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梅龙达普：雪域高原上的古人类家园

梅龙达普洞穴像一个神奇的时光隧道，从当下，到几千年前，再到数万年前，保留了世界屋脊上人类文明的火种。青藏高原古人类生存历史是国际学术界高度关注的热点问题，蕴含着最初人群来源、极端环境下早期人类适应方式、不同人群与文化之间的交流融合、现代高原人群及其文化形成过程等重大学术课题。西藏梅龙达普洞穴遗址群的考古新发现，为破译上述问题提供了极为重要的材料与信息。梅龙达普位于西藏自治区阿里地区革吉县狮泉河左岸，海拔4700米，是青藏高原腹地发现的首个史前洞穴遗址，也是世界范围内海拔最高的超大型史前洞穴遗址。梅龙达普洞穴保留了多期人类活动留下的文化遗存，为探讨远古人群在极端高海拔环境中的生存能力与演化、徙居模式、社会组织形式等提供了至关重要的材料。↑ 梅龙达普洞穴向外眺望。作者供图追寻世界屋脊上的人类足迹从第一次走出非洲到占据世界的每一个角落，人类演化的历史也是一部不断扩张的历史。进驻通常被视为生命禁区的高原，是人类体质演化与行为能力发展的一个里程碑。在世界上有人类常居的三大高原中，南美安第斯高原海拔约4500米的高山上，距今一万两千年前就有人类活动；非洲埃塞俄比亚高原，在距今四万七千年前就有人类生活在海拔3500米处。那么在总面积308.34万平方公里、平均海拔4320米，最大最高的青藏高原，人类活动的历史又是什么样呢？在这样一片广袤无垠、天高地阔的苍茫大地上，曾经上演过怎样一个动人心魄的人类绝地探索故事呢？人类在素有“世界屋脊”之称的青藏高原长期生存，需要经受氧气稀缺、低气温、高辐射、少降雨、长冬季，以及资源匮乏等重重压力，其中低氧更是会严重威胁人类的生存与生殖繁衍。藏族人世代居住在青藏高原，已经成功适应了这一恶劣环境，但是关于人类最早开发高原及适应高原环境的时间、过程和机制，还有很多未解之谜。青藏高原缺乏有地层埋藏和可靠年代数据的旧石器时代考古遗址，因此早期人类生存历史虽然备受关注，却众说纷纭、莫衷一是。↑ 梅龙达普遗址考古发掘现场。作者供图近年来，青藏高原考古工作不断取得突破性进展：如甘肃白石崖溶洞遗址和四川皮洛遗址，将史前人类最早进驻高原的时间推到距今十几万年前；白石崖人化石的古蛋白研究结果显示，十几万年前的人类活动历史与古老的丹尼索瓦人有关。这两处遗址均位于高原东部边缘、海拔4000米以下的区域，而在极高海拔的高原腹地（西藏自治区），最早的人类活动记录为距今四万年前的尼阿底遗址。研究结果显示，尼阿底的石叶遗存是晚期智人也就是早期现代人的文化遗物，表明对高海拔极端环境的适应，是我们这个物种所独有的能力。近年来，青藏高原西部梅龙达普洞穴遗址的发现、发掘与研究工作，更是大大延伸了雪域高原的历史轴线、书写了人类远古历史的新篇章。艰苦卓绝的高原考古阿里地处藏北羌塘高原西部地区，被称为“高原中的高原”，“氧气吸不饱、风吹石头跑”，自然条件极为恶劣。2018年，西藏自治区文物保护研究所和中国科学院古脊椎动物与古人类研究所联合进行旧石器考古调查，考古人带着“手铲释天书”的使命登上极地，寻找人类征服“地球第三极”的最初证据。我们几经艰辛，在阿里地区狮泉河上游左岸的石灰岩山体上发现了梅龙达普洞穴遗址，这是青藏高原腹地发现的首个史前人类的“洞穴之家”，也是世界范围内海拔最高的超大型史前洞穴遗址。梅龙达普藏语意为“腰间的镜子”，海拔4700米，洞口位置高出河平面104米。这个遗址由一字排开的三个独立洞穴组成：一号洞开口朝南，规模宏大，面积超过1000平方米；二号洞开口朝向东南，规模较小，面积约60平方米；三号洞开口朝南，面积约25平方米。经国家文物局批准，考古队在2018—2023年连续开展田野考古发掘工作。目前，已出土旧石器时代至早期金属时代各类文化遗物逾万件，包括石制品、骨制品、陶片、青铜器、动物骨骼、植物遗存等。一号洞的洞壁上还发现排列有序的竖条纹、人形轮廓、手掌和太阳等以红色赭石绘制的岩画。↑ 梅龙达普洞穴中的人形岩画。作者供图考古发掘工作是严谨、细致而全面的。我们在不同发掘区以1米×1米的小探方为单元，展开精细发掘。我们用手铲剥离沉积物、用毛刷或吹球拂去尘土，用全站仪打点记录所有遗物和遗迹的三维坐标、用罗盘记录出土物的空间状态，对动物化石进行原地加固提取或石膏整体打包，对所有发掘出土的堆积进行筛选和浮选，系统采集高分辨率的年代学、沉积学、古环境学和遗传学样品，对遗址区、洞穴、重要遗迹与地层进行三维扫描和重建……野外的每一件标本、每一条记录和每一个样品都弥足珍贵，像一片片拼图，一点点拼起世界屋脊上古人类演化的巨幅画卷。在千山之巅、万川之源，跟梅龙达普先民仰望同一片星空、俯瞰同一片大地，对考古学者来说是终极浪漫；但在极端高海拔环境中，持续开展考古工作则是对考古人身心的巨大考验和挑战。在氧气含量不足平原地区60%的雪域之巅，我们每天都要攀爬104米高的洞（相当于35层楼），所有的设备、标本和样品都需要人工运送，漫天的粉尘连N95和防毒面罩都难以招架。一位资深的西藏考古学家评价说：“高原考古艰苦，梅龙达普最苦！”六年寒来暑往、克难攻坚，梅龙达普联合考古队锤炼了队伍，培育了新人，取得了学术和精神的双丰收。再现雪域高原十万年间古人类生活图景2018年底，青藏高原腹地首个旧石器制造场——尼阿底遗址的发现，证实古人类在距今4万年前已在世界屋脊上留下了清晰、坚实的足迹；而高原先民家住何方，仍是待解谜题。阿里梅龙达普洞穴罕见地保存了内涵丰富的多期远古人类遗存，为人类开拓青藏高原的征程提供了最新的地理坐标、时间标尺和文化内涵。海拔4700米的梅龙达普洞穴，是世界上海拔最高的史前遗址，刷新了早期人类征服高海拔极端环境的最高纪录，代表人类适应与生存能力到达新高度，书写了人类演化进程中开疆拓土的新篇章。这一发现，直接将人类在海拔4500米以上极端高海拔环境中的生存历史提前至十万年前，将雪域之巅的人类活动历史大大向前推进。经过六年艰苦卓绝的田野工作，我们在洞穴的不同部位揭露出罕见的三套史前文化遗存，分别代表由早至晚三期人类占据洞穴的历史，重建了高原远古历史中的重要篇章。↑ 梅龙达普遗址出土的骨柄石刃刀。作者供图梅龙达普是目前已知西藏地区唯一一处旧石器时代-新石器时代的洞穴遗址。一号洞规模宏大，据专业测算，成人可通行的面积超过4000平方米，堆积厚度超过7米，工作潜力巨大。梅龙达普一号和二号洞穴保留了从十万年前至一千年前多期人类活动留下的文化遗存，填补了西藏史前史中多处空白，是西藏历史上轴线最长的遗址，为探讨远古人群在极端高海拔环境中的生存能力演化、适应模式变化、生计方式演进等提供了至关重要的材料。尤其是距今10万年、距今4.5万年和距今4000-3000年等关键时段的文化遗存，为解决人类最早何时登上高原腹地、早期现代人扩散路线、动植物资源驯化利用等重大科学问题提供了关键性的证据。在高原寒冷干燥的独特环境中，梅龙达普洞穴保存了大量动植物遗存、微体化石（指需用显微镜观察的微小生物的化石。——编者注）和沉积物DNA。这是首次在青藏高原腹地的旧石器时代遗址中发现大量且保存状况良好的动物化石，很多动物遗存上还保留有清晰的人类取食行为所形成的切割或砍砸痕迹。洞穴中出土的农作物种子，如青稞、豌豆等，对于研究高原极端环境下农业起源与扩散，不同海拔区域人群农产品的交换关系及人群流动，意义重大。梅龙达普洞穴还发掘出土了丰富的石制品、陶器、骨器等文化遗存，为探讨人群迁徙和文化交流提供了重要线索。这里发现了不同时段的打制石器技术类型：十万年前的简单石核石片技术、四万年前的盘状石核技术与高原相近时段的皮洛手斧技术、尼阿底石叶技术，呈现出迥然不同的文化面貌，显示与云贵、华北和新疆有着密切的联系。出土的彩陶和戳印纹饰融合了东部和西部的文化元素，体现出多元复杂的特点。梅龙达普生动描绘了十万年尺度内，不同区域的人群在雪域高原交流、融合的壮美画卷。狮泉河上游以梅龙达普洞穴遗址为代表的遗址群，面积近一万平方公里，包括旷野和洞穴两种类型的遗址三十余处，从数万年前延伸至距今千年。在这个大型河谷内的洞穴-旷野遗址群中，梅龙达普洞穴为古人提供了一个长期稳定的居所，而周边旷野遗址和小型洞穴则是古人类的临时活动营地或短期居所。通过考古发掘，我们还原出在海拔4600米上下、极端高寒缺氧的高原腹地，由早至晚三期古人类远古家园的面貌：十万年前，最早的探索者来到梅龙达普，在雪域之巅吹响征服自然的号角。他们采用本地石料和简单的石核-石片技术制作石器并简单修理，用以肢解和食用猎物，并在马鹿、原羚等动物骨头上留下切割、砍砸的痕迹。↑ 梅龙达普遗址远眺。作者供图四万五千年前，第二期先民再次驻扎洞穴。他们优选原料，以复杂的技术制作出类型多样、修理精致的石器，狩猎采集的生活留下了大量动物碎骨、粪便和植物遗存。四千年前，新的高原征服者携带先进的技术装备和生存利器安居于此。源自华北地区的细石叶技术，代表了打制石器技术的高峰，远距离交换或运输而来的燧石、玛瑙和黑曜石等优质石料，反映了人类认知和迁徙能力的长足进步。此时，骨器、陶器和青铜器等全新的技术产品进入了日常生产生活。陶器的形制、纹饰和颜色，记录了复杂的人群迁徙和文化交流信息，其上的烟炱和残留物，仿佛仍在散发着炊煮的烟尘和食物的余香。骨针、骨锥、石网坠、鱼骨和青稞的发现，为我们复原了他们饭稻羹鱼、缝衣御寒的三餐四季。出土的岩画、串珠、无舌铜铃等，则勾勒出梅龙达普人丰富的精神世界，体现高原文明之花已悄然绽放……梅龙达普洞穴像一个神奇的时光隧道，从当下，到几千年前，再到数万年前，保留了世界屋脊上人类文明的火种，记录了人类攀登高原的勇气，见证了璀璨高原文明的孕育和形成。目前，对梅龙达普洞穴遗址的石器技术功能分析、动植物考古、古环境重建、高精度测年和古DNA等多学科综合研究正在进行中。未来，其成果必将刷新并极大丰富我们对人类演化进程和世界屋脊远古人类历史的认知。来源：光明日报作者：张晓凌（中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员）编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-06-25
这里是通往恐龙灭绝的地狱之门

塔尼斯遗址供了这次惊天大撞击和恐龙等生物灭绝的最开始那短暂一瞬的快照，为人们开启了一窥诸多关于小行星撞击和生物大灭绝过程细节的大门。发生于大约6600万年前的白垩纪-古近纪（K-Pg）生物大灭绝事件，被认为导致了包括恐龙在内的大量生物的灭绝。自1981年美国Alvarez父子基于K-Pg界线地层中的“铱元素”异常提出小行星撞击理论，特别是直径数百公里的同期希克苏鲁伯（Chicxulub）撞击坑发现以来，小行星撞击地球导致恐龙在内的白垩纪末生物大灭绝这一理论就吸引了很多人的关注，并变得几乎人尽皆知。尽管人们已经知道这次撞击事件给地球环境和生物演化带来了毁灭性打击，但关于这场灾难发生的细节我们仍知之甚少。由于缺乏同时期形成的高精度沉积记录，人们对小行星撞击在最初几小时到几天内会对地球生命和环境造成怎样的影响认识非常有限，而这正是理解整个灾难事件的关键一环。幸运的是，科学家们发现在一些特殊环境中形成的特异埋藏地层，就像是地球历史的“时间胶囊”，记录和保存了很多地球历史细节，可以帮助我们更好地了解这次小行星撞击和恐龙灭绝。其中最著名的地层剖面被称为塔尼斯（Tanis）遗址，被认为是近年来K-Pg界线研究的最重大发现，拥有关于这次撞击事件丰富的生物化石和撞击记录，科学家们对其进行了长期的研究，并取得了非常丰富的成果。地狱之门——塔尼斯的发现历程塔尼斯遗址位于美国西北部的北达科他州，距离希克苏鲁伯撞击坑约3000公里（图1）。与现今的陆地环境不同，6600万年前的塔尼斯地区处于北美内陆海道西岸(WIS)附近的古老河谷之中，此时正在沉积的地层后来被命名为地狱溪（Hell Creek）。↑ 图1. 塔尼斯遗址古地理位置和现今地貌（左图修改自维基百科，右图修改自Ali Pares/BBC，站立者为Robert DePalma）塔尼斯遗址最初是由美国北乔治亚大学教授史蒂夫·尼克拉斯（Steve Nicklas）和古生物学家罗布·苏拉（Rob Sula）于2008年发现的。他们在对塔尼斯的初步研究中意识到了该处地层的独特性，便请来了堪萨斯大学的研究生罗伯特·德帕尔马（Robert DePalma）进行深入的挖掘工作。童年时便已是狂热古生物化石爱好者的DePalma抓住了这一机遇。从2012年开始，DePalma在几乎完全保密的情况下对该遗址进行了系统性的挖掘和研究。↑ 图2. 塔尼斯遗址中撞击相关物质。(A) Chicxulub撞击事件产生的位于K-Pg事件沉积物顶部的铱富集的薄层（高亮）。(B) 具有面状变形页理的冲击石英。（C-D）黏土化的溅射球粒。(E) 未蚀变的撞击玻璃。当DePalma及其研究团队公布在塔尼斯遗址中的发现后，震惊了科学界，其独特程度甚至让很多科学家怀疑其真实性。除了K-Pg界线的常客如富铱粘土、撞击球粒和冲击石英外（图2），他们还在塔尼斯遗址中发现了很多动植物批量快速死亡的残酷景象。例如：大量未经历腐烂过程的动植物被快速埋藏，淡水和咸水生物混杂交错；重重叠叠的鱼类尸体，嘴巴大张，身体痉挛，很多鱼鳃中吸入了撞击微玻璃球粒；有的龟类身体被树木直接刺穿，还有包括恐龙在内的不少动物身首分离……。这些化石均位于K-Pg富铱粘土层之下，但与撞击溅射玻璃共生，显示它们受海啸袭击突然死亡和快速埋藏发生在小行星撞击后不到一小时之内。如此快速的海啸不可能来自远在3000公里外墨西哥湾的撞击点，而只可能由撞击触发的地震波引起。可以想象一下当时的场景：这本是6600万年前塔尼斯河畔平常的一天，突然一个巨大火球掠过天际，伴随着一道强光闪过后一切发生了改变。大地发生剧烈抖动，紧接着倒灌的高达十数米的海啸水墙席卷河畔，附近的几乎所有动植物在转瞬间被水流裹挟、搅拌着带入河谷和低地（图3），在劫难逃。数十分钟后，撞击熔融形成的炽热玻璃物质铺天盖地降落，撞击产生的尘埃云也遮天蔽日而来，日光暗淡，空气浑浊难以呼吸，甚至连水中也充斥着不断沉降的微小玻璃珠和其他尘埃，瞬间塔尼斯河畔“死气沉沉”，不啻地狱般的场景。↑ 图3. K-Pg界线撞击发生时塔尼斯的卡通场景（图自Robert DePalma）灾难发生的季节2021年12月，DePalma和他的团队发表了塔尼斯与希克苏鲁伯小行星撞击事件同期的鱼类化石研究成果。他们专注于这些化石的组织结构，比如骨骼生长环的厚度和间隔，以及氧、碳等特定元素的同位素比值的周期性变化，对这些鱼在死亡前的生长模式和季节性变化进行了分析，从而对希克苏鲁伯灾难性撞击事件发生的季节进行了精确定位，推断出这次撞击事件可能发生在北半球春季或夏季。尽管后来DePalma的部分实验数据的严谨性受到了其他科学家的质疑，并给他带去了不小的麻烦，但这些并不影响文中得出的撞击发生在北半球春季或夏季这一基本结论。紧接着，荷兰阿姆斯特丹自由大学的研究生During及其合作者于2022年1月在Nature杂志发表了类似的研究成果。他们通过高分辨率的同步辐射断层扫描技术（PPC-SRμCT）和显微X射线荧光光谱（M-XRF）对塔尼斯遗址沉积物中鱼类化石的骨骼组织和同位素组成进行了研究（图4）。通过分析鱼类化石所记录的年度生长周期和碳、氧同位素变化，他们认为希克苏鲁伯小行星撞击发生在北半球春季，这与DePalma的研究结论吻合，而且更精确地限定了这次撞击发生的时间范围。↑ 图4. 鲟鳃CT扫描重建图及骨骼成分分带图DePalma和During等人对塔尼斯的研究对于我们理解希克苏鲁伯撞击造成的K-Pg灭绝事件、地球环境以及生态系统的演化模式具有重要意义。此外，科研人员对塔尼斯遗址的研究还为我们提供了关于全球气候变化对生物多样性影响的重要历史视角，推动了对白垩纪末期地球气候和生态转变的重建。塔尼斯记录的生物大灭绝原因除了撞击季节的记录，塔尼斯遗址也为我们探索K-Pg界线生物灭绝，特别是恐龙这一昔日“地球霸主”灭亡的原因提供了新的视角。2023年10月，来自比利时的Senel及其研究团队结合激光衍射粒径分析、古气候和计算机模拟等方法研究了塔尼斯遗址的沉积层，发现这些6600万年前在希克苏鲁伯撞击事件中产生的硅酸盐尘埃远比我们想象的更为细小。它们的粒径主要分布在0.8~8.0微米，这种微米级的硅酸盐尘埃颗粒在大气中的漂浮寿命可能长达15年。这些尘埃颗粒，连同撞击产生的硫和野火产生的烟雾等可能导致全球表面平均温度下降达25°C（图5）。↑ 图5. 白垩纪末期 2 年到撞击后 25 年的硅酸盐尘埃、硫、烟尘和组合情景的时间演变曲线图。（a）全球平均地表温度变化；（b）全球细颗粒喷出物质量。温度的急剧下降本身就会对恐龙的生命活动造成致命性打击，加上大气中弥漫的尘埃遮蔽了阳光，使得植物的光合作用停止，导致K-Pg边界时期陆地和海洋初级生产力崩溃，从而引发一系列的食物链连锁反应。这种环境的剧变加上食物的缺乏，很容易使恐龙等处于食物链顶端的生物灭亡，并引发全球大规模的生物灭绝。Senel等人的研究揭示了希克苏鲁伯小行星撞击产生的尘埃对恐龙和其他生物大规模灭绝的关键影响，显示正是这些综合的环境压力和生存条件的改变导致了K-Pg边界的大规模生物灭绝。这一研究也为白垩纪-古近纪界线气候变化和恐龙灭绝是如何受到地外天体撞击事件的影响提供了新的解读。来自塔尼斯遗址的最新研究今年五月初，著名的行星科学杂志JGR上线了来自美国华盛顿大学LeVeque教授团队的一项最新研究成果。他们以极高的时间分辨率为我们讲述了小行星撞击地球之初的1-2个小时内发生的故事细节。地质记录显示，一个位于当时存在的美国西部内陆海道(WIS)上游的洲坝上（塔尼斯遗址一部分），希克苏鲁伯撞击后的1-2小时内发生了两次高达十米的巨浪，形成了一套具有双向（流入和回流）沉积特征的地层。正如前面所提到，从撞击地点传来的海啸波浪不可能在如此短的时间内到达，所以这一特殊沉积发生的原因难以通过传统的海啸机制进行解释。他们根据遗址中的淡水、咸水化石混合情况和历史海啸观测记录，基于地震激发水波传播的理论，构建了数学模型研究了在希克苏鲁伯撞击后，海浪将如何在西部内陆海道（WIS）中生成并传播到塔尼斯。他们认为，撞击相关地震波或者冲击波均不足以激发塔尼斯遗址所记录的巨大长周期海浪，进而探讨了撞击地震波引发的局部海盆的垂向位移，海底或沿岸大型滑坡引发海啸的可能性。尽管由于存在诸多变量，尚无法判断具体机制，但这些工作表明，塔尼斯遗址不单是古生物的宝库，还是人们了解在小行星撞击的极端场景下可能发生的地质灾害的实验场。结语尽管仍有很多谜团尚未解开，但塔尼斯遗址无疑提供了这次惊天大撞击和恐龙等生物灭绝的最开始那短暂一瞬的快照，为人们开启了一窥诸多关于小行星撞击和生物大灭绝过程细节的大门，包括撞击产生的直接影响（如强烈的地震波、地震引发的海啸和快速的沉积埋藏等）、撞击引发事件的时间序列、生物灭绝的可能原因等。相信随着研究的不断深入，塔尼斯遗址有望为地外撞击事件与地球环境和生物演化等之间的关联提供更丰富的解答。来源：科学大院作者：张桃、廖世勇编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-06-17
破“千层小薄饼”难题，看页岩油开采妙招

“控压生产、细油长流”的页岩油开发对策，可让地层能量有序释放，延长稳产期，提升最终的采出程度和开发效益。探秘古龙页岩油“页岩非常致密，有油也采不出来，即便采出来也不能高产”，这是长期以来的“定论”。要实现页岩油的有效开采，必须通过先进的工程技术手段“打碎”致密页岩储层，在页岩孔隙喉道与井筒之间构建起可以让原油流动的“高速通道”。“打碎”储层让油气流出来1947年，美国进行了世界首次水力压裂增产试验，揭开了储层增产改造技术的序幕。然而，随着非常规油气资源逐步成为勘探开发主战场，传统水力压裂技术难以实现油气的有效开采。↑ 古龙页岩油水力压裂作业现场邓大伟摄面对这一难题，体积压裂技术应运而生，其理念是通过工程技术手段“打碎”储层，在形成多条主裂缝的同时，在主裂缝的侧向形成多级次生裂缝，构成复杂的裂缝网络。对比常规水力压裂，体积压裂相当于在修建“主干道”的同时，配套了“乡道”“村道”等多级“公路网络”，油气从纳米级“卧室”流出后能够以最短距离进入“公路网络”内，大幅提升了通行效率。↑ 非常规储层体积压裂后裂缝示意图。孟思炜绘制阻碍开采的“千层小薄饼”01“橡皮泥”难题当前已投入规模化开发的其他页岩油藏开发目标层，黏土含量一般少于10%，而古龙页岩的平均黏土含量高于35%，这使储层具有极强的塑性特征。这就像我们揉捏橡皮泥时，橡皮泥的形状会发生变化但其本身并不会破裂；但当我们击打玻璃时，它却会发生破碎，这就说明橡皮泥的塑性比玻璃强。在古龙页岩层中进行压裂施工时，储层岩石相对更容易发生变形，但难以产生延伸较远的裂缝，大幅限制了裂缝沟通的储层范围。02“千层小薄饼”难题古龙页岩广泛发育了形态复杂的页理缝，密度可以达到每米数百条至数千条，看上去就像一堆有硬有软、有厚有薄、凹凸不平的纸板堆叠在一起，石油地质科学家将这种结构形象地称为“千层小薄饼”。要垂直穿过“千层小薄饼”型页岩，压裂液无疑会遇到层层阻挡，水平方向上的页理缝成为压裂液流动的相对优势通道，但在黏土矿物和复杂页理缝形态的共同作用下，水平裂缝难以向远处延伸。石油工程师通过现场监测数据发现，古龙页岩油形成的人工裂缝，有效改造体积仅为相同施工规模下致密油藏的40%。↑ 古龙页岩典型岩心样品（左）、古龙岩心样品压裂模拟实验显示压裂液易沿页理缝扩散，裂缝难以向远处延伸（右）。作者供图“控近扩远”，形成复杂裂缝网络如何破解古龙页岩油“千层小薄饼”储层压裂增产改造难题？石油工程师创新提出了以“控近扩远”为核心的压裂设计理念。所谓“控近”，就是让压裂液集中力量、形成合力，造出更大规模的裂缝“主干道”。清水比蜂蜜更容易渗入微裂缝，这是因为与水相比，蜂蜜有更高的黏度。而在压裂作业中，石油工程师通过在压裂液中加入一定成分的添加剂，同样可以大幅度提高液体的黏度，抑制压裂液在微裂缝中流失。“扩远”则是让压裂液在远井区域“主干道”周围造出更多的“乡道”和“村道”，让更多的油气以最短的距离进入“公路网络”内，最终汇聚于“主干道”中，通过井筒采出。为实现这一目标，石油工程师在使用高黏度压裂液造出“主干道”后，巧妙地改用一定比例的低黏度压裂液以高排量继续注入地层。这些压裂液顺着主裂缝来到远井区域后进一步冲击储层，由于黏度较低、更容易渗入到页理缝内，形成复杂的裂缝网络。“细油长流”，让原油流得更容易水力压裂作业完成后，油井就具备了生产条件。接下来，石油工程师通过增大压裂液量或在压裂液体系中增加易溶于原油的气体，置换出原油，提高地层压力，进而增大产油量。同时，在压裂液中加入表面活性剂，降低油水界面的表面张力，增强油的流动性，让原油流得更容易。页岩油在开采一段时间后，压力和产量都会降低，可能导致裂缝闭合、高速流动通道关闭。因此，“控压生产、细油长流”的页岩油开发对策，可让地层能量有序释放，既能够维持较长时间的驱动能量，又能避免流动通道的过早关闭，延长稳产期，提升最终的采出程度和开发效益。来源：科普时报作者：孟思炜、刘一杉、邓大伟编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-06-14
我说恐龙称霸地球是因为没有“腰”，你信不？

谁是恐龙在自然博物馆的展厅里，古生物一直是人气最高的展品，恐龙更是堪称古生物中的“顶流”。然而，你有没有想过，为什么同样长相奇特，有些古生物是恐龙，而有些不是？那么，到底什么是恐龙？确定是不是恐龙的判断标准是什么？首先从分类上看，因为它们产卵繁殖的行为，且体表大多覆盖鳞片，因此恐龙是一类爬行动物。我们再观察它的头骨，会发现它们的牙齿形状是一致，而哺乳动物前面的是扁平的门齿，后面是宽阔粗糙的臼齿。包括恐龙在内的大部分爬行动物，所有牙齿的形状都是基本相同的。如果说化石太高，看不清牙齿，那怎么区分它是哺乳动物还是爬行动物呢？还可以依靠它们的脊椎区分。以我们人类为例，哺乳动物的肋骨仅分布在躯干的上半部，下半部不存在肋骨，没有肋骨的这部分躯干就是我们俗称的腰，人无论高矮胖瘦都有腰，所以请记住：我们胖人也是有腰的。↑ 图源：https://www.douyin.com/note/7209072416876678433爬行动物的躯干不存在腰，所有脊椎都有长长的肋骨附着（鳄除外）。当我们在博物馆里看到那些身体庞大，但是牙齿形状分化、而且躯干有腰的动物化石时，很容易可以辨认出它们不是恐龙，而是已经灭绝的哺乳动物。为什么我们有时会把这些哺乳动物当成恐龙呢?这是因为恐龙与其它爬行动物最大的不同在于，其它爬行动物的四肢是向身体两侧伸出的，而恐龙的四肢直立于身体下方，这一姿态与哺乳动物是一样的。事实上，古生物学家最早发现恐龙时，想当然的认为它们和其它的爬行动物一样，四肢是从身体两侧伸出的，我们从当年的古生物复原图就可以看出。然而古生物学家进一步观察恐龙的腰带和后肢，发现了和其它爬行动物完全不同的结构。恐龙的腰带与大腿关节的位置，也就是髋臼窝，是一个完全穿透的孔，与此同时，恐龙的股骨（大腿）的股骨头是垂直于股骨的，这样股骨头插进髋臼窝，后肢就是竖直的了。而其它爬行动物的髋臼窝只是一个窝，没有穿透，股骨头也是斜的，这样股骨与腰带关节后，其朝向就是从身体两侧斜着伸出去的。↑ 上：爬行动物下：恐龙中生代的其它爬行动物，比如翼龙类、鱼龙类、蛇颈龙类、沧龙类等，都不具备类似的结构，四肢依旧是从身体两边伸出去的，因此，它们也不属于恐龙。古生物学家的进一步分类研究发现，翼龙和恐龙的关系更近一些，相当于“亲姐妹”，而蛇颈龙类、鱼龙类则相当于是恐龙的“表姐妹”，沧龙类更仅仅是蜥蜴的一个分支。↑ 恐龙的“亲姐妹”翼龙图源：https://v.youku.com/v_show/id_XNTk1NzA3MzQzNg==.html恐龙的运动方式也与其它爬行动物截然不同。蜥蜴等爬行动物，由于它们的四肢从身体两侧伸出，奔跑的时候身体必须不停地扭来扭去，这就导致了一个非常有意思的现象。大家都知道，包括我们人类在内，所有的哺乳类、鸟类、爬行类以及两栖类都是用肺呼吸的。吸气的时候肺扩展，外面的空气被吸入肺中进行循环，在循环过程中氧气被吸收；呼气的时候，肺收缩，将二氧化碳等废气从体内排出。这是一次完整的呼吸过程。蜥蜴扭来扭去的奔跑姿势，导致的结果就是在奔跑的过程中，当身体向左扭时，左侧肺被压缩而右侧肺被拉伸；身体向右扭时，两个肺的情况则反过来。由于两个肺的收缩和扩张情况不同步，压力差使得空气只会在它们左右两肺之间倒来倒去。新鲜的空气进不去，产生的废气又排不出来，也就是说这些爬行动物在跑步时是无法呼吸的。有些养守宫的可能发现过，当它奔跑时，经常跑一会儿就停下来了，被抓住也不动。这是因为它已经缺氧了，每跑一会儿必须停止行动调整呼吸。↑ 守宫恐龙和其它爬行动物相比，它们的四肢直立于身体之下，也就不用再拧巴着憋着气奔跑。这种优势，使得恐龙和同时期的其它爬行动物相比，拥有了更快的运动速度，更快的速度就意味着它们在追捕猎物和逃离被捕食时有着更大的生存优势。↑ 图源：https://big5.made-inchina.com/gongying/2504407002-gBUmcLvKqxrJ.html除此之外，四肢直立于身体下方更有利于支撑体重，恐龙也因此可以长出更大的体型。更重要的是，这种支撑体重的优势使得早期的恐龙仅用两条后腿就可以行走。古生物学家通过研究恐龙的身体结构和足迹化石发现，跑得快的恐龙都是两足行走的。两足行走使得恐龙在运动效率上有了更大的优势。说到这里，有没有好奇：同样是四肢直立，为什么跑得快的哺乳动物如猎豹、羚羊等都是四足动物，而包括恐龙在内的爬行动物却是两条腿跑得比四条腿快呢？问题的关键就在于之前说的“腰”。哺乳动物具有一个灵活的腰，它们在奔跑的时候可以弯曲伸展自己的脊椎，像弹簧一样爆发出快的速度。然而爬行动物的脊椎相形见拙，由于存在很长的肋骨，它们的脊椎无法像哺乳动物那样灵活地纵向活动，即使四肢可以直立，其行动速度也会被脊椎束缚。早期恐龙全部是以两足运动的，同时演化出了大长腿，拥有很快的运动速度，以此它们摆脱了脊椎的束缚，成为了三叠纪时期，地球上的“飞毛腿”。既然两足行走可以快速奔跑，为什么还有很多恐龙体态笨重、四足行走呢？让我们把时间拨回到三叠纪中期，恐龙刚出现，乃至三叠纪晚期的时候，我们会发现，恐龙并不是当时地球的主宰，而只是扮演着类似狼，鬣狗的角色。那么当时地球上的统治者是谁呢，它们被称为劳氏鳄类，是现代鳄的近亲，最大的能长到七八米长。↑ 图源：百度百科直到三叠纪末期，地球发生了一次物种大灭绝，导致劳氏鳄类和很多其它动物灭绝，幸存的恐龙才凭借着快速而高效的运动机能，迅速扩散到陆地的每一个角落占据生态位，登上了食物链的顶端。直至成为地球霸主之后，才演化出了体型庞大的恐龙，它们仅依靠后肢难以再支撑自己的体重，于是恢复了四足行走的姿态。但是，高速追捕猎物的食肉恐龙依旧保持了两足行走的姿态（除了某些吃鱼的）。↑ 图源：https://www.ximalaya.com/album/3275736直立行走，既是恐龙的区别于其它爬行动物的特征，也是恐龙称霸地球的秘诀之一，并且，也成为了我们人类区别于其他灵长类动物并称霸地球的特征。来源：国家自然博物馆公众号作者：裘锐编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-06-14
让地质标本“活起来”

中国地质大学逸夫博物馆助力教学科研工作纪实。亿万年前，恐龙是如何换牙的？诺氏驼因“挑食”在末次盛冰期加速走向灭绝？近日，我校教师发表在国际权威学术期刊的两篇科研论文引起社会的广泛关注，这两篇论文采用的部分标本均来自中国地质大学逸夫博物馆（以下简称“逸夫博物馆”），逸夫博物馆的研究人员亦深度参与了标本的研究、写作过程。↑ 袁俊霞等联合发表在权威学术期刊《当代生物学》上的科研论文 ↑ 韩凤禄等发表在专业学术期刊《BMC生态学与演化》上的科研论文在成立之初，逸夫博物馆就承担为师生教学科研提供标本材料、满足学科发展和科学研究需要的任务。经过70余年的建设与发展，逸夫博物馆始终遵从服务教学科研的初心，勇担使命、不断创新,全面提升馆藏地质标本的保护利用水平，将师生教学科研与博物馆业务深度融合，使地质标本“活起来”，为建设“地球科学领域世界一流大学”持续注入“源头活水”。科研赋能提升标本利用之效党的十八大以来，习近平总书记准确把握中国和世界发展大势，从实现中华民族伟大复兴的战略高度出发，多次在重要会议和文化点位考察时强调，“要发挥好博物馆保护、传承、研究、展示人类文明的重要作用，守护好中华文脉，并让文物活起来，扩大中华文化的影响力”，“让更多文物和文化遗产活起来，营造传承中华文明的浓厚社会氛围”。中国地质大学逸夫博物馆现存有4万余件地质标本，是一代代地大人传承下来的珍贵财富，展现着地质文化的博大精深。如何让这些地质标本“活起来”？近年来，博物馆在推广科普活动、创作科普作品、研发文创产品的同时，进一步挖掘标本的教学、科研、育人价值，越来越多的校内外科研工作者来到博物馆，或寻找理想中的标本，或与博物馆研究人员合作，共同揭开自然的奥秘。 ↑ 韩凤禄（左）指导武瑞（中）、许佳煜进行恐龙蛋化石标本采样徐燕摄 5月21日，逸夫博物馆地下室库房。在地球科学学院韩凤禄副教授的指导下，2021级博士生武瑞手拿刻刀和游标卡尺，正在对数颗恐龙蛋化石标本进行采样，一旁的研二学生许佳煜则对这些标本一一进行拍照保存。这些标本采自湖北郧县青龙山一带，1995年由周修高教授、任有福、徐世球、李富强等人历经千辛万苦收纳于逸夫博物馆。在这些恐龙蛋中，研究人员发现了1个新属4个新种，为研究恐龙蛋化石的分类与演化、探讨恐龙的产蛋行为及生活习性提供了宝贵资料,具有重要的科学意义，相关研究论文发表在1998年12月的《湖北地矿》上。时隔26年，郧县恐龙蛋化石再次吸引了新时代地质工作接班人的目光。了解到周修高教授等人论文中描绘的标本正保存在逸夫博物馆，武瑞手持网上下载的论文，兴致冲冲地来到了逸夫博物馆，希望对这些标本重新进行采样，进行深度研究。↑ 逸夫博物馆珍藏的跖骨化石标本徐燕摄在逸夫博物馆四楼，一种远古骆驼的跖骨化石标本静静地躺在展示柜里，向人们诉说着生物演化的故事。原来，这种远古骆驼叫诺氏驼，来自黑龙江青冈县德胜乡，是骆驼属中体型最大的成员，与现生双峰驼有着交叉亲缘关系，早已因“挑食”在末次盛冰期走向灭绝。经过对这根诺氏驼跖骨标本以及大庆博物馆、肇源博物馆化石样品长达四年半的研究，中国地质大学（武汉）生物地质与环境地质国家重点实验室赖旭龙教授、盛桂莲教授领导的古DNA团队联合中国国家博物馆、丹麦哥本哈根大学、中国地质大学逸夫博物馆等研究机构的科研人员，在国际学术出版社Cell Pres旗下期刊《当代生物学》上发表了研究成果《诺氏驼古基因组研究揭示旧大陆骆驼复杂的演化历史》。 ↑ 袁俊霞（左）和逸夫博物馆李富强等（中）交流科研工作徐燕摄该论文的第一作者、中国地质大学（武汉）材料与化学学院袁俊霞副教授表示，诺氏驼的灭绝事件启示我们，要敬畏自然、珍爱生命，遵循人与自然和谐共生的大道，为“美丽中国、宜居地球”建设贡献力量。教学赋能传承标本启智之力↑ 葛云峰带领学生在逸夫博物馆现场教学文中旭摄 “你们知道这块火山弹的重量有多少斤吗？大家都来试一试，看看能不能搬得动。”5月下旬，工程学院葛云峰教授带领《岩土测试技术》《地质工程新技术》《非杰出智能测试》3个专业课近50名学生，来到逸夫博物馆三楼岩石矿物厅开展现场教学，对馆藏最重的一块火山弹进行岩石学分析。原来，这块火山弹重约30公斤，是王大纯先生于1937年在山西大同金山火山群采集的，并用肩扛到大同火车站，带回北京。学校南迁后，带到武汉。看着几个同学一起抬才能抬起的火山弹，葛云峰不禁向同学们讲起了这块火山弹背后的故事。王大纯是我国水文地质学科的开创者和奠基人之一。作为“王大纯基金”首届获得者，葛云峰一直牢记老一辈科学家的教诲，大学时即获得湖北省挑战杯一等奖。博士毕业留校任教后，他潜心教书育人，经常带领学生来到博物馆进行现场实践教学。2022年3月，看到逸夫博物馆科普创作团队在校园网发表的《珍贵的火山弹标本与大美至纯的地质先生》一文，他深受鼓舞，来到逸夫博物馆，用彩色三维扫描仪对这块火山弹进行扫描，制作成课件供教学使用。“这块火山弹蕴含着母校‘艰苦朴素、求真务实’的校训精神，以及胸怀祖国、勇攀高峰的科学家精神，能够激发学生的爱国热情、科研兴趣，更好地铸魂育人，是不可多得的课程思政教学素材。”葛云峰说。↑ 蒂姆·柯斯基教授在逸夫博物馆现场教学刘先国摄 ↑ 艺术与传媒学院学生在逸夫博物馆素描徐燕摄地球科学学院韩凤禄副教授结合古生物化石标本，开展《古生物学》现场教学；艺术与传媒学院池漪副教授开展《素描造型基础与岩矿素描》课程教学，要求学生对地质标本进行现场素描……在逸夫博物馆，常常可以看到香港大学、台湾大学、武汉大学、华中科技大学、中国地质大学（武汉）、湖北大学教师带领学生现场教学的身影。殷鸿福院士团队捐赠的浙江长兴“金钉子”剖面点位标本、王焰新院士捐赠的含金刚石金伯利岩标本、地球科学学院肖龙教授捐赠的墨西哥湾撞击角砾岩、海洋学院陈刚教授捐赠的珠穆朗玛峰顶岩石、资源学院吕新彪教授捐赠的磁铁矿晶簇……由广大教师采集而来的地质标本，既记录着教师们“上天、入地、下海、登极”的地质报国光辉历程，又转化为珍贵的教学资源和课程思政资源，为增强各专业教师的思政素养和教学能力提供了坚实保障。“通过在博物馆沉浸式的专业学习，同学们不仅加深了对相关理论知识的直观认识和理解，更能让这些沉睡的地质标本立体、生动起来，对学校厚重的文化底蕴和学科传承有了实实在在的感受。”全国高校黄大年式教师团队负责人、全国模范教师、资源学院焦养泉教授表示。育人赋彩演绎生命永恒之美长期以来，中国地质大学（武汉）将参观逸夫博物馆纳入新生入学的第一堂课。大一新生们通过参观逸夫博物馆，直观地看到了专业场景及研究成果，了解本专业的优势所在，对学科有了更宏观与直观的认识。在丰富馆藏资源的吸引下，一批批学生来到逸夫博物馆，开启了他们的科研之旅。代旭是地球科学学院2012级本科生，为了对采集到的化石及时进行清理和修复，大三时，他在宋海军教授的指引下，来到逸夫博物馆寻求帮助。逸夫博物馆的工作人员不仅为他提供了专业的化石修复工具，还提供了一个工作间专门用于化石清理和修复，一个库房用于存储标本和样品。从2015年开始，代旭除了在教室上课、野外科考外，其余时间几乎都泡在逸夫博物馆的化石修复室里。2014年至今，代旭在云南、贵州、西藏等地区采集了上万块化石，大部分化石捐赠给了逸夫博物馆，并承担了修复化石标本的任务。代旭获得第十二次李四光优秀博士研究生奖，研究成果两次入选中国古生物学十大进展，发表了23篇SCI论文，其中第一作者/通讯作者论文8篇，包括国际著名期刊《科学》等。2023年8月，他从法国博士后研究归来，正式加入了宋海军教授古生物学研究团队。↑ 王奉宇（左）和研究生在逸夫博物馆整理地质标本刘先国摄与代旭同样成为逸夫博物馆常客的，还有地球科学学院2020级博士生王奉宇。大二期间，王奉宇在湖北利川发现了306枚腕足动物化石，其中有一种从未发现的全新物种，他将这个创新性成果写成论文发表在国际期刊上，引起了广泛关注。此后，他陆续获评第十五届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖、“2018年全国大学生年度人物”“中国青少年科技创新奖”“全国向上向善好青年”等。王奉宇、袁志伟、刘晓康博士等纷纷表示，“感谢逸夫博物馆多年来为我们的研究提供的支持与帮助，博物馆的老师不仅带领我们一起采标本，还为我们提供工作空间，我们从野外采集的古生物化石标本基本上都拿到这里来储存、修复、研究，这里是我国古生物化石研究的宝库。”↑ 逸夫博物馆研究人员在库房整理地质标本徐燕摄年复一年，逸夫博物馆持续吸引着一批批地球科学学院、资源学院等学院的博士生、硕士生和本科生投入到化石清理、分类、修复整理、鉴定等工作中，激发着他们去探索亿万年来地球演化的奥秘，获取生命生生不息的答案。逸夫博物馆不仅协助培育了全国高校百强学生社团——逸夫科普讲解队，还成立了逸夫博物馆社教团，姜昕、李槟馨等志愿者在全国科普讲解大赛、全国自然资源科普讲解大赛等各类大赛屡获大奖，地质报国热情得到极大的激发。近年来，逸夫博物馆打造了“地球科普大讲堂”，殷鸿福院士、王焰新院士、孙和平院士、龚健雅院士、谢树成院士等学术大咖纷纷走进逸夫博物馆，为广大师生传道授业；依托“地球科普大讲堂”，逸夫博物馆开设了恐龙、珠宝等10门主题课程，如今已常态化地走进了各大中小学校，线上课程《化石拓印》《宝石大魔王》等也吸引了更多的青少年走进博物馆不断地探索求知。陈晶老师等开发的《沉睡已久的化石》《漫游矿物世界》等系列图书，为广大青少年打开了了解地球奥秘的窗口，获得了多个国家、省部级荣誉。研究人员以第一作者或通讯作者发表SCI论文5篇，合作论文10余篇，主持国家自然科学基金项目3项。如今，博物馆已发展成为国内一流的教学、科研、科普、育人平台，获得全国科普教育基地、全国“大思政课”实践教学基地、全国自然资源科普基地、全国中小学生研学实践教育基地、“‘科创筑梦’助力‘双减’科普行动”全国优秀单位、全国青少年科技教育基地、全国古生物教育基地、全国中小学环境教育社会实践基地、湖北省优秀科普基地等一系列荣誉称号，为学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想、培养担当民族复兴大任的时代新人、宣传美丽中国、激发新质科普力作出了积极贡献。作者：徐燕、隋吉祥、彭磊、刘安璐、彭晶编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-06-07
中国南方洞穴遗址揭示怎样的人类史前文化密码？

人类从哪里来？旧石器时代考古研究是揭示人类起源的重要手段之一。人类从哪里来？旧石器时代考古研究是揭示人类起源的重要手段之一。2024年初，在福建三明举行的南方洞穴遗址保护研究利用座谈会上，来自中国各地考古研究机构、高校和洞穴遗址的专家学者与会交流，形成了南方洞穴遗址保护共识。中国南方洞穴遗址揭示了怎样的人类史前文化密码？中国考古学会旧石器考古专业委员会委员、安徽省文物考古研究所副研究馆员董哲近日接受中新社“东西问”专访，对此进行了阐释。现将访谈实录摘要如下：中新社记者：何为南方洞穴遗址？董哲：中国地大物博，辽阔的疆域和复杂多变的地理环境，造就了以秦岭一淮河为界的南北两地不同的环境差异。根据自然地理中国南北方的分界线，南方洞穴遗址字面意义可以理解为秦岭—淮河一线以南的洞穴遗址。这里所说的洞穴遗址，核心在于“遗址”二字，并不是所有的洞穴都符合这个概念。洞穴遗址与露天旷野遗址，是旧石器时代两种不同的遗址类型，均埋藏着古人类生存演化的化石与文化证据，前者除经典意义的洞穴外，还包括岩厦、裂隙、落水洞等。南方洞穴遗址有着丰富的文化堆积，能够建立起长江以南、云贵高原以东的石器时代考古学文化序列的框架，其中蕴含的历史价值巨大，对中国史前文化的形成影响深远。↑ 被誉为“南方周口店”的万寿岩，位于福建省三明市，是迄今为止中国华南地区发现最早的旧石器时代洞穴类型遗址。张斌摄中新社记者：截至目前，中国已发现的南方洞穴遗址有哪些？这些遗址有些什么特点？董哲：中国南方广泛分布石灰岩山体，因溶蚀作用形成众多喀斯特洞穴，多分布在贵州、云南等二级阶梯上。安徽、浙江、福建等三级阶梯上也有一系列比较重要的发现，如安徽繁昌人字洞、东至华龙洞、和县龙潭洞等。福建也有许多耳熟能详的洞穴遗址，除三明万寿岩外，还有漳平奇和洞等。这些遗址常呈遗址群分布，如华龙洞附近发现有岩厦等遗址，人字洞也新发现了裂隙，万寿岩其实包括了船帆洞和灵峰洞。这些遗址除万寿岩等看起来符合经典洞穴遗址的定义外，其他一些遗址要么是坍塌的古老洞穴，如和县龙潭洞、东至华龙洞；要么是广义上的洞穴类型遗址，如人字洞其实是裂隙。这些特点提醒我们，在野外工作中需要兼顾那些不“典型”的洞穴类型遗址，避免重要的文物考古资源被忽视而造成破坏。↑ 福建三明万寿岩国家考古遗址公园吸引游人前来参观游览。张斌摄中新社记者：对于旧石器时代考古学而言，洞穴类型的遗址为何重要且特殊？在世界洞穴遗址版图中，中国南方洞穴遗址有着怎样的地位和价值？董哲：如前所述，洞穴类型遗址与露天旷野类型遗址，是旧石器遗址的两种类型。旷野类型遗址一般分布在河流二级及更高级的阶地上，古人类在这类遗址一般进行临时或短暂的活动，主要是利用河漫滩的河流砾石打制石器，而不会选择在这里居住：一是没有任何遮风挡雨的地方，二来住在河边很危险，凶猛的食肉动物常会在夜间到河边喝水。由于当时古人类改造环境的能力还很弱，因此依仗天然环境生存自然成了一种本能和技巧。背风、向阳且近水的洞穴就成为古人类理想的栖息之所。长时间复杂的活动，使得洞穴类型遗址堆积一般比较丰富，且特殊的埋藏条件往往保留下珍贵的古人类化石，这是露天旷野类型遗址一般所不具备的。从这个角度来说，洞穴遗址十分特殊且重要。中国南方洞穴类型遗址，在世界洞穴遗址版图中也占据一席之地，最主要的原因是这里发现有人类演化不同阶段的古人类化石。比如江苏南京汤山葫芦洞、安徽和县龙潭洞等，都出土了直立人化石；广东马坝狮子岩、安徽东至华龙洞等遗址，均出土了早期智人(或称古老型智人)的化石；湖南道县福岩洞，更是出土了迄今发现东亚地区年代最早的早期现代人化石。以上种种重要发现表明，中国南方洞穴类型遗址蕴藏着丰富的旧石器考古资源，对研究阐释人类起源，特别是“中国人从哪里来”等重大学术问题，具有深厚潜力。中国南方洞穴类型遗址的考古发现，证明中国古人类具有独特的演化路径和适应方式，旧石器主体文化面貌(石核—石片技术体系)从早到晚一脉相承，不存在中间缺环。↑ 福建三明万寿岩遗址船帆洞内的人工石铺地面。张斌摄中新社记者：国外有哪些知名的洞穴遗址？它们在保护研究利用方面，有哪些成功经验值得我们学习和借鉴？董哲：我印象最深刻的，也是近些年提到最多的，就是西班牙北部阿塔皮尔卡(Atapuerca)遗址群。这个遗址群类似于中国的周口店遗址群，距今140万到1万年前不同时期、不同演化阶段的古人类，均在遗址群活动。这个遗址群从1964年就已开始系统发掘，一直到今天发掘工作仍在进行。得益于精细发掘、遗存信息全息收集，一系列重大学术成果陆续得以在国际高等级专业期刊上公开发表，对古人类演化的认识产生重大影响。我认为，这就是最需要中国学者学习、借鉴的地方，必须严禁竭泽而渔、穷尽式发掘，因为认识总在进步，技术方法一直在创新。我们在发掘前必须合理规划、科学设计，不能急功近利，吃子孙饭。↑ 游人在福建三明万寿岩遗址船帆洞内游览。张斌摄中新社记者：中国南方洞穴遗址的保护、研究和利用已取得哪些成果？如何进一步加强国际合作，把南方洞穴遗址保护好、研究好、利用好，使之成为东西文明交流互鉴的桥梁？董哲：包括安徽繁昌人字洞和东至华龙洞、福建三明万寿岩等遗址在内，中国南方洞穴遗址在保护、研究和利用上均取得了一系列重要成果，具体体现在普遍建设保护大棚防止水土流失，相继发表考古报告、研究论文等加强文物考古资源价值的阐释，建设遗址博物馆，图文并茂、AI演示等多手段展示让文物活起来等等。但是，也存在一些遗憾，最主要的是几乎没有如周口店北京猿人遗址等一些中国北方洞穴遗址一样，能够在单一遗址的保护、研究和利用上均取得显著成就。在当今形势下，吸收国际团队共同参与是重要趋势，让对方可以在参与具体工作时把好的理念、方法和技术应用到中国南方洞穴遗址的保护、研究与利用工作中。↑ 福建三明万寿岩遗址灵峰洞外景。张斌摄此外，旧石器时代考古学是一门国际学科，以研究人类起源与演化为最重要的学术目标。可以充分利用这种得天独厚的优势，依托中国南方洞穴遗址，向国际友人形象展示南方洞穴遗址考古发掘、研究与阐释宣介等领域已取得的显著成就。同时，有条件的遗址可以尝试开展国际夏令营，邀请国外大、中、小学生参观展览甚至参与发掘，为弘扬中华优秀传统文化、牢固树立文化自信尽到应有的责任。受访者简介：董哲，中国考古学会旧石器考古专业委员会委员、安徽省文物考古研究所副研究馆员，研究方向为旧石器时代考古学、早期人类演化研究。原标题：《东西问｜董哲：中国南方洞穴遗址揭示怎样的人类史前文化密码》来源：中新网作者：雷朝良编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-05-30
穿越亿万年回望青藏高原的史前生物

生物多样性和它的演变，不仅让地球永葆生机，更是人类社会永续发展必不可少的资源宝库。你是否知道，青藏高原曾经是鱼类的天堂，热带鱼在这里畅游。你是否知道，青藏高原也曾是恐龙的乐园，高大的芒康龙在这里漫步，海洋、森林、冰川……青藏高原，这片世界上最高、最年轻的高原。剧烈而快速地崛起，上演着一部恢弘壮阔的生命演化大戏。通过古生物复原图穿越亿万年，回望青藏高原的史前生物。珠峰中华旋齿鲨生活在距今2.5亿年前，牙齿锋利且向外生长，因一嘴旋齿而得名。喜马拉雅鱼龙生活在距今2.2亿年前，鼻吻尖突、牙齿锋利，身长10余米，在恐龙称霸陆地之前，它们是名副其实的“海洋霸主”。芒康龙，白垩纪时期一种剑龙。脊背上双排骨板是高效的“散热器”，可以在酷热的气候下平衡体温，高大的体型、强健的四肢，漫步在自己的时代，“丛林之王”尽显从容。西藏始攀鲈是距今2600万年前的热带鱼，是最古老、最原始的攀鲈。今天的攀鲈主要生活在东南亚、南亚和非洲撒哈拉以南，热带平原和热带雨林的低洼水体是它们偏爱的家园。大头近裂腹鱼，现在青藏高原地区裂腹鱼类的祖先类型，生活在距今2000万年前。不断突变的基因随环境而变化，编导着千古不变的“幸者生存”传奇，承载着遗传密码的鱼儿们，被大自然不断选择，将族谱延续至今。临夏巨犀，地球历史上最大的陆地哺乳动物，体重相当于4头大型非洲象之和，站立时肩高5米，头部可伸达7米，2600多万年前曾在青藏高原南北之间来往穿梭。西藏披毛犀，冰河世纪披毛犀的祖先生活在距今370万年前，丰满的毛量让其能在冰川间繁衍生息，也能在寒冷的大冰期远距离迁徙。布氏豹，“雪山之王”雪豹的祖先，生活在距今595-410万年前。在环境的变化中不断进化，成为了高原上机敏的捕猎者，它们的后裔（狮、豹）走出故乡，成为各个大陆上的顶端捕食者。札达三趾马，生活在距今460万年前，是一种长着三个脚趾的马。伍氏献文鱼，柴达木盆地逐渐干旱，湖水钙盐饱和。特殊的补钙“秘籍”使得这种“怪鱼”全身长满了粗壮的骨骼。演化亿万载，尽管这些生物已经从青藏高原消失，但它们的基因仍然在延续与进化。生物多样性和它的演变，不仅让地球永葆生机，更是人类社会永续发展必不可少的资源宝库。让我们回望这些亿万年前的动物，读懂生命的传承，读懂保护的意义。原标题：《AIGC绘现场｜穿越亿万年回望青藏高原的史前生物》来源：新华社作者：丁汀、吕星、吴思思编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-05-24
大陆架有远古人类？居海边还食野鹿？史前上海答疑

听众观看随堂小报，被“青浦海派考古研学”所吸引，现场氛围火热。↑ 现场观众举手颇为踊跃【导读】4月27日，文汇讲堂第169期“上海文明探源：贯古通今向未来上海6000年”（简称“上海6000年”），启动首讲《最初的上海：马家浜文化、崧泽文化到良渚文化》。上海博物馆副馆长陈杰主讲，苏州市考古研究所所长程义参与嘉宾对话并共同回答线上线下提问，上海市文物局副局长向义海做全场点评。央视频、喜马拉雅、文汇报微信视频号同步直播，上报集团技术运营中心融媒运营中心做技术支持。“上海6000年”系列由文汇报社、上海博物馆、上海市地方志办公室联合主办，中国文物学会文化遗产传播专委会协办，含七场讲座九场研学。经整理，分主讲、对话、提问（含精彩瞬间）、点评（含自测题）四篇与读者分享。此篇为提问篇。史前时代，秦岭人与长三角人因稻作技术有过互访李洁在陈杰主讲后，随机询问听众5500年前身份证该填什么地址，陈杰纠正当时黄浦区还在海里，填崧泽村更合适主持人李洁：在崧泽时期，假设一位苏州远古先人想要前往崧泽村，大概需要多久呢？程义：按照古人的速度，划船恐怕需要一两天时间。主持人李洁：早年您在陕西从事史前史的考古，能否知晓中原的秦岭古人是否有机会来到长江中下游呢？程义：我们主要根据陕西关中、河南等地的一些稻作农业方面的发现，在我家乡汉江有一个非常著名的何家村遗址就出现了稻米。现在通常认为，水稻种植技术是长江三角洲对世界文明最大的贡献，该技术在这里形成，说明秦岭附近的古人类与长三角应该还是存在一些交流的。当然，很难说到底是秦岭人来我们这里，还是我们这里的人与秦岭人交流，但两者间肯定有交流，因为水稻种植技术明显存在。野生动物多寡决定了良渚先民吃家猪，广富林先民食野鹿华东师大河口所研二生韦鑫：您刚才在PPT里对比了崧泽文化、良渚文化、钱山漾阶段和广富林文化时期的动物骨骼变化，反映了资源的变化。我看到钱山漾阶段鹿有明显增加，广富林时期狗有显著变化，这是因为在钱山漾阶段前驯化动物的能力有明显增加，还是环境变化导致了资源的变化？陈杰：您看得很仔细。刚才显示的是广富林遗址动物考古的研究，PPT上数量差异和当时发现的遗存多少是有关系的，这一发现具有偶然性。研究所分析的材料以2013年度发掘为主，那一年发掘的材料中正好崧泽、良渚时期文化遗存的骨骼数量较少，所以这个图表尚不能完全反映遗址的全貌。不过，我们可以看出，钱山漾和广富林时期动物骨骼数量明显较多，当时的人们以吃野生鹿科动物为主。一般家养动物出现以后就能取代饮食中主要的肉食来源，特别在北方地区，养猪后就以猪肉为肉食来源。在长江下游地区，大多数遗址依然以野生动物资源的利用为主，因为周围有大量可供捕杀的野生资源。狗是人类最好的动物伙伴。福泉山吴家场墓地207号墓葬中就随葬有六条狗，很可能是墓葬主人把生前最喜爱的狗作为随葬品。但像广富林遗址发现有这么多的狗骨骼也很少见，反映出当时盛行养狗的习俗。谁在购买精美的玉器？身份显赫即能获得权力占有成果《议政参考》编辑姬华奎：您展示的玉石非常精美，制造工艺甚至连现代精密仪器都无法实现，这是贵族从其他地方购买的吗？老虎、大象等动物是否也是从其他地方购买而来？陈杰：在工艺层面，抛去政治或者礼制的概念之外，长江下游地区确实是玉器制作工艺程度最高的：经常在一个毫米里有几根线条的微雕，当时既没有金属工具，也没有显微设施，能做到这样微雕的水平，必然是当时最高工艺的代表。关于谁来制作玉器，也是我们考古人想得到的答案。像程所长前面提到的，对于稀有资源的占有正是身份的象征——你可以利用别人劳动，让别人服务于你、服务于社会运转，谁拥有这个权利？必然是社会地位最高的。我们能够确定的是，当时存在阶层差异与高等级的权贵，这种权贵既身份显赫又拥有权力。中国古代和史前的北方大象较多，但未找到驯象记录职业教育者熊明秋：象在古代文化中一直有很好的寓意，我想请教中国历史上有没有对大象的驯化，有没有传播到上海和长三角？程义：大象在动物考古里叫做“环境标识性动物”，有些动物如老鼠、狼等是广布种，对环境适应性极强，有些动物则对环境非常敏感，比如大象、老虎。老虎必须有树林以供躲藏，大象对温度很敏感。河南的简称“豫”字很明显是一个人牵着一头大象。古代河南是有大象的，商周青铜器上象纹居多，类似两个大象鼻子对鼻子的纹样很典型。商代甲骨文中也出现大量“象”字，说明至少商代安阳一带就有大象。再往前，北方的一些遗址里陆续都有象牙制品，但这并不代表有大象，因为象牙可以买卖交易，例如海贝就是从东部海边传播到各地。↑ 《大象的退却》，作者汉学家伊懋可，2019年出版有没有大象驯养这个问题很复杂。根据晚期的文献来看，大象是很难驯养的，因为大象活动范围大，食量大，对气温要求也非常高。唐代时太宗号称“天可汗”，缅甸、泰国、越南等东亚、南亚国家都对唐朝表示臣服，经常向长安朝贡大象、孔雀、犀牛，但过了一个冬天就都冻死了。后来太宗说，不要送这些动物了，长安养不了，也驯不了。这说明到唐代依然没有驯养大象这样大型动物的技术。我们发现驯养的动物都是个头比较小，且食用价值比较高的类型。象牙如此昂贵，已被国际社会列入禁品，可见还没有人驯养大象，可以推测人们肯定是经过了一些努力以后失败了。当然马戏团有一些非常小规模的驯养，但应该没有大规模的大象驯养。如果您对这个问题感兴趣，可以翻阅汉学家伊懋可的著作《大象的退却：一部中国环境史》，专门研究大象问题。福泉山遗址约100万平米，出土文物仅冰山一角山西的文物爱好者赵大鹏：我曾经去过福泉山遗址，人工夯筑的土台面积大概有十万多平米，从八十年代到目前，还有哪些新的考古发现？除了象牙权杖以外，有没有其他类似邦国城址的遗存发现，比如城墙？陈杰：福泉山遗址的面积应该是一百万平方米左右，在史前遗址里属于规模比较大的遗址。我们这几年持续在做考古工作。1980年代以来，除了高等级墓地之外，在福泉山遗址范围里还发现了其他高等级的权贵墓地，这为了解当时的社会结构提供了新的角度，可能反映了当时的权力是不同家族或者不同社会集团掌控的。但现在的考古工作只是整个遗址的冰山一角。为了深化上海地区早期文明的研究，我们现在也在积极向上海市文物局、国家文物局申请持续开展福泉山遗址考古工作。即使是有计划的发掘，我们每年能够发掘的面积也只有1000平方米左右，所以你可以想象对于一百万平方米的遗址来说，连续工作10年也不过完成了1/100的工作量。因此，从考古角度而言，还有许多未知等待我们去开拓。苏州与上海计划在崧泽文化、马家浜文化上大幅度合作法医张德雨：苏州和上海都属于太湖流域，苏州河沟通两地，在史前上海靠西边，与苏州更近一些，苏州博物馆对太湖流域与长江流域的沟通有无和上海博物馆进一步合作？程义：苏州博物馆和上海博物馆的合作非常多，有多个层面。首先苏州博物馆新馆建成时，有一批关键部门的同事就在上海博物馆代培，我们向上博学习了展览体系、教育体系、讲座体系等方面的经验。其次，我们几乎每年都有展品、展览的交流。特别是上博的一些长项，比如青铜器、字画交流很多。当年苏州博物馆轰动全国的“明四家”展览中，上博出了非常大的力气，从展品的借用到展览框架的设计，上博给我们非常大的空间。我记得那时候我来上博，当时上博正举办开馆几十周年纪念活动，我们的展览就紧接在上博开幕以后，当时也是上博老师给我们提议，借着这个大活动的东风，效果非常好。苏州博物馆考古部起步较晚，现在进入文明探源工程，江浙沪一体化很关键，崧泽、良渚文化属于一个文化圈，浙江的研究相对来说专注良渚，我们两家在崧泽、马家浜文化上的合作意愿都很强烈。苏州文博将来与上海文博的合作，应当是全方位、全领域的，未来在一体化的大潮下，我们可能走得更顺、更紧密、更频繁！通过骨骼特征或古DNA，可判断病理或人群关系能源领域工程技术人员阙之玫：在您PPT里看到有声望的来自金山卫的民国元老钮永建，钮永建是马桥人。四千年前的海岸线从马桥穿过，这个地区也出现了大象和老虎，它们属于热带动物，由此推测当时上海的气温是否起码要高十度，气候变化如何影响环境的？另外从动物考古来看，包括崧泽文化、马桥文化时期，是否已有血吸虫病？陈杰：上海观众的水平都很高，非常敏锐地注意到图片中的细节，钮永建为《金山卫的考古调查》这本书做了题名，而考古调查报告是由金祖同撰写的。那次确实是上海地区最早的考古调查。解放前的上海市博物馆也曾对该地进行调查和发掘，这是上海考古史上非常重要的历史。气候变化不可能相差那么大。4000-5000年前应该处于全新世大暖期，所以崧泽到良渚时期气温相对温暖，如果从植被和动物组合来看，当时和现在的年均气温也就差1度左右，与现在亚热带环境特点一致。现代考古学所发现的病理症状大多是通过骨骼的特征或骨胶原等分析来判定的，血吸虫病目前还无法在考古研究中发现。不过，考古学也正在不断扩展研究的范围，比如我们与复旦大学进行合作，可以提取古DNA了解人的基因关系、人群之间的关系。钱山漾阶段的器物与良渚文化、广富林文化有区别也有联系上海希望花园弄堂博物馆潘宗成：钱山漾文化是承上启下于良渚文化和广富林文化之间的文化只有200年历史，钱山漾文化的文物数量如何？从扰乱层里面找到一些陶片或者遗物，怎样能够区分它是广富林文化的还是钱山漾文化的？陈杰：考古学文化命名是个很复杂的过程，我自己叫它钱山漾阶段。这个阶段的遗存，跟良渚文化、跟广富林文化既有联系也有区别。辨别不同文化的遗物，对于考古人员来说，相对比较容易，天天看、天天摸，就培养出了摸陶片的功夫。只要看到一片陶片、摸到一片陶片，大概就知道它属于什么文化。但对于非考古工作者，一两句话无法说清。每个时代有每个时代的烙印，比如我们现在看服饰特点，八十年代流行喇叭裤，九十年代流行踩脚裤，材料、形制都可以作为判断时代的依据。苏州考古新发现：某地压着马桥文化和崧泽文化却无良渚文化中学老师杨辉（线上提问）：苏州考古有哪些新发现能证明我们长三角地区在史前就有很密切的联系？↑ 听友拍PPT程义：最近苏州做的史前考古工作中，最重要之一是草鞋山遗址的发掘，在2023年又对遗址中的夷陵山的东侧和西侧做了着重发掘。在东侧我们发现它或有夷陵山的水系，在西侧发掘了整整一年时间，发现了一个非常大的、连续的、坐落密集的房屋群，非常像当年在半坡发现的大房子，它有一点弧度，中间包围着一个广场，所以推测它可能是一个面向广场的排屋。在西侧住址的那列坍方下发现了大量的墓葬，还有非常厚的灰烬层，下面有水稻田，我们1990年代发现的水稻田面积非常小，这次发现小的水稻田上面很快就被面积比较大的水稻田覆盖了，说明在马家浜时期人们已经完成了水稻种植领域的一次巨大飞跃，至少是技术上面有改进。当然还有一些玉器的发掘。另外一个重要的遗址是我们和江苏省考古研究院联合发掘的张家港东山村遗址，昨天（4月26日）刚去看过这个遗址现场，也做了一些论证，虽然还没有搞清这个遗址的整体面貌，但是发现的墓葬已经刷新了过去的一些认识。↑ 获奖听友上台领奖（直播截屏，李念截自“趣看”）过去，苏州的马桥文化的遗址非常少，但2022年、2023年在苏州工业园区附近发现了非常密集的马桥遗址，每一个发掘都有比较完整的基层。过去我们认为马桥文化是一个衰落期，现在这种认知会有所更新。马桥的土层下面就压着崧泽层，很奇怪，似乎缺失了良渚层，这也是一个非常有趣的现象。陶器的形制、耕作技术等方面，长三角基本面貌是一致的，直观上反应出当时环太湖流域，人们在非常自由的状态下互相学习、互相借鉴的过程。如在大陆架上找到人类生存的遗迹，历史将再朝前推进武汉大学王利芬（线上提问）：目前我们已经在大陆架挖掘出史前一万年的陶器，请问两位怎么看人类的迁移是从大陆架向陆地，还是相反？↑ 听友志愿者柴俊和实习生杨颖在搜集直播间喜马拉雅和央视频的提问陈杰：上海地区为什么说只有6000年历史，实际上跟整个现代长江三角洲的发育是有关系的，只有在海平面相对稳定期，三角洲的环境才能逐渐发育。世界大河流域的发育时间基本从7000年前开始。实际上也有一些特殊情况，比如苏州有一个旧石器晚期的遗址在三山岛上，它就位于太湖中间，当时应该属于山地。更早的人类更容易喜欢栖居在山地或者山崖，可能因为资源更加丰富，也有一些安全的保障。由于临海地区沧海桑田的变化，一些遗址可能深埋于地下。比如上海博物馆参与了浙江省文物考古研究所主持的井头山遗址的发掘，它是属于海岸边的一个重要遗址。遗址位于现在地表下5—10米。所以关于大陆架上是否还有人类的活动遗存，我们现在也持开放态度，因为现在有了新的证据，对整个研究或认识都发生了改变。↑ 2022年11月，159-2期讲座中，张居中与蒋乐平曾就人类起源地点展开讨论从大的方向来看，人类可能还是从山地往陆地迁移，但是陆地的范围是不断扩展的，扩展之后会迅速被人类所利用，这也就是上海先民能够在6000年前最早刚刚形成陆地的环境条件下，就来到上海生存、开拓上海的原因。这又回到我们“最初的上海”的主题。人类居住在何地与生活方式有关，大多临水而居程义：这个问题是每个人都关心的，人到底从哪儿来？上一次把它列为21世纪最大的课题之一。人住在什么地方与人们的生活方式密切相关。我们过去也做过一些统计，多数人采取近水居住的方式。首先，人们离不开水，因此都在离河较近的地方居住，这是最佳的位置，既不会受到洪水的影响，也不会受到缺水的限制。再往前推，我们一般认为更早的人类是以采集为主的，他们早期居住在洞穴，可能更喜欢山上，只要有个泉水就足够了。原标题：《大陆架有远古人类？居海边还食野鹿？史前上海答疑｜169-1③》（原文有改动）来源：文汇报作者：陈杰、程义、讲堂听友编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-05-16
探秘江淮大地的远古家园

龙洞遗址2015年进入全国十大考古新发现的终评名单，发现的人类头骨化石被评为“2019年度中国古生物学十大进展”。“哟！这是一枚大熊猫牙齿化石！”5月12日下午，池州市东至县尧渡镇汪村村，华龙洞遗址考古发掘现场，刚刚清理出来的红棕色土壤堆成了一座小山。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员吴秀杰作为发掘队领队，凭借专业的直觉，拿起一块碗口大的黄褐色胶结物，从泥缝里抠出指甲盖大小的小块，轻轻一拈，泥土剥落，洁白的齿状物便露了出来。↑ 华龙洞遗址所在的东至县尧渡镇汪村村庞汪村民组东约0.5公里的梅源山南麓。记者李博摄“经国家文物局批准，今年我们开展第四次正式发掘，分成4月到6月、9月到11月两期开展，发掘面积大概40平方米。”吴秀杰介绍，2014年以来，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、安徽文物考古研究所和东至县文化和旅游局组成联合团队，对华龙洞遗址开展发掘清理。这是继周口店之后，在中国发现的同时包含有丰富人类化石以及石器等人类活动证据的更新世中晚期古人类化石遗址。30万年前的“东至姑娘”↑ 根据古人类头骨化石复原的“东至姑娘”头像。记者李博摄我们是谁？我们从哪里来？这是人类孜孜以求不断探索的谜题。2013年，吴秀杰第一次到华龙洞遗址考察，从学者前期发现的古人类重要线索推测，这里具有重大的考古价值，从此她便与华龙洞遗址结下不解之缘，每年都要到东至县工作数月，并参加了历次考古发掘。目前，华龙洞遗址已累计发现30余件古人类化石，其中包括迄今为止在我国发现的唯一同时保存有完整面部和下颌骨的中更新世晚期人类化石，距今约30万年，属于古老型智人，并被命名为“东至人”。多年过去，吴秀杰对发现古人类头骨化石的场景依然历历在目。“现在，大家可以在发掘现场看到一个洞口。以前，这个地方是一块非常巨大的石头，能站20个人左右。我们采用爆破的方式，把石头爆破。一周以后，在石头的下面，就发现了古人类的头骨化石。”吴秀杰回忆道。如今，在距离发掘现场1公里左右的华龙洞遗址陈列馆里，这个古人类头骨化石复制品安静地放在展柜里供游客参观。黄色的胶结物包裹着头骨，暴露出来几乎完整的眼眶、大部分额骨和部分面骨。“它的脑容量大概1150毫升，头骨的演化地位处于直立人和现代人之间的过程。头骨出现了明显的下巴颌，这是智人一个非常典型的代表，但是又保留了一些原始的特征，比如非常粗壮的眉弓。”吴秀杰介绍道。2021年，科研工作者对头骨面貌进行了雕塑法复原，清晰直观地展示了30万年前生活在华龙洞古人类的容貌特征，显示这是一位年轻的与现代人相似的个体面容。吴秀杰解释说：“我们从牙齿的萌发顺序，可以判断这个个体年龄在13岁左右；从颅骨明显的额结节推测，这个个体大概是一个女性。古人类生存的寿命一般在25岁到30岁之间，13岁的个体是一个相对成熟的阶段了。”这是一个30万年前的“东至姑娘”！专家进一步指出，根据华龙洞古人类头骨上呈现的大量现代人特征以及面貌复原所展现的现代人容貌，这件头骨代表着东亚地区最早的现代人面部骨骼形态及容貌。这也提示，30万年前生存在华龙洞的人群代表着东亚地区最早的“准现代人”！远古时期的生活场所一手拿着小铲子拨开泥土，一手仔细翻找“宝贝”。忽然，一个白色的小碎块出现在眼前，刘云霞老人顿时欣喜不已。“这是动物牙齿，这是动物骨片。”刘云霞指着篮筐里的几个小碎块说。她是尧渡镇汪村村人，自2014年起就进入华龙洞遗址考古发掘工地，协助考古工作队开展初步清理工作，如今已经能熟练地从一堆泥土中寻找到古生物的遗存。按照古人类标本资源的保存规则，华龙洞遗址出土的头骨化石被编为“华龙洞6号”。随着发掘工作的进展，遗址不断发现古人类个体零零碎碎的化石。如今，古人类个体的编号已经到了13号，这意味着华龙洞遗址曾经生活着10个以上的个体。“这是一个原生的生活场所！”吴秀杰介绍，除了古人类化石，华龙洞遗址还发现了100余件古人类制作使用的石器，大量具有人工切割、砍砸痕迹的骨片，40余种脊椎动物化石，以及20余种小哺乳动物化石。经整理鉴定，专家已经确定，华龙洞动物群有东方剑齿象、巨貘、大熊猫、谷氏大额牛、野猪、猕猴、棕熊、鬣狗、麂等。华龙洞出土的一些动物骨骼呈现非自然性的断裂，大量动物骨骼表面具有切割、砍砸、破碎等痕迹。专家推断，这可能是古人类宰杀食用动物的证据。这是一幅远古时期的复原画面：30万年前，华龙洞附近丛林密布、动物成群，一群古人类在洞里生活，他们用石头做成的简单工具猎杀动物，然后带回洞中食肉寝皮、敲骨吸髓。斗转星移，沧海桑田，这群古人类迁移或者进化，大量动物残骸、石器工具和稀少的人类遗骨却长埋地下。“目前，我们发掘的面积还非常小。大家可以看见，发现古人类头骨的洞口两侧还有很多的胶结物，这里面肯定有大量的化石，我们期待未来有更重大的发现。”吴秀杰满怀憧憬地说。带不走的文化财富去年，“东方故乡——中华大地百万年人类史”展览在中国国家博物馆展出，以丰富详实的资料讲述从猿到人的百万年活动历程，生动呈现中华大地百万年人类史。华龙洞遗址出土的古人类头骨化石以实物和图片的形式参与展出，彰显了安徽长江流域是人类起源与演化的重要区域，为中华大地百万年人类史提供了科学实证。由于在古人类学、旧石器时代考古学、古生物学和第四纪地质学等学科上重要的科学价值，华龙洞遗址2015年进入全国十大考古新发现的终评名单，发现的人类头骨化石被评为“2019年度中国古生物学十大进展”。2019年，华龙洞遗址被国务院公布为第八批全国重点文物保护单位。如何把丰硕的考古成果呈现给普通观众，进一步发挥公众教育价值？东至县将原建新中学校址改建为华龙洞遗址陈列馆，相继建成展陈楼、专家楼、科普楼。走进展陈楼，一幅幅图片、一件件化石不仅展示着华龙洞考古成果，而且向普通观众普及着古人类演化的科学知识。“我们县专门成立华龙洞遗址保护工作领导小组，在县文旅局增设华龙洞遗址管理所，加强华龙洞遗址的机构运行和日常管理。同时，编制《华龙洞遗址保护规划（2021-2035）》，规范华龙洞遗址的保护开发利用。”东至县文化和旅游局相关负责人介绍。2021年，东至县同中国科学院古脊椎动物与古人类研究所签订合作协议，共建华龙洞遗址科研科普基地，目前初步完成了华龙洞古人类科普中心建设。吴秀杰说：“我们期待打造一个考古游、研学游的科普基地，为东至留下一份带不走的文化财富。”原标题：《【文化中国行】探秘江淮大地的远古家园》来源：安徽日报作者：张理想编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-05-14
这枚“金钉子” ，我们争了30年

中国科学院院士陈旭说：科学家一定要勇敢闯荡国际舞台，不惧争辩，向世界证明我们的实力，捍卫国家尊严。1965年，国际地质学领域多了一个极为重要的名词——“金钉子”。“金钉子”并不含金，却在半个多世纪里引起全球地质学家的激烈争夺。截至目前，中国“夺得”11枚“金钉子”，位居世界第二。这究竟意味着什么？地球46亿年的历史都记录在地层中。“金钉子”就像一把地层年代“卡尺”，使科学家能够按统一的时间标准分析并研究不同地区同步发生的地质事件，在叙述地质历史时拥有共同“语言”和全球性标准。在地学界，“金钉子”的意义不亚于奥运会金牌。每一枚“金钉子”的确立，都要经过国际地层委员会和国际地质科学联合会严格的投票认定。“金钉子”的数量代表着一个国家地质学研究的综合实力。中国第一枚“金钉子”是在这个概念提出后30余年才确定的。在竞争“金钉子”的过程中，中国科学家历经艰难、屡遭挫折，但不屈不挠，最终后来居上。这段一波三折的故事，就发生在中国科学院南京地质古生物研究所（以下简称南京古生物所）的科学家身上。1 连遭挫败1991年，第六届国际奥陶系大会预备会议前，南京古生物所研究员陈旭收到国际地层委员会奥陶系分会主席、澳大利亚麦考瑞大学教授巴里·威比的郑重邀请：“我们想提名你担任国际地层委员会奥陶系分会副主席。”威比的理由是，全世界的奥陶系地层分布，中国占据了一大块，但国际地层委员会奥陶系分会长期缺少中国学者。“这些年，我们在国际刊物上屡屡看到你发表的文章，非常高兴。”即将在澳大利亚悉尼大学召开的国际奥陶系大会最核心的任务，就是推动全球奥陶系年代地层标准的建立，尽快实现“金钉子”零的突破。这是一个关乎国际话语权的机会。陈旭毫不犹豫，欣然接受了邀请，“心里憋着这一股劲儿太久了，终于让我等到了”。陈旭的憋屈与不甘，映射出的是那一代中国地质学人在国际舞台上的边缘处境。20世纪60年代，受工业发展的驱动，人类对能源的需求与日俱增，因此对地质学研究精确度的要求也日益提高，但由于缺乏统一标准，造成了全球地层划分和对比困难。1965年成立的国际地层委员会，主要目标之一就是建立全球统一、精确定义的年代地层系统。“金钉子”应运而生。如同记录年代的单位年、月、日，地层也有自己的年表，分为宇、界、系、统、阶5个层次，其中阶是基本单位。“金钉子”其实就是划分和定义不同“阶”底界的全球性标准，需要在全球范围内一段特定的地层剖面和特定的岩层序列中标出来。过去，全球地层一直参照100多年前英国提出的传统划分方法。尽管该方法存在公认的严重缺陷，但英国学者长期把持地学领域学术话语权，要想推翻它，谈何容易。1972年，全球第一枚“金钉子”被确立在捷克首都布拉格的西郊，标定的是志留系和泥盆系之间的界线。此后，世界各国轰轰烈烈地展开确立“金钉子”的竞赛。然而，中国与国际地质学界长期脱节，中国科学家连入场券都拿不到。直到1977年，中国才开始正式参与国际地层委员会的活动。进入20世纪80年代，中国科学家终于得到机会，参与竞争奥陶系和志留系底界之间界线的“金钉子”，却连遭挫败。当时，吉林奥陶系底界和湖北志留系底界的剖面非常被看好，甚至已作为唯一候选剖面进入国际地层委员会最后一轮表决阶段。然而，形势急转直下。国际地层委员会突然改变定界标准，启用先前已被淘汰的候选剖面。两枚“金钉子”与中国擦肩而过。介绍这段历史时，现任国际古生物协会秘书长、南京古生物所研究员詹仁斌愤愤不平。这种情况在国际地层委员会“金钉子”投票历史上很罕见。这固然与中国对地层研究不足、对“金钉子”标准体系理解不充分有关，但詹仁斌认为这不是唯一原因。当时，西方学者垄断了国际学术组织中学术规则的制定权和投票权，国际地学界对中国地学研究的认知长期处于空白状态，对中国学者存在天然的偏见。正因如此，抓住一切能走向国际学术舞台的机会，是那一代中国地质学人的信念。2 针锋相对1991年7月14日，陈旭以国际地层委员会奥陶系分会副主席的身份踏入第六届国际奥陶系大会会场。奥陶系形成于距今4.85亿至4.44亿年，是地球历史上海洋生物开始急剧多样化的关键时期。奥陶系“金钉子”研究虽然从20世纪70年代就已开始，但一直进展缓慢。经过整整5天的激烈讨论，大会提出了奥陶系共9条有潜力的候选地层界线，“金钉子”将从中产生。每一枚“金钉子”都包含剖面、点位两部分内容。其中，点位的确立，需要以一个地理分布广泛的代表物种在特定岩层序列中“首次出现”为标志。而包含这个点位的剖面，必须岩相单一、地层序列连续完整，且包含尽可能丰富、具有全球代表性的化石类群，以便对比。竞争就从这两方面展开。在奥陶系中部一条界线的竞争中，陈旭和英国奥陶系研究首席科学家理查·福提狭路相逢。双方的矛盾出现在“笔石”身上。笔石是一种已经灭绝的海生群体动物，在奥陶纪和志留纪异常繁盛，不仅演化速率快，而且广布全球。因此，这两个地质时期的“金钉子”常把某些特定种类笔石的首次出现作为标志。那么，具体要选择哪一属种的笔石作为代表？福提提议基于英国模式标本的直节对笔石；陈旭则认为，基于澳大利亚模式标本的澳洲齿状波曲笔石更为合适。“如果以直节对笔石为标志，就要选择相应的剖面，但英国提出的剖面所包含的化石类群不具有全球代表性，不利于全球对比。”陈旭直言。相反，中国提出的以澳洲齿状波曲笔石为标志的剖面，位于浙赣“三山地区”（江山-常山-玉山地区），不仅奥陶系地层序列连续，动物群也异常丰富，除笔石外，还有牙形刺、腕足类、三叶虫等非常具有代表性的化石门类。陈旭坚信，中国的优势显而易见。但英国团队极力维护自己的传统划分，想通过厘定界线定义、深入研究新剖面等多种方式把该“金钉子”建在英国，相当强势。眼看争论无果，威比提出，中国和英国团队在11月同时提交进一步的研究报告，再作讨论。会后，陈旭立即牵头组织了一个由中、澳、美、法、德科学家参与的国际界线工作组，研究中国“三山地区”候选剖面的可能性，威比也在其中。不过，陈旭理直气壮地避开了英国专家。“他们不高兴就不高兴呗！”可就在距离提交报告仅剩一个多月时，英国团队的一番操作让陈旭颇为恼火。“竞争未见分晓，他们却抢先把相关剖面的研究结果发表在国际期刊上，这是违反国际通则的。”“但我们得沉住气，不跟他们对着干。”陈旭不疾不徐，按时向奥陶系分会提交了研究报告。他心中有底。要知道，早在一年前，也就是1990年9月，第四届国际笔石大会在中国召开，国际专家的野外考察路线就在“三山地区”。这一地区奥陶系极为发育、地层序列连续、化石标本保存精美，给与会的各国专家留下了极其深刻的印象。而英国团队违反规则的做法，引来国际界线工作组专家的不满和质疑。奥陶系“金钉子”争夺的天平开始向中国倾斜。3 峥嵘岁月中国“三山地区”奥陶系的研究历史，可以追溯到20世纪20年代。后来虽有中断，但到20世纪80年代，中国地质学家已把该地区奥陶系地层剖面基本都梳理了一遍。“这些剖面既有中国特色，又有全球代表性，自然禀赋非常好。作为‘金钉子’候选，一打一个准。”尽管陈旭很笃定，但他也深知，过去的研究离“金钉子”的确立要求还有不小距离。“三山地区”6条奥陶系候选剖面的系统研究随即展开，其中最被看好的是浙江常山县黄泥塘剖面。它不仅完整保留了奥陶系的地质记录，还同时拥有两种关键的代表性化石门类——笔石和牙形刺。这种剖面极少见，简直是大自然留下的“意外之财”。早期的“金钉子”研究主要围绕古生物展开。国际地质科学联合会规定，确定一枚“金钉子”的位置必须找到标准化石的连续演变，也就是由它的祖先和后代的化石物种建立起连续且完整的物种演化谱系。为此，陈旭带着当年还是博士生的张元动，建立了一套非常严格的工作方法——无间断连续采集。他们把黄泥塘剖面以20厘米为单位进行划分，逐层采集笔石化石和其他化石群化石，共计200多层。只有把每层岩层中的笔石化石都研究清楚，才可能找到它们的连续演化关系。↑ 黄泥塘剖面全景。野外工作量大，研究经费又捉襟见肘，但陈旭不以为意。“没车咱就走着去；雇不起人，咱就自己扛石头；饿了，吃馒头；节省时间，就住村里老乡家……怎么都能将就。”可当说起自己的学生，陈旭感慨：“阿动就是个埋头苦干的人，可苦了他了。”在5年多的时间里，张元动靠着一张小板凳和一把科考锤，日复一日面对灰色的剖面，一层又一层敲打搜寻。夏季，他被蚊子咬得满身是包。冬季，如果遇上刺骨的寒雨，他就一手打伞一手敲岩石，找到化石立即包装，有时晚上回到老乡家后却发现它发霉了。野外工作是孤独的，唯一能让张元动感到兴奋的就是从金光闪闪的黄铁矿里敲出形态完美、细节清晰的银白色笔石。直到现在，他偶尔还能在梦中见到这样的场景。“我们在黄泥塘剖面工作期间发生了两次危险。”张元动至今心有余悸。一次是在1991年，他和陈旭租了一辆“蹦蹦车”前往剖面。司机姓毛，毫无经验，还十分毛躁，在一个陡坡上翻车了，陈旭身上多处受伤，鲜血直淌。还有一次是在1995年，他和詹仁斌到剖面采集化石标本，一不小心栽到路边数米深的沟坎里，起来后才发现身侧都是尖耸的乱石，与脑门只差毫厘。随着研究的推进，国际界线工作组来国内考察的时间临近了，可经费还没有着落。陈旭开口向时任南京古生物所所长曹瑞骥申请8万元经费。老曹吓了一跳：“你这是要我命！”当时，研究所全年科研经费才20多万元，“最多给你3万元”。1994年夏天，陈旭揣着仅有的这些钱，带领国际界线工作组全体成员走遍了“三山地区”6条候选剖面。眼前连续完整的剖面和一层层展示的精美化石标本，让专家们大为吃惊，威比连连称赞。陈旭并不感到意外。“我从1985年就开始跑这些剖面，它们都快被我磨烂了，不同层位的笔石种我能倒背如流。”初战告捷，工作组回到县城简陋的宾馆，心情不错的陈旭特地让厨房加了两个菜。4 势如破竹野外工作只是“金钉子”研究的基础部分，要想彻底搞清楚笔石的演化谱系，还需要回到实验室。“过去，由于我们古生物学鉴定、分类的基础工作不够扎实，国际地质学界认为我们的研究结论可信度不高。”为了避免出现这样的情况，张元动对笔石类群的结构特征、系统位置、演化关系、地层地理分布进行了详细、彻底的研究。张元动利用扫描电子显微镜，对大量化石标本切片进行观察研究，并与世界各国的有关标本对比，同时开展分支系统学研究，从而精确厘定笔石类群的演化序列。其间，一个意外的发现让他兴奋起来。笔石体由胎管和胞管组成。一直以来，古生物学者主要根据胞管形态差异确定其类群演化关系。但张元动在进行大量标本比对和文献调研后认为，这套理论方法有漏洞。“胞管是笔石发育的终端结构，要想作为高级别分类单元的标志性特征，采用早期发育阶段的结构——胎管更为合适。”后来，正是基于这个发现，新一代笔石研究开始采用以始端发育建立起来的分类系统。它也是这项“金钉子”研究中一个重要的学术创新。陈旭总是告诉学生，科学研究想要做得长久、出色，每篇论文都要在思路、方法、技术或理论上争取创新，而不能只满足于增加一些不同地点、不同标本材料的信息。陈旭的鼓励让张元动再次萌生一个全新的想法。“‘金钉子’的点位要以代表化石的‘首次出现’为标志，但目前所有研究都缺乏验证过程。”张元动自学计算机技术，并引入数学模型，建立了一套计算机图形对比方法，用定量的方式验证“首次出现”的可靠性，解决了“金钉子”所要求的高精度划分对比问题。此后，这一分析方法逐渐成为“金钉子”研究的一种重要手段。这一系列研究成果，让国际同行看到一条地层发育极其完整、生物化石含量丰富且研究程度非常高的奥陶系地层剖面。1995年，国际界线工作组正式向国际地层委员会奥陶系分会提交了建立全球达瑞威尔阶“金钉子”的报告，提议以澳洲齿状波曲笔石在中国浙江黄泥塘剖面的首次出现定义其底界。↑ 达瑞威尔阶“金钉子”剖面。1996年至1997年，这个提案先后获国际地层委员会奥陶系分会、国际地层委员会投票通过，并得到国际地质科学联合会确认。中国第一枚“金钉子”就此确立。它实现了我国“金钉子”零的突破，同时也是奥陶系的第一枚“金钉子”。这是中国地质学历史上的一个里程碑。↑ 达瑞威尔阶“金钉子”标志碑。南京古生物所供图早在国际界线工作组正式提交这条唯一候选剖面时，福提就知道英国已经与这枚“金钉子”渐行渐远了。2000年，张元动受邀到他所在的英国自然博物馆进行合作访问，福提大方地表达了对黄泥塘剖面和中方研究的认可：“这枚‘金钉子’的确立，是全球奥陶系数十年来最突出的进展。”经过多年的“交锋”和交流，福提和陈旭、张元动等中国同行成了志趣相投的好友。↑ 1998年，国际界线工作组在浙江常山县参加达瑞威尔阶“金钉子”碑揭牌典礼。从左至右为法国学者弗洛伦廷·帕里斯、巴里·威比、陈旭、张元动。“对国内地质学界而言，黄泥塘‘金钉子’是一个经典的研究范本。它叩开了一扇大门，让越来越多的‘金钉子’在中国建立。”早已成为南京古生物所研究员的张元动表示。进入21世纪，中国在“金钉子”领域的研究势如破竹，几乎每隔两年就有新的“金钉子”确立。其中，南京古生物所主持确立的有7枚。从学习西方到开展国际合作，再到越来越多的“金钉子”破土而出、领先国际，陈旭完整经历了这段不凡的时光。已经88岁高龄、当选中国科学院院士20余年的陈旭说：“作为一个人为的国际标准，‘金钉子’的确立从来都不只是学术上的竞争。科学家一定要勇敢闯荡国际舞台，不惧争辩，向世界证明我们的实力，捍卫国家尊严。”来源：中国科学报作者：胡珉琦编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-05-14

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