人类学学报2018年1

尹功明1孙瑛杰1业渝光2刘武3

(1．中国地震局地质研究所2．国土资源部海洋地质研究所3．中国科学院古脊椎动物与古人类研究所）

提要大荔人属早期智人中较古老的类型，在人类起源研究中具有重要意义。采用电子自旋共振（ESR）测年技术直接测定了采自大荔人所在层位的3个贝壳样品的年龄，同时，进行了铀系测年分析，根据贝壳ESR的测年结果，大荔人可能老于距今250ka。

关键词大荔人贝壳电子自旋共振测年

1引言

1978年春，陕西省水利电力局刘顺堂同志在陕西大荔县段家乡解放村东的甜水沟（东经109°44′，北纬34°52′）发现一个比较完整的人头骨化石，属早期智人中较古老的类型，代表一个新的亚种——智人大荔亚种（Homo sapiens daliensis），俗称大荔人（Dali Man），处于人类从直立人向智人演化过渡的环节之中。由于世界上发现完整的早期智人头骨不多，因此，大荔人的发现不仅填补了我国古人类发展史上的一个空缺，而且在人类起源研究中具有重大意义。

在地貌上，大荔人化石地点位于洛河左岸合阳黄土塬的段家梁，该地附近发育有两级黄土台地，第2台地由洛河第3级阶地及上覆黄土－古土壤序列两部分构成。上覆黄土－古土壤序列中发育了S2、L2、S1和L1。大荔人化石出露在S2之下约8m处的河流相砂砾石层，即大荔考古点7806A点的第三层，这一层为杂色砂砾石层，砾石成分复杂，磨圆度高，以直径约0.5cm的砾石为主，含透镜体的细砂，埋藏有贝壳、骨化石，这一层厚80cm。

由于受大荔人所处的时间段及测年样品材料的制约，有关大荔人的年代学研究较少，陈铁梅等根据牛牙以及骨化石的铀系年龄认为产出大荔人化石及动物化石那一层位的年代为18万～23万a；孙建中等对大荔人所在剖面进行了热释光年龄测定和孢粉分析，根据热释光年龄，认为大荔人不老于距今30万a，但是，他们同时指出，在整个剖面上的地层序列，年代数据序列和孢粉谱序还未能完全相互符合。迄今为止大荔人的年代学研究水平与大荔人在古人类学上所占的重要地位明显不相称。本文是采用电子自旋共振（ESR）测年技术对大荔人年龄再次进行了测定。

2测年样品的处理和测试

样品贝壳采自大荔考古点7806A点的第3层中，主要为波状丽蚌（Lamprotula undula Odhner）、古丽蚌（Lamprotula antiqua Odtiqua Odhner）和假丽蚌（Lamprotula spuria）。丽蚌属种类一般生活于水较深，冬季水不干涸的水域，水流较急或溪流，水质清澄、透明的河流及其相通的湖泊内，底质较硬，上层为薄薄泥沙，下面为沙底的环境中。

用于测年的贝壳为3个个体大的古丽蚌（Lamprotula antiqua Odtiqua Odhner），3个贝壳分别编为Dali-1、Dali-2和Dali-3。其中贝壳最厚外侧约18mm，去除内外侧各5～6mm，以去除外部a和β影响部分，中间样品用于测年。经薄片显微镜下鉴定，贝壳仍为文石矿物组成，还未转化为方解石。

贝壳中间部分的样品轻轻夹碎，研磨，过筛，获得150～200μm大小组分。每个样品分成8～9个小测样。每个测样为200mg，除一个测样作为测定天然累积ESR信号强度外，其余测样进行了人工放射源（60Co，γ源）辐照。辐照剂量分别为200、400、700、1000、1300、1600和2000Gy。

3个样品第1次测量在中国计量科学研究院完成，样品Dali-2在国土资源部海洋地质研究所进行了比对测试，表1中编号为Dali-2a。测试条件为：调制幅度为0.1mT，微波功率2mW，时间转换常数81.92ms，转换时间51.12s，放大倍数5×105。所测得信号为g=2.0010。

表1贝壳样品的ESR测年结果和分析数据表Table1The ESR results and data of shells

3年龄结果的可靠性

3.1贝壳ESR测年现状

Ikeya,et al．，首先采用ESR技术应用于贝壳定年，随后，许多研究者做了更深入和广泛的研究，有许多成功的实例。但是，由于贝壳中铀处于开放系统，以及文石向方解石的结晶转化，因此，贝壳的ESR年龄可信度相对较差（图1）。

文石软体动物贝壳的ESR信号谱线复杂，主要有5个峰。大致分别为g=2.0058、2.0032、2.0020、2.0012和1.9976。由于不同的ESR信号峰具有不同的热稳定性和寿命，有时同一个样品，选择不同的峰可能会得到不同的等效剂量（ED）值。所以，不同的学者对峰有不同的选择。目前，多数贝壳ESR测量者采用2.0010峰，此峰热稳定性相对较高，寿命长，相当于珊瑚文石ESR的C峰，获得过众多大于距今500ka的年龄（图2）。

除上述影响年龄可靠性的因素外，还有样品本身放射性元素中a粒子相对于β的效率，即a有效系数的估计等诸多方面。

3.2本文样品ESR年龄可靠性的评价

这3个贝壳测样，显示有一个极好的g=2.0010峰，等效剂量计算采用此信号峰。而没有其他信号的等效剂量计算。在γ源照后，样品放置了3个星期才进行第1次测量，而第2次是在第1次测量之后30d。二次测量的ED值在误差范围内一致，可以认为在测量之前，已去除了因辐照产生的不稳定性信号。但是，ED值的误差比较大。

图1由ESR谱仪记录到的样品Dali-2a贝壳文石的ESR信号曲线Fig.1ESR spectra of shell from Dali-2a sample recorded with a ESR spectrometer

曲线1、2、3、4、5、6、7和8分别为样品经2000、1600、1300、1000、700、400、200和0Gy60Go辐照后的ESR信号曲线

Curvel,2,3.4,5,6,7and 8 is ESR spectrum of natural plus

2000、1600、1300、1000、700、400、200 and 0Gy60Co irradiation,respectively

图2样品Dali-3的ESR信号增长曲线及等效剂量（ED）值Fig.2The ESR growth curves and ED determination of Dali-3 sample

检测信号为g=2.0010，此峰是贝壳ESR测年的常用峰，寿命远大于所测贝壳的估计年龄。

虽然在表1中没有给出年剂量的测量误差。但是，在年剂量中可能存在有一定的确定性和误差。贝壳的放射性元素含量在中国科学院高能物理研究所用中子活化分析技术测定；而环境沉积物的铀、钍含量通过a厚源计数法确定，钾则用火焰光度计技术。a有效系数采用0.01。而考虑到已去除5～6mm的外层，就没有估算外部的a、β贡献。因此，样品的年剂量由样品本身（内部）放射性元素产生的a、β和γ，周围沉积物放射性元素产生的γ，宇宙射线（150mGy/ka）提供，沉积物含水量为13%，最后按Aitken提供的有关参数计算年剂量。

采自同一地点的同种类贝壳（古丽蚌）进行了U系测年，古丽蚌样品227Th/230Th法测年获得的227Th年龄为1 。贝壳可能有过后期铀的吸收，但是目前无法验证。铀系年龄指示贝壳的实际年龄可能应老于距今200ka。

为了计算简单，本文在年剂量计算时，采用早期铀加入模式（表1），获得的ESR年龄可能接近或小于实际年龄。

3.3与地层年龄比对

用于测年的丽蚌贝壳样品采自大荔人所在层位，即大荔考古点7806A点的第3层中。7806A点剖面由上部L1、S1、L2和S2组成的黄土－古土壤序列和下部的河流相堆积物组成，大荔人产于黄土－古土壤序列中S2之下约13m的河流相地层之中。在气候地层上，黄土高原的S2与深海氧同位素阶段7相当，其下限年龄约247kaB.P．，由此推测，大荔人的年龄应老于250kaB.P．。本文贝壳的ESR年龄与地层序列年龄相符合。

4结论

用采自大荔人所在层位的贝壳样品借助ESR测年方法并假定铀为早期吸收（EU），得到的年龄值为约距今250ka,ESR的EU年龄值应小于样品的真实年龄，即大荔人所在层位地层的真实年龄应大于250kaB.P．，即大荔人应老于250kaB.P．。但是，由于以往贝壳的ESR年龄可靠性不是很高，而且，这次ESR测量的误差也较大。因此，大荔人的年龄还有待于进一步的深入研究。

致谢 本文工作得到了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的吴新智先生、黄慰文研究员和中国地震局地质研究所卢演俦研究员的鼓励和指导，参与样品采集的还有陕西省考古研究所周春茂研究员、中国科学院西安黄土与第四纪研究室的赵华博士，中国科学院动物研究所王玉英老师鉴定了贝壳种属，中国地震局地质研究所林传勇研究员鉴定了贝壳的矿物特性，ESR测量得到了中国计量科学研究院高钧成研究员的帮助，南京师范大学沈冠军教授测试分析了铀系年龄并对本文初稿提出了许多宝贵的修改意见。在此表示衷心感谢。

参考文献（略）

（人类学学报，2001.2,Vol.20,No.1,34～38页）

截至1995年，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所共发表论文2663篇；截至2007年（1963—2007），中国科学院古脊椎动物与古人类研究所共获院、部级以上的奖项38项。 2010至2014年，该所共发表论文935篇，SCI和SSCI论文517篇，其中33篇发表于Nature和Science上（第1完成单位19篇）。 2000～2007年度研究所发表文章情况统计年度 研究论文 专著 科普文章 SCI/SSCI Nature/Science 论文总数 1996 16 4 42 1997 19 3 46 1998 21 3 42 1999 21 8 69 2000 22 6 99 4 53 2001 40 6 109 6 81 2002 37 8 92 5 37 2003 38 4 82 2 28 2004 45 9 140 11 43 2005 47 4 99 3 44 2006 43 6 127 3 42 2007 40 1 92 3 43 备注：SCI/SSCI论文统计数字引自《中国科学院资源环境类研究所论文与引文统计》；1996－1999年论文总数的数字系引自中国科学引文数据库（CSCD），由于人员流动在国外发表的论文无法统计。参考资料： 2010～2014年度研究所发表文章情况统计年份 文章总数 SCI/SSCI 第一作者 Nature、Science总数 2010 188 77 58 9 2011 130 71 52 5 2012 156 80 58 2 2013 208 102 66 8 2014 252 187 80 9 参考资料： 获院、部级以上奖项一览表奖项类别 奖项等级 合计 一等奖 二等奖 三等奖 国家级 国家自然科学奖 3 1 4 国家科学技术进步奖 1 1 2 其他国家级奖 3 3 院级 中科院自然科学奖 6 4 6 16 中科院科学技术进步奖 1 3 2 6 中科院杰出成就奖 1 1 其他院级奖 4 4 其他 其他省部级奖 2 2 合 计 38 参考资料： 据2015年10月研究所官网信息显示，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所主办的刊物有《中国古生物志》（丙、丁种）、《古脊椎动物学报》、《人类学学报》、《中国科学院古脊椎动物与古人类研究所集刊》等专业杂志。●《古脊椎动物学报》《古脊椎动物学报》由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所主办，登载内容涵盖与古脊椎动物学有关的所有领域。该刊目前登载的研究论文均附有详细的英文摘要，是中国及其他国家古脊椎动物学研究者必备的参考资料之一，在国际学术界影响较大，为中国的古脊椎动物学研究走向世界作出了积极贡献。1990年获得中国科学院优秀期刊三等奖；2000年获得中国科学院优秀期刊二等奖；2012年荣选“2012中国最具国际影响力学术期刊“。 ●《人类学学报》《人类学学报》是中国唯一报道人类学研究领域的国家级核心刊物，主要发表人类学、旧石器时代考古学和其他相关学科的原始研究报告及综合性学术论文，刊登的文章包括研究论文、发掘报告、简报、综述、书刊评介和消息与动态等。该刊主要报道：人类和灵长类的起源、进化、古病理、生物人类学和应用人类学的研究；史前人类技术、行为和文化研究；古人类和旧石器时代遗址的发掘报告；与人类活动有关的地层、古生物和环境研究；与人类学研究有关的新技术、新方法（如年代测定、DNA分析）等的应用及其成果。该刊被GeoRef （美国地质文摘）、Zoological Record Online （美国动物学记录）、 Ulrich’s （TM）International Periodicals Directory （乌利希国际期刊指南<美>）等检索系统收录。

张宗祜1 闵隆瑞2 朱关祥3 张 静1

（1.中国地质科学院水文地质环境地质研究所，河北石家庄 050061；2.中国地质科学院地质研究所，北京 100037； 3.中国地质科学院，北京 100037）

1 周口店阶阶名及其名称由来

1963年全国地层委员会裴文中、周明镇、郑家坚编写的《中国的新生界》 中，将更新世中期含中国猿人、石器和梅氏犀、中国鬣狗、肿骨鹿等哺乳动物的周口店洞穴堆积名之为 “周口店阶”。 1999年12月第二届全国地层委员会第四系工作组在十三陵断代工作会议期间再次提出建立周口店阶。 2002年被正式列入中国区域年代地层表中。

2 周口店阶层型和副层型剖面位置

周口店阶命名地点是北京西南59 km处的房山县周口店，地理坐标：北纬39°42′东经116°。层型剖面位于周口店龙骨山奥陶纪石灰岩洞穴，其编号为周口店第一地点，即中国猿人化石产地，乘坐公交车即可到达（图1）。

图1 北京房山周口店阶层型剖面交通位置图

为了能更广泛地进行区域性对比，2006～2007年间，张宗祜、闵隆瑞等在距北京200多千米的河北阳原泥河湾盆地郝家台台儿沟泥河湾阶之上建立了一个河湖相周口店阶副层型剖面。宣大高速公路和秦大铁路可到达化稍营镇（图2）。

图2 河北阳原化稍营郝家台台儿沟副层型剖面交通位置图

3 周口店阶的层型剖面描述

3.1 北京房山周口店第1地点层型剖面。

第1地点的洞穴东西长140余米，南北最宽处约20 m，向西渐渐变窄。堆积层基本上是由冻裂物理风化形成的角砾层与非角砾层相间互层组成，洞内剖面厚度有一定的差异，但自上而下统一分为13层，总厚35.00 m。

中国主要断代地层建阶研究报告（2006～2009）

3.2 河北阳原化稍营郝家台台儿沟周口店阶副层型剖面。

剖面描述见图3。

图3 河北阳原化稍营郝家台台儿沟周口店阶副层型剖面柱状图

4 周口店阶的底界界线定义

4.1 岩性特征

（1）北京房山周口店第一地点层型剖面底部第13层的岩性是：红色粉砂质粘土角砾层，角砾风化较强，厚2.0 m。

（2）河北阳原化稍营郝家台台儿沟周口店阶副层型剖面底部的岩性是：浅红色粘土层夹1层浅黄绿色砂质粘土层，厚1.6 m。

从（1）、（2）岩性可见，周口店期开始是处于氧化较强的环境，故岩性均呈红色。

4.2 磁性地层和同位素年龄

（1）北京房山周口店第一地点层型剖面属古地磁布容正向极性时，第13层底约距今0.78 Ma（B/M界线）；第12层年龄：（0.641±0.032）Ma（ESR）。

（2）河北阳原化稍营郝家台台儿沟副层型剖面底是在古地磁极性柱B/M界线之下1.6 m处，约0.80 Ma。

从（1）、（2）磁性地层分析，周口店阶底部年龄为0.78Ma（B/M）左右。

4.3 古生物标志

（1）北京房山周口店第一地点层型剖面孢粉分析结果表明，第13层（即剖面底）为孢粉贫乏带，仅个别样品见少量Artemisia（蒿）和Selaginella sinensis（中华卷柏）。

（2）河北阳原化稍营郝家台台儿沟副层型剖面周口店阶底部孢粉分析结果表明，孢粉含量少，以Artemisia（蒿）、Gramineae（禾本科）为主。介形类分析结果表明，主要分子有：Limnocythere dubiosa（疑湖花介）、Limnocythere sancti-patricii（单瘤湖花介）、Ilyocypris gibba（隆起土星介）、Limnocytherebinoda（双瘤湖花介）、Leucocythere plethora（丰满白花介）等，而其中以Limnocythere dubiosa 占绝对优势，可作为古生物标志。

5 周口店阶的单位层型内年代地层和生物地层特征描述

5.1 北京房山周口店第一地点周口店阶年代地层和主要古生物特征

5.1.1 同位素年龄及磁性地层

1）氧同位素测定结果：非角砾层可与太平洋V28-238氧同位素奇数段对比，代表间冰期；角砾层则可与偶数段对比，代表冰期。

2）铀系测年结果

第2层年龄值为： Ma

第3层年龄值为 Ma和 Ma

第7层年龄值为：0.37～0.40 Ma

第8～9层年龄值为： Ma

第10层年龄值为：（0.462±0.054）Ma

3）热释光测年结果

第4层年龄值为：（0.292±0.026）Ma和（0.312±0.028）Ma

第10层年龄值为：0.417～0.592Ma

4）裂变径迹测年结果

第4层年龄值为：（0.306±0.056）Ma

第10层年龄值为：（0.46±0.045）Ma

5）ESR测年结果

第4层年龄值为：（0.306±0.056）Ma

第10层年龄值为：（0.462±0.045）Ma

6）氨基酸外消旋法测年结果

第8、9层年龄值为：0.390Ma

7）古地磁测定

整个剖面属布容（Brunhes）正向极性时，第13层底约距今0.73Ma

5.1.2 哺乳动物化石

以北京猿人、肿骨鹿为代表，主要组成分子是：

北京猿人 Homo erectus pekingensis（1929～1933年发掘时称中国猿人 Sinanbhropus pekinensis Black）

肿骨鹿 Megaloceros pachyosteus Young

中国鬣狗 Hyaena sinensis Zdansky

杨氏虎 Felis youngi Pei

三门马 Eqnus sanmeniensis Teilhard et Pivetean

剑齿虎 Megantareon inexpectatus Teilhard

披毛犀 Coelodonta antiquitatis Blumenbach

居氏大河狸 Trogontherium cf.cuvieri Fischer

梅氏犀 Rhinoceros merki J?ger

巨骆驼 Paracamelus gigas Schlosser

洞熊 Ursus speaeus Blumenbach

德氏水牛 Bubalus teihardi Young

纳玛象 Palaeoloxodon cf.namadicus Falconer et Cautley

猎豹 Cynailurus sp.

豪猪 Hystrix subcristata Swinhoe

北京麝 Moschus moschiferus ver.Pekinensis Young

裴氏转角羚羊 Spirocerus peii Yoang

硕猕猴 Macacus robustus Young

竹鼠 Rhizomys sp.

鼹鼠 Scaptochirus primitivus Zdansky

狼 Canis lupus L.

狐 Vulpes cf.corsac L.

豹 Felis pardus L.

5.1.3 孢粉组合带特征

第13层：孢粉贫乏，仅个别样品见少量蒿（Artemisia ）及中华卷柏（Selaginella sinensis）。

第12～10层：温带落叶阔叶林-草原的胡桃楸（Juglans m andshurica）-榆（Ulmus）-栎（Quecus）-蒿（Artemisia）组合。

第8、9层：中华卷柏（Selaginella sinensis）-薄叶卷柏（Selaginella delicatula）-桦（Betula）-榆（Ulmus）组合。

第7层：蔷薇科（Rosaceae）-葎草（Humulus）-禾本科（Gramineae）组合。

第6层：中华卷柏（Selaginella sinensis）-翠云草（Selaginella unicinata）-钱苔（Riccia）组合。

第5层：未采样。

第4～1层：藜科（Chenopodiaceae）-蒿（Aremisia）-蓼（Polygonum）-中华卷柏（Selaginel-la sinensis）-松（Pinus）组合。

5.2 河北阳原化稍营郝家台台儿沟周口店阶年代地层和主要古生物特征

5.2.1 周口店阶底界之上1.6 m处为古地磁B/M界线，故其底界接近B/M界线，约0.80 Ma

周口店阶顶界在图3中，143层（118.0±25.7）ka年龄采样点下1 m处，约120 ka，接近更新统上部128 ka的界线。

5.2.2 介形类组合特征

周口店阶介形类化石较丰富，为 Limnocythere（湖花介）-Ilyocypris（土星介）-Eucypris（真星介）组合，主要分子有：Limnocythere dubiosa，Limnocythere sancti-patricii，Ilyocypris cornea，Ilyocyprisdunschanensis，Eucypris inflata 等化石。沉积环境为湖相，气候较暖干，水体较咸。

5.2.3 孢粉组合段特征

以图3中138层底（深19.45m）为界，划分为2个组合段。

下组合段：孢粉含量少，孢粉浓度为0.9～22.3粒/克，木本植物花粉以Pinus（松属）为主，还有Picea（云杉属），Abies（冷杉属）； 草本植物花粉以Artemisia（蒿属），Chenopodiaceae（藜科）为主，不能确切反映本段植被面貌。

上组合段：孢粉浓度为3.2～24.8粒/克，木本植物花粉占0～66.7％，有Pinus（松属），Picea（云杉属），Cupressaceae（柏科）； 草本植物花粉占33.3％～100％，以Artemisia（蒿属），Gramineae（禾本科）为主，偶见蕨类植物孢子Polypodiaceae（水龙骨科），此孢粉组合特征反映出由针叶阔叶树种组成的疏林草原植被面貌，气候较温干。

6 对比关系

6.1 北京房山周口店阶在周口店地区对比性较好

第1地点10～13层，可与周口店第9、13地点对比。

第1地点第4～9层可与周口店8、6、5和2地点对比。

第1地点第1 ～3层可与周口店15、4、21、23、24和20地点对比。

第1地点北东的太平山北坡西地点堆积层之（4）与（5）层也可与本阶对比。

6.2 河北阳原化稍营郝家台周口店阶在泥河湾盆地东部对比性较好

经古地磁测定，阳原县郝家台小渡口剖面、小长梁剖面、官亭村西鹿角梁剖面、洞沟剖面和蔚县东窑子头剖面与红崖剖面等，均测到B/M界线，即周口店阶底部界线。其界线在壶流河东一般埋深22～34 m，壶流河西则埋深10余米。可见，周口店阶在阳原盆地东部，包括壶流河下游两侧普遍存在。在官厅村附近，周口店阶顶面之上我们发现10多枚古人类牙齿及古人类头盖骨碎片，其年龄约11万年。在红崖村周口店阶中与郝家台台儿沟一样含有介形类Limnocythere dubiosa（疑湖花介）-L.sanctipatricii（单瘤湖花介）-L.binoda（双瘤湖花介）组合。

6.3 与国内其他地区对比

（1）中国北方渭河流域陈家窝组相当于周口店期早期堆积；大荔组相当于周口店期晚期堆积。

（2）中国南方四川盐井沟洞穴堆积、桂北笔架山洞穴堆积和雷州半岛北海组等均与周口店期同期。

主要参考文献

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