《泥河湾寻根记》(二)
第二章 初探石破天惊
七 巴尔博发现泥河湾层
1924年9月13日，桑志华陪同巴尔博几经辗转来到了泥河湾村。
9月是塞外最美好的季节。天高云淡，气候宜人，满山遍野，郁郁葱葱。一连三日，桑志华和巴尔博在向导的带领下沿着桑干河及其支流壶流河两岸进行地质调查。他们先后在泥河湾村、虎头梁以及郝家台附近的河岸观察搜寻。发现这一带的岸边地层由于流水的强力切割，形成的剖面层次分明，自下而上可分为四层：三趾马红色粘土层、砾石和砂层、中间砂和粘土层、白色泥灰岩层。在红粘土层之上、黄砂土层之下的泥灰岩层中间，夹着不少厚蚌壳化石；在中间砂层及粘土层中有大量的脊椎动物化石。经过仔细观察，巴尔博认为这两套由淡水沉积物组成的化石不是现代的种属。他推测这些化石的地层应属早更新世，那就是说距今有200多万年的历史。这可是石破天惊的发现！巴、桑二人非常兴奋，他们踯躅在岸边，流连忘返。他们把泥河湾村西北的土洞子村、东城南的西水地和东水地之间的地层分为上、下两层，上层叫土洞层（Tutungbeds），认为其形成时代在黄土沉积早期；下部的灰泥岩叫泥河湾层（NineWanbeds），形成时代当在黄土形成以前。巴尔博认为，泥河湾层可以和欧洲意大利北部的维拉弗朗层（Villafranchian）相媲美，意义太重大了，应当正式命名为泥河湾层。至于西水地和东水地之间最下部的地层中由于含有保存不好的植物化石，而且这套地层沿河南岸向东，在小渡口附近一直到泥河湾村厚度逐渐增大。沿土洞子村河流地层发育含有丰富的小的淡水腹足类化石，可依村名叫土洞层。
第二年，巴尔博根据其对所采集的无脊椎动物化石的研究，断定泥河湾确属早更新世。1927的，巴尔博和桑志华、德日进又对泥河湾层作了分层记录，并向学术界报道了从泥河湾层中发现的脊椎动物化石种类。这次巴尔博改变了原先的看法，把泥河湾层和土洞层合并，统称为泥河湾层。指的是在三趾马“红土”层之上，黄土状堆积物以下的一整套河湖相沉积物。原因是他发现自己当初误把泥河湾组上部地层中富含小的淡水腹足类化石作为定名土洞层的依据。实际上土洞层不如泥河湾组上部地层发育，更没有那么多的小的淡水腹足类化石。
地层是地质考古研究的基础。在任何一个特定的地区内，史前文化的顺序都是靠这一地区的含有各种堆积物的地层学研究来确定的，巴尔博正是从泥河湾地层中的河湖相沉积中看出这里的重大科学价值。
地球历史上的更新世和考古学上的旧石器时代相当，更新世分为早、中、晚三期。早更新世从距今300万年到100万年；中更新世距今100万至10万；晚更新世距今10万至1万年。中国的更新世地层保存和出露状况较好。在华北更新世的地层和动物群，以泥河湾为最早，相当于早更新世。
泥河湾期地层分布在桑干河上、中游的山西、河北两省北部的泥河湾盆地，在黄河中游 的汾渭地堑区等地也有出露。埋藏环境表明当时人们是沿着湖滨、河岸活动的。
在华北，更新世各个时期都有发育良好的河流和河湖相堆积，有分布面积广、厚度大、连续时间长的黄土。这些地层成为中国能够保存丰富的人类化石、文化遗物和哺乳动物化石的一个重要的地质条件。
泥河湾期的地层以由砾石、砂、泥灰岩及粘土构成的河湖相堆积为代表。“泥河湾动物群”则由长鼻三趾马、板齿犀为典型的第三纪末期的残余种属和象、马、骆驼、野牛、羊等许多近代哺乳动物组成，其中有许多是北方型的动物，反映出当时是一种比较凉爽的疏林草原环境。
分布于阳原县、蔚县境内的泥河湾层，主要沿桑干河及其最大支流壶流河的断陷盆地分布。从地层出露特征看，北部和东北部地表露头较多，常构成海拔900—1000米左右的十分醒目的高阶地。如桑干河边的虎头梁和壶流河畔的钱家沙洼、红岸村等地。这一带接近当时的湖滨带，可以观测到泥河湾湖滨相的全部特征。
迄今为止的科考研究表明，泥河湾地层不但有早更新世的地层，也包括有中更新世乃至晚更新世的地层，对我国第四纪研究有着极其重要的意义。因此，应该说是巴尔博的发现和命名拉开了泥河湾盆地科学研究的序幕。
八 德日进的渴望
１９２４年９月的泥河湾之行，不但使巴尔博收集到了丰富的博士论文资料，顺利地取得到了博士学位，而且为桑志华的北中国考古计划提供了一个新的重点考察地区。从此，他把更多的精力花费在对泥河湾一带的调查上，邀请不少学者前往考察研究。次年，桑志华先后４次考察泥河湾，收集到很多哺乳动物化石和其它古物。１９２６年９、１０月间他陪同老搭档德日进到泥河湾一带进行考察。
德日进回国不到两年，过不惯整天坐在写字间里空发议论的会长生活，总想着到田野去发掘，到古老的中国去探索。当他从桑志华的书信往来中得知在泥河湾有重要发现的消息后，更是急着来华。于是，在巴黎国立博物院的赞助下在１９２６年夏来到天津。不久便与桑志华急匆匆地赶到了泥河湾教堂。
他俩在泥河湾村东边的下沙沟和大黑沟一带的河北岸砂层粘土层中发现了３０多种哺乳类和数种软体动物化石。其中有纳玛象的牙齿化石和一些肢骨，有剑齿虎和羚羊的几个头骨化石以及三趾马的大量骨化石，德日进将这些动物化石称之为“泥河湾动物群”，把泥河湾层看作为上新统顶部或更新统底部三门期的一个单一的地层单位。他认为这里确实非常接近欧洲意大利维拉弗朗地层，动物群也大致相当。他指出：纳玛象的祖先在非洲，大约于更新世中期到了印度，然后进入中国和日本。在泥河湾和印度纳巴达河河谷两处出现的纳玛象化石，形态十分相象，这说明二者在时间上距离相差不会太远。进而推测，在这样一个哺乳类动物如此丰富的环境中，应该有人类的存在。当那成群的长鼻三趾马来到古湖边喝水的时候，怎能没有人群的出现呢？他激动地对桑志华说：“这里应该有人类活动的遗迹，也肯定有人群的存在！”桑志华双手一摊：“可惜没有证据。”德日进自信地说：“我们会找到的！”
泥河湾到底有没有古人类的遗迹？这一长达近半年世纪的历史疑案，几经周折，在１９７２年被我国考古学者盖培和卫奇发现的一件具有人工打击痕迹的石制品了结了。德日进的推测被证实了，他的渴望实现了，但是在４６年前，对于象德日进这样严谨和资深的科学家来说，能够做出如此肯定的推测需要多大的勇气和远见！
在新中国成立前来华的西方学者中，德日进是我国老一辈考古学家们评价甚高又最有建树者之一。德日进思路敏捷，知识渊博，除古生物学、地质学外对考古、人类、岩石等方面也很有研究。“他积极参与周口店的地质分析和旧石器时代考古研究，鉴别了许多化石标本。他从事很多其他各地的考古工作，把中国史学考古的许多空隙逐渐填满。”最早独立进行田野考古工作的我国考古学家李济在《红色土时代的周口店文化》一书中写道：“德日进氏在华北的科学工作，有２０年以上的历史，具有极卓越的成绩，他所发表的报告，差不多全是示范性的。中国的化石学家、地质学家及史前考古学家，大半都受到了他很有益的影响。”“试想不久前还不知化石和石器为何物的中国，忽然在二、三十年代成为世界人类学界、考古学界关注的焦点，凝结了多少人的心血。”古人类学家、考古学家贾兰坡曾多次谈到：评价这些外国学者应从当时的情况出发。比如后来成为著名考古学家的裴文中最初在周口店发掘的时候不仅不能辩别化石，也不能辩别石器。他的旧石器的知识甚至是从李济先生处学来的。后来才得到德日进、步日耶的指教。贾兰坡说他自己也曾长期受到德日进的教诲。因此评价这些外国人主要应该看到他们对中国科学事业的贡献。
德日进先后到泥河湾做过多次调查，一直致力于华北地区的考古研究。在天津北疆博物院及其分部北京地质生物研究所供职３年。１９２９年受聘于北平中国地质调查所新生代研究室任顾问和研究员。与中国古生物学家杨钟健到山西、陕西西北部、内蒙古的二连和新疆的哈密等地考察，发现了多处新、旧石器时代的遗迹和遗存。又参加了周口店“北京猿人”的发掘及颅骨化石的鉴定工作。１９３０年，他与皮韦托（Ｊｐｉｖｅｔｅａｕ）发表了《泥河湾哺乳动物化石》，对泥河湾盆地发现的３０种哺乳动物化石做了详细描述。泥河湾动物化石从此具有了科学的生命。１９４６年德日进回到法国，被选为法国科学院院士。德日进虽是天主教神甫，但他反对天主教教义，主张进化论，受到罗马教廷的迫害。１９５１年迁居美国，１９５５年去世。他一生著述甚多，生前发表有关古生物学、地质学论文１７０余篇。其著述和思想不仅被众多硕士和博士论文加以引据，还受到不少国家政府的重视，欧美各国先后成立了德日进研究会。中国考古学界的科学家们则把他当做自己的良师益友而永远缅怀。
九 发现大同火山群
１９２９年，时任中国地质调查所新生代研究室副主任的杨钟健和顾问兼研究员的德日进赴晋、陕、内蒙古及新疆做了一次长途科学考察，旨在采集和研究中国第三纪、第四纪化石。二人为找到泥河湾古湖畔有人类遗址的直接证据，首先来到山西雁北大同进行调查，结果“第一重要发现，是在大同以东七十里的地方，发现了第四纪初期的火山遗迹”，认为“这一带火山时代为第三纪末期或第四纪初期。”
出于同一目的，不久巴尔博在中国地质学家卞美年的陪同下又对大同火山群做了进一步调查。他们和德日进、杨钟健的看法基本一致，火山群源于第四纪初期，终止于距今１０万年前左右。但是火山熔岩与泥河湾层及黄土有穿插关系。由于第四纪地壳最新构造运动的作用，火山沿东西向新断陷派生的次一级断裂喷发，熔岩沿断裂漫溢，形成橄榄玄武岩流，在泥河湾层与黄土中成叠覆关系。因此，深入研究大同火山群，不仅有助于对火山群形成史的研究，更重要的是可以促进对泥河湾层的深入了解。
大同火山群的发现，对泥河湾的深入研究确实至关重要。还因为广义的泥河湾盆地就包括大同盆地，而阳原县的东井集乡、侯家窑村正处在火山区内。
大同火山群的２３座火山锥零星散布在大同市大同县境内，分布面积约５０平方公里。由于年代久远，锥体均已遭受了强烈剥蚀，火山口已被夷平。火山锥特有的形态已不复存在，锥坡上发育了冲沟，火山喷出物普遍被黄土所覆盖，当时在黄土中还有大量的鸵鸟化石碎片。
经过半个多世纪几代中外科学工作者的调查研究，现在已经搞清：
在距今２５０多万年前，泥河湾古湖由于地下岩浆的活动，湖底火山爆发，激起了湖水的巨大动荡和温度骤增。湖内的生物大量死亡，火山喷发的产物沉积湖底，因而在湖相沉积的粘土层中夹杂着一些火山砂岩和玄武岩流。而火山砂岩之下往往还有一层白色的化石层。随着火山的不断喷发，火山锥愈堆愈高，其顶部高出水面，形成许多孤立的小岛。后来火山活动开始减弱，古湖逐渐消亡，桑干河不断发育，红色土、灰色湖相粘土相继堆积。到了更新世晚期，气候变得干燥，大量风成黄土沉积，桑干河在湖盆底部出现，蜿蜒东流，发育成较为宽广的河谷。火山在距今１０多万年时终于熄灭了。
说来有趣，关于大同火山群的活动时代和究竟是死火山还是休眠火山的问题曾经成为我国科学界的一桩疑案，还引起一场虚惊呢。
１９５６年，苏联岩石学家Ｂ·Ｎ·列别金斯基勘查了大同火山群，进行了新的研究，并于１９５８年出版了专著《大同火山群》。他在书中断言：“火山时代可更精确地定为有史时期”，“在公元五世纪时大同火山仍有活动”，“大同火山也许不是死火山，而是休眠火山。”从此以后，大同火山就被说成是休眠火山或活火山了。１９７４年，《地理知识》杂志第二期刊登了一篇文章，说大同火山是活火山。一时间在大同火山群一带的居民中引起了不安。而正在施工新建的大同县县城恰好位于一个火山锥旁，于是有人便提出县城要搬迁，结果搞得人心惶惶。这样，查明大同火山到底是死火山还是活火山，不仅是一个学术问题，而且也是关系当地国计民生的现实问题。
次年，在省、市科研部门勘察研究的基础上，中科院派出由地质学家、古生物学家尹赞勋带领的有卫奇、丁梦麟等同志参加的小组前往实地复勘。经过仔细观察研究，在贾兰坡的指导下，确认Ｂ·Ｎ·列别金斯基的论断是完全错误的，科学的结论是：大同火山群在长达２００多万年的更新世时期，先后活动了１０多万年，在距今１５万年左右的晚更新世早期结束。大同火山群是稳定大陆内部的、超小型的、昙花一现的久已熄灭的死火山。在绵延数十亿年的地球历史上，它的存在只不过是一刹那间的小插曲而已。
列别金斯基所以敢于断言大同火山在公元五世纪（即北魏时期）时还有活动，主要依据是郦道元著的《水经注》十三卷中关于“火山”尚“炎势上升，常若微雷发响，以火爨之，则烟腾火发”的记载。经勘察，那只是煤层自燃现象，至今仍然存在。最为有力的证据是，西汉时的代郡平邑县故城和肖家窑头汉墓群就在火山群区内，丝毫没有被火山喷出物覆盖，而在其１０多米厚的湖河相沉积物中却夹有火山砂砾。足见北魏时期火山活动是绝对不可能的。再说同样处于火山区内的许家窑——侯家窑遗址，发现了近２０件古人类头骨化石和数以万计的石器、骨、角器和２５种脊椎动物的骨化石。这些化石均被埋在离地表８米以下的地层，甚为发育的火山砂砾都埋伏在这些文化层的下面地层里。因此，有理由说，大同火山的喷发活动发生在旧石器时代“许家窑人”生活时期以前。而“许家窑人”经测定其年代距今约１０万年。
十 关于“手斧”的争论
就在德日进热切渴望能找到直接的证据来说明三趾马与古人类共同生活在泥河湾古湖畔时，不曾想与他的老友步日耶发生了一场关于“手斧”的争论。
步日耶（Ｈｂｒｅｕｉｌ），法国考古学家，是国际有名的史前考古特别是研究欧洲和非洲洞穴绘画方面的权威。他在２０世纪２０年代来华参加了内蒙古萨拉乌苏遗址和宁夏灵武县水洞沟的旧石器研究。１９３０年以前，中外学者在华的考古发掘，注意力都集中在人类化石的搜寻上，很少对石器等人类文化遗物给予重视。１９３０年，德日进回国时给步日耶带回一个鹿角。布日耶仔细观察研究后，断定有烧过的痕迹，并推测是由石器打制过的工具。德日进同意他的看法。１９３１年二人来华参与周口店发掘工作时，特意提出发掘人员要注意收集石器等人类文化遗物。此后，周口店的发掘者们就把考察和收集文化遗物作为一项任务。
步日耶先后发表了《周口店的用火遗迹及石、骨器物》与《周口店猿人产地之骨角器物》等论述，对中国猿人文化遗物的研究提出了自己的见解，推动了周口店的发掘工作。
石器是用岩石作原料制作的生产工具。原始人类从敲打石头、砸块剥皮、制造工具开始，迈出了征服自然的第一步，从而创造了人类的文明。人类最早制造的石器，考古学上叫旧石器。旧石器时代一直延续距今１万年左右。由于时间久远，遗留至今的除了动物与人的化石外，就只有一些石器，因此石器就成为考古研究中十分重要的实物。
早在１９世纪末２０年代初，中国就已发现石器，但是由于这些石器多系收集，不是学者实地采集或发掘，缺乏第一手资料。所以那时的中外学者大都认为属于中国古代的蛮族所有。我国第一代地质学家章鸿钊就认为发现的石器是散居在边境的戎狄族的遗物，并未把石器作为人类进化和远古时代的文化遗物来研究。１９２９年在由裴文中主持的周口店发掘中，于１２月２日下午４点左右，当４名发掘人员手执蜡烛挥铲作业时，裴文中发现了第一个完整的中国猿人头盖骨。这是自１９２７年周口店开始发掘以来最重要的发现。２６天后中国地质学会在北京举行特别会议，宣布了这一重大发现。其实，当时裴文中还发现了一件有打击痕迹的石英块，可惜因未能引起新生代研究室名誉主任加拿大人类学家步达生（Ｂｌａｃｋ Ｄａｖｉｄｓｏｎ）的注意而忽略过去。
１９３５年，步日耶应邀来周口店参加鉴定工作。其间他观察研究了当年德日进和桑志华在泥河湾收集的一批化石和古物。回国后，步日耶向法国人类研究所汇报说，中国最早的人工制品，既不是中国猿人制作的石器，也不是周口店第１３地点的燧石工具，而是德日进从泥河湾下沙沟河湖堆积中所采集到的一件多面体石块——“粗糙的石斧”，因为这件石斧的不同面上有许多人工打击的痕迹。他还说，除了这种工具外，一些动物化石也具有用石头打击过的痕迹，有的额骨经过修制，有的角被制作匕首，有一部分骨头被火烧过。因此他推断，在泥河湾一带曾有过一种人类——中国猿人或者其它人类。
步日耶的推断首先遭到了德日进的质疑。按常理说，一直渴望并推测泥河湾一带有人类存在的德日进会同意步日耶的断言。但是严谨的科学态度使得他表示了相反的意见。结果在当年同１期的法国人类学杂志上，二人同时发表了各持已见的文章。德日进说他尚不能接受步日耶的观点，认为这个问题有待于进一步工作来证实。步、德二人的文章很快在学术界引起了反响，许多学者纷纷发表意见，不少人对步日耶的断言持怀疑态度。从此，泥河湾在更新世初期是否已出现了会制造工具的人类就成了一桩悬案。
步日耶当年描述过的那件“手斧”，至今仍保存在中科院古脊椎动物与古人类研究所内。据卫奇说，他仔细观察过那件“手斧”，上面人工打击的特征确实不够明显，难怪德日进提出异议。另外，由于当时发掘到的最早石器也只是中更新世时遗留下来的，学术界普遍主张人类起源于中更新世，不可能再早。自然步日耶的推断就难以被人接受。但是，步日耶的断言却如一石击水起涟漪，在科学探索的领域里拂动了奋进者的心弦，激励人们去搜寻发现。
事实也正是如此，随着考古发掘和研究材料的积累，再加上先进的年代测定技术的应用，到了七十年代初期，大量新的发现逐渐改变了人们原有的看法，泥河湾乃至华北一带在更新世早期存在着人类化石及其文化遗物的观点和事实，已被普遍承认。一桩关于“手斧”的悬案终于有了科学定论。
十一 国际地质大会的决议
大凡重大的科学发现或发明，要得到世人的广泛认同和运用，都要经过一段艰难的过程。巴尔博发现和命名的泥河湾层终于在２４年后被国际地质学术会议所确认。
１９４８年，国际地质大会理事会决定在伦敦召开第十八届国际地质会议。我国政府派时任中央研究院院士的杨钟健参加。会上，杨钟健正式提出应将泥河湾层作为早更新世的标准地层，列为上新统最上部。经全体与会代表的讨论，大会正式做出决议，确定以真马、真牛、真象的出现作为划分更新世的标志。陆相地层以意大利北部维拉弗朗层，海相以意大利南部的卡拉布里层的底界作为更新世的开始。中国相当于维拉弗朗层的泥河湾层作为更新世的标准地层。
国际地质大会，是由各国地质机构和学术团体代表组成的每４年召开一次的国际地质学术会议。英文缩写为ＩＧＣ，１８７６年创立，是国际地质界的权威学术机构。我国从１９１０年至１９４８年曾派有代表参加大会，后中止。从１９７６年第２５届大会起恢复参加活动。
第四纪是地球发展史上的最新阶段。时间范围从上新世末（距今２４８万年）直到现在。第四纪分为更新世和全新世两个阶段。第四纪形成的地层称第四系，又分为更新统和全新统。第四纪地层中所含的哺乳动物化石、微体动物化石以及沉积物的古地磁特性、氧同位素特性、古土壤标志、天文学标志等都可以用于划分第四纪地层。根据这些标志，许多国家建立了本地区的第四系典型剖面。
第四纪沉积物记录了第四纪发展历史和自然环境的变化。而作为其标准地层的泥河湾层以其露头显目壮观，内含沉积物丰富多样而驰名中外。自此以后，泥河湾吸引着一批又一批中外地质学家、地理学家、古人类学家和考古学家。他们来泥河湾盆地考察，围绕泥河湾层的生成年代、地层划分与对比、沉积学特征、古气候和古环境、古生物化石和古人类等领域开展广泛的野外调查、考古发掘与科学研究。时至今日，泥河湾不但以盛产古生物化石闻名世界，而且以其第四纪地层中蕴藏着石器时代各个时期的许多考古遗址并包含人类原始时期有关大量地质事件而锦上添花。
１９５４年，北京召开纪念中国猿人发现２５周年大会。大会肯定和接受了第１８届国际地质大会的决议，泥河湾层正式成为我国地质研究的标准地层。通过几代人的努力，泥河湾层的研究工作在地层古生物、沉积特征、古环境、古人类等诸方面都取得了丰硕成果。据统计，迄今为止已有４部专著，２００余篇科学论文问世。
８０多年来的科考研究表明，泥河湾盆地里晚新生代地层巨厚，上新世以来的沉积厚度超过１０００米，第四纪更新统的沉积就达６００米以上。盆地里地层露头醒目，科学内涵丰富多彩。仅第四纪出露的厚度就在百米以上，其中蕴藏着原始人类的许多遗迹和大量有关的地质信息。这里已成为研究我国北方地区地球演化和人类进化历史的典型地区。这是大自然赋予我们的地质瑰宝，是老祖宗留给我们的宝贵遗产。
