黃河古象化石是怎么形成的

【編者按】

黃河，是中華民族的母親河。千百年來，黃河奔騰向前，以百折不撓的磅礴氣勢，孕育了輝煌燦爛的中華文明。在甘肅境內，黃河入甘南、經臨夏、穿蘭州、過白銀，蜿蜒913公里。

大河奔流，百轉千回；文明延續，生生不息。【文化·博物】特別策劃推出黃河主題系列欄目——“黃河遺彩”，講述甘肅境內黃河流域的歷史人文、文物遺跡、自然地理等，探尋黃河古韻，汲古潤今。今天講述黃河古象化石是如何發現、挖掘、研究的故事。

文/成娟麗

它是黃河中游地區獨有的一種劍齒象化石，已經有300萬年的歷史；它也是世界上發現的最完整的劍齒象骨架之一；它的故事在很多年前就被寫進了小學語文課本，它就是曾經轟動一時的黃河象。

20世紀中國古生物學的重大發現之一

1973年春天，在甘肅省慶陽市合水縣的馬蓮河畔發現了一具劍齒象化石，它的個體之大、時代之早、保存之好，在世界范圍內都十分罕見，因為它生活在今天的黃河流域地區，故科學家把它命名為黃河劍齒象，也稱為“黃河象”或“黃河古象”。

合水縣境內出土的劍齒象化石發掘現場。

合水縣城位于隴東黃土高原東端的西華池塬上，這里干旱缺水，人們吃水用水非常困難，為了解決用水用電的難題，1972年合水縣政府決定在距縣城約8公里的馬蓮河修建水電站。1973年1月20日，施工人員一镢頭刨下去，竟然從沙土當中帶下來一塊白色的東西，人們把它周圍的巖層清除掉之后，發現白色的東西越顯越長，頓時工地上發現“龍骨”的消息打破了往日的平靜。經過聯合勘察，當時判斷這是一具保存較好的象類化石，屬于原地埋藏，具有重要的科學價值。

1973年4月5日，黃河象化石開始正式發掘，經過43天的艱辛努力，到5月17日，黃河象化石全部順利取出。黃河象的發掘工作根據當時所處環境，采取了大揭頂的辦法，即以大象化石暴露處為基點，按山坡地形向兩邊各延伸2米，向下延伸4米，從上而下層層挖掘，從最開始發現象牙，到頭骨完全暴露，再到其他骨頭相繼暴露和取出，證明黃河象是一具保存非常好的原地埋藏化石。

在整個發掘過程中，如何把古象的頭骨完整地發掘出來是當時面臨的最大挑戰。由于古象的額頂骨和長有上牙的頜骨連接在一起，使得象頭骨很大，加之頭骨內部為蜂窩狀構造，極為松脆，一旦破裂，頭部就有可能碎成殘片。于是，發掘人員采用了“整體套箱法”。

黃河象化石發掘出來以后，修復和研究工作交給了位于北京的中國科學院古脊椎動物與古人類研究所。經過整理，黃河象的骨骼化石整整裝了12個大箱，總重5700公斤，其中僅裝象頭骨的箱子就重達3000公斤。

“像這樣完整的劍齒象骨架，在世界還是第一次”，研究黃河象的專家曾經這樣驚嘆地說。由于黃河象的意義重大，成為轟動一時的重大事件，《人民日報》《光明日報》《文匯報》《甘肅日報》等各大報紙進行了刊載；《化石》《人民畫報》《科學實驗》《少年科學》等科普刊物相繼進行了宣傳和介紹，在文化界和新聞界的大力宣傳下，一時間，使得甘肅發現這具古象化石的消息很快傳遍全國各地。

劍齒象化石復原圖。

黃河象還被搬上電視熒幕，拍成科教電影《黃河古象》在全國放映，影片講述了黃河象修復、裝架、研究、展出的全過程，成為當時為數不多的以古生物化石為題材的彩色科學教育影片；為配合電影的拍攝，當時在北京自然博物館特別舉辦了專題“古象展覽”，展出了復原裝架的黃河象。裝架后的黃河象身高4米，體長8米，門齒長3.03米，自此黃河象走進博物館，與觀眾見面。電影與展覽相配合，使黃河象在國內引起了轟動。

受到廣泛追捧的黃河象后來經過復制在多家博物館進行展出。從1975年5月4日開始，甘肅省博物館就舉辦了“黃河古象”的專題展覽，展示了古象的埋藏、裝架等相關信息，該展覽一直持續至今。黃河象作為這里曾經的主人公，在它的故鄉展出有著特別的意義，它是300萬年前黃河中游地區歷史的見證者，是揭示過去生物面貌和生態環境的一把鑰匙，它吸引了不計其數的觀眾，已成為一個重要的科普宣傳陣地。

1975年6月，署名“黃河象研究小組”的《黃河象》專刊由科學出版社出版。它是第一部關于黃河象專業性研究和報道的著作，該專刊正式將這頭生活在300萬年前慶陽地區馬蓮河畔的古象命名為“黃河劍齒象”，又稱“黃河象”，書中詳細地講述了黃河象化石的保存情況、個體特征、地質時代、巖石地層等，并推斷了黃河象的年齡和性別，分析了黃河象的生態環境等內容。

黃河象的“粉絲”還包括大量的小朋友。1979年劉后一編著的《大象的故事》由上海少年兒童出版社出版，后來縮寫成《黃河象》一文，被選進小學語文課本中，一直沿用至今。此外，黃河象還多次走出國門，遠渡日本、新加坡展出，吸引了一批批國外觀眾。

世界上保存最完整的劍齒象骨架

“300萬年前的一天，在今天的甘肅合水地區，一頭年邁的公象來到河邊飲水，它伸長鼻子去吸水，還是夠不著，于是又往前走了一步，一不小心就滑進了淤泥中，它的腳開始越陷越深，身體也跟著斜斜地栽了進去，黃河象一邊掙扎，一邊呼喊著救命，它的同伴們聽到后趕緊來幫忙，就咬著黃河象的尾巴使勁往外拽，可是，黃河象的身體實在太大太重了，怎么拽都拽不出來，一不小心還拽斷了它的尾巴，黃河象在掙扎中越陷越深，最終它被泥沙徹底掩埋，歷經三百萬年后就變成了現在我們看到的化石。”（選自小學語文課文《黃河象》和文章《追憶黃河象：一個考古人的手記》）。在發掘黃河象的時候，其他部位的骨骼都找到了，唯獨缺失了尾椎。奇怪，大象怎么會沒有尾巴了？聯想到黃河象埋藏后不站不臥的姿態，人們想象了這樣一種情景。

黃河象的骨骼全部保存在12平方米的范圍內，頭部向右歪，身體向左傾斜，垂直高度不超過3米。頭骨、髖骨、肩胛骨、脊椎、肋骨以及腿骨的大部分埋藏在上層橘黃色、灰綠色的黏土中；腿骨的小部分和趾骨的大部分埋藏在中間灰白色的粗砂巖中；少部分趾骨埋藏在下層夾粗砂的礫巖中。各部分骨骼彼此相關聯，表現為原地埋藏狀態，說明古象在埋藏以后未經過搬運和沖刷，仍然保持著活著時不站不臥的姿態。

黃河象是一種大型的劍齒象，屬于長鼻目劍齒象科，生活的時代為上新世（上新世是地質時代中新近紀的最后一個世，距今約533.3萬年至258萬年）。它的頭骨正面為方形，額頂平緩；鼻突上方有一“八”字形槽狀韌帶窩；枕頂過渡緩慢；門齒粗大，斷面扁圓形，平行排列，彎曲度較小；頸椎7個；胸椎20個；腰椎5個；薦椎4個；背脊單峰，最高點在肩部；四肢粗壯，前后腳均為5趾。黃河象的頭骨、上門齒和下頜骨的大小均與師氏劍齒象非常接近，形態特征整體上與師氏劍齒象極為相似，故認為黃河象是師氏劍齒象的一種。它的發現補充了師氏劍齒象的形態特征，為研究劍齒象的分布和演化提供了證據。

黃河象是一頭老年的公象。它各部位骨骼的骨縫和骨骺與相鄰的骨骼完全愈合，而且上第二臼齒完全消失脫落，上第三臼齒的齒脊磨蝕非常嚴重，后部已經磨蝕至倒數第三齒脊，這些都是老年個體的特征。黃河象的食性和今天的非洲象相似，不吃草，而是吃樹葉、樹枝，甚至是嫩的樹干、樹根，它巨大的門齒除了可以防御敵人，還能將樹木連根拔起。再結合不同大象的臼齒齒脊數不同、不同的食性對臼齒的磨蝕程度不同，以及野生的習性，推斷黃河象可能已經百歲出頭。黃河象的身體巨大、頭為方形、門齒很長很粗很重、髖臼支前后向方向明顯、閉孔狹長、盆腔梨形且表面不光滑等，說明它是雄性。

黃河象也是當時發現的世界上最完整的劍齒象化石。除了門齒的遠、中端和胸椎棘突有所損壞，肋骨在埋藏時重疊擠壓，損壞較多，尾椎缺失以外，頭骨、肩胛骨、橈骨、尺骨、髖骨、脛骨和蹄骨等其他骨骼都非常完整地保存了下來，而且后蹄的跗骨、跖骨、趾骨和前蹄的腕骨、掌骨、指骨和粒骨都保存得非常完好，相互關節無一分離，這在象化石的發現史上是非常稀罕的，更難得的是它保存了形似“鹿角”狀的舌骨大角和“似體骨”的舌骨甲狀角。

象類即長鼻類，現生僅存亞洲象和非洲象2屬3種，但在史前繁盛一時，化石屬種數量眾多且分布廣泛，由于演化速率快、時空分布廣以及富含環境指標等特點已成為晚新生代陸相古生態環境重建的重要指示性化石。劍齒象作為象類中一個重要組成部分，它介于乳齒象和真象之間，其特征與真象類更為接近。劍齒象科包括脊棱齒象屬和劍齒象屬。其中，劍齒象屬被認為由相對原始的脊棱齒象屬進化而來。在長鼻類中劍齒象屬始終是出現幾率最高和分布最廣的一屬，最早出現在我國山西榆社晚中新世，滅絕于晚更新世晚期的南亞，除了分布于亞洲，在非洲也有化石記錄。我國作為劍齒象演化的中心區域，劍齒象的化石非常豐富，物種多樣性也很高，先后報道了26種，主要分布在南方地區，北方地區僅見于陜西、山西及甘肅，生存時代為晚中新世至晚更新世，棲息在密閉的森林中，以植物的葉片為食。

黃土高原怎么會有大象化石

黃河象是世界上體型最大的劍齒象，也是最完整的師氏劍齒象化石。師氏劍齒象作為劍齒象中個體最大者，也是我國北方上新世時期典型的劍齒象，它在距今約590萬年以來的劍齒象第二次擴散事件中，取代了桑氏劍齒象，占據了黃河中游地區，包括甘肅、陜西和山西等省。

展出的劍齒象化石。（本文圖片均為資料圖）

大象作為目前世界上最大的陸生動物，主要生活在溫暖濕潤的草原和稀樹草原地區，對水的依賴性非常高。而如今干旱的黃土高原怎么會有大象化石呢？

300萬年過去了，黃河象的家鄉也經歷了滄海變桑田。過去的隴東黃土高原并非現在一樣干旱缺水。早在古生代早、中期這里是一片汪洋；中生代三疊紀印支運動以后，地殼逐漸隆升為陸地，形成了隴東最大的湖盆——慶陽湖，古黃河就注入湖內，而黃河象化石產地就位于慶陽湖的西南邊緣；白堊紀，燕山運動使湖盆抬升，慶陽湖一度干枯；新近紀末期青藏高原急劇抬升，出現一系列斷陷盆地，慶陽湖再次積水成為湖泊，隨著地殼運動的不斷進行，湖盆自西北向東南傾斜，湖水沖破東南緣地質構造薄弱的部分外泄，形成河流，即今天的馬蓮河，隨著河流的不斷下切，河道兩旁形成一個個被遺棄的牛軛湖，黃河象也就在這個時候陷入其中；更新世以來黃土不斷堆積，在流水的沖刷和侵蝕作用下，形成了現在溝壑縱橫的黃土高原地貌。

黃河象埋藏以后仍然保持著不站不臥的姿態，它的腳踩著礫石層，身體埋藏在黏土夾砂透鏡體層，這是一種典型的河湖相沉積層，并且埋藏以后化石未經流水搬運沖散，說明當時的埋藏環境比較安靜，是一個被主河道所遺棄的半流動的牛軛湖。而且周圍礫石的扁平面和長軸的傾向多指向西北，說明當時的河流是自西北流向東南方向，和今天的馬蓮河流向一致，證明當時隴東的地勢已經和今天一樣，是西北高東南低。

發掘黃河象化石的時候，采集到了一些與黃河象伴生的植物和動物化石。植物中以草本植物占絕大多數，并含有少量木本植物，可以推斷當時是一種稀樹灌叢景觀；其中，草本植物分為喜歡潮濕環境的莎草科植物，以及生活在干旱環境的蒿屬植物。動物按生態可以分為三種類型，一類是生活在荒漠和草原環境中的物種：雙峰駝、羚羊、安氐鴕鳥、馬、長鼻三趾馬、原鼢鼠等；另一類是在水中生活的鱉類；最后一類是生活在溫暖濕潤環境的象類，有原脊象和平額原脊象。此外，保存黃河象化石的巖層為淺紅色，是一種干冷氣候環境的產物，也可以推斷當時是一種干旱草原景觀。

綜合分析與黃河象伴生的植物、動物群落和土壤特性，推斷當時隴東地區氣候比較炎熱干燥，是一種熱帶干草原氣候帶，和今天的撒哈拉沙漠以南的稀樹草原景觀非常相似，其氣候特點是干濕季分明，這種氣候條件下的自然景觀和植被是熱帶高草原和稀疏的灌木叢林，當濕潤季節來臨時，原野一片蔥綠，草木生長繁茂，大型植食性動物，劍齒象、原脊象、馬、雙峰駝、羚羊等在其間生活；干季來臨時，草原上一片枯黃，各類動物隨之遷徙。這也證實了新近紀時期氣候從溫暖漸趨寒冷，到第四紀經歷了數次冰期的氣候特點。

作為300萬年前生活在黃河流域地區的主人公，黃河象是隴東滄海的見證者，對研究上新世黃河中游地區的歷史變遷提供了直接證據。（作者單位：甘肅省博物館）