地质学报考要求(四川地质学报)

#以书之名#从事旧石器考古数十年来,奔走在无人光顾的山沟里,面对着看上去毫无生机的地层堆积,搜寻那些单调而烦人的石头碎片,寻找远古人类的所在。精疲力竭的时候,一种令人着迷的冲动突然打通了你的虫洞空间,仿佛回到那久远的地质时代里,看见那十万百万年前佝偻着身躯、行走在苍茫大地上的远古人类……我们追逐着他们影影绰绰的踪迹,体会他们狩猎采集收获的快感,体察夜幕降临时他们无处藏身的艰辛…… 考古工作是烦琐而细腻的,同时意味着忍受常人体会不到的寂寞与艰苦,体验其中的快乐与幸福。人的记忆是个奇怪的东西,明明是过来的路上吃过的苦、受过的累,可记住的却不是这些,而是那些工作中的幸福瞬间和思考的快乐。

十年磨一剑

考古学问题即是科学问题。考古人听从使命的召唤,笃定前行,不断探索。西侯度遗址是山西省迄今发现最早的古人类遗址,60多年来,几代考古人砥砺前行,不断追索与之相关的各个方面的学术问题。 2009年以来,山西省考古研究院南京师范大学普渡大学、金山大学等单位共同组成的科学家团队,十年磨一剑,合作完成的西侯度测年研究成果在法国《人类学》杂志上正式发表,极大地提升了西侯度遗址在国际学术界的地位。2016年山西省考古研究院在西侯度附近三趾马红土与更新世地层交界处发现的狼涧遗址,使得山西乃至东亚地区远古人类的足迹向240万年前的更早地层趋近。 西侯度遗址自20世纪60年代发现之时起,就因其发现的久远性和河流埋藏环境遭到很多的质疑。主要表现在石制品人工性质认定问题和地层年代确定两个方面。贾兰坡、王建在1978年出版的《西侯度》一书中给出的判断是百万年以上,但是到底有多老,是一个不断追索的问题。(图1)

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图1 西侯度遗址远景周边地貌2015年冬摄于芮城西侯度

1975年12月27日,贾兰坡在给王建的信中提及采集西侯度“古地磁”样品及其注意事项和具体要求,随后采集的“古地磁”样品被寄往北京。然而,结果在1978年西侯度报告出版前也一直没有出来。1982年,贾兰坡、卫奇在《地质学报》上公布了钱方等测定的西侯度遗址古地磁年龄,为距今180万年;这是西侯度遗址的首个测年数据,一直沿用到20世纪末。2003年,朱日祥等公布西侯度遗址的古地磁年龄为127万年,使西侯度遗址的学术问题从单纯的石制品人工特征识别问题扩展到地质时代及测年的问题上来。 2008年刚刚完成周口店北京人遗址宇核射素测年(26Al/10Be埋藏测年)的沈冠军教授与王益人通过邮件讨论了西侯度遗址26Al/10Be埋藏测年的可能性,鉴于可靠性的要求,百万年以上的样品埋藏深度至少要达到30米以上,担心剖面采样的埋藏深度不够,拟定了在西侯度遗址“人疙瘩”顶部采用打钻方式提取岩芯的方式采集测年样品。2009年7月,他们成功获得将近70米深的两个平行岩芯样本。随后进行一系列的样品提取工作,2011年赴美测试,得出大于200万年的初步结论。 2012年由南京师范大学沈冠军教授领衔的《等时线Al—26/Be—10埋藏定年法研究西侯度等我国重要早期人类遗址的年代》项目申请获得国家自然科学基金委资助,山西省考古研究院作为主要参与单位,为该项目的顺利进行提供了大力支持。笔者作为主要参与者,积极推进该项目地质背景和考古学研究等方面的合作研究。同年项目组再赴西侯度,在6053E地点文化层中采集测年的砂和石英岩。沈冠军教授率队再赴普渡大学,与达里尔·格兰杰(Darryl·E·Granger)教授合作完成测量分析。 2014年,为进一步加强西侯度遗址测年研究的学术厚度,项目组邀请南非金山大学凯瑟琳·库曼(Kathleen·Kuman)教授参与西侯度遗址石制品人工特征的研究工作。2014—2016年,库曼教授三度来山西省考古研究院与王益人共同观察西侯度出土石制品,完成了石制品分析。(图2)

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图2 观摩标本与南非金山大学库曼教授研讨西侯度石器(左起:王益人、库曼、翻译、沈冠军)

2015年,项目组主要成员南京师范大学沈冠军教授,美国普渡大学达里尔·格兰杰教授,南非金山大学凯瑟琳·库曼教授和罗纳德·克拉克教授首次齐聚山西。期间,沈冠军教授作了有关埋藏测年研究方法的讲座;库曼教授和克拉克教授分别介绍了南非“人类之家”的旧石器及古人类发现与研究。之后,在谢尧亭所长和王益人研究员的陪同下,他们共赴西侯度观察研讨地层堆积,当晚在永济电机宾馆仔细讨论了项目论文撰写的基本构架、分工等相关问题,为积极推进西侯度测年研究成果做最后冲刺奠定了基础。(图3)

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图3 交流沟通西侯度遗址相关问题(左起:涂华、格兰杰、王益人库曼夫妇)

为了慎重起见,课题组于2015年和2016年,在清理出6053E地点20世纪60年代发掘的探坑壁原始地层中和2005年发掘点附近的“后地口”剖面中补充采得砂砾和石英岩样品,使西侯度遗址埋藏测年的测年样品达到了16组。这16个样品的预处理(石英提纯)及测试工作主要在南京师范大学和普渡大学PRIME实验室。 26Al/10Be埋藏测年的实验室工作主要由石英颗粒提纯、Al—Be元素分离纯化和AMS测量等多个步骤组成。首先是测年实验样品的提纯制备——石英提纯由沈冠军教授的团队在南京师范大学实验室里,用非常复杂的化学提纯方法从砂砾和石英岩中获得高纯度石英样品。第二步Al—Be元素的分离纯化工作及最终的AMS测量工作,由中美研究团队合作在美国普渡大学PRIME实验室完成,并将其中两份样品送往澳大利亚ANSTO实验室进行对比实验,获得了非常良好的实验数据。 2017年冲击《自然》杂志未果,给大家带来很大的失落感。但科研工作不会因一些小的挫折而停顿,大家收拾心情继续前行。(图4)最终于2020年11月在法国《人类学》杂志上正式发表。243万年,这个用最新测年手段——“宇核射素等时线法”——埋藏测年分析,将西侯度遗址的绝对年代从180万年向前推进到240万年前后(2.43±0.06Ma)。这是对西侯度遗址发现60周年最好的褒奖和纪念。

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图4 课题组成员在西侯度考察期间合影(左起:赵志军、沈冠军、格兰杰、王益人、涂华、罗兰)

说实话,从与原来的180万年和朱日祥、孔屏等人的测年数据的对比,以及“走出非洲Ⅰ”假说的推论来看,西侯度遗址距今243万年测年数据与它们有相当大的“距离”。面对这样的结果,我们多少感到有点意外和惊喜。但并不代表我们对测年结果有丝毫的怀疑。因为,测年方法除了具有坚实的物理学基础之外,采用的分析测试和计算程序是公开的和可重复的,测试结果以及原始数据均是可验证的。(图5)这是科学研究最基本的素质。

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图5 室内实验中方团队实验人员(罗兰博士)在进行吕(Al)、铍(Be)元素的分离实验

这是笔者作为参与了测年采样全过程和长期从事西侯度遗址研究者之一,首次对测年数据发声。我们对测年数据的信任,建立在深度参与以及对测年科学机理的认同上。 首先,对样品来源以及与文化层的对应关系充满信心。任何考古测年,样品的位置与文化层的对应关系至关重要,如果不能保证样品与文化层的契合,则一切归零。 其次,不同于古地磁测年——依靠从上至下古地磁极性事件的抓取和对照,根据地层厚度计算沉积速率来推定文化层的绝对年代。埋藏测年是定位测年——即直接用文化层中的石英提取物进行测年,可以保证与文化层的绝对契合。换言之,埋藏测年测试样品的计算结果即是文化层的年代数据;而古地磁测年必须保证整套地层是绝对的连续堆积。 西侯度遗址的文化层位于一组17米厚的交错砂层中部砾石堆积中,其上覆盖有65米厚的中更新世以来黄土堆积,下伏上新世“棕红色钙砂质黏土夹砂砾石层”“为一套湖滨地带的洪积—湖积物”。交错砂层与上部的黄土堆积以及下部的“湖滨地带的洪积—湖积物”均为时间不整合,即交错砂层与上下地层之间并不是连续堆积,很可能有大段的地层缺失。因此,西侯度遗址的古地磁测年只能是一个大概参考。而西侯度26Al/10Be埋藏测年,是取自同一个文化层16个样品得出的等时线数值,在采样及测量的各个环节均采用了同样的技术手段。其可靠性较单个样品的埋藏测年和古地磁测年都要高。 距今243万年±6万年,这个延续十年的国际合作研究,终于在2020年底画上了一个圆满的句号——将西侯度遗址的绝对年代由原来的180万年前推了40万年,极大地延伸了山西乃至东亚地区人类演化的历史轴线。

西侯度之外

2015年秋冬开始,为实施好《寻找东亚“人类演化场”——西侯度及中条山南麓早期人类考古调查》项目,我们又启动了西侯度遗址及其周边考古调查。 2016年3月3日—22日,笔者与袁文明带领山西大学历史文化学院学生在对西侯度遗址附近的狼涧、白砂沟、独头后沟、舜南涧、咸水沟直至永济尧王台一带的考古调查中,新发现旧石器地点8处,其中可见原生层位的有独头村后沟1地点、狼涧2地点、舜南涧2地点。调查共采集石制品60余件,化石20余件。其中,在狼涧2地点更新世与上新世地层交界的堆积中发现石制品40余件。鉴于其重要性,5月13日—6月13日,我们对该地点进行小型发掘(图6)。该地点地层自上至下依次为黄色黏土层、灰白色粉砂土层、砾石层、上新世红土层。(图7)石制品和动物化石均出自砾石层。发掘过程中共出土石制品和化石100余件。

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图6 发掘现场狼涧第2地点发掘区2016年5月摄于芮城狼涧

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图7 发掘区狼涧第2地点发掘探方及周边环境2016年5月摄于芮城狼涧

由于这是我国首次在三趾马红土附近发现人工打制的石器遗存,为此,我们邀请了北京大学夏正楷教授和中国科学院古脊椎动物与古人类研究所卫奇研究员进行现场考察。卫奇先生认为:狼涧遗址的发现非常重要,它极有可能是突破更新世底界,成为中国上新世地层中发现的第一个旧石器遗存。(图8)

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图8 室内讨论交流狼涧遗址出土的石器(左起:夏正楷、卫奇、王益人)2015年7月摄于永济

石制品原料以石英岩、石英、石英砂岩为主。类型包括石核、石片、断块等。从狼涧第2地点的地层堆积来看,系第三纪三趾马红土顶部与第四纪地层交界部位,似乎比西侯度遗址更早。从发现的石制品打制技术来看,砸击剥片为主,锤击法次之,基本不见二次加工的石片石器,少数几件较为扁平的砾石,有连续打击加工较为陡峭的修理痕(图9),或可与奥杜威及中国南方所见的砾石砍砸器对比。与西侯度遗址石制品形成鲜明对照。我们认为狼涧第2地点的石器打制技术可能比西侯度更加古老。因此,该地点的发现为探讨人类起源、石器技术演变具有重要意义。同时也为在晋南地区寻找比西侯度遗址更早的古人类成为可能,为探索该区域早期人类起源、石器技术演化等提供了重要材料。

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图9 旧石器早期石器狼涧第2地点砍砸器2020年9月摄于太原

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原文载于《发现山西 考古的温度》

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