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中国南方早更新世人类遗址宇生核素埋藏测年研究

【摘要】:东亚地区早更新世人类遗址的年代测定对于研究早期人类演化和迁徙具有重要意义。在我国第四纪年代学研究中,由于同期火山活动不活跃,缺乏可用于K/Ar(~(40)Ar/~(39)Ar)测年的物质,存在着从第四纪底界(~2.6 Ma)至铀系法的测年上限(~600 ka)这一绝对测年方法的“盲段”,大部分早更新世人类遗址年代只能靠磁性地层学及生物地层学等相对测年法获得。在中国北方,广泛分布的黄土沉积给古地磁定年提供了良好的测年物质,加上黄土–古土壤的年代序列已获得充分研究,大部分早期人类遗址的年代已经得到较好限定。然而,在南方地区,众多遗址存在于洞穴沉积或者颗粒较粗的河流相沉积中,无法获得古地磁测年的理想材料。在以红土堆积为代表的南方早期人类遗址中,由于长期高温多雨、化学风化强烈,普遍缺少适用放射性测年的材料以及可用于年代对比的古生物化石;在部分网纹红土中,还存在剩磁被重磁化的现象,导致古地磁判断的地磁倒转界线不准确。中国南方多个早更新世人类遗址依旧缺乏可靠的年代学支撑。~(26)Al/~(10)Be埋藏测年法是近二十年发展起来的一种新的放射性同位素测年法,其测年物质为第四纪沉积物中广泛分布的石英,可测定0.3–5 Ma以来的埋藏事件的年代。简单埋藏测年适用于埋藏厚度大于10 m的河流、洞穴沉积。~(26)Al/~(10)Be等时线埋藏测年法的提出不仅降低了对样品的埋藏要求,且可排除个别埋藏史复杂的样品,使该测年方法的可靠性和精度都有了很大提高。因此为广泛应用于各种沉积物的测年中。这一方法很好地弥补了之前测年手段的盲区,从而帮助解决我国早更新世人类遗址的年代问题。本文选取了中国南方红土堆积中典型的三个早期人类遗址,运用~(26)Al/~(10)Be埋藏测年法进行研究,从而进一步厘清早期人类迁移和演化的时间序列,以及中国南方红土普遍堆积的时间及古气候意义。安徽陈山旧石器遗址和百色盆地的高岭坡遗址都位于上覆网纹红土堆积的河流阶地上,是中国南方红土堆积中的两处典型遗址。陈山遗址的网纹红土中存在旧石器到新石器时代文化序列。该遗址的底部年代只有古地磁结果外推获得,缺乏放射性同位素年代。本研究采用简单埋藏测年对遗址底部砂样的埋藏年代进行测定,得到的结果为1.17±0.16 Ma。该年代结果与前人的古地磁年代结果一致。由于遗址的简单埋藏年代仅代表红土开始堆积地最小年代。该遗址的文化层始于网纹红土堆积,因此该年代也代表陈山遗址文化序列的起始年代。百色盆地高岭坡遗址是在盆地内右江四级阶地中众多考古遗址中的重要一个。新的发掘工作在该遗址发现了从底部到顶部处于不同时代的石器文化序列。同时,在该阶地网纹红土中上部发现的双面手斧改变了人们对东亚地区阿舍利文化的理解。高岭坡遗址底部砾石层的简单埋藏测年结果指示砾石层上覆网纹红土开始堆积的最小年代为1.37±0.12 Ma。该遗址砾石层顶部的网纹红土中发现的旧石器文化年代也与该地区网纹红土开始堆积的时间大致相同,为比该地区双面手斧文化更早一期的旧石器文化。陈山遗址和高岭坡遗址两个遗址的红土堆积年代显示,中国南方网纹红土开始至少于1.4–1.2 Ma时就开始堆积,较前人的古地磁结果或更老。元谋直立人遗址是中国重要的早期人类遗址之一。前人对该遗址的年代工作主要通过磁性地层学和古生物地层学获得,但不同学者的研究结果并不一致。对该遗址的年代存在着1.7 Ma和0.7 Ma两个不同的观点。本研究应用~(26)Al/~(10)Be等时线埋藏测年法对前人的古地磁年代结果进行检验,获得直立人化石层上方38 m的砾石层的埋藏年代为1.54±0.06(0.11)Ma。根据沉积速率推算出化石层的年代为1.72 Ma;根据地层关系,可至少将元谋人化石年代限定在1.78–1.54 Ma之间。这一结果与最近的古地磁年代结果一致。结合亚洲其他早期直立人遗址的年代,本研究支持早期人类在早更新世早期快速走出非洲到达亚洲的迁移模式。过去十多年间,~(26)Al/~(10)Be埋藏测年已在考古学、古人类学和地貌学研究中做出巨大贡献。伴随着方法学上的重大进步,埋藏测年法有望在这些领域做出更加重要的贡献。

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