郑州的山顶洞人5万年前织机洞人古生活环境探奇

　　郑州织机洞古人类洞穴遗址
　　织机洞古人类洞穴遗址位于河南郑州荥阳市城南20公里的崔庙镇王宗店行政村北部半山腰上，为一天然溶洞。这里曾经是古人类的居住地兼石制品生产地，属于旧石器时代中至晚期的洞穴遗址。
　　织机洞在郑州的位置
　　织机洞卫星影像立体图（下为北）
　　织机洞遗址全景（董卫东航拍）
　　织机洞溶洞形成于晚寒武世崮山组碳酸盐岩地层中（下图）。
　　织机洞区域地质图
　　在织机洞所处位置的同一等高面上，形成了呈面状分布的岩溶洞穴群，这种同一高度的洞穴不仅在织机洞所处的南北向山梁上有所分布，就是在其盆状谷地西侧的山梁上同样也有大量地分布，织机洞就是这些溶洞中最大的一个。这种现象说明这个位置高度曾经是一期长期稳定的古地下潜水面，在这个潜水面附近，因地下潜水面的波动和长期的溶蚀作用沿断裂与裂隙形成岩溶洞穴。织机洞的顶部存在的溶蚀＂天锅＂、＂天沟＂景观，恰好证明了这一点。
　　织机洞及其周边小型岩溶洞穴群
　　洞顶天锅景观
　　织机洞周边灰岩顶部为低山丘陵状地貌，其上普遍被第四纪黄土所覆盖，织机洞附近因风化剥蚀基岩裸露。综合区域地貌特征，这些低山丘陵地貌应当形成于新近纪末期，大致相当于太行山地区的唐县期夷平面。由于该夷平面的长期稳定，在其下潜水面附近形成岩溶洞穴群，受后期喜马拉雅造山运动的作用，地壳抬升，经风化剥蚀溶洞出露地表。
　　织机洞附近第四纪黄土分布情况
　　织机洞古人类遗址1984年第二次全国文物普查时发现，仅1989年～2003年间就有过7次发掘。
　　织机洞基本情况
　　织机洞洞口朝西280°方向，洞口海拔高程452米，洞口高4米，宽13-16米，洞穴现有进深22米。源于嵩山的索须河西支沟从洞前流过，织机洞位于支沟西岸的山坡上，高出河床底部30米，洞下为南北长200米、东西宽100米的半月形河谷台地，高出水面6米。沿沟发育有3级河流阶地，均为基座阶地，其中第三级阶地沉积物主要由黄土状堆积组成，厚13米，本级阶地在洞口附近不发育，但在洞口的南、北两侧保存较好，阶地面平整，宽数十米，高于河床10米，与织机洞洞口的高程大致相当；二级阶地和一级阶地分别高于河床6米和2米，在洞口附近保留完好，现已被用作农田。
　　织机洞鸟瞰（董卫东航拍）
　　根据现场调查，织机洞所在的山脊现存宽度仅50余米，岩层倾向北，倾角20°左右，山脊的北端河谷处为东西向近于垂直的断层崖，沿山脊向南与该断层近于平行的方向有多组近于等间距分布的追踪大型节理形成的破碎带，织机洞位于临近北部断层的两组次一级破碎带之间，这两个次一级破碎带控制了溶洞的规模和走向。在山脊中央与溶洞走向近于垂直的南北方向，发育另一组破碎带，该破碎带被溶蚀后形成南北长16米，东西宽2-8米的顶部洞口，在该顶部洞口的南端另有一东西宽6米、高3米以上的溶洞口通过南部破碎带与织机洞相通。因此织机洞应该有三个天然洞口，两个开口向上，一个开口向西。
　　出于古人类遗迹保护，位于溶洞顶部的两个洞口已被混凝土板封堵，仅在每一处天然洞口处留下了一个天窗（见照片）。织机洞的洞内高度，因沉积物的充填，无法看到底部，考古资料也没见洞内充填物总厚度的报道，现有资料显示在该溶洞洞口附近可能为一天然竖井，考古断面也显示出漏斗的沉积层理，考古资料显示的沉积物总厚度也是从该竖井底部算起为24米以上。
　　织机洞洞内情况（注：上被封堵后的洞顶落水洞、右中与下洞内沉积物、左下洞口位置）
　　织机洞充填情况
　　织机洞发现时, 洞内大部已被洪积物所充填，洞口堆积顶面距洞顶仅4米多，堆积呈斜坡状，从洞口向外逐渐倾斜，与洞前河床台地呈35°-50°斜坡。
　　织机洞之所以会被如此大量的洪积物所充填，其原因在于洞穴的顶部另有两个与地表相通的天井式洞口，每当大雨之时，沿山脊而下的洪流携带者大量的泥土与石块从上部进入洞穴，并从西部的洞口流出，从洞口附近的沉积物特征和考古发掘资料分析，洞口附近应该还存在着一个竖井或者漏斗，反映出溶洞可能的多层性与地壳的抬升作用。
　　2003《织机洞旧石器时代遗址发掘报告》资料
　　根据张松林等2003《织机洞旧石器时代遗址发掘报告》，织机洞内已发掘出土大角鹿、披毛犀、羚羊、野牛等动物化石2000余件，刮削器、砍砸器等石器2万余件。最厚处地层堆积达24米以上，可分为23层（有资料为24层），用火痕迹17处。
　　织机洞古人类生活假想图
　　织机洞柱状剖面图
　　（1.表土 2.黄土状土夹角砾 3.深褐色壤土.4.红褐色壤土 5.棕红色第一层古土壤层 6.砂质粘土 7.粘质砂土夹角砾 8.钙板 9.砂质粘土、粘土与钙互层 10.粘质砂土夹灰烬层11.砂质粘土夹灰烬层 12.钙板、粘土与角砾 13.角砾层14.灰烬层 15.红色砂质粘土夹白色斑点层 16.砂质粘土夹强风化卵石层 17.陶片 18.石器 19.化石）
　　张松林等2003考古发掘认为，从织机洞遗址剖面看，第一和第二层之间有沉积间断，向上连续堆积至12层，出现层位不均匀的沉降，推测此时因洞底溶斗内堆积受水浸泡产生下沉所致，10-12层为铝土风化物淤积层，不存在地层倒置和混乱现象。
　　经对发掘资料的整理，织机洞遗址内旧石器遗存可分为两个较大阶段，1-12层为早段，出土的化石石化程度较高，石制品原料中石英数量最多，燧石也占有相当高的比例；13-18层为晚段，出土的化石石化程度较轻，石制品原料中石英占绝大多数，燧石用量明显地减少。依此划分，第1-12层为织机洞旧石器时代早段，第13-18层为织机洞旧石器时代晚段；第19-23层则为全新世遗存，其中19-21 层为新石器时代早、中期文化层。在第18层外观酷似＂棕色古土壤层＂下钙板，用不平衡铀系法经北京大学考古系年代实验室初步测定，其年代7.9±1.0(0.9)万年（根据后来夏正楷等对下文化层所做的光释光等测年数据，该年龄值明显偏老，如果夏正楷等测年数据可靠，该年龄值可能属于继承性年龄或者受继承性物质的干扰所致）。
　　2008年夏正楷等对织机洞研究情况
　　2008年夏正楷等重点对织机洞洞口以下部分进行了深入的研究，取得如下认识。
　　织机洞内充填有巨厚的洞穴堆积物，剖面总厚可达31米（应该是在2003年发掘的基础上，继续挖竖井下探深度）。根据岩性特征和所含文化遗物， 把整个剖面划分为以下４个部分。
　　顶部：为含灰岩角砾的棕黄色粘土质粉砂，角砾大小不一，数量较多。靠近本层底部有一层厚0.5ｍ左右的棕红色粘土质粉砂。本层中发现有裴李岗文化时期的陶片，属新石器时代。称上文化层。厚0-7米。
　　上部：为含角砾的棕黄色粘土质粉砂堆积，角砾成分全部为灰岩，大小不一，砾径大者30-40cm，小者3-5cm，一般在10-15cm左右，呈悬浮状分布在棕黄色粘土质粉砂之中，略具成层性。其中产石制品，属旧石器晚期。称中文化层。厚7-17米。
　　中部：为浅红灰色钙质粉砂质粘土，呈上平下凹的袋状嵌入下部地层之中，袋深5米，口宽4米，沉积物具有明显的成层性，单层厚1-2cm，靠底部层面下凹明显，与袋底基本保持一致。由下而上地层的曲率逐渐变大，到顶面已基本趋于平直。其上覆盖有一层透镜状的黑色泥炭层，洞内厚度较大，可达50cm，向洞口方向逐渐变薄，厚仅10cm左右。 本层没有发现文化遗物。厚17-23米。
　　织机洞发掘初期中部地层结构照片（照片来自网络）
　　下部：为褐灰色和灰褐色粉砂质粘土互层，含有少量的灰岩角砾。其中出土有大量的石制品，属旧石器时代中至晚期。 称下文化层。厚23-31米。
　　下部现状
　　2008年年夏正楷等重点对下文化层进行了研究，研究剖面位于织机洞洞口东侧，厚约9ｍ，属于遗址下文化层。根据岩性特征，该剖面由上而下可以划分为以下9层，其中2-9层属下文化层。
　　1.表土层，棕黄色粘土质粉砂，含有灰岩碎屑。 厚0-0.6ｍ
　　2.黄色粘土质粉砂，含有少量砾径３～５cm的灰岩角砾。光释光测年数据为37.4 ±3.51 kaB.P.。厚0.6-1.6ｍ
　　3.钙积层，上部为灰白色，下部为砖红色，风化强烈，呈团块状，顶部起伏不平，厚度变化较大。含有少量石制品。厚1.6-3.0ｍ
　　4.褐灰色钙质粉砂质粘土，含极少量灰岩碎屑，夹灰黑色锰质条带。含有少量的石制品。 厚3.00-3.65ｍ
　　5．褐灰色钙质粉砂质粘土，底部含薄层灰岩碎屑，含有少量石制品。光释光测年数据为46.5 ±4.12 ka B.P.。厚3.65-3.82ｍ
　　6.砖红色钙质粘土，含较多灰岩碎屑，砾径在３-５cm左右，扁平状，含有大量的钙结核； 底部颜色变深，出现灰黑色锰质条带。含有较多的石制品。光释光测年数据为48.14 ±11.1kaＢ.Ｐ.。厚3.82-4.30ｍ
　　7.灰黑色钙质粘土 ，含有少量灰岩碎屑，钙质条带发育。含有丰富的石制品，光释光年代数据为49.7 ±53.76ka B.P.。厚4.30-4.59ｍ
　　8.灰褐色砂质粘土，夹灰白色钙板团块，有较多的灰黑色锰质条带，分布不均。含有少量的石制品。厚4.59-5.26ｍ
　　9.褐灰色砂质粘土，混杂有大量的灰黑色锰质条带和灰白色钙质条带，条带弯曲，产状多变，但基本上与洞壁保持一致，为洞底的落水洞充填物。含有少量的石制品。厚5.26-9.00ｍ
　　夏正楷等系统采集了４个光释光测年数据结果表明，下文化层的时代大致在距今5.0-3.5年之间，该时间段与深海氧同位素的MIS3阶段相对应。
　　织机洞文物出土情况
　　洞穴内发现的用火遗迹达17处，在旧石器时代中晚期的堆积中，出土的石制品有20000余件，脊椎动物化石有10000多件。石器中的刮削器最多，各种类型的刮削器竟达1055件，还有尖状器、石锥、雕刻器、石锤等。材质以脉石英为主，另有石英岩和燧石等。
　　织机洞中发掘物（图片来自网络）
　　动物化石有大角肿骨鹿、斑鹿、中华鬣狗、獾、鸵鸟、披毛犀、丁氏鼢鼠。还发现数量较多的经过加工的兽骨。尤其是在下层堆积层中还发现大量鬣狗粪化石。
　　为此考古人员对文化层中石制品分布情况进行了分层数量统计，结果表明，在距今5.0—3.5万年的下文化层中，石制品十分普遍，但分布不均匀，其中位于文化层下部的第７层石制品最为集中，其数量达到2596片，第６层次之，为247片，其他层位石制品数量明显变少，如第８层只有71片，第５层和第４层总共只,43片，第３层仅有２片，第２层未见石制品。
　　对照孢粉分析的结果，石制品丰富的第7层和第6层恰好对应于MIS3阶段气候最为适宜的时期，当时气候温暖湿润，织机洞周围是一片生长有喜暖落叶阔叶树的暖温带森林草原环境，适宜的生态环境有利于古代人类的活动。而在此之前的第８层，气候属温和干燥的草原环境，石制品不多；而从第５层开始，随着气候向干旱方向发展，温和干燥的草原环境取代了原先温暖湿润的森林草原环境，石制品明显减少。石制品数量变化与气候变化的一致性，说明生态环境可能是导致当时人类活动变化的重要原因。
　　出土兽骨（图片来自网络）
　　织机洞沉积物的来源
　　织机洞为一大型溶洞，溶洞形成于寒武纪石灰岩地层中，溶洞应该形成于新近纪-早中更新世时期，也即本地区地表低山丘陵面的形成时期，该时期是一个长期相对稳定的时期，当时气候炎热多雨，地表风化剥蚀强烈，许多地区已经准平原化，山前地带形成低山丘陵区，在当时地表以下的潜水面附近，地下水的长期溶蚀，形成一层呈面状分布的溶洞群，位于断层带附近的织机洞是其中最大的一个，形成了地下暗河。
　　进入第四纪以后随着嵩山的抬升和北部华北平原西部地区的沉降，与北部的邙山相似，这里沉积了巨厚的黄土与古土壤沉积。更新世晚期，大约距今5.7万年前后，地球上迎来了第四纪末次冰期中相对温暖的间冰期，这个时期在＂深海氧同位素的记载上，表现为＂深海氧同位素的3阶段(MIS3)＂，在黄土剖面的记载中表现为马兰黄土的中部形成的一层弱发育的古土壤层。
　　根据考古资料，织机洞的洞穴堆积也是从更新世晚期，大约距今5.7万年前后这个时间开始的。
　　说明在更新世末次大冰期中间的间冰期，随着地球暖期的再次到来，雨量增加，织机洞洞前河流与地表洪水的冲刷，洞穴顶部的前期冰期堆积的黄土与古土壤层很快被冲刷殆尽，洞穴顶部的石灰岩层逐步裸露于地表，随着山洪对洞穴顶部大型节理裂隙的持续冲蚀，织机洞与洞顶逐渐相通，部分山洪沿裂隙开始有少量进入洞穴，这种带着少量泥沙的水经洞底流入洞口的水潭。
　　随着气候的持续变暖，冰期消失了的古人类又回到了这里，并发现了这个避雨挡风的洞穴，开始在这里定居生活。
　　早期的沉积以薄层和纹层为主，说明这个时期外来沉积物进入洞穴内的数量不大，由于织机洞顶部石灰岩层厚度不大，地表直接覆盖着黄土与黏土沉积，这些黄土与黏土通过溶洞顶部的节理与裂隙随着地表雨水与山洪水的下渗开始有少量被带入洞中，在织机洞底部与洞口附近的漏斗处沉积。
　　到距今大约3.5万年以后，气候再度开始变冷，进入了晚更新世末次冰期最为寒冷的冰盛期。这个时期的沉积物可能对应的就是洞口附近漏斗状的沉积层和厚层淤泥层。洞口附近有5米深的漏斗般产状沉积物，其上有厚1m左右的黑色淤泥层，说明这个地方应该是个长期存在积水潭，这个积水潭曾经为古人类在洞穴中生活提供了便利的水源。考古在这个层位发现的文物较少，可能说明了这个时期是冰期时期（缺乏年龄数据），没有人类居住的时间段的沉积，这个阶段气候整体比较寒冷，雨水较少。从这个阶段沉积物的岩性和厚度来看，主要为厚度1-2cm的浅红灰色钙质粉砂质粘土，是被山洪带来的沙黄土的沉积，每次的沉积厚度都不大，考古人员形象地把这个层段称为＂状如千层饼＂。
　　到大约距今1.1万年前后的，地球迎来了她的全新世时期，气候再度转暖，雨水量大增，经过前期冰期时期的冻融作用，织机洞顶部南北向和东西向发育的两条破碎带已经逐步与洞顶相通，随着全新世雨水量的大增，时常有山洪的爆发，加快了对织机洞顶部两条破碎带的冲刷和侵蚀，首先是南北向的破碎带被切穿，部分山洪带着泥沙和石块进入织机洞，并沿洞底向洞外流动，这个时期，尽管有大量的泥沙与石块进入洞穴，但是，顺坡而下的洪水与南北向的裂隙近于平行，而且裂隙的宽度有限，进入洞穴的泥沙量相对来说不是太大；
　　后来东西向的裂隙也被切穿，东西向的裂隙截断了山脊一半左右顺坡而下的洪水全部进入洞中，这个时期是洞穴的快速堆积期，洞穴中上部大量的含石灰岩角砾堆积物，就是这个时期形成的，而且是以洞穴北侧东西向的裂隙为主要的进洞沉积物的来源，所以我们可以看出洞穴靠近东侧的沉积物以含大量岩块的堆积物主要是从北向南堆积。此后，气候逐渐变得温暖宜人，古人类再次发现了这个洞穴，并在这里活动定居，出现洞穴顶部裴李岗期、仰韶期和秦汉时期的文化层。后来随着洞穴中的堆积物越来越多了，空间变得越来越小，渐渐地已经不适合人类的长期大量居住。
　　综合考古成果，在距今5.0—3.5万年之间，该洞穴是最适宜人类居住的时期。
　　织机洞古人类遗迹与马兰黄土中间冰期弱发育的古土壤层以及以及深海氧同位素MIS3 时期的耦合，对气候演化过程以及人类对冰期环境适应性研究具有重要意义。
　　织机洞沉积物的主要来源及形成示意图
　　织机洞的科学价值
　　遗址出土旧石器的种类、形状、打制方法等均体现了中国北方的小石制品传统文化的特点，遗址处于旧石器时代南北交流的重要有利地位，对研究人类起源以及旧石器文化等重大学术问题，均具有重要价值。
　　根据专家考证和出土遗物遗迹推测，该洞上部为全新世中后期的新石器时代，中、下层为更新世中期前的旧石器时代，延续时间长，是我国尤其是河南地区的第四纪洞穴沉积重要发现，也是追溯发达的中原古文化渊源和恢复中原古环境及探讨其与人类关系的重要研究对象，具有很高的学术价值。
　　织机洞遗址的发现，改变了中原地区长期缺乏古人类遗存的局面，是河南旧石器时代考古的一大发现，因此，被誉为＂河南第一洞＂。
　　北京山顶洞人（图片来自网络）
　　织机洞遗址是我国北方地区继北京周口店之后旧石器洞穴的最重大发现，也是首次发现在一个洞穴遗址内既有旧石器又有新石器遗存，它对研究现代人类的起源和旧石器时代南北文化的交流等，具有十分重要的学术价值。
　　2006年5月25日织机洞被国务院公布为第六批全国重点文物保护单位。
　　近期参与了郑州市旅游地质与地质文化资源的调查工作，对旧石器时期的洪沟遗址、织机洞遗址、老奶奶庙遗址等进行了考察和文案研究。为讲好郑州故事，对该遗址资料结合区域地质调查进行了梳理，一些不成熟的认识纯属个人观点，不对之处欢迎批评指正。
　　——完——
　　作者：章秉辰   中国旅游协会地学旅游分会副秘书长、河南省地质调查院首席专家、教授级高级工程师，地学科普旅游之窗自媒体创办人，九三社员，河南沁阳市人。先后主持或参与主持完成了数十家不同级别的地质公园与矿山公园申报与建设工作；主持完成了60余项中央与省级财政地质遗迹保护项目，主编出版《邙山黄土特征及区域对比研究》、《东亚裂谷对云台地貌形成的控制作用研究》、《郑州黄河科学导游指南》、《王屋山科学导游指南》、《云台山科学导游指南》，参与出版《河南省地质遗迹资源》、《中国王屋山及临区元古宙地质研究》等各类专著10余部，发表各种论文40余篇及大量的自媒体科普文章。