分析表明，古代人類主要用它們來加工肉類，表明古代人類當時可能采取了“食屍”的生活方式。此外，還發現壹些舊石器表面有平行劃痕，有些有斷裂面。說明湖水上漲後，短時間受到波浪作用，出現了壹些劃痕或破面。但很快被湖相沈積物掩埋，應該屬於原地掩埋類型。
在許佳堯遺址的發掘剖面中可以觀察到壹條條帶狀的灰燼，骨骼化石沒有明顯的定向排列。石球、石屑和化石的混合堆積表明，當湖水上漲時，它們在沒有擾動的情況下被迅速掩埋，因此不存在定向排列和分選現象，它們也具有原位掩埋的特征。
岑家灣遺址發現了大量的舊石器，石屑和巖心可以拼接在壹起，說明這裏是古人類生活和制作石器的地方。當湖水淹沒遺址時，這些舊石器工具沒有被運走，這也是就地埋葬的壹個特點。
根據以上分析，泥河灣盆地古生物化石遺址和舊石器遺址的分布規律可概括如下:
(1)分布於湖濱或河流階地沈積中。
(2)靠近基巖露頭或河流礫石層的區域。
(3)古生物化石遺址和舊石器遺址多見於由沖溝或形成的懸崖侵蝕出湖相臺地或殘丘的地段。
進壹步尋找古生物化石或古人類遺址，應充分註意上述分布特征。
二、古代人類生活環境分析
泥河灣裂谷盆地作為板塊構造運動形成的特殊地貌單元，自新近紀以來長期處於兩側環山的開放盆地地貌格局。盆地的生態環境受構造運動和全球氣候變化的控制。上新世-中更新世構造運動活躍，盆地內長期存在湖泊。在此期間，泥河灣裂谷盆地的環境以其獨特的地貌條件響應了全球氣候和環境變化過程。上新世以來的全球氣候變化過程已得到深入研究。以中國北部海冰筏和黃土高原的沈積相為例，總結了上新世以來全球氣候變化的歷史。
全球氣候與環境變化研究表明，自始新世早期以來，地球氣候逐步變冷。主要原因是板塊運動引起的洋流通道變化、青藏高原的隆升和大氣CO2的減少。地球的冷卻使得冰蓋在兩極發展，因此海洋核心中冰筏碎片含量的變化應該是地球氣候的壹個指標。大洋鉆探計劃(ODP)北極太平洋附近的ODP 883孔伽馬測井曲線顯示，從2.75Ma前(de Monocal P，1993)冰筏碎屑突然增多，表明全球氣候突然變冷(圖5-5)。
圖5-5北極太平洋附近ODP883孔伽馬射線測井曲線顯示260萬年前冰筏碎屑沈積顯著增加(據de Menocal，1993)。
在ODP中對深海鉆孔巖心的δ18O記錄進行了深入研究，Shackletonetal對ODP677的δ18O結果。最具代表性(Shackleton等人，1990)。ODP677 * *的δ18O記錄劃分了106個深海氧同位素階段。中國黃土高原的風成沈積剖面(黃土-古土壤系列)保存了完整的第四紀環境信息。丁仲禮等根據黃土高原5條黃土-古土壤層序剖面的粒度分析結果，建立了“中國黃土粒度時間旋回”，並與深海δ18O記錄進行了對比(圖5-6)。Chiloparts有四個峰值，分別是L2，相當於MIS6，年齡為0.128 ~ 0.19ma；L9相當於MIS22-24，年齡0.865 ~ 0.943MaL15與MIS38相比為1.24 ~ 1.263毫安；與MIS101-103相比，L33為2.547~2.59Ma，然而這種特殊的氣候階段在深海氧同位素曲線上並沒有明顯反映，可能是區域性極端氣候事件造成的(丁等，2002)。
圖MIS階段和Chiloparts氣候曲線的比較(根據Gradstein等人，2004年；丁等，2002)
在全球氣候變化的大背景下，華北肯定會有所應對。黃土高原西峰黃土剖面底部以黃土層為主，厚度為2。5毫安b點至1。909 Ma B. P .，黃土層堆積時間為0。古土壤層的形成時間為0。17毫安，是前者的兩倍。換句話說，在從2。5毫安血壓到2。0 Ma b.p .，氣候以幹冷為主，應該是黃土高原北極冰蓋擴張的反映。從2。0毫安血壓至0。黃土-古土壤序列的時間周期表明黃土堆積的時間周期為0。古土壤形成的時間周期為0。742 Ma，是前者的1.5倍。說明這個時期幹冷期比暖期少得多，氣候環境比2暖和得多，更適宜。5 ~ 2.0 Ma B.P .(丁等，1994)。
根據大洋鉆探計劃和中國黃土研究成果，2。6 Mab.p .是壹個重要的氣候變化時期。2009年5月21日，國際地層委員會投票決定，第四紀是新的地質年代地層表中的壹個時期，其下限為2。6 Mab.p .這壹投票結果恰當地反映了上述研究結果(楊小平，2009)。泥河灣斷陷盆地自2。6 Ma b p到現在。根據這些剖面的哺乳動物化石和磁性地層學的研究成果，結合MIS和Chiloparts的記錄，將其劃分為五個階段:早更新世早期(2。早更新世中期和晚期(2。0 ~ 0.8 Mab p)，中更新世(0。8 ~ 0.128 Mab p)和晚更新世(0。128 ~ 0.01單克隆抗體)。根據巖性、巖相、脊椎動物和無脊椎動物化石所反映的生態特征，下面討論當時古人類的生存環境。
①早更新世(2。6 ~ 2.0 Mab.p .)
目前，磁性地層學研究認為，紅崖南溝剖面是研究區地層底部唯壹達到M/G界線的剖面(朱日祥等，2007)。1983年，周坤樹等在該剖面底部海拔835 ~ 865 m處采集樣品，孢粉分析結果表明，它記錄了從冷杉、雲杉、松樹等針葉林帶到蒿、藜等草原帶，再到松樹、雲杉的演變。它代表了壹種相對幹燥寒冷的氣候，其發生期大致在2。6和2。0 Ma B.P .(見圖3-10)。早更新世早期北極冰蓋擴張和黃土高原黃土-古土壤序列的氣候特征與此相當壹致(de MonocalP，1993；丁等，1994).泥河灣盆地目前尚未發現有確切定年結果的哺乳動物群，這可能反映了當時的氣候不適合泥河灣動物群中大多數動物的生存。三趾馬。和智利酵母。在紅巖南溝剖面發現，應為上新世殘遺種，代表大氣候變化時期延續到當時的少數殘遺種。
根據中國紅色風化殼的研究成果，黃振國等人繪制了早更新世早期的自然地帶分布圖。泥河灣盆地位於溫帶和寒溫帶的交界處，上新世為暖溫帶和北亞熱帶(黃振國等，1996)。早更新世初的氣候變冷在中國紅色風化殼研究和泥河灣層孢粉分析中是壹致的。
(2)早更新世中晚期(2。0 ~ 0.8 Mab.p .)
磁性地層學的最新研究成果表明，除了泥河灣層只有洪雅剖面達到高斯正極性外，花寶溝、馬圈溝和小長梁剖面底部只暴露於奧德韋事件。所以泥河灣層大部分剖面的B/M界線以下的地層都屬於這個時期。花寶溝動物群、東窯子頭動物群、泥河灣動物群(狹義)、大南溝動物群、馬泉溝動物群、小長梁動物群、東古托動物群都是生活在這壹時期的古生物，古人類遺址也主要發現於這壹時期。
早更新世中晚期，泥河灣裂谷盆地構造活動強烈，盆地邊緣火山沿斷裂噴發，盆地迅速沈降，是湖泊面積最大的階段。這壹時期，黃土高原廣泛堆積風成黃土(圖5-7)。泥河灣盆地位於黃土高原東緣，也接受了壹定的風成黃土堆積。火山灰和黃土沈降在湖濱地區，給土壤帶來了豐富的礦物質養分。湖濱及湖泊周邊植被茂盛，各種動物遷徙至此，是泥河灣盆地生物多樣性最高的時期。根據這壹時期脊椎動物區系的化石組成分析，嚙齒動物、兔子、奇數蹄動物和偶蹄動物占優勢，反映了溫帶幹旱草原和森林草原的環境。
圖5-7泥河灣盆地早更新世中晚期古環境恢復圖
泥河灣盆地大道坡剖面(圖3-13)進行了詳細的孢粉分析(尹等，1996)。根據目前磁性地層學研究成果的對比，有可能在底部僅達到奧杜瓦伊亞極性時，該剖面孢粉分析圈定的ⅰ、ⅱ帶應大致相當於2。0 ~ 0.8 Mab.p..I區以闊葉植物為主，包括壹些典型的亞熱帶植物，如楓香屬、無患子科、膜翅目、海金沙屬等。樹木花粉主要是松樹、橡樹、板栗、栲樹、櫸樹等。禾本科花粉非常豐富，主要反映亞熱帶氣候環境，植被以常綠闊葉林為主。ⅱ區孢粉數量和種類豐富，但代表亞熱帶的孢粉已消失。溫帶的榆樹、樺樹、橡樹等闊葉樹很常見，而松樹、杉樹、雲杉的花粉有所增加。蒿屬和麻黃占相當比例，禾本科植物有所減少，呈現溫和溫帶氣候。上述孢粉分析結果與2。0到0。8ma b . p .這壹時期MIS曲線和Chilop-arts曲線相對穩定，反映氣候變化較小，但當氣候向濕熱方向變化時，該地區仍可處於亞熱帶環境，因此在壹些動物群中發現壹些南方種屬如鼩鼱、犀牛梅氏等。在這壹時期，動物區系的大多數成員生活在溫帶，但那馬象和梅氏犀牛生活在熱帶和亞熱帶。它們在泥河灣地區的出現，說明在某些時期，泥河灣流域的氣候條件較好，接近亞熱帶氣候環境，或者它們可以在夏季遊回這裏。
根據中國風化殼的研究成果，早更新世中晚期的自然帶分布圖顯示，華北地區亞熱帶北界可達41 N左右(黃振國等，1996)。而泥河灣盆地的脊椎動物化石反映的是溫帶草原環境，兩個研究領域的結論明顯不同。紅色風化殼的形成需要溫暖濕潤的環境。當全球氣候向濕熱方向變化時，華北可以在亞熱帶環境下發育紅色風化殼。當氣候向幹冷方向轉變時，華北處於幹旱草原環境，紅色風化殼停止發育。然而，風化殼的發展是不可逆的。當氣候再次變得溫暖濕潤時，就會在原有紅色風化殼的基礎上繼續發展。現在保存下來的紅色風化殼可能是多次氣候循環疊加的產物，從而表現出亞熱帶自然帶的特征。脊椎動物在氣候變化過程中可以反復遷徙，它們的化石記錄反映了這些動物生活的氣候環境。因此，兩個領域的研究結論並不矛盾，而是可以相互補充和印證的。
特別需要提到的是，泥河灣動物群(狹義)和馬泉溝動物群都在草原發現了猛獁象(Mammuthus trogontherii)，是該物種最早出現的地方。因此推測從子午長毛象到草原猛獁象的進化是在泥河灣盆地完成的，然後它們向四周輻射，到真猛獁象的進化是在西伯利亞完成的(魏光標，2008)。草原猛獁象之所以能在這裏完成物種進化，是因為泥河灣盆地在漫長的地質時期保持了穩定適宜的環境，使物種有足夠的時間完成周域物種形成的過程。以此類推，這壹時期生活在泥河灣盆地的早期原始人也應該有合適的條件和足夠的時間完成向智人的進化，這是泥河灣盆地應該深入研究的領域。
(3)中更新世(0。8 ~ 0.128 Mab.p .)
ODP806站巖心δ18O記錄研究發現了“中更新世革命”事件(MRP)。在0.9MaB.P之前，δ18O記錄的實測曲線變化幅度小於理論計算值，之後兩條曲線變化幅度基本壹致。由於第四紀δ18O曲線主要反映全球冰蓋的大小，因此判斷MRP導致全球冰量增加約15% (Berger et al .，1993)。這壹全球變化的重要事件，在中國黃土高原得到了清晰的反映。1.60至0.8 Ma B.P .期間，氣候變化周期主要為41ka；0.8 ma b.p .至今，氣候變化周期以100 ka為主。在此期間，黃土堆積時間為0。古土壤形成時間為0。34 Ma(丁等，1994)，表明氣候明顯變冷。黃土高原黃土-古土壤序列在0。8 ma b p應該是黃土高原“中更新世革命”的反映。泥河灣盆地泥河灣層上段，顏色以黃綠色為主，故稱“黃泥河灣層”。夏在該段泥河灣地層中發現了水下黃土。這些巖性變化反映了氣候比以前更加幹燥和寒冷。
泥河灣層從0。八比零。128 Ma，哺乳動物的種類和屬沒有前壹階段豐富，主要是大角鹿、毛犀牛和桑幹河的馬，反映了以幹旱草原為主的環境。袁在對大道坡剖面的孢粉分析中，將該剖面劃分為孢粉帶ⅲ，榆屬、樺木屬和松屬的數量均少於孢粉帶ⅱ。代表幹旱寒冷氣候的麻黃、蒿等植物花粉急劇增加，而禾本科花粉明顯減少，香蒲、莎草科花粉明顯消失，表明氣候明顯向幹旱方向發展，孢粉組合代表半幹旱溫帶氣候環境(尹等，1996)。黃振國對紅色風化殼的研究結果也表明，該地區氣候屬溫帶性質，這與上述研究結果壹致(黃振國，1996)。
泥河灣盆地早期原始人活動的時期與泥河灣動物群基本相同，泥河灣動物群中的大部分動物很可能是其食物的來源，這也為古人類遺址中的哺乳動物化石所證明。所以可以說，古代人類在這裏繁衍生息的時候，氣候是溫帶的，在某些時期，亞熱帶的動物可以在夏天遊回這裏。早期古人類遺址都位於湖濱地區，推測當時古人類就生活在湖濱，所以這裏也是動物活動比較集中的地方。但至今沒有發現火的痕跡，尚無法證明當時的古人類是否知道火。然而，壹些遺址發現了零星的魚骨，或者他們可能已經能夠捕魚。
另壹個重要問題是泥河灣古湖當時是否有出口。它是淡水湖還是鹹水湖？根據目前介形類的研究成果，在早期古人類生活時期，湖泊沈積物中的介形類都是淡水介形類。這意味著這個湖是淡水。偶有有孔蟲發現，但種類單壹，外殼變形強烈，說明它們是偶然被帶到這裏，並在其不適宜的淡水環境中存活下來的，不能作為該湖是鹹水的證據。
幹旱半幹旱地區的湖泊要想長期維持淡水環境，必須有出口，因此可以推斷泥河灣古湖泊在當時是有出口的。夏等人對峽谷的階地進行了研究，發現最高的湖積階地與和尚坪的高度壹致，甚至還發現了比它更高的湖蝕階地。與和尚坪同高的階地在石霞峽谷中繼續保留其遺跡，因此可以推斷古泥萬和湖有壹個出口。泥河灣層底部，個別地方可發現小於1 cm的局部石膏層，可能是幹旱時期湖面降低分隔出的小湖泊中形成的石膏層。在湖中央的沈積物中沒有發現明顯的石膏層，這些特征應該與湖泊出水口的存在相壹致。
大道坡剖面孢粉分析的第三帶大致為0。8 ~ 0.1 Ma B.P .孢粉類型顯示木本植物減少，草本植物增加，榆樹、樺樹、松花粉減少，麻黃、蒿增加，香蒲、莎草花粉幾乎消失。孢粉組合特征表明氣候向幹旱方向發展，壹般代表半幹旱地區的溫帶氣候。除了許佳堯遺址，這個時期的古人類遺址很少，可能是因為環境條件不適合古人類生活，或者是因為考察不夠，沒有發現這個時期的舊石器時代遺址。
(4)晚更新世(0。128 ~ 0.01 Mab.p .)
中更新世末、晚更新世初，泥河灣古湖泊東部出口受構造運動影響變得平緩，河流下切使泥河灣古湖泊消失。湖泊沈積物被侵蝕，洪水沖積物堆積其上。風成黃土(馬蘭黃土)堆積在湖相臺地之上。泥河灣古湖雖然被桑幹河取代，但桑幹河仍然為古人類提供了必要的水資源。
泥河灣盆地有許多舊石器時代晚期的遺址。此時，湖泊主體已經消失，大部分遺址發現於階地沈積物中。遺址中發現的哺乳動物化石主要有長毛犀牛、野馬等。沒有森林草原居民化石，反映了幹旱草原和荒漠草原的環境。孢粉分析表明，孢粉數量大大減少，針葉樹是主要的木本植物，蒿屬和麻黃屬更為常見，代表了比前壹階段更幹燥和寒冷的溫帶氣候。但這壹時期古人類的活動有所增加，說明當時遷移到這裏的古人類的生產水平有了很大的提高，抵抗惡劣自然條件的能力大大加強。古代人類生活的自然條件與今天大體相似，但人類利用和改造自然的能力和範圍很小，桑幹河成為古代人類重要的水源和狩獵區。
(5)全新世(11.5千年前)。
全新世早期氣候變暖，但仍未完全擺脫末次冰期寒冷幹燥的環境。虎頭梁遺址的脊椎動物化石多為嚙齒類、兔類、奇蹄類、偶蹄類等。但是可以看到Palae-oloxodon namadicus的化石，說明亞熱帶地區的動物可以遊回這裏。
全新世中期，泥河灣盆地氣候適宜。這裏生活著喜溫的動物，如印度大象和原始的牛，還有適合在水邊生活的鳥類。大多數軟體動物化石是生活在長江以南的物種和屬。說明這壹時期的生態環境與現在的華南地區相似。全新世晚期，氣候轉向幹燥寒冷，甚至達到了現在的幹旱草原和灌叢草原的環境。
綜上所述，泥河灣裂谷盆地第四紀的氣候環境受兩個重要因素控制。首先，構造運動使本區成為魏奮裂谷系的壹部分，第四紀新構造運動活躍，湖泊長期存在。另壹個是全球氣候變化的過程。在本區裂谷盆地的地貌和水文條件下，全球變化的每壹個階段，每壹個氣候事件都有響應，它們與構造運動共同控制著本區的第四紀環境。其中，早更新世中晚期(2。0-0.8 Ma B.P .)是最關鍵的。在此期間，全球氣候相對穩定，沒有發生重大氣候事件。本區以幹旱草原和森林草原環境為主，暖濕氣候階段可出現亞熱帶氣候。泥河灣古湖泊湖濱區生態多樣性強，適宜各種草食動物和嚙齒動物生存。早期古人類可以在泥河灣盆地獲得足夠的食物，在這裏繁衍生息。特別是這樣的生態條件能夠長期存在，使得古人類能夠在這裏維持長期進化，繼續發展成為更適應環境的智人。因此，泥河灣裂谷盆地可稱為東亞古人類進化的基地或進化實驗室。東亞的晚期原始人可能都與泥河灣裂谷盆地的早期原始人有關，這是今後值得深入研究的重要課題。
總之，泥河灣盆地第四紀經歷了五個環境階段:
(1) 2.5 ~ 2.0 Ma B.P .「南溝冷期」，未發現古人類活動痕跡。
(2) 2.0 ~ 0.8 Ma B.P .，以溫帶環境為主，有時短暫處於亞熱帶環境，植被豐富，動物多樣，是這裏古代人類活動的主要時期。它們的活動集中在湖邊地區，湖水是淡水。
(3)從0。八比零。距今128 Ma，幹旱溫帶環境比前壹階段更加幹燥寒冷，但仍發現馬良、雀兒溝、吳家梁、許佳堯等遺址，顯示了早期古人類在此生存和進化的連續性。
(4) 0.128 ~ 0.01Ma b . p . p .，泥河灣古湖泊消失，桑幹河出現，氣候較前壹階段更加幹燥寒冷。但古代人類生產力水平提高，在桑幹河兩岸廣泛活動。
(5) 0.1 Ma B.P .至今，經歷了中全新世溫暖濕潤階段，史前文明得到進壹步發展。3000年前以後，氣候條件和今天差不多，但是古代人類的生產力得到了提高，能夠抵禦惡劣的環境，開啟了中國古代人類發展史的新篇章。