中国直立人重要遗址葫芦洞的新铀系法及耦合ESR/U系法测年

《Quaternary Science Reviews》：New U-series and coupled ESR/U-series dating of Hulu Cave, a key Homo erectus site in China

【字体：大中小】 时间：2026年08月31日 来源：Quaternary Science Reviews 3.3

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　　 •1993年，在中国东部南京附近的葫芦洞发现了两具古人类头骨。•我们采用铀系测年法以及ESR/铀系耦合测年法来确定这两具头骨的年代。•南京头骨Ⅰ出自小洞含化石层，ESR/铀系测年结果为639±27千±年（n=3）。•南京头骨Ⅱ很可能出自廊道角砾岩层，ESR/铀系测年结果为65

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1993年，在中国东部南京附近的葫芦洞发现了两具古人类头骨。
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我们采用铀系测年法以及ESR/铀系耦合测年法来确定这两具头骨的年代。
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南京头骨Ⅰ出自小洞含化石层，ESR/铀系测年结果为639±27千±年（n=3）。
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南京头骨Ⅱ很可能出自廊道角砾岩层，ESR/铀系测年结果为652±26千±年（n=2）。

引言

葫芦洞（葫芦洞），位于长江下游南京附近（图1a、b），是中国最重要的中更新世古人类学遗址之一。该遗址因1993年发现的两具古人类头骨化石（头骨Ⅰ和Ⅱ；图1c、d）而闻名，为了解东亚中更新世古人类的演化提供了关键证据。

这两具头骨由当地工人在清理充满沉积物的小厅——名为"小洞"——时发现的，小洞位于洞穴主廊道"大洞"的南部（图2a、b）（Mu等，1993；Xu等，1993）。头骨Ⅰ保存了颅盖的前部、左侧面骨的部分、枕鳞的下部以及两块顶骨的部分（图1c）。它被归入直立人，估算容量约为876cc（Mu等，1993；Wu等，2002、2011；Liu等，2005）。头骨Ⅱ更为破碎，由碎裂的额骨、顶骨、枕骨和颞骨组成（图1d）。其有限的保存状况阻碍了分类评估。头骨Ⅱ最初被归为直立人（南京博物馆考古队和北京大学考古系唐山考古队，1996）。Shang和Wu（2002）提出它比头骨Ⅰ更进步，可能属于晚期直立人。然而，Zhang和Liu（2006）的最新研究表明，头骨Ⅱ容量约为1240cc，形态更可能属于早期智人。

头骨Ⅰ明确出自小洞富含古生物化石的C.3层（图2和图S1）（Mu等，1993；南京博物馆考古队和北京大学考古系唐山考古队，1996；Wu等，2002）。然而，头骨Ⅱ的出处则不太确定。该化石的解释或来自小洞相同的含化石层（南京博物馆考古队和北京大学考古系唐山考古队，1996），或来自人工廊道内紧邻小洞前方暴露的水泥石块岩层（B.2层）（图2和图S2），依据是回收化石的当地工人的叙述（Wu等，2002）。

对这两具头骨的绝对年代测定在20世纪90年代末和21世纪初已经完成。对小洞化石牙齿的电子自旋共振（ESR）测年得到约350千±年的年龄（Chen等，1997），而对覆于其上的方解石流石层的铀系测年表明头骨Ⅰ的最小年龄约为530千±年（Cheng等，2003；Wang等，1999）或约580千±年（Zhao等，2001）。头骨Ⅱ可能发现的B.2层，曾被以约500至240千±年的范围进行限定，以小洞中的流石层C.1作为最大年龄限制（该层比B.2角砾岩层低0.2-1米（图2b）），以覆于大洞东部沉积物之上的流石层D.1作为最小年龄限制（该层比B.2角砾岩层高约2米（图2b））（Wang等，1999）。然而，这些测年流石层没有一个与角砾岩层直接关联。

为了精确化葫芦洞这两具头骨的时间框架，本研究对具有地层意义的流石层进行了高精度铀系测年，对化石骨骼进行了激光剥蚀（LA）铀系测年，并对化石牙齿进行了ESR/铀系耦合测年。利用更新的剂量率转换因子，我们还重新计算了Bahain等（2017）简要介绍的葫芦洞六颗化石牙齿的ESR/铀系数据，并首次呈现完整的分析数据集。这些测年结果为这两具古人类头骨和洞穴沉积序列提出了精确的时间框架，对东亚早中更新世古人类的演化历史具有重要启示。

章节摘要

地理背景与地层学

长江下游流经江西、安徽和江苏部分省份以及中国中东部上海市，其特征是地势较低且平坦，属亚热带季风气候（图1a、b）。该地区位于东方界和古北界之间的生物地理交叉点，保存着丰富的古人类学和古生物学记录。重要发现包括早中更世

葫芦洞以前的年代学研究

Chen等（1997）在葫芦洞进行了首次绝对年代学研究。作者使用α能谱法铀系测年对小洞的流石层C.1进行测年，得到约340千±年的年龄，这接近该方法的分析极限。他们还对小洞含古人类化石层中的五颗化石牙齿进行了ESR分析。使用早期铀吸收（EU）模型进行ESR年龄计算，得出平均年龄约355千±年（Chen等，1997）。然而，

测年样品

葫芦洞保存着多样化的次生碳酸盐沉积物，包括石笋、钟乳石和流石。该洞的石笋以其在末次冰期东亚夏季风振荡的精确测年δ¹⁸O记录而闻名（Wang等，2001；Cheng等，2006），也因其对¹⁴C时间尺度标定的贡献而著称（Cheng等，2018）。如前所述，该洞的洞穴沉积物已被用于确定南京头骨的年代

方解石流石层的铀系测年

对葫芦洞碳酸盐样品（n=4）的MC-ICPMS铀系测年表明，铀浓度普遍较低，范围为120至425 ppb。这些样品显示出高的²³⁰Th/²³²Th活度比（130-17300），表明碎屑Th污染可忽略不计（表1）。来自小洞流石层C.1的样品HC04F1，通过两个子样品进行分析，得出相似的²³⁴U/²³⁸U（约1.346）和²³⁰Th/²³⁸U（约1.473）活度比，产生了具有一致铀系年龄的

洞穴沉积物的修订时间框架

基于洞穴沉积物的铀系测年、地层对比和环境数据，Wang等（1999）为葫芦洞的沉积物建立了时间框架，以剖面A至D为代表。小洞内的沉积层（C.2-C.4层）被解释为形成于冰期MIS 14，代表最古老的沉积物，随后被冰间期MIS 13期间的流石层C.1所覆盖。下部粉质黏土层

结论

本研究通过应用多种测年方法，精确化了葫芦洞沉积序列和两具古人类头骨的时间框架（表5和图6、图7）。我们的结果表明，嵌入在小洞、廊道角砾岩和大洞东部沉积物中的动物化石可能与MIS 16大致同期。这些发现澄清了以往关于大洞动物群和小洞动物群之间地层关系的不确定性。

利益冲突声明

作者声明，他们不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争经济利益或个人关系。

致谢

本研究得到了中国国家重点研发计划（2023YFF0905700）的支持。法中葫芦洞联合考察队由法国国家自然历史博物馆Henry de Lumley教授和北京大学吕遵谥教授发起，并获得了法国外交与欧洲事务部发掘委员会、法国驻华大使馆、法国大学（PHC Cai Yuanpei项目第24053YG号和Xu Guangqi项目第34422SH号）的野外工作经费支持以及法国国家自然历史博物馆（PPF"进化与

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