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北京·周口店
——地质公园概念诞生地

2021-03-16吕金波

化石 2021年1期
关键词:房山古人类岩溶

吕金波

许多以“化石”为特色的自然遗址建成了地质公园。截止2020年,联合国教科文组织支持的世界地质公园网络(Global Geoparks Network)共有161个成员,中国有41个成员,其中北京周口店是地质公园(Geopark)概念的诞生地,日期应该是1996年8月10日。

第30届国际地质大会会间T203周口店遗址考察路线

根据《第三十届国际地质大会地质旅行委员会旅行路线总结及文献选编》记录:第30届国际地质大会会间地质旅行路线中的《T203北京周口店古人类遗址及第四纪洞穴地质(第四纪、地貌、古人类)》考察了周口店北京人遗址。时间为1996年8月10日(星期六)。领队:徐钦琦(中国科学院古脊椎动物与古人类研究所)和田明中(中国地质大学),副领队:李龙吟(中国地质大学),领队人员还有刘金毅(中国科学院古脊椎动物与古人类研究所)。登记的考察人员43人如下:

Menning Manfred(德国),Harington C.R.(加拿大),Farr Jone(美国),Ramberg Ivar B.(挪威),Shibata Matsutaro(日本),Milici Robert C.(美国),Usui Akira(日本),Klingberg Fredrik(瑞典),Watanabe Koichiro(日本),Wei Kuo Yen(中国台湾),Goto Masatoshi(日本),Kennett James P.(美国),Gaigalas Algirdas(立陶宛),Branagan David F.(澳大利亚),Aoki Saburo(日本),Passe Tore(瑞典),Pidgeon Robert T.(澳大利亚),Beckers Eliane(比利时),Knight Michael J.(澳大利亚),Harper Stephen B.(美国),Kimula Sadako Masaaki(日本),Geissler Eckark(德国),Takeuchi Sadako(日本),Shi Zhiqun(澳大利亚),Hoefling Richard(德国),Curtis Garniss(美国),Juve Gunnar(挪威),Schretzenmayr Stephan(德国),Anclam Peter(德国),Schnabel Georg Wolfgang(奥地利),Janoschek Werner R.(奥地利),Wells Roderick(澳大利亚),Findlay Christopher(加拿大),O’Hara Sakae(日本),Shiba Masahiro(日本),Harris Sara(美国),Sampurno(印度尼西亚),Wopfner Helmut(奥地利),Komarower Patricia(澳大利亚),Tunis Giorgio(意大利),Pidgeon Robert T.(澳大利亚),Franklin James(加拿大),Nicholas Shackleton (英国),等等。

这是一条受欢迎的旅行路线,人数达61人,是北京附近23条会间旅行路线中人数最多的,1996年8月10日上午7:30从中国国际贸易中心出发,8:30到达周口店北京人遗址,相继参观第1地点(猿人洞)、第15地点、第4地点(新洞附近)和第26地点(山顶洞)。

第1地点(猿人洞)。1916年谭锡畴测周口店地质图,1918年安特生发现第6地点鸡骨山(现称“南坡”)。1921年夏安特生和师丹斯基发现第1地点(猿人洞),1921—1927年发现3枚中更新世猿人牙齿化石,1929年12月2日裴文中发现第一颗完整的中更新世猿人头盖骨,1936年贾兰坡发现3颗中更新世猿人头盖骨,二战期间先后出土的5颗中更新世猿人头盖骨失踪,1966年裴文中率领挖掘队在第3层发现了现在仅存的中更新世猿人头盖骨化石。

周口店第15地点出土的石锤(左图);周口店第26地点山顶洞——穿洞(右图)

第15地点。位于第1地点东南约250米顶盖堆积下方的岩溶石柱脚洞,洞中出土6800多件石制品、烧骨和灰烬,等等。

第4地点。位于第1地点南约70米顶盖堆积下方的岩溶石柱脚洞,洞中发现81件石制品、2件骨片烧石和烧过的朴树籽。值得一提的是1973年顾玉珉在北侧与其相通的小洞中发现了晚更新世新洞人前臼齿化石,补充了北京猿人与山顶洞人之间古人类演化的缺环。

第26地点(山顶洞)。1930年裴文中发现了晚更新世山顶洞人化石,洞穴为上部南口(向东)、下部北口(向北)的穿洞,分为上洞、下洞和地窨。出土8个古人类个体化石,包括3颗完整头骨、残破头盖骨、上颌骨、下颌骨、脊椎骨、盆骨、大腿骨、小腿骨、膝盖骨和零散牙齿等。出土了25件石器、125个穿孔兽牙、3个穿孔的海蚶壳、一块穿孔椭圆形小河卵石、一件穿孔的鲩鱼眼眶骨、4件刻有沟痕的骨管、7件穿孔石珠、一根骨针。在人骨化石周围散落着赤铁矿粉末,推测为最早的祭祀用品,将中国儒家思想“礼”的来源上溯到距今约3万年前。

野外参观在11:30结束,下午参观北京人遗址博物馆,14:30代表们结束了T203旅行路线的参观活动,乘车返回中国国际贸易中心。

地质公园活动是1996年在房山周口店遗址开始的

地质公园(Geopark)是联合国教科文组织支持的一项工作,需由联合国教科文组织专家实地考察,经评审通过后,再经联合国教科文组织发布为世界地质公园。宗旨有三:一是地质遗迹和地质生态环境的保育;二是科学普及和大众科学素质的提高;三是通过发展地学旅游和有关产品,支撑地方经济可持续发展和增加当地居民就业。

2010年7月11日上午,联合国教科文组织地质公园专家盖伊·马提尼(Guy Martini)在进行房山世界地质公园中期评估时指出:全球的世界地质公园活动均来自1996年8月6日第30届国际地质大会对房山周口店的考察,当时,尼古拉斯·邹若思(Nikolaos Zouros)教授等几位专家考察周口店后,共同商讨与联合国教科文组织一起开展世界地质公园网络活动。2002年创建地质公园网络,开始全球的地质公园活动,房山周口店是地质公园概念的发源地。

2010年7月11日下午,盖伊·马提尼(Guy Martini)考察了石花洞后,在题字簿上书写:房山地质公园,房子之山,欢乐之山,……祝贺一个伟大的地质公园。

房山世界地质公园

2006年9月18日,在英国北爱尔兰首府贝尔法斯特召开的第二届世界地质公园大会上,《中国房山世界地质公园》正式获得联合国教科文组织批准并授牌,使得北京成为第一个拥有“世界地质公园”的首都城市。

房山世界地质公园位于北京西南,包括北京市房山区的6 个园区和河北省涞水县野三坡园区、涞源县白石山园区,地理坐标:东经114°36ˊ48"~116°08ˊ16",北纬39°09ˊ57"~39°43ˊ08"。公园东西长130.80千米,南北宽75.09千米,总面积953.95平方千米,具体划分了周口店北京人遗址、石花洞、圣莲山、百花山-百草畔、上方山-云居寺、十渡、野三坡和白石山8个园区。

盖伊·马提尼(Guy Martini)为房山地质公园题词

房山世界地质公园的特点是“三水合围,日月同辉,洞穴众多,一片白云”。三水合围是指东面的永定河,北面的大石河和南面的拒马河包围着房山地质公园区域。日月同辉是指周口店北京人遗址和石花洞两个园区之间的房山花岗岩体在地质图上呈现红色、像太阳,猿人洞、银狐洞和石花洞所在的北岭向斜地质图上呈现弯弯的蓝色、像月亮。洞穴众多是指周口店北京人遗址和石花洞两个园区岩溶洞穴数量多。一片白云是指上方山—云居寺园区所在的山体被另一个仅出露0.5平方千米的石门花岗岩体烘烤成的大理岩化白云岩,与天空的蓝天白云融为一体,称为白带山。

北京房山世界地质公园园区分布

圣莲山园区的岩溶孤峰——莲子峰

房山北部的大石河流域从东向西,包括下游的周口店遗址园区和石花洞园区、中游的圣莲山园区和上游的百花山—百草畔园区。

大石河下游的周口店北京人遗址与石花洞两个园区共同处于北岭向斜的南北两端,地层为4.6亿年前海洋沉积的奥陶纪马家沟组石灰岩。石花洞中粗犷石笋的铀系年龄为16.9-23.5万年、电子自旋共振年龄为13.0-51.8万年,反映了北京猿人时期的湿热环境;杆状石笋的铀系年龄为1.49±0.21-10.03±1.11万年,反映了山顶洞人时期的干凉环境;微层理石笋反映全新世全球转暖以来的古气候。周口店古人类时期的古环境在石花洞的石笋中被记录,说明古人类化石和石笋是可以对话的,使得寂静的古人类化石和坚硬的石笋鲜活了起来。

周口店遗址东面的周口河为大石河的一条支流,向下游流至三岔口汇入大石河,再向下游流至洄城(该河段称为琉璃河),蛇曲发育,向东南绕过3000多年前的琉璃河西周燕都遗址,该遗址是今日首都北京城市的发源地,首都北京的文明始于琉璃河。大石河山峡南岸自上游向下游,依次发育鸡毛洞、银狐洞、石花洞和孔水洞,由一条地下暗河连为一个洞系,补给点为大石河上游,排泄点为孔水洞,称为石花洞系。石花洞系被溶蚀的洞层顺石灰岩地层的层理发育,上下8层溶洞反映北京西山新构造运动的8次抬升;洞系中非重力水沉积的石盾最多、毛细渗透水沉积的银狐美丽,重力水滴水沉积的石笋微层理明显、池水沉积的月奶石发育最好;有被钙华掩盖的鸡毛洞唐代题字,有在《水经注》古籍中记载的孔水洞,自然与文化的完美融合讲述着科学故事,精美的石头会唱歌。

大石河中游的圣莲山园区为一个小型的岩溶盆地,地质构造属于百花山向斜的南翼。造景岩石从下至上依次为5亿年前的寒武纪张夏组鲕粒灰岩、炒米店组条带状石灰岩和4.6亿年前的奥陶纪石灰岩。造貌构造为印支运动、燕山运动和新构造运动。恐龙出现时期的印支运动南北向挤压形成响山背斜;恐龙繁盛时期的燕山运动北西-南东向挤压形成神牛岭和翠屏峰两个方向的岩溶墙;2303万年以来的新构造运动8次抬升先后形成穿洞(通风洞)、孤峰(莲子峰)、脚洞(圣米石塘)、房山地貌(笔架山)、岩溶夷平面(晾马台)、北西向岩溶墙(翠屏峰)、北东向岩溶墙(神牛岭)、溶洞(隐仙洞)地貌景观。穿洞为北京西山最高的岩溶洞穴,孤峰为残存的三趾马时期(新近纪)峰林地貌,圣米石塘为孤峰的脚洞,笔架山为三趾马时期(上新世)石林与人类出现以来(第四纪)岩溶陡壁组合成的岩溶地貌,晾马台为猿人时期(中更新世)形成的岩溶夷平面,翠屏峰和神牛岭为山顶洞人时期(晚更新世)形成的岩溶墙,隐仙洞为1.17万年以来(全新世)形成的洞穴。

大石河上游的百花山—百草畔园区,为海拔2000米左右的亚高山草甸区,处于中国第二大台阶华北山地的第2级夷平面(唐县期),《中国植物志》和《北京植物志》中有百花山花楸(Sorbus pauhuashanensis)、百花山柴胡(Bupleurum chinenseF. octoradiatum)、百花山葡萄(Vitis baihuashanensis)、百花山鹅观草(Roegneria turczaninowiivar.pohuashanensis)、百花山毛苔草(Carex capillariesvar.pohuashanensis)5种以百花山命名的植物种属。百花山为一个向斜构造,向斜的核部为1.6亿年前恐龙时代(侏罗系)形成的髫髻山组火山岩。人类诞生前的三趾马时期(新近纪),华北山地经历了第2次夷平过程,主要形成山地最早的宽谷和最高的穿洞,而在百花山—百草畔园区形成夷平面,上面花草繁盛,称为亚高山草甸,是山地风景名胜区的明珠。

房山南部的拒马河流域从东向西,包括下游的上方山—云居寺园区、中游的十渡园区、野三坡园区和上游的白石山园区。

拒马河下游的上方山—云居寺园区,为石门背斜地质构造。地层为15亿年前海洋沉积的雾迷山组硅质条带白云岩,含有地球早期生物遗迹化石——叠层石,它们形成时向大气中释放了大量的氧,为后来寒武纪生命大爆发奠定了基础。1.15亿年前地下岩浆涌动,顶托含有叠层石的白云岩向上弯曲成石门背斜,同时石门花岗岩的热力变质作用,在背斜南翼的大石窝附近把白云岩烧烤成叠层石(螺丝转)、纹层状(砖渣)、青石、青白、艾叶青和白石大理岩,在靠近石门的高庄把白云岩烧烤成汉白玉大理岩,成为紫禁城、明清皇陵和皇家园林的石料区,烤白了背斜北翼上方山—云居寺园区所在的白带山,故有云水洞、云居寺之名。除汉白玉外,这些大理岩成为云居寺千年刻经的石料来源。上方山云水洞是华北开发最早的岩溶洞穴,与发现古人类化石的田园洞共同处于石门背斜的北翼,洞内石笋粗犷,其中塔倒三截石笋断面从心到边(小窟窿眼)的铀系年龄依次为:33.0-8.0万年、31.949+5.218/-3.995万年、29.892+3.337/-2.726万年、28.750+2.727/-2.159万年,与周口店猿人时期相当,粗犷石笋证实了北京猿人生活在林草丰美的湿热环境。

百花山-百草畔园区的亚高山草甸

云水洞中塔倒三截石笋(猿人时期)的取样位置——小窟窿眼

拒马河中游的十渡园区发育岩溶峰丛地貌,野三坡园区发育岩溶嶂谷地貌。1500年前郦道元的《水经注》描述:“涞水又南,迳藏刀山下,层岩壁立,直上千宵,远望崖侧,有若积刀”。层岩指15亿年前海洋沉积的地层水平,壁立指恐龙时期燕山运动形成的节理裂隙近于垂直。这是对十渡峰丛地貌(新近纪石林与第四纪岩溶陡壁的组合地貌形态)最早的诠释。恐龙灭绝后的巨兽时期(古近纪),华北为准平原地貌,至今山地河流蛇曲发育(平原河流反而较直),为长期准平原化形成老年型河流的结果;三趾马时期(新近纪),气候湿热,降雨丰沛,新构造运动使得山地抬升,河谷下切,在白云岩地区形成石林地貌;人类出现(第四纪)以来,新构造运动使得山地抬升加剧,在白云岩地区形成岩溶陡壁,构成了新近纪石林与第四纪岩溶陡壁的组合地貌形态,就是郦道元在《水经注》中所描述的藏刀山。

猿人遗址西部1.2千米黄院村大金喜寺沟中的石灰岩产生固态流变

拒马河源头的白石山园区,为15亿年前海洋形成的雾迷山组硅质条带白云岩,在恐龙时期王安镇花岗岩体的烘烤下,逐渐变质、呈大理岩化,2303万年前开始的新构造运动把白石山园区抬升至太行山脉的最高点,经过溶蚀形成大理岩峰丛地貌。

周口店园区调查

2018年8月-2019年7月,我们对周口店北京人遗址园区进行了调查,形成报告《中国房山世界地质公园地质作用与演化对古人类文化产生的影响研究》。通过对周口店北京人遗址及其周边地区地质构造、岩石结构、地形地貌、洞穴分布的调查,结合古人类发现地的自然条件、洞穴环境和石器文化,研究地质演化与古人类及其文化产生的密切关系,探究古人类文化与地质的关联。由此,探索自然科学研究与古人类文化研究的融合,充实房山世界地质公园的科学内涵,提升科学研究水平。

查明4.6亿年前海洋沉积形成的奥陶纪马家沟组石灰岩,受1.35亿年前房山花岗岩体的挤压形成北岭向斜;同时受岩体热力的影响,产生了固态流变现象,如鸡骨山向斜、太平山向斜和164背斜,等等。

从龙骨山向南去往鱼岭(第14地点)的路边,找到旧石器来源于后期侵入到石灰岩裂隙中的脉石英。在园区西北部铁岭组顶部由芹峪抬升地质构造形成的风化壳中,找到山顶洞人祭祀用的赤铁矿。

北京·周口店,四分之一个世纪之前,国际上关于地质公园的概念诞生于此;如今,让我们继续努力,让你为首都、为中国、为世界增添更亮的光彩!

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