甘肅會(huì)寧武家溝早期猛犸象化石的發(fā)現(xiàn)過程

嚴(yán)亞玲 王 元 張 行 劉毅弘 武泉君 武興虎

圖1冰河世紀(jì)主角之一——曼尼（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

提起猛犸象，大部分人都不陌生，它是一類廣為人知的絕滅的真象類動(dòng)物。這類動(dòng)物以其特有的形象和魅力經(jīng)常是電影、游戲和圖書中的主角。最讓大家印象深刻的是冰河世紀(jì)系列電影中心地善良、性格穩(wěn)重、樂于助人的曼尼（圖1），以及優(yōu)雅、智慧、善良、正義的艾麗（圖2）。這兩頭可愛而樂觀的'毛象'主角（圖3）使猛犸象這類動(dòng)物被大眾熟悉。猛犸象曾經(jīng)是世界上最大的象，其身披棕褐色長毛，身長可達(dá)5米，體高約4米多，體重可達(dá)6-8噸。猛犸象的門齒長而彎曲，并呈螺旋狀扭曲，目前已知最大的雄性門齒長度可達(dá)4.2米，但是門齒一般的長度在2.4-2.7米之間，雌性的門齒平均值為1.5-1.8米。

廣義的猛犸象指猛犸象屬（Ma mmuthus）成員，其有3個(gè)主要的演化世系，包括非洲猛犸象演化世系、歐亞大陸以及北美猛犸象世系演化主干。除了以上類型外，在歐亞大陸以及北美大陸邊緣的島嶼上尚有一些小型的或侏儒化的猛犸象類型。非洲猛犸象化石分別被歸入早上新世的亞平額猛犸象（M.subpla nifrons）和晚上新世-早更新世的先非洲猛犸象（M.a frica na vus）。前者代表了生活于非洲熱帶環(huán)境中最原始的猛犸象類型，是后期繁盛于歐亞大陸及北美的所有猛犸象的祖先；后者被認(rèn)為是前者演化出的一個(gè)僅限于非洲分布的特化的絕滅旁支。狹義的猛犸象特指真猛犸象或長毛猛犸象，也是大家廣為認(rèn)知的生活在東北和西伯利亞等寒冷地區(qū)的猛犸象類型。猛犸象與我國最常見的古菱齒象、亞洲象、僅發(fā)現(xiàn)于非洲的原象、非洲象同屬于真象科，長鼻目，哺乳動(dòng)物綱。最新研究表明，猛犸象與現(xiàn)生的非洲象和亞洲象非常接近，尤其是與亞洲象有著更近的親緣關(guān)系。

圖2冰河世紀(jì)主角之一——艾麗（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

據(jù)研究最早的猛犸象大約在500-400萬年前起源于非洲，約300萬年前走出非洲向歐亞大陸遷移，進(jìn)入歐亞大陸之后，其在該區(qū)域生存、繁衍、遷移、演化，形成了從羅馬尼亞猛犸象→南方猛犸象→草原猛犸象→真猛犸象連續(xù)的演化序列（圖4），一直到全新世（約3700年前）絕滅。它們是曾經(jīng)生活于非洲、亞洲、歐洲、北美等不同區(qū)域中的熱帶、溫帶和寒帶等不同生態(tài)環(huán)境中的成功類群。羅馬尼亞象是歐亞大陸最早的猛犸象類型，因其正型標(biāo)本發(fā)現(xiàn)于羅馬尼亞拉迪奇（Da cic）盆地而得名。中國最原始的猛犸象化石發(fā)現(xiàn)于陜西，其應(yīng)該歸入猛犸象的早期類型-羅馬尼亞象。羅馬尼亞象在歐洲的生存時(shí)間可延續(xù)至早更新世，而在中國僅限于晚上新世。由于該種的標(biāo)本稀少，目前對(duì)該種知之甚少，其在歐亞大陸起源的具體時(shí)間與地點(diǎn)尚待標(biāo)本的發(fā)現(xiàn)和深入的研究。

令人激動(dòng)的是，最近在甘肅會(huì)寧縣新莊鄉(xiāng)泉坪村武家溝發(fā)現(xiàn)了一具完整的象頭骨和下頜化石。經(jīng)過對(duì)化石的初步觀察和測量分析，以及對(duì)化石出土地點(diǎn)地質(zhì)、地貌調(diào)查研究認(rèn)為，該頭骨和下頜為早期猛犸象化石，其與羅馬尼亞象較為相似，時(shí)代應(yīng)該為上新世。這是中國發(fā)現(xiàn)的第一具完整的早期猛犸象頭骨化石，在世界上也很罕見，具有非常重要的科學(xué)研究價(jià)值！而這一具重要的化石，其發(fā)現(xiàn)過程也值得津津樂道。

會(huì)寧縣位于甘肅省中部，新莊鄉(xiāng)位于該縣西北部，和我國很多地區(qū)一樣，這個(gè)地方也有用'龍骨'（即大型哺乳動(dòng)物的骨骼和牙齒化石）治病的傳統(tǒng)。當(dāng)?shù)刂嗅t(yī)在開藥時(shí)，也會(huì)依據(jù)需要加一味叫'龍骨'的中藥。當(dāng)?shù)睾芏嗳瞬恢?龍骨'究竟是什么，但是當(dāng)他們?cè)谥兴庝佡I不到這味藥時(shí)，卻都知道泉坪村（圖5）附近溝中的小河斷崖上有裸露在外的骨頭，抓藥的人跑到這里弄一點(diǎn)放到藥里，據(jù)說還真能治好病。村里老一輩人也知道，泉坪村的'龍骨'能治刀傷，止血效果特別好。因此，泉坪村小黑池旁有'龍骨'一事就一傳十，十傳百地傳開了，據(jù)說全村500多人，絕大多數(shù)人都知道'龍骨'的事。但究竟這兩根骨頭是什么，卻一直沒人能搞清楚。就這樣，這兩根'龍骨'就一直在河溝旁邊靜靜的躺著。

圖3冰河世紀(jì)主角——曼尼和艾麗（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

圖4猛犸象在歐亞大陸及北美地區(qū)的演化序列圖

新莊鄉(xiāng)在當(dāng)?shù)乇蛔u(yù)為'狀元縣'的'狀元鄉(xiāng)'和'博士鄉(xiāng)'，全鄉(xiāng)1.6萬多人，30年考上大中專的學(xué)生有2000人，并且出來很多博士、碩士。據(jù)當(dāng)?shù)乩相l(xiāng)介紹，雖然出土化石的泉坪村生活條件十分艱苦，但是該村每家每戶都有一名大學(xué)生，有的培養(yǎng)出兩三個(gè)大學(xué)生。而武家溝猛犸象化石的發(fā)現(xiàn)就與這些大學(xué)生中的其中一員武興虎有著緊密的聯(lián)系。2007的某一天，就讀于甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院資源勘查工程系的武興虎因?qū)W校放假回家，到家后他將自己的《古生物學(xué)與地層學(xué)》拿出來，給父親武泉君（圖6）看了許多古代大型動(dòng)物的圖片，豈知父親看完這些圖片后，卻一直不說話。武興虎看到父親這樣感到很好奇，卻一時(shí)也摸不著頭腦。其實(shí)武泉君看見這些圖片后就在琢磨著，自己家附近的那兩根'龍骨'是不是古代的大型動(dòng)物化石！某天晚飯時(shí)，武泉君向兒子說起來這事，此時(shí)，武興虎才恍然大悟！他驚呆似的對(duì)父親說：'爸，那一定是古代動(dòng)物的化石！'。隨后，父子倆重新拿出那本教科書，津津有味的討論著那些生活在古代的各種生物，半小時(shí)過去了，沒吃完的飯?jiān)缇蜎龅牟荒艹粤耍缸觽z決定第二天就到溝里看看。第二天，父子倆起的格外早，可是天氣突冷，降起了鵝毛大雪，他們還沒走到河底，就摔了許多跤，倆人只好悻悻地返回家中，連續(xù)三天的大雪，河溝里見不著太陽的地方已經(jīng)積了足有20公分的積雪，加上河風(fēng)堆起的雪攏，封鎖了本就陡峭的羊腸小道，之后，雖然他們?cè)囂綆滋?，最終還是未走到埋藏有'龍骨'的地方。轉(zhuǎn)眼開學(xué)了，武興虎只能失望的回學(xué)校。

圖5甘肅省會(huì)寧縣泉坪村全景

2008年3月的某天，武泉君負(fù)著兒子多次的囑托，來到了小黑池，只見'龍骨'在堅(jiān)硬的砂巖中被人撬的更深了，形成了兩個(gè)洞，兩者間距大約20公分，洞深已經(jīng)達(dá)十幾公分。崖面上被雨水沖刷下來的黃土形成的干泥漿一條條垂粘在崖面上，穿過洞口，好像是兩只流淚的大眼睛。在武泉君的心里，他覺得'龍骨哭了'！之后，他走到高處有信號(hào)的地方撥通了兒子的電話，按照兒子的'指示'用河水和了些泥巴封住了洞口，雖然幫'龍骨'作了偽裝，但是武泉君還是不放心，之后，每隔一段時(shí)間，他都會(huì)來檢查。

圖6化石發(fā)現(xiàn)者之一武泉君

2008年5月23日，因5.12地震放學(xué)回家的武興虎一到家中，狼吞虎咽的吃了些饅頭，便拉著父親武泉君到小黑池去看那'龍骨'，還好，沒有人再動(dòng)過它。當(dāng)時(shí)他們帶著鐵锨去，但是根本鏟不動(dòng)堅(jiān)硬的圍巖，武興虎又跑回家?guī)砹烁腻F、鐵鏟、鐵錘等工具，武興虎的母親覺得好奇也跟了上來，并幫兒子和丈夫拿了些食物。幾個(gè)人一直挖到天快黑的時(shí)候，'龍骨'已經(jīng)露出了四五公分，在它的右下方露出半個(gè)饅頭大的一塊骨頭時(shí)，武興虎急忙叫停，仔細(xì)觀察著說：'天黑了，我們也看不清楚了，等明天再挖吧！'晚上回家后，父子倆又約了村民武靖邦、武守東準(zhǔn)備足干糧，第二天起早到了小黑池。站在河底，武興虎仔細(xì)看了地形，他說：'這一定是古代大型動(dòng)物的化石，我們就算是一個(gè)考古隊(duì)吧，在挖掘的時(shí)候，要避開骨頭最少三公分的地方用力，千萬不能碰壞化石！'說著，他在崖面上畫了個(gè)黑板大的長方形，而他的'隊(duì)員'則在這長方形內(nèi)一點(diǎn)點(diǎn)的鏟土。由于干的起勁，幾個(gè)人中午都沒回家，直到下午三點(diǎn)多，右下方的那塊骨頭基本全部露出，他們一邊啃著干糧，一邊看著武興虎小心的用改錐和小鏟刀小心翼翼地刨著骨頭表面的砂巖。漸漸地上部露出了更加清晰的骨頭，他更加小心了，一個(gè)多小時(shí)后，成'人'字形的骨頭上部左右各有一塊長約20公分，寬8公分發(fā)亮的堅(jiān)硬骨頭，他對(duì)其他人說：'這是動(dòng)物的下頜骨，發(fā)亮的是它的臼齒，好像大象的。'天快黑了，武泉君打電話讓妻子拿來了繩和椽，幾個(gè)人小心的包好'下頜骨'，輪換著抬回家，幾個(gè)人到家時(shí)已是八點(diǎn)多了。

5月25日，幾個(gè)人又聚集到一起，從那兩根'龍骨'處開始挖，由于怕'傷著'化石，幾個(gè)人挖的很仔細(xì)，每天的進(jìn)度不足30公分，夜里兩人一組輪流值班，輪流看護(hù)'龍骨'。經(jīng)過三天的挖掘，'龍骨'的上部全部露出，武興虎對(duì)父親和其他人說：'這是大象的頭骨，以前被人撬過的那是象牙，咱們抬回家的是它的下頜骨，這已經(jīng)是化石了，不知已有多少萬年了！化石是國家的特級(jí)文物，我們不能再挖了，一旦不小心碰壞，這責(zé)任咱們可承擔(dān)不起，還是上報(bào)國家文物部門！'父親幾人都十分贊同這個(gè)主意。隨后，幾個(gè)人用刷子清理好化石表面，用手套、砍斧等做參照物，武興虎用手機(jī)拍了兩張圖片以彩信的方式發(fā)給武泉君在蘭州工作的小叔武卓，他相繼到甘肅省文物局和甘肅省博物館報(bào)告了相關(guān)情況。博物館的領(lǐng)導(dǎo)十分重視，指派會(huì)寧縣博物館和文化局的杜永強(qiáng)、馬可房、張自賓等同志當(dāng)天下午趕赴泉坪村，對(duì)化石進(jìn)行了進(jìn)一步確認(rèn)，并采取了有效的保護(hù)措施！2008年5月29日，甘肅省文物局鄭處長和古生物化石專家頡光普對(duì)化石進(jìn)行了進(jìn)一步確認(rèn)。隨后在縣博物館和文化局的領(lǐng)導(dǎo)下，經(jīng)過數(shù)日的挖掘，于2008年 6月 8日，沉寂多年的'龍骨'被安全運(yùn)上河溝。經(jīng)多方合作其被送到了會(huì)寧縣博物館，現(xiàn)標(biāo)本保存于會(huì)寧縣博物館。

圖7王元副研究員（左一）與張行研究館員（左二）正在研究猛犸象頭骨化石

圖8野外部分隊(duì)員合影

2011年12月，泉坪村出土的象頭骨和下頜化石入選'第三次全國文物普查百大新發(fā)現(xiàn)'。甘肅省博物館張行研究館員將這一情況及時(shí)與中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所著名的古哺乳動(dòng)物研究專家金昌柱研究員進(jìn)行了溝通。金昌柱研究員與自己的學(xué)生（專注于我國晚新生代長鼻類專家王元副研究員）看完照片后大為吃驚！從圖片上的信息看，這具頭骨和下頜化石標(biāo)本毫無疑問為象的頭骨，而且有明顯早期猛犸象的特征，這樣保存完好且結(jié)構(gòu)清楚的標(biāo)本毫無疑問為他們一直關(guān)注的有關(guān)猛犸象世系在歐亞大陸的演化與環(huán)境變遷等國際古生物學(xué)界的前沿課題提供了珍貴的材料和全新的視角，具有非常重要的科學(xué)研究價(jià)值。2012年8月，金昌柱研究員組織了以王元副研究員為領(lǐng)隊(duì)，張行研究館員、劉毅弘高級(jí)工程師、朱敏博士、嚴(yán)亞玲博士（當(dāng)時(shí)作者還為在讀碩士研究生）等人為主力，中科院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所、甘肅省博物館和會(huì)寧縣博物館參與的聯(lián)合考察隊(duì)。

圖9化石發(fā)現(xiàn)者之一武泉君（左一）、金昌柱研究員（左二）、本文作者（左三）在野外考察

圖10甘肅會(huì)寧地區(qū)的黃土堆積侵蝕地貌

2012年迄今，甘肅會(huì)寧野外聯(lián)合考察隊(duì)多次深入化石產(chǎn)地，為化石的研究做了多項(xiàng)基礎(chǔ)工作。對(duì)周邊的地質(zhì)概況、地形地貌進(jìn)行了整體的勘察（圖9-圖12），詳細(xì)劃分了地層，進(jìn)一步確認(rèn)了猛犸象化石的具體出土位置（圖13），對(duì)猛犸象化石的層位進(jìn)行了確認(rèn)，將其發(fā)現(xiàn)的時(shí)代限制在了晚上新世，距今約500萬-300萬年。多次進(jìn)行了系統(tǒng)的野外發(fā)掘（圖14），利用篩洗法對(duì)發(fā)現(xiàn)猛犸象層位的堆積物進(jìn)行了大量的篩洗（圖15-圖16），發(fā)現(xiàn)了原始的有齒根的田鼠（Villa nyiasp.）、靈臺(tái)鼠兔（Ochotona lingta iensis）、進(jìn)步中華倉鼠（Sinocricetus progressus）、蒙古微倉鼠（Na nnocricetus mongolicus）和日進(jìn)鼠（Cha rdinomyssp.）等多種具有時(shí)代意義的小哺乳動(dòng)物化石。這些小哺乳動(dòng)物群的面貌與甘肅靈臺(tái)上新世雷家河動(dòng)物群頗為相似，這說明它們之間相近的生物地層年齡，進(jìn)一步印證了上面的推斷；依中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所古地磁年代測定的初步分析（圖17-圖19），甘肅會(huì)寧猛犸象的地質(zhì)時(shí)代很可能為上新世晚期（距今約360萬-300萬年）。這表明，會(huì)寧猛犸象的頭骨很可能是迄今我國地質(zhì)時(shí)代最早，乃至歐亞大陸發(fā)現(xiàn)的特征最原始、保存最完整的猛犸象化石。

圖11武家溝

圖12甘肅會(huì)寧武家溝新近紀(jì)紅土

圖13武家溝早期猛犸象化石出土的具體位置（五角星所標(biāo)識(shí)的位置）

圖14考察隊(duì)員正在野外發(fā)掘

圖15考察隊(duì)員正在篩洗砂樣

圖16考察隊(duì)員在洗好的砂樣中挑選小哺乳動(dòng)物化石

圖17考察隊(duì)員正在猛犸象化石出土的地點(diǎn)采集古地磁測年樣品

研究人員后期會(huì)對(duì)該具猛犸象頭骨和下頜化石標(biāo)本開展傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)對(duì)比研究，此外還會(huì)利用多種新技術(shù)、新手段多方面更深層次系統(tǒng)化的研究。如計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)在不損傷標(biāo)本的前提下，對(duì)該具象臼齒的不同組織如釉質(zhì)、齒質(zhì)等進(jìn)行三維重建，提取分析釉質(zhì)層厚度、齒脊頻率、EDJ形態(tài)等重要指標(biāo)，進(jìn)一步深化形態(tài)學(xué)研究。牙齒釉質(zhì)的3D微痕質(zhì)地分析可觀察牙齒釉質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的差異，總結(jié)該時(shí)期象類臼齒釉質(zhì)微磨損模式的區(qū)別，進(jìn)而推測猛犸象在演化過程中由亞熱帶向溫帶甚至寒帶環(huán)境遷移時(shí)，食物來源的不同和食性的變化。不同種的牙齒所含的生態(tài)位信息不同，開展碳、氧同位素分析，可以揭示歐亞大陸猛犸象演化歷史過程中不斷地遷移，異域成種，不斷適應(yīng)于亞熱帶森林、溫帶稀樹草原和寒帶苔原的過程，進(jìn)而恢復(fù)古生態(tài)環(huán)境。這具象頭骨和下頜化石最終能為我們解開什么謎題，只能期待研究人員最終發(fā)表的論文了。

圖18朱敏博士正在猛犸象化石出土的地點(diǎn)采集測年樣品

圖19考察隊(duì)員正在猛犸象化石出土的地點(diǎn)采集孢粉樣品

現(xiàn)已畢業(yè)，離開學(xué)校的武興虎表示，古象化石在家鄉(xiāng)靜靜地躺了幾十年一直未被發(fā)現(xiàn)是件遺憾的事情，而自己能夠有幸參加與發(fā)掘這件罕見的化石標(biāo)本，能將所學(xué)的一點(diǎn)點(diǎn)知識(shí)用到實(shí)踐中感到十分高興。古象化石在河床中靜靜地埋了幾百萬年之后，被一個(gè)學(xué)地質(zhì)專業(yè)的大學(xué)生用其所學(xué)的知識(shí)揭開了'龍骨'的真實(shí)面貌，而這件標(biāo)本對(duì)猛犸象世系在歐亞大陸的演化、滅絕、擴(kuò)散及環(huán)境變遷，甚至是確定華北晚新生代生物地層序列框架都具有重要的學(xué)術(shù)意義。泉坪村猛犸象頭骨的發(fā)現(xiàn)過程不僅為《古生物地層學(xué)》的教學(xué)贏得了響亮的喝彩，更是為這一有重要研究意義的化石增添了一抹神秘的色彩！