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周口店溶洞发育史初探
发布时间:2012年12月05日 11:22 来源:www.zkd.cn

黄万波

  周口店地区的溶洞,由于富含“龙骨”而成为洞穴古生物和古人类学家研究的基地。自北京人第一头盖骨发现以来(1929),出版了许多有关洞穴学方面的文章。新中国成立后,周口店的洞穴研究又取得了新的进展,积累了相当丰富的研究成果。1958—1960年间,笔者在裴文中先生的指导下,也曾对龙骨山的洞穴和堆积作过记述。但是,文章涉及的范围很小,仅局限于北京人洞,缺乏对溶洞发育历史的整体了解。最近,笔者在整理我国洞穴学方面的文献资料时,得到了启发,感到周口店溶洞发育过程很值得探讨。只有通过对区域溶洞的发育规律的研究,才有助于对个别溶洞的认识;鉴于这些情况,趁纪念北京人第一头盖骨发现五十周年之机会,对周口店的溶洞发育历史作一初探。
  ⒈周口店碳酸盐类岩石的地质概况
  周口店位于北京西南,南、西、北部为连绵不断的群山环绕,东面是一片缓缓倾斜的平地。山顶海拔一般在150—200米,最高的太平山和升平山分别为360与340米。与平原毗邻的斜坡地带100米左右。
  周口店出露的碳酸盐类岩石多集中在龙骨山一鸡骨山一带,在太平山和东山口虽有所出露,但面积不大。
  本区所见碳酸盐类岩石由老至新包括三个时期:
  寒武纪(C2)张夏石灰岩:分布在龙骨山西侧至金山院一线。地层产状向北颐斜,倾角约40°。
  寒武纪(C3)炒米店石灰岩:分布范围与张夏灰岩一致,地层产状也大致相同。
  奥陶纪(O2—3)马家沟石灰岩:主要分布在龙骨山东侧至鸡骨山一带。地层产状向东,北东和北西倾斜。
  石炭纪(C2)本溪石灰岩:分布在太平山南、北侧。产状围绕太平山向斜变化。
  ⒉周口店溶洞发育类型
  周口店的溶洞比较发育,而且多数洞内含有丰富的哺乳动物化石和远古人类的文化遗物。这些洞穴,多集中在龙骨山;太平山和鸡骨山一带。按其形态特征,可归结为两大类:
  ⑴垂直管道或裂隙袋状型:这类洞穴多发育在地质构造复杂或节理发育的岩层。周口店北京人洞,其周围的岩层倾角40—50°,垂直于层面的节理发育,使其奥陶系灰岩破裂成近方块的形状。当龙骨山古水文网水平泾流不断汇集加大流量时,这种“渗流型”的溶塑作用就特别显著。此间,由于山体隆起,溶蚀作用下降,溶洞加深、扩充,使之形成了深40米、长100余米、宽近10米的猿人洞。这类洞穴的高大于宽,不受岩层产状的控制,洞壁直立陡峭。类似北京人洞的成因类型者,还有第2、3、12各地点,以及龙骨山顶盖堆积之底部管道。⑵水平溶洞型或阶地型:这类洞穴一般是在与当地侵蚀基面接近的水平上或者地下渗流在某些隔水界面进行长时间的集结,泾流作用加强,促进化学溶蚀和机械冲刷,扩大溶洞范围而成。后经地壳抬升,溶洞出露地表。这类洞穴多成层状分布,洞身长而宽大,有时与洞外河流阶地一致。周口店太平山的东坡溶洞、第14地点、顶盖堆积和陈列馆后山之顶部洞穴(该洞之顶已破坏)等均属此类溶洞。
  ⒊周口店溶洞的分期
  溶洞分期是洞穴学研究的重要课题之一。它不仅给溶洞发育的时间概念,且能指出溶洞发育历史各个阶段占主导地位的地质过程。我国溶洞地文期的研究早被洞穴学家所重视,以华南而言, 已在部分地区建立了溶洞地文期简表(中国岩溶,1976)。
  至于周口店的情况,据文献所悉,还未作过系统的划分,多偏重于某一个时期或某个洞穴。笔者在前  人工作的基础上,对角口店溶洞的分期问题提几点意见。
  ⑴关于周口店溶洞的分带问题。
  在讨论分期问题之前,首先谈一谈分带。
  周口店巳被揭露的洞穴大约有25个之多。分布在海拔90—200米之间山麓地带,我们根据溶洞的类型和所处高程,初步划分为三带。
  ⑵关于周口店溶洞的分期问题。
  燕山期所知,周口店最高的一带溶洞是位于龙骨山的第14地点和顶盖堆积。这两个地点相距大约1.5公里,海拔高程基本一致。两个洞里的堆积物迄今仍有保存,前者属河流相,含扒鱼类(Barbus)化石;后者为砂,砾石和土状堆积,含原鼢鼠(prosiphneus)等哺乳动物化石。依这些化石鉴定的地质时代,第14地点和顶盖堆积均属上新世(刘宪亭,1954)。诚然,第14地点和顶盖堆积之洞穴必须早于上新世。1958年,笔者在周口店填制第四纪地质图时,注意到在周口店外围有一个侵蚀面,其高度大约在150—200米,比龙骨山高50一100米。这个侵蚀面当其形成时,第14地点洞穴还埋于地面以下的岩体深处。另外,古溶蚀面的高度比北台期夷平面低得多,大致与唐县期相当。它代表了北台期以后的一稳定时期,我们建议命名为“燕山期”。时代大约在老第三纪末——新第三纪初。
  长沟峪期 这是本区深切河谷的时期。此间,由于第三纪末期强烈抬升,第14地点溶洞成了故道阶地,其洞口与河流相通。据刘宪亭(1954)观察,鱼洞距主河道较远,只有较大的洪水才有可能把鱼群带入洞内。笔者同意刘氏的见解。因为我们在周口店地区见到多处洞穴台有类似鱼洞的沉积物,表明当时这里有条流域面积比较广阔的古河道。
  第14地点堆积期间,位于侵蚀基面溶洞已具雏形。之后,随着地面的不断抬升,河流下切,嶂峡陡峻。与嶂峡相应的溶洞进一步加深、扩大。东山口西南的长沟峪峡谷和著名的北京人洞则是本区上新世末——更新世初形成的典型溶洞与地形。此即“长沟峪期”。
  周口河期 这是本区周口河和东坡溶洞形成的时期。不过,那时的周口河并不与长沟峪相通,只是后来由于溯源侵蚀之故,逐渐切穿东山口大断裂带,才把长沟峪的河水引入周口河而成为今日的现状。这种推断,可以根据东山口东南一条龙山腰的故道砾石得以印证。
  自长沟峪被周口河袭夺后,侵蚀作用加强,促进周口店东坡溶洞的形成。同时第14地点、顶盖堆积、第12地点的洞顶受到不同程度的破坏和顶部红土堆积。此即“周口河期”。
  ⒋北京人洞的洞口和洞顶问题
  近年来,随着第四纪地质工作的开展,周口店的洞穴堆积,特别是第一地点,已成为山区——平原的一个十分重要的对比剖面。因此,诸如洞穴演变、堆积年代、沉积环境等都要求作深入的研究。
在这里,笔者仅就北京人洞的洞口和洞顶问题作一讨论。
  (1)北京人洞的洞口
  在以往的文献里,几乎都提出东洞口(位于龙骨山下停车场西南角)是北京猿人出入的洞口。这种意见至今仍被多数学者承认。笔者在“中国猿人洞穴堆积”一书是这样认识的。但是,经过最近几年来的观察和得到从事多年发掘工作的老一辈学者与老工人的指教后,感到该问题有讨论的必要。
  首先,北京人洞位于构造复杂、节理发育的奥陶系灰岩中,在洞穴形态上属阶梯型。当北京人洞逐渐高于侵蚀基面后,洞体周围比较脆弱,尤其是靠近河床(周口河)的东壁,容易遭受机械破坏而加速洞壁的崩塌。
  其次,北京人洞若是一个封闭的洞穴,洞内应有化学沉积,例如石钟乳、石笋物。但是相反,由于古周口河的侵蚀,东壁的开口越来越大,以至大量的泥砂从周口河冲入洞内,组成了厚度超过10米以上的灰绿色砂质黏土和薄层粉砂层。这种堆积一直进行到古周口河下切,底砾石层堆积之前为止。
  综上所述,北京人洞并不存在一个像新洞(第4地点)那样的洞口,而是一个狭长的廊道。
  ⑵北京人洞的洞顶
  根据前人的记录(裴文中、贾兰坡等),在第1、2层堆积之上未见有石灰岩块,而是直接被地面表土覆盖。只有在第3层以下才出现巨大的灰岩角砾,个别岩块横跨南、北洞壁。由此可见,北京人洞无顶,或者无一完整之顶是客观存在的状况。现在的问题是,北京人洞既然无顶,那么北京人如何能在洞内生活了数十万年,笔者的看法,北京人洞的洞身长而窄,南壁弯曲,底部向北倾斜,在局部地方保存有似屋檐般的崖厦。也许正是这些犬牙交错的崖厦为北京人提供了栖息之便。至于一些大块的灰岩角砾,很有可能系崖厦之崩塌物。我们可以借鉴靠近洞壁的厚层灰烬验证,例如南壁鸽子堂和西壁钓鱼台附近的巨厚文化层及大块角砾,无疑是崖厦之堆积。

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