元谋盆地位于云南省东北部的金沙江南岸,是一个南北向延伸的断陷盆地,盆地内的新生代地层,特别是下更新统(元谋组)地层很发育,地层出露较好,地层内保存有种类丰富的古脊椎动物化石,因此,很早以前就引起科学工作者的注意。1903年,日本学者横山又次郎在书中记有“熊之一种产于云南元谋之洞穴中”,这是元谋最早的化石记录。1926年~1960年间,国内外许多著名的地质学家、古生物学家先后到元谋盆地进行考察和研究,并初步确立了元谋组(地层)为我国华南地区早更新统的标准层位。
为配合四川攀枝花地区的建设和成昆铁路的勘探设计,1965年初,中国科学院地质研究所成立了由赵国光、钱方等人组成的西南地区新构造研究组,元谋盆地被列入了重点考察区域。1965年5月1日钱方在元谋县城东南约5公里的上那蚌村附近调查时,在村西北约800米左右一个褐色粘上构成的小山丘下部发现了动物化石,在进一步的清理挖掘中又发现了一些碎骨和牙齿化石,其中有两枚浅灰白色、石化很深的门齿化石引起了钱方的注意,通过仔细的观察,初步判断这很可能是原始人类或猿类的一对门齿,这个偶然的发现揭开了我国古人类研究史上崭新的一页。
1972年2月22日,新华社、人民日报等新闻媒体报道了发现元谋人的消息。1973年,中国科学院地质博物馆胡承志发表了研究报告,对元谋人牙齿进行了描述和鉴定,认为这两枚门齿为同一个体的上中门齿,形态特征与北京猿人同类门齿基本接近,但也有明显差别,将其定为直立人元谋新亚种[Homo(Sinanthropus)erectusyuanmouensis,suv sp nov.Hu] ,简称元谋直立人。元谋人的发现引起了学术界的极大关注,相关研究单位的众多地质学家、古人类学家、古生物学家和地球物理学家多次到元谋盆地进行考察和发掘,进行多学科综合研究。
元谋组地层的总厚度为695.4米,共分为四段28层,元谋人牙齿化石出土于第四段(第25层~28层)25层。1973年,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、云南省博物馆等单位组成联合考古队,在元谋人牙齿出土地点进行了大规模的正式发掘,又出上了6件石制品和一些带有人工痕迹的动物骨片,以及烧骨、炭屑等可能为人工用火的遗迹。元谋人遗址的石制品有一定的原始性,如直接利用小砾石略加打击成原始的石制品,同时它与我国早期旧石器时代后一阶段文化也有共性,如石器比较小,工具以石片制品为主,器物二次加工以单面锤击为主。工具组合以刮削器为主等。
1979年,周国兴和胡承志对元谋标本的形态结构特征进行了更为详细描述,对人形超科(Hoinoidea)主要种属代表的上中门齿形态特点进行了归纳,并与元谋标本进行了深入的对比研究。研究表明,元谋人上中门齿的基本形态特征与猿类和智人都有明显差别,与北京猿人相当接近,元谋标本具有的一些较北京猿人原始的形态特征反映了它们可能具有从纤细类型南猿(能人)向直立人过渡的特点。而一些进步特征也能在后期人类中追溯到,这说明了元谋人与后期人类之间存在的一定渊源关系。
1984年12月,元谋人遗址的人类化石材料有了新的突破。北京自然博物馆考察队在距元谋人牙齿出土地点约250米的郭家包南部发掘到一件人类左胫骨化石。化石的出土层位为元谋组25层之上的坡积层底部,时代为早更新世晚期,距今约100万年左右。周国兴将该段胫骨与非洲奥尔杜威峡谷南方古猿,图卡纳湖东岸“能人型”标本和现代人胫骨比较,发现元谋人胫骨带有较多的接近“能人”的原始特点,与现代人有明显区别,将之归入直立人。
正如世界许多著名的古人类遗址一样,随着研究工作的不断深入和扩展,不同学者采用相同或不同的研究方法,总会得出一些不同的观点和看法。在元谋人的研究过程中也是如此,主要争议的焦点是元谋人的时代问题,目前主要有两种观点:一种观点认为元谋人化石出土层位的地质时代应是早更新世,另一种观点则认为应是中更新世。
裴文中(1961年)、胡承志(1973年)、林一朴等(1978年)。周国兴等(1979、1998年)根据元谋人化石形态、伴生哺乳动物化石和地质沉积相变化,推测元谋人的时代应为早更新世。而尤玉柱等(1978年)在研究了牛肩包和上那蚌发现的动物化石,并结合该地区沉积相变化后,认为产有元谋人化石的这种砾石、砂、粘土的河流相沉积,应从元谋组中划分出来,建立中更新统上那蚌组,并认为元谋人时代为中更新世。刘东生等(1983年)根据对元谋层的岩石地层、古生物地层和磁性地层的重新认识,将原来元谋组划分为上新世沙沟组,早更新世元谋组及中更新世上那蚌组,并认为元谋人化石出自上那蚌组,其时代不应超过73万年,可能距今50万年~60万年。
相关研究单位多年来也通过各种年代测定方法对元谋人的年代进行了测定和研究,中科院地质力学研究所李普等(1976年)、中科院地质与地球物理研究所程国良等(1977年)、云南省地质科学研究所梁其中等(1989年)、中国科学院地质科学研究所钱方等(1991年)、张宗枯等(1994年)、地矿部水文地质工程研究所李素珍(1992年)曾先后运用古地磁法测定元谋人的年代,结果均为距今170万年左右;Urabe和Hyodo等国外学者(2001、2002年)运用古地磁测出元谋人的年代为距今70万年左右。朱日祥等(2008年)及兰州大学张虎才等(1991年)利用元谋盆地元谋人层位中釆集的石膏晶体里所记录的U-238“自发裂变径迹进行了年代测定,样品年代为距今172±17万年;北京大学原思训等(1991年)通过电子自旋共振(ESR)法测出元谋组第四段26层中部出土动物牙齿化石珐琅的年龄为距今131万年,由此推断元谋人的年代要大于距今140万年;中国科技大学黄培华(1998年)也用ESR法对元谋人年代进行测定,得出元谋人年代为距今150万年~160万年的结论;国土资源部天津地质矿产研究所吴佩珠等(1991年)运用氨基酸外消旋测年法,对采自元谋组第四段含“元谋人”层位的第25层及其上的第26层的动物化石进行了测定,得出化石的年龄为大约距今154万年。
从上述元谋人年代学研究成果看,支持元谋人年代为早更新世的研究成果较多且依据较为充分。工作较为系统全面,并有多种测年方法相互验证。尽管认为“元谋人”的时代为中更新世的意见依然存在,但是,元谋人的时代属于早更新世、距今年代为170万年的观点已被很多学者认可。
170万年前的元谋直立人是不是中国境内最早的直立人呢?要回答这个问题,就必须对迄今为止我国直立人猿人化石的发现和研究情况做一个简单的回顾。
中国是世界上发现直立人化石最为丰富的国家之一,早在20世纪20、30年代,北京猿人(即北京人)的发现和研究成果就已轰动全世界,北京人的发现奠定了直立人在人类发展中的地位,开启了我国直立人研究的新篇章。多年来,经过我国科学工作者的辛勤工作,在我国早更新世至中更新世地层中发现的直立人(注:部分人类化石的系统分类等还有争议)化石点已达十五处之多。
从表中我们不难看出,巫山、建始和么会洞公布的古人类化石的时代都要早于元谋人,但这些人类化石的层位、年代、分类等在学术界仍颇多争议。
巫山人化石在研究之初被定为“直立人巫山亚种”。1995年,中国、美国和加拿大的科学家通过进一步研究认为,这两件标本比亚洲的直立人更为原始,可能是“能人”与直立人之间过渡的“匠人”类型。而一些古人类学者则认为下颌骨残段应归属于猿类,是禄丰古猿的后裔,上侧门齿可能是后期混入堆积的晚期智人。近几年龙骨坡的发掘与研究仍在继续,并出土了大量旧石器,相信在考古工作者的不懈努力下,对龙骨坡遗址的性质会有一个更加科学的认识。
1970年,建始龙骨洞发掘中出土了3枚“似人似猿”的牙齿,在随后的研究过程中学者们对牙齿系统分类产生了不同认识,一些学者认为是南方古猿,另一些学者认为是早期直立人。1998年~2000年间,“九五”攀登计划课题组在龙骨洞内又发掘出土了三枚似人科成员的牙齿和大量旧石器。2004年课题组发表了正式研究报告,认为龙骨洞的古人类化石既不同于南方古猿,也不同于直立人,将之定为古爪哇魁人(MeEanthropus paleojavanicus),其年代大约是距今195万年~215万年之前。从遗址中出土的大量旧石器和骨制品推论,龙骨洞的魁人已能制造并使用工具。
2001年,王頠等在广西布兵盆地么会洞采集到一枚古人类牙齿,2002年和2003年又在发掘中出土了一枚古人类牙齿和少量旧石器。研究者认为这两枚古人类牙齿化石具有较多的中国直立人的性质,建议暂时将其归入直立人。么会洞的动物群总体面貌与柳城巨猿洞和巫山龙骨坡两个动物群十分接近,因而推断人类化石的年代也可能在距今200万年左右。牙齿的系统分类和具体的年代可能还有待于更多新材料的发现和相关年代学研究来加以证实。
另外,我国境内还发现了一些早更新世早期(距今约200万年左右或稍晚)的旧石器遗址,如河北省泥河湾盆地马圈沟遗址、安徽繁昌人字洞遗址、山西芮城县西侯度遗址等。这些遗址中还没有发现人类化石,但都出土了大量文化遗物。
种种迹象表明,早期人类可能在早更新世之初(甚至是上新世晚期)就已在中国境内出现。这些早期人类究竟是能人,是直立人,还是它们之间的过渡类型,现在都还没有一个明确的答案。相信更多古人类新材料的发现和更加深入细致的研究,将会帮助我们逐步揭示中国早期人类的真实面貌。
综上所述,作为人属的元谋直立人目前仍是学术界公认的中国境内时代最早的直立人。