在坦桑尼亚的莱托利,一层灰白色火山灰固结成岩,表面留着三行脚印。这层灰的年龄 360 万年。脚印与灰层在同一层面上,谁先谁后不用猜,这是人类化石年代学里最干净的一次锁定,脚印的制造者走过湿灰,灰固化后保住了深度。
人类化石的年代多半靠夹在层间的火山灰
化石本身能测的年代有限。骨骼的铀铅或碳十四只覆盖较短的时段,更老的化石要靠上下地层里的火山灰。火山灰中的钾长石或黑云母用氩氩法测年,误差可以压到千年级,比化石本身可靠。
莱托利的脚印压在灰层上,灰层又被另一层灰盖住,上下两个年龄把脚印夹在中间。这是地层学最干净的一种约束,不依赖化石本身,也不依赖对骨骼成分的假设,只需要灰层没有重新搬运。
地磁倒转给化石层位一条全球同步的线
地球磁场每隔几十万年倒转一次,倒转被记录在含磁性矿物的沉积物里。松山-布容倒转发生在 77.4 万年前,全球都能找到这条界线,海底沉积、黄土、洞穴堆积里都能测到,倒转序列是一套全球时间标尺。
含化石的洞穴堆积或湖相层,只要测出古地磁方向,就能对到倒转序列上。这条线与火山灰互相校验,把年代误差压到几万年。没有火山灰的剖面,古地磁往往就是唯一的绝对年代尺,湖泊与黄土的磁性矿物也能记录方向。
智人的层位推到三十万年前,比原先早了十万年
摩洛哥 Jebel Irhoud 的化石原来被当成 16 万年前,后来用热释光重测,年龄落在 31.5 万年。埃塞俄比亚 Omo Kibish 的化石约 23 万年。两批化石把智人的起点往前推了一大截,之间隔着整个非洲大陆。
这些化石的形态介于古老型与智人之间,说明智人不是在一个地点突然出现,而是在非洲多个地区逐步成形。基因交流一直没有断,所谓起源地更像一张逐渐连通的网,而不是一个点,形态的渐变比年代更能说明过程。
洞穴与河流堆积会把层序搅乱
洞穴沉积常由水流带入,化石与灰层可能不是同一时期。动物挖洞、根系穿插、重力崩塌,都会把上下层混合。洞穴里最怕的是开口型堆积,后人或动物一脚踩下去,层序就断了,磨蚀程度能区分原地埋藏与搬运。
河流沉积的再搬运更常见。化石从老地层冲出,再埋进新地层,测出的年代是沉积年代,不是个体死亡年代。本文判断:看到“最早”的报道,先看化石与定年材料是不是同一层位,再看磨蚀程度。
关键数据
人类化石年代学里最常用的几个锚点如下。
- 莱托利脚印 360 万年。
- 松山-布容倒转 77.4 万年。
- Jebel Irhoud 化石 31.5 万年。
- Omo Kibish 化石 23 万年。
- 最早石器约 330 万年。
- 全新世开始 1.17 万年前。
再搬运的化石不能代表所在地层的年龄
一块化石若经过水流搬运,它与周围沉积不是同时形成的。测周围火山灰得到的是沉积年龄,可能比化石年轻几万年。化石表面的磨圆、破损与分选,是判断是否搬运的第一手线索,这时只能给出上限或下限。
本文判断:层位关系比化石本身更重要。同一层位里,火山灰、古地磁与化石三者能互相约束,年代才站得住;三者缺一,年代就只能算推测,不宜写成确定数字,层位不清,数字再精确也没有意义。
参考文献
- Leakey M D, Hay R L. Pliocene footprints in the Laetolil Beds at Laetoli, northern Tanzania. Nature, 1979.
- Hublin J J, et al. New fossils from Jebel Irhoud, Morocco and the pan-African origin of Homo sapiens. Nature, 2017.
- Richter D, et al. The age of the hominin fossils from Jebel Irhoud, Morocco. Nature, 2017.
- 吴汝康.《古人类学》. 文物出版社, 1989.