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(lái)，黃河奔騰向前，以百折不撓的磅礴氣勢(shì)，孕育了輝煌燦爛的中華文明。在甘肅境內(nèi)，黃河入甘南、經(jīng)臨夏、穿蘭州、過(guò)白銀，蜿蜒913公里。

大河奔流，百轉(zhuǎn)千回；文明延續(xù)，生生不息?！疚幕?middot;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(nèi)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(rùn)今。今天講述黃河古象化石是如何發(fā)現(xiàn)、挖掘、研究的故事。

文/成娟麗

它是黃河中游地區(qū)獨(dú)有的一種劍齒象化石，已經(jīng)有300萬(wàn)年的歷史；它也是世界上發(fā)現(xiàn)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(jìn)了小學(xué)語(yǔ)文課本，它就是曾經(jīng)轟動(dòng)一時(shí)的黃河象。

20世紀(jì)中國(guó)古生物學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)之一

1973年春天，在甘肅省慶陽(yáng)市合水縣的馬蓮河畔發(fā)現(xiàn)了一具劍齒象化石，它的個(gè)體之大、時(shí)代之早、保存之好，在世界范圍內(nèi)都十分罕見(jiàn)，因?yàn)樗钤诮裉斓狞S河流域地區(qū)，故科學(xué)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(nèi)出土的劍齒象化石發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)。

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(dāng)中帶下來(lái)一塊白色的東西，人們把它周圍的巖層清除掉之后，發(fā)現(xiàn)白色的東西越顯越長(zhǎng)，頓時(shí)工地上發(fā)現(xiàn)“龍骨”的消息打破了往日的平靜。經(jīng)過(guò)聯(lián)合勘察，當(dāng)時(shí)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(xué)價(jià)值。

1973年4月5日，黃河象化石開(kāi)始正式發(fā)掘，經(jīng)過(guò)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(fā)掘工作根據(jù)當(dāng)時(shí)所處環(huán)境，采取了大揭頂?shù)霓k法，即以大象化石暴露處為基點(diǎn)，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(kāi)始發(fā)現(xiàn)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(gè)發(fā)掘過(guò)程中，如何把古象的頭骨完整地發(fā)掘出來(lái)是當(dāng)時(shí)面臨的最大挑戰(zhàn)。由于古象的額頂骨和長(zhǎng)有上牙的頜骨連接在一起，使得象頭骨很大，加之頭骨內(nèi)部為蜂窩狀構(gòu)造，極為松脆，一旦破裂，頭部就有可能碎成殘片。于是，發(fā)掘人員采用了“整體套箱法”。

黃河象化石發(fā)掘出來(lái)以后，修復(fù)和研究工作交給了位于北京的中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所。經(jīng)過(guò)整理，黃河象的骨骼化石整整裝了12個(gè)大箱，總重5700公斤，其中僅裝象頭骨的箱子就重達(dá)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(jīng)這樣驚嘆地說(shuō)。由于黃河象的意義重大，成為轟動(dòng)一時(shí)的重大事件，《人民日?qǐng)?bào)》《光明日?qǐng)?bào)》《文匯報(bào)》《甘肅日?qǐng)?bào)》等各大報(bào)紙進(jìn)行了刊載；《化石》《人民畫報(bào)》《科學(xué)實(shí)驗(yàn)》《少年科學(xué)》等科普刊物相繼進(jìn)行了宣傳和介紹，在文化界和新聞界的大力宣傳下，一時(shí)間，使得甘肅發(fā)現(xiàn)這具古象化石的消息很快傳遍全國(guó)各地。

劍齒象化石復(fù)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(guó)放映，影片講述了黃河象修復(fù)、裝架、研究、展出的全過(guò)程，成為當(dāng)時(shí)為數(shù)不多的以古生物化石為題材的彩色科學(xué)教育影片；為配合電影的拍攝，當(dāng)時(shí)在北京自然博物館特別舉辦了專題“古象展覽”，展出了復(fù)原裝架的黃河象。裝架后的黃河象身高4米，體長(zhǎng)8米，門齒長(zhǎng)3.03米，自此黃河象走進(jìn)博物館，與觀眾見(jiàn)面。電影與展覽相配合，使黃河象在國(guó)內(nèi)引起了轟動(dòng)。

受到廣泛追捧的黃河象后來(lái)經(jīng)過(guò)復(fù)制在多家博物館進(jìn)行展出。從1975年5月4日開(kāi)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(guān)信息，該展覽一直持續(xù)至今。黃河象作為這里曾經(jīng)的主人公，在它的故鄉(xiāng)展出有著特別的意義，它是300萬(wàn)年前黃河中游地區(qū)歷史的見(jiàn)證者，是揭示過(guò)去生物面貌和生態(tài)環(huán)境的一把鑰匙，它吸引了不計(jì)其數(shù)的觀眾，已成為一個(gè)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》?？煽茖W(xué)出版社出版。它是第一部關(guān)于黃河象專業(yè)性研究和報(bào)道的著作，該專刊正式將這頭生活在300萬(wàn)年前慶陽(yáng)地區(qū)馬蓮河畔的古象命名為“黃河劍齒象”，又稱“黃河象”，書中詳細(xì)地講述了黃河象化石的保存情況、個(gè)體特征、地質(zhì)時(shí)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(tài)環(huán)境等內(nèi)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(lái)縮寫成《黃河象》一文，被選進(jìn)小學(xué)語(yǔ)文課本中，一直沿用至今。此外，黃河象還多次走出國(guó)門，遠(yuǎn)渡日本、新加坡展出，吸引了一批批國(guó)外觀眾。

世界上保存最完整的劍齒象骨架

“300萬(wàn)年前的一天，在今天的甘肅合水地區(qū)，一頭年邁的公象來(lái)到河邊飲水，它伸長(zhǎng)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(jìn)了淤泥中，它的腳開(kāi)始越陷越深，身體也跟著斜斜地栽了進(jìn)去，黃河象一邊掙扎，一邊呼喊著救命，它的同伴們聽(tīng)到后趕緊來(lái)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(shí)在太大太重了，怎么拽都拽不出來(lái)，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(jīng)三百萬(wàn)年后就變成了現(xiàn)在我們看到的化石。”（選自小學(xué)語(yǔ)文課文《黃河象》和文章《追憶黃河象：一個(gè)考古人的手記》）。在發(fā)掘黃河象的時(shí)候，其他部位的骨骼都找到了，唯獨(dú)缺失了尾椎。奇怪，大象怎么會(huì)沒(méi)有尾巴了？聯(lián)想到黃河象埋藏后不站不臥的姿態(tài)，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(nèi)，頭部向右歪，身體向左傾斜，垂直高度不超過(guò)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(guān)聯(lián)，表現(xiàn)為原地埋藏狀態(tài)，說(shuō)明古象在埋藏以后未經(jīng)過(guò)搬運(yùn)和沖刷，仍然保持著活著時(shí)不站不臥的姿態(tài)。

黃河象是一種大型的劍齒象，屬于長(zhǎng)鼻目劍齒象科，生活的時(shí)代為上新世（上新世是地質(zhì)時(shí)代中新近紀(jì)的最后一個(gè)世，距今約533.3萬(wàn)年至258萬(wàn)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(guò)渡緩慢；門齒粗大，斷面扁圓形，平行排列，彎曲度較??；頸椎7個(gè)；胸椎20個(gè)；腰椎5個(gè)；薦椎4個(gè)；背脊單峰，最高點(diǎn)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(tài)特征整體上與師氏劍齒象極為相似，故認(rèn)為黃河象是師氏劍齒象的一種。它的發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充了師氏劍齒象的形態(tài)特征，為研究劍齒象的分布和演化提供了證據(jù)。

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(yán)重，后部已經(jīng)磨蝕至倒數(shù)第三齒脊，這些都是老年個(gè)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(shù)葉、樹(shù)枝，甚至是嫩的樹(shù)干、樹(shù)根，它巨大的門齒除了可以防御敵人，還能將樹(shù)木連根拔起。再結(jié)合不同大象的臼齒齒脊數(shù)不同、不同的食性對(duì)臼齒的磨蝕程度不同，以及野生的習(xí)性，推斷黃河象可能已經(jīng)百歲出頭。黃河象的身體巨大、頭為方形、門齒很長(zhǎng)很粗很重、髖臼支前后向方向明顯、閉孔狹長(zhǎng)、盆腔梨形且表面不光滑等，說(shuō)明它是雄性。

黃河象也是當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的世界上最完整的劍齒象化石。除了門齒的遠(yuǎn)、中端和胸椎棘突有所損壞，肋骨在埋藏時(shí)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(lái)，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(guān)節(jié)無(wú)一分離，這在象化石的發(fā)現(xiàn)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(zhǎng)鼻類，現(xiàn)生僅存亞洲象和非洲象2屬3種，但在史前繁盛一時(shí)，化石屬種數(shù)量眾多且分布廣泛，由于演化速率快、時(shí)空分布廣以及富含環(huán)境指標(biāo)等特點(diǎn)已成為晚新生代陸相古生態(tài)環(huán)境重建的重要指示性化石。劍齒象作為象類中一個(gè)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(rèn)為由相對(duì)原始的脊棱齒象屬進(jìn)化而來(lái)。在長(zhǎng)鼻類中劍齒象屬始終是出現(xiàn)幾率最高和分布最廣的一屬，最早出現(xiàn)在我國(guó)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(guó)作為劍齒象演化的中心區(qū)域，劍齒象的化石非常豐富，物種多樣性也很高，先后報(bào)道了26種，主要分布在南方地區(qū)，北方地區(qū)僅見(jiàn)于陜西、山西及甘肅，生存時(shí)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(huì)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(gè)體最大者，也是我國(guó)北方上新世時(shí)期典型的劍齒象，它在距今約590萬(wàn)年以來(lái)的劍齒象第二次擴(kuò)散事件中，取代了桑氏劍齒象，占據(jù)了黃河中游地區(qū)，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(dòng)物，主要生活在溫暖濕潤(rùn)的草原和稀樹(shù)草原地區(qū)，對(duì)水的依賴性非常高。而如今干旱的黃土高原怎么會(huì)有大象化石呢？

300萬(wàn)年過(guò)去了，黃河象的家鄉(xiāng)也經(jīng)歷了滄海變桑田。過(guò)去的隴東黃土高原并非現(xiàn)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(jì)印支運(yùn)動(dòng)以后，地殼逐漸隆升為陸地，形成了隴東最大的湖盆——慶陽(yáng)湖，古黃河就注入湖內(nèi)，而黃河象化石產(chǎn)地就位于慶陽(yáng)湖的西南邊緣；白堊紀(jì)，燕山運(yùn)動(dòng)使湖盆抬升，慶陽(yáng)湖一度干枯；新近紀(jì)末期青藏高原急劇抬升，出現(xiàn)一系列斷陷盆地，慶陽(yáng)湖再次積水成為湖泊，隨著地殼運(yùn)動(dòng)的不斷進(jìn)行，湖盆自西北向東南傾斜，湖水沖破東南緣地質(zhì)構(gòu)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(gè)個(gè)被遺棄的牛軛湖，黃河象也就在這個(gè)時(shí)候陷入其中；更新世以來(lái)黃土不斷堆積，在流水的沖刷和侵蝕作用下，形成了現(xiàn)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(tài)，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(jīng)流水搬運(yùn)沖散，說(shuō)明當(dāng)時(shí)的埋藏環(huán)境比較安靜，是一個(gè)被主河道所遺棄的半流動(dòng)的牛軛湖。而且周圍礫石的扁平面和長(zhǎng)軸的傾向多指向西北，說(shuō)明當(dāng)時(shí)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(dāng)時(shí)隴東的地勢(shì)已經(jīng)和今天一樣，是西北高東南低。

發(fā)掘黃河象化石的時(shí)候，采集到了一些與黃河象伴生的植物和動(dòng)物化石。植物中以草本植物占絕大多數(shù)，并含有少量木本植物，可以推斷當(dāng)時(shí)是一種稀樹(shù)灌叢景觀；其中，草本植物分為喜歡潮濕環(huán)境的莎草科植物，以及生活在干旱環(huán)境的蒿屬植物。動(dòng)物按生態(tài)可以分為三種類型，一類是生活在荒漠和草原環(huán)境中的物種：雙峰駝、羚羊、安氐鴕鳥(niǎo)、馬、長(zhǎng)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(rùn)環(huán)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(huán)境的產(chǎn)物，也可以推斷當(dāng)時(shí)是一種干旱草原景觀。

綜合分析與黃河象伴生的植物、動(dòng)物群落和土壤特性，推斷當(dāng)時(shí)隴東地區(qū)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(shù)草原景觀非常相似，其氣候特點(diǎn)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(dāng)濕潤(rùn)季節(jié)來(lái)臨時(shí)，原野一片蔥綠，草木生長(zhǎng)繁茂，大型植食性動(dòng)物，劍齒象、原脊象、馬、雙峰駝、羚羊等在其間生活；干季來(lái)臨時(shí)，草原上一片枯黃，各類動(dòng)物隨之遷徙。這也證實(shí)了新近紀(jì)時(shí)期氣候從溫暖漸趨寒冷，到第四紀(jì)經(jīng)歷了數(shù)次冰期的氣候特點(diǎn)。

作為300萬(wàn)年前生活在黃河流域地區(qū)的主人公，黃河象是隴東滄海的見(jiàn)證者，對(duì)研究上新世黃河中游地區(qū)的歷史變遷提供了直接證據(jù)。（作者單位：甘肅省博物館）