遼寧廟后山與金牛山遺址考察采樣記

文 圖/解浩

為研究東北地區(qū)古人類遺址的年代學與環(huán)境演化等問題，2017 年9 月19—21 日和2018年11 月17 日，我跟隨中國科學院古脊椎動物與古人類研究所的老師一起去遼寧本溪縣廟后山遺址和大石橋市金牛山遺址考察采樣。

地理位置與概況

廟后山遺址位于本溪滿族自治縣山城子鄉(xiāng)廟后山南坡洞穴中，海拔約400 米，是一處舊石器時代遺址。1978—1983 年，該遺址經(jīng)過4 次發(fā)掘，出土2 顆古人類牙齒化石、少兒股骨化石、人工打制石器及少量骨器，并發(fā)現(xiàn)用火遺跡。2012年7 月，廟后山遺址考古發(fā)掘工作再次啟動，持續(xù)到2017 年。

古人類生活場景復原

金牛山人遺址共發(fā)現(xiàn)4 處舊石器文化地點，A 地點發(fā)現(xiàn)的古人類化石被命名為“金牛山人”，石器種類有刮削器和尖狀器，與北京直立人的石器文化類似。A 地點下部堆積年代距今31 萬—20 萬年。

金牛山遺址位于大石橋市南一個孤立的山丘上，海拔69 米，距渤海灣約20千米。1984 年在該遺址發(fā)現(xiàn)了古人類化石，包括1 個頭骨、5 根脊椎骨、2 根肋骨以及其他部位的骨頭，全部屬于一個成年女性個體，被定名為“金牛山人”，此外還有大量的動物骨骼化石、石制品等遺物伴出。

廟后山遺址與金牛山遺址地理位置

遼寧境內(nèi)的這兩處舊石器時代遺址都出土了古人類化石，對研究東北地區(qū)古人類的生存演化具有重要意義，但目前遺址的年代還存在一定爭議。此次考察采樣的目的是為了對遺址沉積物進行分析，采集遺址的測年樣品和環(huán)境樣品，通過光釋光測年分析、孢粉分析、粒度分析、磁化率分析等對遺址的年代與環(huán)境進行研究，為探討東北地區(qū)古人類的演化以及環(huán)境適應(yīng)提供科學依據(jù)。

廟后山遺址

洞穴中的舊石器時代遺址更容易發(fā)現(xiàn)古人類化石。因為洞穴為古人類提供了天然的庇護所，在這里生活可以避免風吹雨打。洞穴內(nèi)部環(huán)境比較穩(wěn)定，受外界影響相對較小，后期可以避免一些人為的擾動，所以很多古人類生活遺跡都能完整保存下來。

廟后山下豎立著兩塊文物保護碑。廟后山遺址在1988 年被列入遼寧省文物保護單位，2006 年5 月被列入全國重點文物保護單位。得益于遼寧省和本溪縣政府的重視，遺址得到了較好的保護，洞穴經(jīng)過加固，并且封閉起來，遺址至山下的路也鋪上了石梯，我們?nèi)ミz址可以直接攀登石梯。

2017 年，遼寧省文物考古研究所等單位對廟后山遺址開展了新的發(fā)掘，目前已經(jīng)基本發(fā)掘完畢，待我們采集完古環(huán)境和年代樣品就準備回填。南京師范大學地理科學學院沈冠軍教授等曾對廟后山遺址進行過測年，結(jié)果顯示第6 層上部人類臼齒至少為距今20 萬年，下部少兒股骨很可能為40—30 萬年，第5 層鈣板下的人類犬齒至少為50 萬年。由于洞穴沉積物的堆積情況復雜，僅僅用一種測年方法來確定地層和化石的年代誤差比較大，如果用多種方法綜合研究并進行對比分析，可以得出更精確的地層和化石年代。

站在洞穴往北看，遠處是山，兩山之間是一大片河流階地。可以想象古人類在洞穴中居住，然后在這片水草豐茂的河流階地上采集捕獵，生生不息。洞內(nèi)的沉積物都是從洞外被流水搬運進來的，這些沉積物將洞內(nèi)的骨骼等遺物掩埋，經(jīng)過了數(shù)萬年的沉積，地層已經(jīng)到達洞穴頂部。整個剖面大概高3 米，底部的地層中包含大量的石塊，都是石灰?guī)r，上部是含砂黏土，包含了較多的化石。考古學者經(jīng)過一個多月的發(fā)掘，在廟后山遺址石灰?guī)r洞穴沉積物中清理出大量的動物化石和石制品，并且發(fā)現(xiàn)了一些用火遺跡。

我們采集光釋光樣品的過程比較辛苦。采集樣品要用鋼管垂直地層剖面砸進去，把沉積物封閉在鋼管中，然后用不透明膠帶封好，記錄樣品的埋藏深度等信息，帶回實驗室進行分析檢測。采樣位置盡量要避開沉積地層中的裂隙，沉積物最好巖性一致；采樣最好是采集一個剖面整個序列，一般間隔30 厘米采集一個光釋光測年樣品。如果無法用鋼管取樣，可以把沉積物整塊取下來然后拿到實驗室取出中心位置的沉積物。整個采樣過程都要避免陽光的曝曬和加熱，因為過高的溫度和陽光會使沉積物中石英和長石顆粒的光釋光信號被曬退，無法測得真實的沉積年齡。

因為地層中的石塊阻擋，鋼管很難進入地層，除非把石灰?guī)r破碎掉；并且用黏土把鋼管完全包裹住，想要拔出來更難。我們只能把鋼管周圍的沉積物全都刨除掉才能將樣品取出來。奮戰(zhàn)幾個小時后，我們終于取得了連續(xù)的沉積樣品并記錄樣品信息。

本溪市博物館

廟后山遺址出土的古人類化石被妥善收藏在本溪市博物館庫房中。我們在博物館看到了廟后山古人類和古動物群的復原場景，有的人在打制石器，有的人在修理木質(zhì)工具，有人似乎在站崗放哨，還有兩個人抬著一頭野豬，非常富有動感，生動有趣地展示了古人的生活方式。

廟后山遺址文物保護碑

廟后山遺址洞穴

古動物群復原

古動物群包括梅氏犀、中華河貍、腫骨鹿、楊氏虎、復齒旱獺、翁氏兔和中華鬣狗。如今這些動物已經(jīng)滅絕了，根據(jù)廟后山遺址洞穴中出土的動物骨骼，古生物學家復原了它們的形象。

為了研究廟后山古人類化石與其他遺址直立人的關(guān)系，我們在發(fā)掘出的頭蓋骨化石上鉆取一些樣品計劃提取DNA。通過DNA 分析可以研究古人類的遺傳特征、遷徙演化途徑等問題。我們鉆取樣品時小心翼翼，從古人類頭蓋骨化石內(nèi)側(cè)取了約50 毫克的樣品。

廟后山遺址出土的古人類化石：① 頭蓋骨化石 ② 牙齒化石 ③ 股骨化石

金牛山遺址

金牛山遺址包括四個地點，其中A地點出土了金牛山人化石和大量的石制品。為了探究金牛山人的具體年代，我們對A 地點的地層進行了光釋光樣品的采集工作。

A 地點洞穴大概高（深）13 米，為了更好保護遺址，文保部門設(shè)計了玻璃罩，既能保護遺址安全，也大大減輕了遺址的風化。

金牛山遺址文物保護碑

有學者認為這是一個洞穴堆積，也有專家表示這是一個巖廈。據(jù)金牛山遺址博物館的工作人員介紹，當年發(fā)掘的時候挖出來了鐘乳石，說明這不是一個巖廈，只有洞穴才可能形成鐘乳石。發(fā)現(xiàn)該遺址也是一個巧合，1942 年日本人田野光雄到大石橋調(diào)查和開采鎂礦石，在石灰?guī)r溶洞中發(fā)現(xiàn)了第四紀堆積物，找到一些哺乳動物化石。1949 年后，有人在這里開采石灰，將洞炸掉了，所以才感覺像一個巖廈。當年發(fā)掘清理出來的遺物除了一部分收藏于遺址博物館，一部分存放于遼寧省文物考古研究所，還有一些存放在北京大學，包括當年的金牛山人化石。

金牛山遺址動物雕塑群：

① 腫骨鹿

② 梅氏犀

③ 劍齒虎

④ 葛氏斑鹿

金牛山遺址A 點洞穴全貌

金牛山遺址地層中的動物骨骼：

① 鼠類下頜骨

② 鼠類頭骨

③ 嚙齒動物肢骨④ 嚙齒動物門齒

⑤ 大型哺乳動物肩胛骨

采樣時我們在地層中發(fā)現(xiàn)了很多嚙齒動物的骨骼，因為沒有石化，所以很脆，輕輕一碰就會斷掉。水流帶來一些沉積物，逐漸堆積，可能經(jīng)歷了幾萬年甚至十幾萬年才形成了這樣一個厚達十幾米的古動物化石地層。

在剖面上工作很艱難，我們借來梯子上去，找到沉積物比較多的地方然后采集樣品。采集完之后馬上放進不透光的錫紙袋中避光保存，然后用膠帶包裹好。這個遺址已經(jīng)不再進行發(fā)掘了，在這里采集的樣品十分珍貴。我們在盡量保護遺址的情況下采集盡量多的樣品。地層中的動物化石和巖石比較多，因此采樣進度很慢。

再探金牛山遺址

金牛山遺址地層采樣

學術(shù)界對金牛山遺址進行了大量研究，但是就古人類生存的年代還存在著一定爭議。北京大學考古文博學院陳鐵梅教授等利用不平衡鈾系法對金牛山遺址各層位的30 個骨骼、牙齒化石樣品進行測年，把含有古人類化石的第6層年代定為距今31—24 萬年，平均為28 萬年左右。后來他又用ESR（電子自旋共振）法和鈾系法對金牛山5 個牙化石進行測年，結(jié)果顯示為距今23 萬年。現(xiàn)在一般認為金牛山人的生存年代是距今26 萬年。但地層年代與古人生存的年代并不一定是一致的，需要經(jīng)過嚴密的推理和細致的研究。此外學術(shù)界對金牛山人屬于什么人種也存在著爭議。中科院古脊椎動物與古人類研究所吳汝康院士認為金牛山人屬于早期智人，而北京大學考古文博學院呂遵諤教授認為屬于直立人向早期智人過渡的階段。

上次采集完樣品就送往實驗室抓緊時間處理，但測年結(jié)果不太理想。我們在沉積物中提取了石英顆粒，但是因為該遺址下部地層沉積年代古老，超出了粗顆粒石英的測年范圍。我們想利用沉積物中的鉀長石顆粒來測年，但因為鉀長石樣品量太小，我們不得不計劃再次取樣。

2018 年11 月17 日，我們和南京師范大學地理科學學院的邵慶豐副教授一起再次去往金牛山遺址。這次采樣的目的就是重新厘定金牛山人所在地層的埋藏年代，建立高分辨率的年代學序列。其實對洞穴沉積物中的石英和長石顆粒測年是有很多問題的，不像沙漠和河流階地，礦物顆粒很容易曬退歸零，可能存在著不完全曬退和其他問題。洞穴沉積物比較復雜，想要得到一個準確的年代，需要考慮各種因素，還要對比其他測年技術(shù)所得出的測年結(jié)果以及動物化石種類等。

除了光釋光樣品我們還采集了遺址洞穴壁上結(jié)晶的碳酸鹽，可以用來做Al-Be 測年和鈾系測年。通過兩種測年方法，我們可以進行對比研究，希望能夠得出比較可靠的年代結(jié)果。

目前樣品仍在處理中，相信不久后會對這兩個遺址的環(huán)境變化以及地層年代有一個更加清晰的認識。科學研究從來都不是一蹴而就的，需要提出科學問題、制定詳細的計劃、采取科學技術(shù)手段、進行科學的對比分析，只有做到這些才能夠做好科研工作。也許需要一代人甚至是幾代人的共同努力才能夠?qū)⒁粋€科學問題搞清楚、做明白。千里之行，始于足下，我們要努力做好自己的基礎(chǔ)性工作，得出真實可靠的數(shù)據(jù)，為新的發(fā)現(xiàn)奠定堅實的基礎(chǔ)。