化石的傳說
許多以“化石”為特色的自然遺址建成了地質(zhì)公園。
截止2022年,聯(lián)合國教科文組織支持的世界地質(zhì)公園網(wǎng)絡(luò)(Global Geoparks Network)共有177個(gè)成員,中國有41個(gè)成員,其中地質(zhì)公園(Geopark)概念于1996年8月10日誕生于北京周口店。中國還分批建立了220個(gè)國家地質(zhì)公園。
第30屆國際地質(zhì)大會(huì)會(huì)間T203周口店遺址考察路線
根據(jù)《第三十屆國際地質(zhì)大會(huì)地質(zhì)旅行委員會(huì)旅行路線總結(jié)及文獻(xiàn)選編》記錄:第30屆國際地質(zhì)大會(huì)會(huì)間地質(zhì)旅行路線中的《T203北京周口店古人類遺址及第四紀(jì)洞穴地質(zhì)(第四紀(jì)、地貌、古人類)》考察了周口店北京人遺址,時(shí)間1996年8月10日(星期六)。
領(lǐng)隊(duì):徐欽琦(中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所),田明中(中國地質(zhì)大學(xué))
副領(lǐng)隊(duì):李龍吟(中國地質(zhì)大學(xué)),劉金毅(中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所)。
登記的考察人員有來自中國、德國、加拿大、美國、英國、挪威、日本、瑞典等世界各國的地質(zhì)專家和考古專家,共計(jì)43人(名單詳見附件1)。
1996年8月10日上午7:30,我們與來自世界各地的專家共61人,從中國國際貿(mào)易中心出發(fā),8:30到達(dá)周口店北京人遺址,相繼參觀第1地點(diǎn)(猿人洞)、第15地點(diǎn)、第4地點(diǎn)(新洞附近)和第26地點(diǎn)(山頂洞)。
第1地點(diǎn)(猿人洞)。1921年夏安特生和師丹斯基發(fā)現(xiàn)這個(gè)地點(diǎn),1923年發(fā)現(xiàn)兩枚中更新世古人類牙齒化石,1929年12月2日裴文中發(fā)現(xiàn)第一顆完整的中更新世猿人頭蓋骨。
裴文中手捧北京人頭蓋骨化石。中科院古脊椎所供圖
1936 年賈蘭坡發(fā)現(xiàn)3顆中更新世猿人頭蓋骨,二戰(zhàn)期間先后出土的5個(gè)中更新世猿人頭蓋骨失蹤,1966年裴文中率領(lǐng)挖掘隊(duì)在第3層發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)在僅存的中更新世猿人頭蓋骨化石。
第15地點(diǎn)。位于第1地點(diǎn)東南部頂蓋堆積下方的巖溶石柱腳洞,洞中出土6800多件石制品、燒骨、灰燼等,推測為石器加工廠。
周口店第15地點(diǎn)出土的石錘
第4地點(diǎn)。位于第1地點(diǎn)南部頂蓋堆積下方的巖溶石柱腳洞,洞中發(fā)現(xiàn)81件石制品、2件骨片燒石和燒過的樸樹籽。最值得一提的是1973年顧玉珉在北側(cè)與其相通的小洞中發(fā)現(xiàn)了晚更新世新洞人前臼齒化石,補(bǔ)充了北京猿人與山頂洞人之間古人類時(shí)空演化的缺環(huán)。
第26地點(diǎn)(山頂洞)。1930年裴文中發(fā)現(xiàn)了晚更新世山頂洞人化石,洞穴為上部南口(向東)、下部北口(向北)的穿洞,分為上洞、下洞和地窨。出土8 個(gè)古人類個(gè)體化石,包括3 顆完整頭骨、殘破頭蓋骨、上頜骨、下頜骨、脊椎骨、盆骨、大腿骨、小腿骨、膝蓋骨和零散牙齒等。出土了25件石器、120多件骨裝飾品及穿孔貝殼、骨針、碳屑及赤鐵礦粉沫。特別是赤鐵礦粉沫的發(fā)現(xiàn),推測為最早的祭祀用品,將中國儒家思想“禮”的來源上溯到距今約3萬年前。
周口店第26地點(diǎn)山頂洞——穿洞
野外參觀在11:30結(jié)束,下午參觀北京人遺址博物館,14:30代表們結(jié)束了T203旅行路線的參觀活動(dòng),乘車返回中國國際貿(mào)易中心。
地質(zhì)公園活動(dòng)是1996年在房山周口店遺址開始的
地質(zhì)公園(Geopark)是聯(lián)合國教科文組織支持的一項(xiàng)工作,需由聯(lián)合國教科文組織專家實(shí)地考察,經(jīng)評(píng)審?fù)ㄟ^后,再經(jīng)聯(lián)合國教科文組織發(fā)布為世界地質(zhì)公園。宗旨有三:一是地質(zhì)遺跡和地質(zhì)生態(tài)環(huán)境的保育;二是科學(xué)普及和大眾科學(xué)素質(zhì)的提高;三是通過發(fā)展地學(xué)旅游和有關(guān)產(chǎn)品,支撐地方經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和增加當(dāng)?shù)鼐用窬蜆I(yè)。
2010年7月11日上午,聯(lián)合國教科文組織地質(zhì)公園專家蓋伊?馬提尼(Guy Martini)在進(jìn)行房山世界地質(zhì)公園中期評(píng)估時(shí)指出:全球的世界地質(zhì)公園活動(dòng)均來自1996年8月6日第30屆國際地質(zhì)大會(huì)對(duì)房山周口店的考察,當(dāng)時(shí),尼古拉斯?鄒若思(Nikolaos Zouros)教授等幾位專家考察周口店后,共同商討與聯(lián)合國教科文組織一起開展世界地質(zhì)公園網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)。2002年創(chuàng)建地質(zhì)公園網(wǎng)絡(luò),開始全球的地質(zhì)公園活動(dòng),房山周口店是地質(zhì)公園概念的發(fā)源地。
2010年7月11日下午,蓋伊?馬提尼(Guy Martini)考察了石花洞園區(qū)后,在題字簿上書寫:房山地質(zhì)公園,房子之山,歡樂之山,……祝賀一個(gè)偉大的地質(zhì)公園。
蓋伊?馬提尼(Guy Martini)為房山地質(zhì)公園題詞
房山世界地質(zhì)公園
2006年9月18日,在英國北愛爾蘭首府貝爾法斯特召開的第二屆世界地質(zhì)公園大會(huì)上,《中國房山世界地質(zhì)公園》正式獲得聯(lián)合國教科文組織批準(zhǔn)并授牌,使得北京成為第一個(gè)擁有“世界地質(zhì)公園”的首都城市。
房山世界地質(zhì)公園位于北京西南,包括北京市房山區(qū)的6個(gè)園區(qū)和河北省淶水縣野三坡園區(qū)、淶源縣白石山園區(qū),地理坐標(biāo):東經(jīng)114°36ˊ48"~116°08ˊ16",北緯39°09ˊ57"~39°43ˊ08"。公園東西長130.80千米,南北寬75.09千米,總面積953.95平方千米,具體劃分了周口店北京人遺址、石花洞、圣蓮山、百花山——百草畔、上方山——云居寺、十渡、野三坡和白石山8個(gè)園區(qū)。
北京房山世界地質(zhì)公園園區(qū)分布
房山世界地質(zhì)公園的特點(diǎn)是“三水合圍,日月同輝,洞穴眾多,一片白云”。三水合圍是指東面的永定河,北面的大石河和南面的拒馬河包圍著房山地質(zhì)公園區(qū)域。日月同輝是指周口店北京人遺址和石花洞兩個(gè)園區(qū)之間的房山花崗巖體在地質(zhì)圖上呈現(xiàn)紅色、像太陽,猿人洞、銀狐洞和石花洞所在的北嶺向斜地質(zhì)圖上呈現(xiàn)彎彎的藍(lán)色、像月亮。洞穴眾多是指周口店北京人遺址和石花洞兩個(gè)園區(qū)巖溶洞穴數(shù)量多。一片白云是指上方山——云居寺園區(qū)所在的山體被另一個(gè)僅出露0.5平方千米的石門花崗巖體烘烤成的大理巖化白云巖,與天空的藍(lán)天白云融為一體,稱為白帶山。
房山北部的大石河流域從東向西,包括下游的周口店遺址園區(qū)和石花洞園區(qū)、中游的圣蓮山園區(qū)和上游的百花山——百草畔園區(qū)。
大石河下游的周口店北京人遺址與石花洞兩個(gè)園區(qū)共同處于北嶺向斜的南北兩端,地層為4.6億年前海洋沉積的奧陶紀(jì)馬家溝組石灰?guī)r。石花洞中粗獷石筍的鈾系年齡為16.9—23.5萬年、電子自旋共振年齡為13.0—51.8萬年,反映了北京猿人時(shí)期的濕熱環(huán)境;桿狀石筍的鈾系年齡為1.49±0.21—10.03±1.11萬年,反映了山頂洞人時(shí)期的干涼環(huán)境;微層理石筍反映全新世全球轉(zhuǎn)暖以來的古氣候。周口店古人類時(shí)期的古環(huán)境在石花洞的石筍中被記錄,說明古人類化石和石筍是可以對(duì)話的,使得寂靜的古人類化石和堅(jiān)硬的石筍鮮活了起來。
周口店遺址東面的周口河為大石河的一條支流,向下游流至三岔口匯入大石河,再向下游流至洄城(該河段稱為琉璃河),蛇曲發(fā)育,向東南繞過3000多年前的琉璃河西周燕都遺址,該遺址是今日首都北京城市的發(fā)源地,首都北京的文明始于琉璃河。大石河山峽南岸自上游向下游,依次發(fā)育雞毛洞、銀狐洞、石花洞和孔水洞,由一條地下暗河連為一個(gè)洞系,補(bǔ)給點(diǎn)為大石河上游,排泄點(diǎn)為孔水洞,稱為石花洞系。石花洞系被溶蝕的洞層順石灰?guī)r地層的層理發(fā)育,上下8層溶洞反映北京西山新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的8次抬升;洞系中非重力水沉積的石盾最多、毛細(xì)滲透水沉積的銀狐美麗,重力水滴水沉積的石筍微層理明顯、池水沉積的月奶石發(fā)育最好;有被鈣華掩蓋的雞毛洞唐代題字,有在《水經(jīng)注》古籍中記載的孔水洞,自然與文化的完美融合講述著科學(xué)故事,精美的石頭會(huì)唱歌。
大石河中游的圣蓮山園區(qū)為一個(gè)小型的巖溶盆地,地質(zhì)構(gòu)造屬于百花山向斜的南翼。造景巖石從下至上依次為5億年前的寒武紀(jì)張夏組鮞粒灰?guī)r、炒米店組條帶狀石灰?guī)r和4.6億年前的奧陶紀(jì)石灰?guī)r。造貌構(gòu)造為印支運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)??铸埑霈F(xiàn)時(shí)期的印支運(yùn)動(dòng)南北向擠壓形成響山背斜;恐龍繁盛時(shí)期的燕山運(yùn)動(dòng)北西-南東向擠壓形成神牛嶺和翠屏峰兩個(gè)方向的巖溶墻;2303萬年以來的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)8次抬升先后形成穿洞(通風(fēng)洞)、孤峰(蓮子峰)、腳洞(圣米石塘)、房山地貌(筆架山)、巖溶夷平面(晾馬臺(tái))、北西向巖溶墻(翠屏峰)、北東向巖溶墻(神牛嶺)、溶洞(隱仙洞)地貌景觀。穿洞為北京西山最高的巖溶洞穴,孤峰為殘存的三趾馬時(shí)期(新近紀(jì))峰林地貌,圣米石塘為孤峰的腳洞,筆架山為三趾馬時(shí)期(上新世)石林與人類出現(xiàn)以來(第四紀(jì))巖溶陡壁組合成的巖溶地貌,晾馬臺(tái)為猿人時(shí)期(中更新世)形成的巖溶夷平面,翠屏峰和神牛嶺為山頂洞人時(shí)期(晚更新世)形成的巖溶墻,隱仙洞為1.17萬年以來(全新世)形成的洞穴。
圣蓮山園區(qū)的巖溶孤峰——連子峰
大石河上游的百花山——百草畔園區(qū),為海拔2000米左右的亞高山草甸區(qū),處于中國第二大臺(tái)階華北山地的第2級(jí)夷平面(唐縣期),《中國植物志》和《北京植物志》中有百花山花楸(Sorbus pauhuashanensis)、百花山柴胡(Bupleurum chinense F. octoradiatum)、百花山葡萄(Vitis baihuashanensis)、百花山鵝觀草(Roegneria turczaninowii var. pohuashanensis)、百花山毛苔草(Carex capillaries Var. pohuashanensis)5種以百花山命名的植物種屬。百花山為一個(gè)向斜構(gòu)造,向斜的核部為1.6億年前恐龍時(shí)代(侏羅系)形成的髫髻山組火山巖。人類誕生前的三趾馬時(shí)期(新近紀(jì)),華北山地經(jīng)歷了第2次夷平過程,主要形成山地最早的寬谷和最高的穿洞,而在百花山——百草畔園區(qū)形成夷平面,上面花草繁盛,稱為亞高山草甸,是山地風(fēng)景名勝區(qū)的明珠。
百花山——百草畔園區(qū)的亞高山草甸
房山南部的拒馬河流域從東向西,包括下游的上方山——云居寺園區(qū)、中游的十渡園區(qū)、野三坡園區(qū)和上游的白石山園區(qū)。
拒馬河下游的上方山——云居寺園區(qū),為石門背斜地質(zhì)構(gòu)造。地層為15億年前海洋沉積的霧迷山組硅質(zhì)條帶白云巖,含有地球早期生物遺跡化石——疊層石,它們形成時(shí)向大氣中釋放了大量的氧,為后來寒武紀(jì)生命大爆發(fā)奠定了基礎(chǔ)。1.15億年前地下巖漿涌動(dòng),頂托含有疊層石的白云巖向上彎曲成石門背斜,同時(shí)石門花崗巖的熱力變質(zhì)作用,在背斜南翼的大石窩附近把白云巖燒烤成疊層石(螺絲轉(zhuǎn))、紋層狀(磚渣)、青石、青白、艾葉青和白石大理巖,在靠近石門的高莊把白云巖燒烤成漢白玉大理巖,成為紫禁城、明清皇陵和皇家園林的石料區(qū),烤白了背斜北翼上方山——云居寺園區(qū)所在的云帶山,故有云水洞、云居寺之名。除漢白玉外,這些大理巖成為云居寺千年刻經(jīng)的石料來源。上方山云水洞是華北開發(fā)最早的巖溶洞穴,與發(fā)現(xiàn)古人類化石的田園洞共同處于石門背斜的北翼,洞內(nèi)石筍粗獷,其中塔倒三截石筍斷面從心到邊(小窟窿眼)的鈾系年齡依次為:33.0-8.0萬年、31.949+5.218/-3.995萬年、29.892+3.337/-2.726萬年、28.750+2.727/-2.159萬年,與周口店猿人時(shí)期相當(dāng),粗獷石筍證實(shí)了北京猿人生活在水草豐美的濕熱環(huán)境。
云水洞中塔倒三截石筍(猿人時(shí)期)的取樣位置——小窟窿眼
拒馬河中游的十渡園區(qū)發(fā)育巖溶峰叢地貌,野三坡園區(qū)發(fā)育巖溶嶂谷地貌。1500年前酈道元的《水經(jīng)注》描述:“淶水又南,逕藏刀山下,層巖壁立,直上千宵,遠(yuǎn)望崖側(cè),有若積刀”。層巖指15億年前海洋沉積的地層水平,壁立指恐龍時(shí)期燕山運(yùn)動(dòng)形成的節(jié)理裂隙近于垂直。這是對(duì)十渡峰叢地貌(新近紀(jì)石林與第四紀(jì)巖溶陡壁的組合地貌形態(tài))最早的詮釋??铸垳缃^后的巨獸時(shí)期(古近紀(jì)),華北為準(zhǔn)平原地貌,至今山地河流蛇曲發(fā)育(平原河流反而較直),為長期準(zhǔn)平原化形成老年型河流的結(jié)果;三趾馬時(shí)期(新近紀(jì)),氣候濕熱,降雨豐沛,新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得山地抬升,河谷下切,在白云巖地區(qū)形成石林地貌;人類出現(xiàn)(第四紀(jì))以來,新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得山地抬升加劇,在白云巖地區(qū)形成巖溶陡壁,構(gòu)成了新近紀(jì)石林與第四紀(jì)巖溶陡壁的組合地貌形態(tài),就是酈道元在《水經(jīng)注》中所描述的藏刀山。
十渡園區(qū)的峰叢地貌
拒馬河源頭的白石山園區(qū),為15億年前海洋形成的霧迷山組硅質(zhì)條帶白云巖,在恐龍時(shí)期王安鎮(zhèn)花崗巖體的烘烤下,逐漸變質(zhì)、呈大理巖化,2303萬年前開始的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)把白石山園區(qū)抬升至太行山脈的最高點(diǎn),經(jīng)過溶蝕形成大理巖峰叢地貌。
周口店園區(qū)調(diào)查
2018年8月——2019年7月,我們對(duì)周口店北京人遺址園區(qū)進(jìn)行了調(diào)查,形成報(bào)告《中國房山世界地質(zhì)公園地質(zhì)作用與演化對(duì)古人類文化產(chǎn)生的影響研究》。通過對(duì)周口店北京人遺址及周邊地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、巖石結(jié)構(gòu)、地形地貌、洞穴分布的調(diào)查,結(jié)合古人類發(fā)現(xiàn)地的自然條件、洞穴環(huán)境和石器文化,研究地質(zhì)演化與古人類及其文化產(chǎn)生的密切關(guān)系,探究古人類文化與地質(zhì)的關(guān)聯(lián)。由此,探索自然科學(xué)研究與古人類文化研究的融合,充實(shí)房山世界地質(zhì)公園的科學(xué)內(nèi)涵,提升科學(xué)研究水平。
查明4.6億年前海洋沉積形成的奧陶紀(jì)馬家溝組石灰?guī)r,受1.35億年前房山花崗巖體的擠壓形成北嶺向斜,同時(shí)受巖體熱力的影響,產(chǎn)生了固態(tài)流變現(xiàn)象,如雞骨山向斜、太平山向斜和164背斜等。
猿人遺址西部1.2千米黃院村大金喜寺溝中的石灰?guī)r產(chǎn)生固態(tài)流變
從龍骨山向南去往魚嶺(第14地點(diǎn))的路邊,找到舊石器來源于后期侵入到石灰?guī)r裂隙中的脈石英。在園區(qū)西北部鐵嶺組頂部由芹峪抬升地質(zhì)構(gòu)造形成的風(fēng)化殼中,找到山頂洞人祭祀用的赤鐵礦。
周口店園區(qū)龍骨山——魚嶺路邊石灰?guī)r裂隙中的脈石英
北京?周口店,四分之一個(gè)世紀(jì)之前,國際上關(guān)于地質(zhì)公園的概念誕生于此。如今,讓我們繼續(xù)努力,讓你為首都、為中國、為世界增添更亮的光彩!
本文大部分內(nèi)容曾于《化石》雜志2021年第1期發(fā)布。
【附件1】登記考察周口店的專家名單
登記的考察人員有來自14個(gè)國家的地質(zhì)專家和考古專家,共計(jì)43人(名單詳見附件1,按國籍字母順序排序)。
澳大利亞:
Branagan David F.,Pidgeon Robert T.,Shi Zhiqun,Knight Michael J.,Komarower Patricia ,Pidgeon Robert T.,Wells Roderick
奧地利:
Schnabel Georg Wolfgang,Janoschek Werner R.,Wopfner Helmut
比利時(shí):
Beckers Eliane
德國:
Menning Manfred,Geissler Eckark,Hoefling Richard,Schretzenmayr Stephan,Anclam Peter
加拿大:
Harington C.R.,F(xiàn)ranklin James,F(xiàn)indlay Christopher
立陶宛:
Gaigalas Algirdas
美國:
Farr Jone,Milici Robert C.,Kennett James P.,Harper Stephen B.
Curtis Garniss,Harris Sara
挪威:
Ramberg Ivar B.,Juve Gunnar
日本:
Shibata Matsutaro,Usui Akira,Watanabe Koichiro,Aoki Saburo
Kimula Sadako Masaaki,Takeuchi Sadako,Goto Masatoshi,O’Hara Sakae,Shiba Masahiro
瑞典:
Klingberg Fredrik,Passe Tore
意大利:
Tunis Giorgio
印度尼西亞:
Sampurno
英國:
Nicholas Shackleton
中國:
Wei Kuo Yen(臺(tái)灣)
【作者簡介:呂金波博士】
呂金波,博士,教授級(jí)高級(jí)工程師,北京市地質(zhì)調(diào)查研究院副總工程師。主要從事北京地區(qū)的地質(zhì)調(diào)查工作,完成1∶5區(qū)域地質(zhì)圖在北京地區(qū)的全覆蓋,建立北京平原區(qū)地質(zhì)剖面。主持的《1∶25萬北京市幅》和《1∶5萬大興幅》分別獲中國地質(zhì)調(diào)查局優(yōu)秀圖幅獎(jiǎng)。發(fā)表論文80余篇。通過測量永定河8級(jí)階地和石花洞8層溶洞,提出北京西山8次抬升說;通過對(duì)石花洞各類石筍測量,建立了石筍第四紀(jì)剖面,進(jìn)而分析了古氣候;通過實(shí)施《中國房山世界地質(zhì)公園地質(zhì)作用與演化對(duì)古人類文化產(chǎn)生的影響研究》,研究了周口店北京人遺址;通過實(shí)施《中軸線與北京灣:東方理想都城秩序的地理時(shí)空大背景》,研究了北京中軸線的地質(zhì)地理背景。
研究《水經(jīng)注》中有關(guān)北京地理的科學(xué)思想,提出永定河溝通了中國古今首都;調(diào)查粵北丹霞地貌,提出《拓展丹霞地貌的研究范圍》;發(fā)表《張家界砂巖地貌成因分析》,編寫青少年科學(xué)考察實(shí)踐叢書《神農(nóng)架國家公園研學(xué)手冊》;正在編寫《遠(yuǎn)古北京—時(shí)空隧道里的故事》、《中國區(qū)域地質(zhì)志—北京志》。
編輯:千然
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