泥河湾——神奇的第四纪世界地质瑰宝

　　泥河湾——神奇的第四纪世界地质瑰宝

　　泥河湾原本是河北省阳原县境内的一个仅有几十户人家的小村庄的名字，位于桑干河畔。从20世纪初发现化石开始，这里声名鹊起，如今已经成为了与地质学、古人类学紧密联系的科学圣地。

　　百年探索发现史

　　泥河湾化石最早的发现和研究始于20世纪初。从早期外国学者主导到今天中国学者主导，泥河湾已有一百多年的探索发现史。

　　泥河湾最早的化石发现可以追溯到20世纪初。当时，法国博物学家桑志华在泥河湾村收集了大量的哺乳动物化石，后来一部分化石被陈列在北疆博物院，另一部分被送往巴黎国家自然历史博物馆。1923年，英国地质学家巴尔博对泥河湾进行了一次短暂的考察，在泥河湾村至下沙沟村的地层中发现了大量的古脊椎动物化石，于1924年首次把含有大量化石的地层命名为“泥河湾层”，自此开启了研究泥河湾的历史性篇章，成为泥河湾科学研究的拓荒人。随后，法国古生物学家德日进和皮孚陀对桑志华收集的化石进行了系统研究，并于1930年发表了长篇论文《中国泥河湾的哺乳动物化石》，系统记述了出自泥河湾村一带的哺乳动物化石，其中的桑氏狗、纳玛象、布氏大角鹿、野牛、中国长鼻三趾马等是第四纪初期的属种，被称为“泥河湾动物群”。根据哺乳动物演化水平及特征，泥河湾动物群可与欧洲意大利维拉弗朗动物群对比。1948年第十八届国际地质大会决定将维拉弗朗动物群作为早更新世的代表，故泥河湾动物群时代被确定为早更新世。在1954年纪念北京人发现25周年大会上，正式把“泥河湾层”定为华北早更新世标准地层。

　　泥河湾盆地是晚新生代的一座自然宝库，堪称东亚真正的奥杜威峡谷。泥河湾作为华北早更新世标准地层而名扬世界，尤其是近几十年来早更新世的古人类活动遗迹层出不穷，目前已经发现50多处遗址，占全世界已知的过半，我们有理由说：中国历史的一二百万年看泥河湾。

　　多年来，来自几十个国家的上千位古人类学、旧石器考古学、古生物学、地质学等学科的专家、学者到泥河湾进行调查、发掘等工作，先后发现了大量含有早期人类文化遗存的遗址及石器；建立了多条具有代表性的第四纪地质剖面；出土了众多脊椎动物、软体动物、微体动物和植物化石。

　　泥河湾的化石

　　标准地层、化石和古人类文化遗址构成了泥河湾的丰富科学内涵，其中数量众多的化石更是这块世界地质瑰宝上最为耀眼的明珠。

　　至目前为止，在泥河湾地区出土动物化石几万件，含有大量的新物种，其中属于一级重点保护化石的有巨鬣狗、巴氏剑齿虎、葛氏巨犀、美丽巨犀，二级重点保护化石有变异副鬣狗、翁氏鬣形兽、桑氏硕鬣狗、泥河湾披毛犀、维氏大唇犀、长鼻三趾马。泥河湾地层中除了哺乳动物化石以外，还保存有丰富的其他脊椎动物、软体动物、微体动物和植物等化石。泥河湾动物群的主要特点是新近纪残余种与第四纪新属种共存。一方面，动物群中有三趾马、板齿犀等一些典型的新近纪末期的残余种属；另一方面，有许多第四纪哺乳动物的属种，如象、骆驼、野牛、羊等，在泥河湾早更新世初次出现，泥河湾的迷人之处不仅在于历史的发现上，还在于其巨大的发掘潜力和难以估量的化石蕴藏。虽然经过了百余年的科研探索，泥河湾地区仍然不断有新的发现。2014年以来，保护区先后抢救性发掘了钱家沙洼象头山化石点、红崖扬水站化石点以及马坡、野牛坡化石点等一系列重要化石地点，出土了一大批化石标本，不但丰富了保护区出产的化石资源，也为开展相关的科研活动提供了宝贵的实物标本。

　　泥河湾地层记录着中国北方晚新生代地层演化、古生物和古人类进化的历史，是非常宝贵的地质遗迹资源，是研究中国北方晚新生代的天然博物馆，为世人所瞩目。

　　泥河湾地层由一套由红、灰绿、灰白、灰黄色黏土及黏土质粉砂和黄砂组成，具有一定的层理性，它记录了第四纪发展的历史和自然环境的变化，其沉积过程与泥河湾古湖的形成演化息息相关。新近纪中新世以后，这里就存在若干孤立的沉积盆地，并沉积了上新统三趾马红土。大约在300万年以前，由于喜马拉雅运动，盆地周围山体上升，盆地沉降，下沉最深的部位出现水，形成湖泊。随着湖盆的沉降，面积不断扩大，山体相对后退，大量被剥蚀、搬运的三趾马红土夹杂着基岩碎屑向湖盆内倾注，形成了泥河湾地层之下的三趾马红土层。

　　距今280万年左右，湖盆处于相对稳定时期，蔚县盆地和阳原盆地通过东窑子村至壶流河西侧红崖村一带的沼泽相连接，地层沉积表现为栗色或褐红色黏土，此时气候变冷，云杉、冷杉林取代稀树草原的植被环境。随着时间的推移，气候由冷转暖，构造运动复苏，湖盆又开始大幅度沉降，并初具规模。之后湖盆继续沉降，湖水越积越多，水域面积不断扩大，形成了泥河湾古湖的鼎盛时期，湖内是一片浩渺，泥河湾多刺鱼和鲤鱼在湖中自由地游荡，湖的浅水域栖息着大量的丽蚌、螺等软体动物；湖边山区是一片片繁茂的森林、草地，30多种哺乳动物惬意地生活，有新近纪残留下来的长鼻三趾马和蹄兔，也有第四纪的野牛、纳马象、泥河湾剑齿虎、中国羚羊等。

　　在之后的一、二百万年间，随着地壳运动和气候变化，湖水又经历了多次变化，有时湖水占据整个盆地，把岸边的岩石溶成了洞穴，砾石被冲刷得扁平。有时湖水下降，大量粗粒物质沉积于湖盆周边地区。随着湖水变少和气候变干燥，湖水的含盐度增大，鱼类死亡，结晶出石膏晶体埋藏于地层中，湖盆中的地层也出现多层厚度不统一的钙板层。

　　在晚更新世初期，即距今约10万年左右，由于构造运动继续影响本区，盆地又开始逐渐抬升，盆地的出水口水流增大，湖口逐渐被冲刷切割，湖泊水位下降，湖面收缩，最终消亡，泥河湾层的湖相沉积也就结束了。之后在原有构造基础上，形成和发育了桑干河以及壶流河，由沉降为主的构造运动开始转为以抬升为主，泥河湾层遭受侵蚀切割而出露。

　　化石资源保护与利用

　　2013年底，泥河湾成为首批国家级重点保护古生物化石集中产地。为保护泥河湾珍贵的化石资源和地质遗迹，保护区完善基础设施，建起了化石储藏室并购置储藏柜等设施设备；建立化石数据库和档案台账并由专人保管负责；修筑防护坝，减少自然条件对化石产地的破坏。此外，还建立完善科研科考管理制度、加强人员培训和巡查执法，全方位提升了保护水平，为泥河湾的科学研究和科学普及奠定了良好的基础。

　　保护区高度重视同科研院所的交流合作，与中国科学院地质与地球物理研究所、古脊椎动物与古人类研究所、中国地质科学院联合开展了国土行业公益专项“泥河湾盆地第四纪地质环境变迁与古人类演化研究”工作；与河北地质大学合作开展并完成了“泥河湾盆地晚新生代介形类和环境演化研究”；与中科院古脊椎动物与古人类研究所合作开展并完成了《泥河湾哺乳动物演化研究论文集》的汇编；同时与长期研究泥河湾的专家合作进行化石保护和科研工作，从而大大提升了保护区的科研水平。

　　在做好保护和科研的同时，保护区全方位、多途径提升科普宣教水平，不断提高知名度和影响力。组织开展各类科普宣传活动，到辖区中小学开设科学讲堂，利用微信公众号、小程序等线上平台广泛宣传有关泥河湾的科学知识、相关法律法规知识、保护区日常工作等，进一步提高了辖区周边群众的保护意识。此外还先后编辑出版了《泥河湾自然保护区资源与环境保护》《泥河湾裂谷与古人类》等研究论文集和《泥河湾自然保护知识概览》《中外专家情系泥河湾》《世界第四纪地质瑰宝—泥河湾》《泥河湾盆地古生物化石汇编》和《泥河湾研讨会论文汇编》等五部科普读物，组织拍摄了电视宣传片《神奇的第四纪世界地质瑰宝——泥河湾》和《泥河湾第四纪地质遗迹的宝藏——虎头梁》以及25集泥河湾科普宣传微视频。

　　泥河湾，一个让科研工作者和化石爱好者神往的地方，它像一把钥匙，让科学家穿越时空的大门，探索人类的起源和早期演化；它更像一部史书，既记录着一个多世纪来中外学者探索发现的故事，也记录从古至今人与自然和谐共生的故事。

　　摘自《地球》2023年6期