泥河湾盆地的象化石及其科普走廊

李凯清

作者单位：河北泥河湾国家级自然保护区管理中心

泥河湾盆地位于河北省西北部和山西省北部桑干河谷地，最初由Barbour等学者1927年作为桑干河盆地中的一个子盆地提出，但是古人类学家卫奇在2016年指出，从地理学的盆地概念认证，泥河湾盆地与桑干河盆地属于全同关系，应该是一个事物两个名称。在河北省阳原县泥河湾村一带，晚新生代地层被桑干河水系流水切割，露头地层厚度大，而且盛产哺乳动物化石闻名于世界，近年来泥河湾盆地以大量旧石器时代遗址不断涌现而被世人赋予东亚奥杜威峡谷的高度称誉。

泥河湾动物群里的象类化石

泥河湾动物群，即“长鼻三趾马-真马动物群”或“中国三趾马-三门马动物群”，它与周口店“中国猿人-肿骨鹿动物群”长期以来在华北分别作为早更新世和中更新世的化石哺乳动物群代表。Barbour等学者1927年最初报道的泥河湾动物群有7目33个种类，其后Teilhard de Chardin等学者在1930年订正为7目39个种类，现在已经增至9目120多个种类。

象是泥河湾动物群中具有标志性特征的王牌成员之一，也是远古人类在“大同湖”湖滨形影相随的伴侣，因为有关的旧石器遗址中象的化石不为鲜见。

泥河湾动物群的象化石，最早报道在《中国地质学会志》中，当时鉴定为啮齿象（现称为“草原猛犸象”）相似种（Elaphascf.trogontherii），后来先后订正为纳玛象（Elaphas namadicus）和纳玛古菱齿象相似种（Palaeoloxodoncf.namadicus）。当时发现的象类化石，材料较为破残，“很难确定”，牙齿“太破碎了，以致不能进行精确的研究”，最有研究价值的仅仅是一小块臼齿，应该是第三前臼齿，有7个齿板，前后长67毫米，左右宽35毫米，与印度象和真猛犸象（长毛象）的相关臼齿进行了比较，其测量数值显示较接近印度象，因此，德日进（P. Teilhard de Chardin）对于泥河湾动物群的象始终存在不确定性的疑虑是显而易见的。

最初报道的纳玛古菱齿象相似种牙齿化石

1972年，在泥河湾村的上沙嘴（当时是一个自然村）北侧，发现了一具相当完整的纳玛古菱齿象头骨化石，带有左右两侧的第三臼齿以及第二臼齿的残余部分，其第三臼齿齿板18.5-19.5个，齿板频率是5.5-5.6。这是迄今中国发现的最为完整的一具纳玛古菱齿象头骨化石，其化石标本现在展览在石家庄河北省博物馆，其头骨模型与台湾海峡打捞的有关象骨骼化石装配成纳玛古菱齿象骨架，作为镇馆之宝展示在中国台湾自然博物馆（台中市）一进门的大厅里。纳玛古菱齿象头骨化石的发现，坐实了德日进研究的判断，泥河湾动物群确实存在纳玛古菱齿象，并且表明，纳玛古菱齿象的化石记录最早出现在泥河湾盆地的早更新世，而不是印度的纳巴达河的中更新世。

泥河湾上沙嘴早更新世石器地点，曾经一度被作为晚更新世遗址处置。后来，马圈沟遗址群发现象化石被鉴定为草原猛犸象（Mammuthus trogontherii），魏光飚等研究者认为“它是由热带、亚热带南方象（M. meridionalis）向中纬度干旱草原迁移形成的类型，代表温带森林或干旱草原环境”。因此，古脊椎动物专家同号文在2011年认为泥河湾动物群里的纳玛古菱齿象应为草原猛犸象。鉴于近年来上沙嘴石器地点层位“泥河湾层”的属性清楚暴露，而且经磁性地层学研究确认其位于松山（Matsuyama）负极性期接近底部，推断形成在160-170万年前，该地点的地层重新确认属于早更新世泥河湾组。其地层性质的再厘定，不仅还原了上沙嘴地点的早更新世的考古地位，而且表明纳玛古菱齿象这个物种在泥河湾动物群的确实存在。

水库沟互菱齿象不定种牙齿化石

2014年，泥河湾国家级自然保护区管理中心在中国科学院古脊椎动物与古人类研究所董为和卫奇等专家的帮助下在阳原县钱家沙洼村大水沟象头山发掘出一具相当完整的大象头骨化石，不仅带着完好的第三臼齿，还保留完美的左侧门齿（大象牙），其门齿性状与南方象十分相似，因此，开始鉴定为南方猛犸象（Mammuthus meridionalis），但是经过专家们的进一步研究，现在将其归属于草原猛犸象。其头骨化石的第三臼齿的齿板为12个，齿板频率为7，门齿出齿槽至尖端长1160毫米，其两端距离1050毫米，在前颌骨出齿槽部位左右距130毫米，而且往前延伸向外侧偏离31º，中部偏离大约50º，尖端偏离4º并且向前略微扭转，其断面施氏角85º。在钱家沙洼小水沟野牛坡出土一件完整的象下颌化石，其地层层位略比象头山草原猛犸象的高，它如果是草原猛犸象，那就为草原猛犸象增添了不可多得的化石研究资料。

在黑土沟早更新世旧石器遗址上文化层中象的臼齿化石材料极为丰富，卫奇等学者在2015年初步鉴定其为真象亚科属种未定（Elephantinae gen. et sp. indet）和轭齿象 （Zygolophodonsp.），其中真象的化石材料是经过了搬运的再次堆积，其化石均为不完整臼齿齿板碎片，且都磨蚀风化严重，它是属于草原猛犸象还是纳玛古菱齿象，尚待发现较为完整的化石标本加以确定。不过，其轭齿象在蔚县大南沟东陡壁曾经被汤英俊于1980年发现过，化石材料是右上第三臼齿后半部。

值得注意的是在蔚县东窑子头水库沟从泥河湾组发现一块乳齿象类可能属于右下第三臼齿的最后一个齿脊，宗冠福等学者在1993年初步鉴定可能为互菱齿象不定种（Anancus sp.）。该标本发现在砾石层中，在大南沟东陡壁西北大约1200米处，其层位相对高50米左右，标本磨蚀轻微，似乎搬运距离有限，推测不大可能是较为古老地层脱落的产物，因此，这个物种如果能够被确认，那么它即是中国早更新世目前唯一的记录，因为其他发现的化石都是来自上新世的地层。

泥河湾盆地的其他象化石

泥河湾盆地的河湖相地层，巴尔博（G. B. Barbour）1924年建名为“泥河湾层”，认为它是分布于桑干河盆地黄土堆积与“三趾马”红土层之间的一套地层，填补了中国华北“蓬蒂系”与黄土层之间的地层序列空白。1954年，周明镇将“泥河湾层”的形成时代称之为泥河湾期，作为早更新世看待。后来，发现“泥河湾层”不仅包含下更新统，而且也包含中更新统以及上新统，还有上更新统以及全新统甚至现代堆积。令人欣喜的是“泥河湾层”中不仅盛产哺乳动物化石，而且还有旧石器时代早期、中期和晚期各个时代人类活动的遗迹旧石器。

由于“泥河湾层”的分解，其泥河湾的哺乳动物化石既包括早更新世的泥河湾动物群，也有更早和更晚的其他哺乳动物化石，因此，泥河湾盆地出土的象类化石除了属于泥河湾动物群的以外，还有较早时期的蔚县北水泉东沟上新世五菱齿象不定种（Pentalophodon sp），较晚时期的许家窑-侯家窑遗址晚更新世的诺氏古菱齿象相似种（P. cf. naumanni）和阳原县丁家堡“水库”坝址全新世亚洲象（Elephas maximus）。

发现的五菱齿象不定种仅仅是一块残破的左下第三臼齿，保留第三和第四两个齿脊以及第二齿脊的部分乳突，推测齿脊数可能有5个半。标本发现在红土层露头底部，这一套地层目前普遍认为属于上新统。

许家窑-侯家窑遗址出土的诺氏古菱齿象化石是很少的残破材料，因为1976和1977年清理的基本是挖“龙骨”的破坏部分，获得的骨化石很有限。其象的鉴定显然是根据上更新统地层推断的，正如古哺乳动物学家胡长康所说，鉴定零星马牙化石，“只能根据地层判断，如果是更新世早期或中期的就是三门马，如果是晚期的就是野马。”

东沟的五菱齿象牙齿化石

丁家堡水库亚洲象牙化石

丁家堡“水库”坝址出土的亚洲象，化石材料是一枚完整的右上第三臼齿，还有相当完整的肢骨。其臼齿由20个齿板组成，齿板频率为5.5-6，与《中国脊椎动物化石手册》记载的真猛犸象（长毛象）相比，齿板数量较少，齿板频率较低，鉴定为亚洲象占有较大的合理性。有意思的是化石材料埋藏在桑干河河床上覆于“泥河湾层”的全新统深10-12米深底部砂砾层中，依据相伴尚未碳化的树干做14C测年，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和北京大学原考古学系实验室分别给出的数据是距今3630±90年和3830±85年。

泥河湾盆地的亚洲象化石记录表明亚洲象在大约3700年前曾经在华北活动越过了北纬40º，而且其埋藏环境显示，当时桑干河水量相当大，下切力度也相当强烈。

泥河湾盆地象化石研究的问题

泥河湾盆地马圈沟遗址群出土的象化石被鉴定为草原猛犸象，曾经在日本古生物学界轰动一时，但在国内却出现了异议，迟振卿等学者在2014认为“作为纳玛象看待应该是较为稳妥的选择”，因为发现的第三臼齿齿板18片与纳玛古菱齿象的18.5-19.5片较为接近，况且上沙嘴出土的纳玛古菱齿象后来已经被卫奇等学者于2015年重新归入泥河湾动物群。马圈沟出土象的门齿是缺失前端部分，它与象头山草原猛犸象的门齿相比，远端较为平直不显内卷，曲率未超过1；施氏角约105度。

钱家沙洼村大水沟象头山化石地点草原猛犸象头骨化石的发现，无疑对马圈沟报道的草原猛犸象提出了十分不利的挑战，因为象头山的草原猛犸象第三臼齿齿板较少，其门齿曲率较大，施氏角小于90º。不过，马圈沟遗址群发现的最下文化层其古地磁年龄分别由朱乃诚于2021年、陈淳等学者于2008鉴定为175万年和177万年，与象头山草原猛犸象的地层层位大体相当，与泥河湾上沙嘴纳玛古菱齿象的地层层位也相距不远，显然泥河湾盆地在早更新世的较早阶段，草原猛犸象与纳玛古菱齿象同时共存过，也与轭齿象相伴过。不管怎么样，泥河湾盆地的草原猛犸象和纳玛古菱齿象是目前发现的世界最早化石记录，在没有更早的化石发现之前，论说这两个物种起源于泥河湾盆地至少在当前并不为过。这两个头骨化石是泥河湾盆地的极其珍贵的化石瑰宝，是有关化石研究可对比的正型标本，不仅科学研究意义重大，也是科普和开发利用十分抓眼球难得的实物材料。

象头山化石地点

泥河湾上沙嘴纳玛古棱齿象化石地点，还发现过一个完整的象的下颌，是就近居住的村民李福炎发现的，现在展览在张家口地质博物馆，标签注明为诺氏古菱齿象，可能以为上沙嘴地点地层是上更新统，那里出土过古菱齿象，自然而然就会依据地层断定为诺氏古菱齿象。实际上，诺氏古菱齿象与纳玛古菱齿象性状方面究竟有多大区别，尚缺乏其头骨化石的佐证。不过，生物演化在同一地点重叠交替的爷孙镶嵌构造不为鲜见，泥河湾盆地同时存在三趾马和真马就是一个很好的例证，所以，上沙嘴地点如果存在古菱齿象不同的两个物种也是很有意思的，只是未见相关的进一步研究。

在泥河湾盆地展示的内蒙古满洲里扎赉诺尔露天煤矿出土的“草原猛犸象”骨架图片，是令人十分疑惑不解的。大家知道，扎赉诺尔露天煤矿属于侏罗纪地层，上覆厚度大约17米厚的晚更新世末期和全新世的堆积，其中盛产哺乳动物化石以及人类头骨化石，在9米深处地层的14C年龄是距今11400±230或11660±130年，而完整的猛犸象骨架出自底部（贾兰坡等，1982）。由此可见，扎赉诺尔煤矿的猛犸象其年龄可能只有2万年左右，这个时期存在草原猛犸象虽然是奇迹，但真的有也不能不接受发现的现实，不过从图片上看，其门齿具有典型真猛犸象的性状特征，在网上也只是作为扎赉诺尔猛犸象传播。有关的问题可能出自种的命名上，如果真猛犸象能够被松花江猛犸象取代，有关的问题也许会变得简单很多。

泥河湾盆地象类科普走廊

2007年夏天，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所裴树文在泥河湾盆地组织旧石器时代考古野外调查，河北省阳原县大田洼乡东谷它村贾全珠和白瑞花在钱家沙洼发现一处化石地点，这个地点位于大水沟和小水沟之间的一个土山南坡，其土丘为象头山因发现象头得名。化石地点的地理坐标40°11′45″N，114°39′06″E，海拔882米。

2014年河北省泥河湾国家级自然保护区管理中心经当时国土资源部批准对这个化石地点进行了发掘，出土一具相当完整的真象头骨，这就是在本文上述的草原猛犸象。

2000年，刘东生在阳原县举办的中国古脊椎动物学学术年会上发出号召：科学要走向社会，走向群众。象是人们家喻户晓喜闻乐见的一种动物，因为它是当今陆生哺乳动物最大的种类，而且性情较为温顺。泥河湾国家级自然保护区管理中心为了提高泥河湾的科学含金量和开发显示度，当机立断决定对象头山化石地点采取严格保护措施，建立化石（模型）展厅，并且开辟象类演化的科普走廊。

草原猛犸象头骨化石的发现不仅为泥河湾动物群真正增加了新的成员，而且也为科学普及创造了直观的可视性。泥河湾是古脊椎动物与古人类科学圣地，因此，泥河湾的开发，立足于科学研究；泥河湾的保护，为的是“有利于开展科学研究工作”（中华人民共和国文物保护法）。象头山科普走廊，共计20个展板，展示了象类方方面面的科学知识，除了发现与发掘过程简介，有象的演化谱系路线以及时空扩散分布，有猛犸象属的草原猛犸象和真猛犸象物种之分，还有现生的亚洲象和非洲象异同比较，并且特别增添了走近泥河湾需要了解的有关研究前缘知识。最后一块展板以你是未来的古生物学家结束，希冀少年儿童喜欢古生物，热爱古生物，将来投身古生物科学。也希望广大群众关心古生物，保护古生物，为古生物事业做贡献。