泥河湾盆地是我国北方的一个典型山间盆地,主体位于河北省西北部的阳原和蔚县。自上世纪20年代初英国地质学家巴尔博对泥河湾盆地进行古生物调查并命名“泥河湾层”和“泥河湾动物群”以来,泥河湾以自己丰富的科学内涵和魅力成为我国第四纪地质学、古生物学、古人类学、考古学和地层年代学等研究的热点地区。由于泥河湾层中缺乏适合同位素精确定年的材料,盆地内古人类遗址、哺乳动物化石和地层的精确年代一直存在较大争议。盆地内出露相对连续的晚新生代地层使得磁性地层学成为了有效定年方法。近年来,磁性地层学在确定泥河湾盆地古人类遗址、泥河湾标准地层和动物群的年代方面取得了重要突破。已有磁性地层学研究表明一百万年前的泥河湾盆地存在大量的古人类活动,其中最早的古人类活动已经上溯到约1.66
Ma;泥河湾河湖相地层的底界年代已上溯到约2.8
Ma;广义泥河湾动物群的最早年代已上溯到约2.4
Ma。然而,目前仍然不清楚泥河湾盆地是否存在更早的古人类遗址和动物群,以及泥河湾古湖形成的年代最早可上溯到何时。围绕这一科学问题,中国科学院地球环境研究所近年来在泥河湾盆地开展了大量的晚新生代磁性地层学研究,最新结果表明泥河湾最早的古人类遗址年代可达皇家88平台注册 11.7-1.6
Ma;扬水站剖面保存了泥河湾古湖形成初期的沉积,其河湖相沉积的底界可达3.7
Ma;稻地动物群是最早的泥河湾动物群,其年代约为2.5-1.8 Ma。

剑齿象是长鼻目真象科剑齿象亚科已灭绝的一属,在上新世和更新世的亚洲大陆最为繁盛。最早的剑齿象出现于晚中新世,最晚可以生存到晚更新世。目前对于剑齿象的起源存在两种观点:传统观点认为剑齿象起源于亚洲,而另外一种观点认为其起源于非洲。目前在我国有甘肃兰州盆地和山西榆社盆地2个地点产出了晚中新世的剑齿象化石,其中榆社盆地剑齿象化石通过磁性地层学确定其年代约600万年,而兰州盆地的剑齿象化石年代目前只受到伴生哺乳动物群的生物地层年代学制约,即只知道位于晚中新世,缺乏更加准确的年代。另外一方面,在非洲肯尼亚发现的最老剑齿象化石年代约为700万年,比我国榆社盆地的剑齿象化石年代早了大约100万年,这为剑齿象起源于非洲提供了证据。因此,兰州盆地剑齿象化石的准确年代对揭示剑齿象的起源至关重要。

上沙嘴遗址是1972年盖培在泥河湾考察时发现的遗址,刚发现时被认为是早更新世遗址,然而后来又认为它是晚更新世的遗址。通过对穿过上沙嘴遗址的剖面进行磁性地层学研究,结果表明上沙嘴遗址位于Matuyama极性时下部,接近Olduvai极性亚时顶部,因此其年代估计为1.7-1.6
Ma,与马圈沟遗址的年代相当。这一研究不仅给出了上沙嘴遗址的准确年代,而且为早期人类早在170万年前已在我国北方繁衍生息提供了新的证据。这一成果于8月15日在Nature出版社的Scientific
Reports
上正式发表(Ao H. et al., 2013, New evidence for early
presence of hominids in North China, Scientific Reports, Doi
10.1038/Srep02403),并被Nature出版社选为当月的研究亮点(Journal
Highlights)。

中国科学院地球环境研究所研究员敖红联合国内外同行,在国家重点基础研究发展计划项目和国家自然科学基金委项目的共同支持下,对兰州盆地蕴含剑齿象化石的邢家湾剖面开展了详细的磁性地层年代学研究。研究结果表明建立的邢家湾剖面磁性地层序列与晚中新世标准极性年表存在两种对比方案。一种对比方案表明邢家湾剖面记录了从C5r.2n到C4n.1n的极性带,剖面年代约为11.6–7.6
Ma。邢家湾动物群位于C5r.1r 和C5n.2n极性带的界线附近,其年代约11
Ma。另外一种对比方案表明邢家湾剖面记录了从C4An.2n到C3n.2n的极性带,剖面年代约为8.9–4.8
Ma。邢家湾动物群位于C4r.1r 和C4n.2n极性带的界线附近,其年代约8 Ma。

扬水站剖面厚155 m,上部131 m为泥河湾组河湖相沉积,底部24
m为上新世或中新世风成红粘土。该剖面泥河湾组记录了Brunhes早期、Matuyama(包括Jaramillo和Olduvai极性亚时)、Gauss(包括Kaena和Mammoth极性亚时)和Gilbert晚期的极性。泥河湾组的底界位于Gilbert晚期,因此估计其年代约3.7
Ma。这表明泥河湾古湖至少在3.7
Ma的上新世中期已经形成。这一成果发表在Quaternary Science
Reviews
(Ao H. et al., 2013, Magnetostratigraphic evidence of a
mid-Pliocene onset of the Nihewan Formation–implications for early fauna
and hominid occupations in the Nihewan Basin, North China. Quaternary
Science Reviews
59, 30-42)。

这一研究表明邢家湾动物群蕴含的剑齿象化石年代至少800万年,也可能达到了1100万年,这两个年代都比非洲的剑齿象出现的年代要早,是目前全球最早的剑齿象化石。因此这为剑齿象起源于亚洲的传统观点提供了新的年代学证据,而且剑齿象应该是从我国兰州盆地走出,逐步迁移到非洲的。此外,在邢家湾动物群的哺乳动物中既有森林型物种,也有草原型物种,这说明兰州盆地在晚中新世具有森林和草原混合的植被类型,与现今干旱–半干旱草原植被类型显著不同。

稻地剖面厚128米,记录了Brunhes早期、Matuyama(包括Jaramillo和Olduvai极性亚时)和Gauss晚期的极性时。稻地剖面有6个层位包含哺乳动物化石(统称为稻地动物群,属于广义的泥河湾动物群),通过磁极性序列提供的控制点年代线性插值估计它们的年代分别约为2.54、2.34、2.02、1.92、1.9、1.84和1.78
Ma。综合泥河湾盆地已发表的磁性地层学定年结果,地球环境所研究人员进一步建立了泥河湾盆地动物群和古人类遗址的磁性地层年代序列。泥河湾更新世古人类遗址和动物群的年代跨度分别是17-0.3Ma和2.5-0.5Ma。这些年代序列的综合结果为探讨我国北方更新世人类和哺乳动物演化提供了年代基础。这一成果发表在*Quaternary
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Geochronology(Ao
H. et al., 2013, Pleistocene magnetochronology of the fauna and
Paleolithic sites in the Nihewan Basin: Significance for environmental
and hominin evolution in North China.
Quaternary Geochronology*** 18,
78-92)。

这一研究成果发表在国际地学期刊Earth and Planetary Science
Letters
上(Ao et al. New magnetochronology of Late Miocene mammal
fauna, NE Tibetan Plateau, China: mammal migration and
paleoenvironments. Earth and Planetary Science Letters
, 2016, 434,
220–230)。

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