本節由袁寶印、夏正楷、衛奇執筆。袁寶印，中國科學院地質與地球物理研究所。夏正楷，北京大學城市與環境學院。衛奇，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所。
壹、生物化石和古人類遺址埋藏特征
泥河灣盆地發現眾多的哺乳動物化石地點和舊石器遺址，它們的埋藏學特征為研究早期古人類生存環境提供了豐富的實際材料。然而我國埋藏學研究比較薄弱，只有少數學者在研究化石和舊石器時，對埋藏學問題做壹些簡單的討論，缺乏深入研究。因而，這裏只能對此做粗略的敘述。
(壹)古生物的埋藏特征
泥河灣盆地古生物化石具有以下特點:
(1)沒有發現過完整的動物骨架，就連完整的頭骨與肢骨也很稀少，大多情況下是不同種屬的動物破碎骨骼埋藏在壹起，這些動物的生存環境又有較大差別。
(2)哺乳動物化石多埋藏在湖濱砂礫層或濱河床相砂層中。
(3)湖泊中心的薄層理黏土中除魚和植物化石外，很少發現哺乳動物化石。
(4)軟體動物化石多埋藏在沼澤相或河漫灘相黑色淤泥中。
上述埋藏學特征說明泥河灣盆地哺乳動物化石既有原地埋藏，也有異地埋藏。與其相反的實例是薩拉烏蘇河動物群，化石有許多完整的骨架，有時壹個發掘坑內可以找到五六個年齡不同的披毛犀化石骨架，食肉類化石也有完整骨架。說明這些動物到湖邊飲水時陷入淤泥中不能自拔，而且可以看到成年與幼年個體壹起被埋藏。食肉動物發現被陷的動物前去掠食，結果也陷入淤泥中，慘遭滅頂之災。泥河灣盆地中，同壹動物個體的骨骼較集中發現的地點是馬圈溝，但不是完整骨架。這裏發現有象的化石，埋藏地點為湖濱黏土層。發掘坑中發現許多象的腳印，剖面上還可看到地層被象腿擾動的現象。與象化石伴生的還有其他各種哺乳動物，它們的化石多為破碎的肢骨，化石附近可以發現舊石器。這些埋藏現象說明這裏雖是湖濱黏土沈積，象卻能在其上行走並留下腳印，所以沒有發現被陷入淤泥中的完整象化石骨架。人類在此活動也沒有陷入淤泥中的慘劇發生。因此可以推測這裏是動物飲水的地點，也是人類狩獵的良好場所。捕獲的動物當場肢解，甚至分食。也許偶然情況下，古人類還能捕獲體弱或幼年的大型動物。所以推測這裏是古人類活動的地點，古生物化石可歸入原地埋藏。
其他哺乳動物化石地點也完全是各種動物的零散骨骼，是由河流或坡地流水帶入湖中的動物遺體。它們在腐爛、零散後進壹步搬運，不規則的散落到較大範圍內，很難發現完整個體。古人類遺址中發現的動物化石更是破碎與零散，還能發現人工砍砸的痕跡，說明這些化石是被人類搬運，食用過的動物的遺骨。因此，可以說這樣的哺乳動物化石地點場為異地埋藏。
軟體動物化石大多為完整蚌殼，沒有沖磨，埋藏地層的沈積相與相應軟體動物的生存條件相壹致，它們屬於原地埋藏。
(二)古人類遺址的埋藏特征
泥河灣盆地發現眾多舊石器遺址，它們有以下特點:
(1)舊石器早期遺址發現於湖濱地帶，有的被湖相灰綠色亞黏土所埋藏，反映湖水前進的過程。
(2)舊石器晚期遺址發現於階地沈積相中，當時湖泊已消失，古人類生活於河邊，其水文環境與現在大體壹致。
(3)有的舊石器遺址的石片、石核可以拼合，說明它們是原地被埋藏的。
(4)舊石器遺址均有伴生的哺乳動物化石，而且破碎並有敲擊或切割的痕跡。
(5)遺址地點附近有基巖露頭或河流礫石，為古人類提供了打制舊石器的原料。
上述埋藏學特征說明大多數舊石器遺址均為原地埋藏，可以反映當時古人類的生存環境。
舊石器遺址都位於湖濱或河流階地上，是因為靠近水源，不僅古人取水方便，這裏也是各種動物飲水或取食的地方，便於古人類狩獵。東谷坨遺址、岑家灣遺址、許家窯遺址都明顯被後來的湖相沈積物所埋藏，而遺址中的舊石器有的可以拼合，有的集中發現很多石球，說明它們基本沒有被搬運過。因此推測古人類在此生活時，與湖水尚有壹定距離。這裏相對幹燥，後來湖面上升，古人類不得不遷走，留下的舊石器和動物骨骼被湖相沈積物所埋藏。但由於湖水較淺，湖濱波浪的搬運能力有限，舊石器等基本在原地不動，只有少數有磨損的痕跡。
小長梁遺址發現的舊石器經過微痕分析，顯示古人類用它們主要從事肉類加工，說明當時古人類可能采取過 “屍食”的生存方式。另外發現有的舊石器表面有平行擦痕，有的存在破裂面。說明湖水上升後，曾短期被波浪作用過，出現壹些擦痕或破裂面。但很快被湖相沈積所埋藏，應屬原地埋藏的類型。
在許家窯遺址的發掘剖面可以觀察到壹條帶狀的灰燼，骨骼化石無明顯的定向排列。石球、石片和化石混雜堆積，說明湖水上漲時，它們被迅速掩埋，基本沒有擾動，所以沒有定向排列和分選現象出現，也具原地埋藏的特征。
岑家灣遺址發現大量舊石器，石片和石核可以拼合，說明這裏是古人類生活和制作石器的地方，湖水淹沒該遺址時並沒有搬運這些舊石器，也是原地埋藏的特征。
根據上述分析，泥河灣盆地古生物化石地點和舊石器遺址分布規律可以歸納如下:
(1)分布於湖濱或河流階地沈積中。
(2)距基巖露頭或河流礫石層較近的地區。
(3)古生物化石地點和舊石器遺址多發現於湖積臺地或殘丘邊緣被侵蝕出沖溝或形成陡崖的剖面。
進壹步尋找古生物化石或古人類遺址，應充分註意以上分布特點。
二、古人類生存環境分析
泥河灣裂谷盆地作為板塊構造運動形成的特殊地貌單元，新近紀以來長期處於開闊盆地被兩側山地環繞的地貌格局中。盆地的生態環境受構造運動和全球氣候變化兩個因素的控制。上新世—中更新世，構造運動活躍，盆地中長期存在湖泊。在此期間，泥河灣裂谷盆地的環境以其特有的地貌條件響應全球氣候環境變化過程。上新世以來的全球氣候變化過程已有深入的研究，下面以北海冰筏沈積相和我國黃土高原的研究結果為例，概括說明上新世以來全球氣候變化歷史。
全球氣候環境變遷研究顯示，新生代從始新世早期50MaB.P.以來，地球氣候階梯性變冷。其原因主要是板塊運動導致洋流通道的改變、青藏高原的隆起以及大氣CO2的減少。地球變冷使得兩極發育冰蓋，那麽大洋巖心中冰筏碎屑的含量變化應是地球氣候的指標。大洋鉆探計劃(ODP)近北極太平洋海區ODP883孔伽馬射線測井曲線顯示，距今2.75Ma開始，冰筏碎屑突然增加(de Monocal P，1993)，說明全球氣候發生壹個突然變冷的過程(圖5-5)。
圖5-5 近北極太平洋海區 ODP883孔伽馬射線測井曲線表示距今260 萬年冰筏碎屑沈積顯著增大(據 de Menocal，1993)
大洋鉆探計劃(ODP)對深海鉆孔巖心的δ18O記錄進行了深入研究，Shackleton等對ODP677的δ18O的研究結果最具代表性(Shackletonetal.，1990)。ODP677的δ18O記錄***劃分了106個深海氧同位素階段。我國黃土高原的風成沈積剖面(黃土—古土壤系列)保存了完好的第四紀環境信息。丁仲禮等根據黃土高原5個黃土—古土壤序列剖面的粒度分析結果建立了“中國黃土粒度時間旋回”(Chiloparts)，並且與深海δ18O記錄進行了對比(圖5-6)。Chiloparts存在4個顆粒的高峰值，它們是L2，相當於MIS6，年齡為0.128～0.19Ma;L9與MIS22-24相當，年齡為0.865～0.943Ma;L15與MIS38對比，1.24～1.263Ma;L33與MIS101-103對比，2.547～2.59Ma。但是這個氣候特殊階段在深海氧同位素曲線中並無明顯的反映，它們可能是區域極端氣候事件所導致的(Ding et al.，2002)。
圖5-6 MIS 階段與 Chiloparts 氣候曲線的對比(據 Gradstein et al. ，2004; Ding et al. ，2002)
在全球氣候變化的大背景下，華北地區也壹定會有所響應。黃土高原地區西峰黃土剖面底部以黃土層為主，從 2. 5 Ma B. P. 至 1. 909 Ma B. P. ，堆積黃土層的時間為 0. 34 Ma，古土壤層形成時間為 0. 17 Ma，前者為後者時間的兩倍。換言之，大致在 2. 5 Ma B. P. 至2. 0 Ma B. P. 的時段內，以幹冷的氣候為主，它應是北極冰蓋擴張在黃土高原地區的反映。在 2. 0 Ma B. P. 至0. 8 Ma B. P. 期間，黃土—古土壤序列經歷的時段顯示，堆積黃土的時段為 0. 48 Ma，形成古土壤時段為 0. 742 Ma，後者為前者的 1. 5 倍。說明在這個時段，幹冷時期大大少於溫暖時期，氣候環境總體比 2. 5 ～2. 0 Ma B. P. 時間要溫暖適宜得多 (Ding et al，1994)。
根據大洋鉆探計劃和中國黃土研究結果看，2. 6 Ma B. P. 是壹個重要的氣候變化時期。2009年5 月21 日國際地層委員會表決決定 “第四紀”為 “地質年代及地層新表”中的壹個紀，其下界為 2. 6 Ma B. P. ，這個表決結果恰當地反映了上述研究結果 (楊小平，2009)。泥河灣裂谷盆地出露了從 2. 6 Ma B. P. 至現在連續沈積剖面，根據對這些剖面哺乳動物化石和磁性地層學研究結果，結合 MIS 和 Chiloparts 的記錄，可以劃分為5 個階段:早更新世早期 (2. 6 ～2. 0 Ma B. P. )，早更新世中晚期 (2. 0 ～0. 8 Ma B. P. )，中更新世(0. 8 ～ 0. 128 Ma B. P. )，晚更新世 (0. 128 ～ 0. 011 Ma B. P. )，全新世 (0. 011 Ma B. P.至現在)。下面根據巖性、巖相、脊椎動物和無脊椎動物化石等反映的生態特征，討論當時古人類的生存環境。
(壹)早更新世早期 (2. 6 ～2. 0 Ma B. P. )
目前，磁性地層學研究認為紅崖南溝剖面為研究區地層底部唯壹達到 M/G 界線的剖面 (朱日祥等，2007)，1983年周昆叔等在該剖面底部海拔 835 ～865 m 處采集樣品，孢粉分析結果發現這裏記錄了從冷杉、雲杉、松等針葉林帶演變為蒿、藜草原帶，再演變為松、雲杉、冷杉針葉林帶的全過程 (周昆叔等，1983)。它代表了壹個氣候較幹冷的時期，其發生時段大致處在 2. 6 ～2. 0 Ma B. P. 之間這個時段內 (見圖3-10)。早更新世早期北極冰蓋擴張和黃土高原黃土—古土壤序列顯示的氣候特征與此相當壹致 (de MonocalP，1993; Ding et al. ，1994)。目前，泥河灣盆地尚未發現這壹時段內具有明確測年結果的哺乳動物群，可能反映當時氣候不太適宜泥河灣動物群中的大部分動物的生存。紅崖南溝剖面發現 Hipparion sp. 和 Chilotherium sp. 應是上新世的殘留種，代表了氣候大轉變時期延續到當時的少數殘留種。
黃鎮國等依據中國紅色風化殼的研究結果繪制了早更新世早期的自然地帶分布圖，泥河灣盆地位於溫帶和寒溫帶交界地帶，而上新世這裏為暖溫帶和北亞熱帶 (黃鎮國等，1996)。早更新世初的氣候變冷在中國紅色風化殼研究和泥河灣層孢粉分析中都得到了比較壹致的結果。
(二)早更新世中晚期 (2. 0 ～0. 8 Ma B. P. )
近期磁性地層學研究結果表明除泥河灣層只有紅崖剖面達到高斯正極性時外，還發現花豹溝、馬圈溝和小長梁剖面底部都只接觸到奧杜威事件。所以，泥河灣層大部分剖面B / M 界線以下的地層屬於這個時期的沈積。花豹溝動物群、東窯子頭動物群、泥河灣動物群 (狹義)、大南溝動物群、馬圈溝動物群、小長梁動物群、東谷坨動物群等均是生活在這個時段的古生物，古人類遺址也主要發現於這個時期。
早更新世中晚期是泥河灣裂谷盆地構造活動比較劇烈的時期，盆地邊緣火山沿斷裂噴發，盆地沈降較快，是湖泊範圍最大的階段。這個時期，黃土高原廣泛堆積風成黃土(圖5-7)。泥河灣盆地位於黃土高原東緣，也接受壹定的風成黃土堆積。火山灰和黃土沈降於湖濱地帶，給土壤帶來豐富的礦物質營養，湖濱及湖泊周邊地區植被繁茂，各種動物在這裏活動，因此是泥河灣盆地生物多樣性最高的時期。根據這個時期脊椎動物群化石組成分析，以嚙齒類、兔形類、奇蹄類和偶蹄類為主，反映了溫帶幹旱草原和森林草原環境。
圖5-7 早更新世中晚期泥河灣盆地古環境復原圖
泥河灣盆地大道坡剖面進行過較詳細的孢粉分析 (袁寶印等，1996)(圖3-13)，根據現在磁性地層學研究結果進行對比，可能底部只達到 Olduvai 亞極性時，那麽該剖面孢粉分析劃出的Ⅰ帶和Ⅱ帶應大體相當於 2. 0 ～ 0. 8 Ma B. P. 。Ⅰ帶以闊葉植物為主，其中有壹些典型的亞熱帶植物，如楓香屬、無患子科、膜蕨屬和海金沙屬等。喬木花粉中主要為松、櫟、栗、栲、山毛櫸等，禾本科花粉十分豐富，主要反映了亞熱帶的氣候環境，植被以常綠闊葉林占優勢。Ⅱ帶孢粉數量和種屬都比較豐富，但代表亞熱帶的孢粉消失了，溫帶的闊葉樹如榆、樺、櫟等十分普遍，松、冷杉、雲杉花粉增加。蒿屬、麻黃等占相當比重，禾本科植物有所減少，顯示了溫和的溫帶氣候條件。孢粉分析的上述結果與黃土—古土壤序列 2. 0 ～0. 8 Ma B. P. 期間的氣候特征比較壹致。在此期間，MIS 曲線和 Chilop-arts 曲線都比較平穩，反映氣候變化幅度較小，但氣候向濕熱方向轉化時，本區仍可處於亞熱帶環境，所以有些動物群中發現鼩鼱、梅氏犀等南方種屬。這個時期動物群的成員大部分生活在溫帶地區，但納瑪象和梅氏犀是生活在熱帶—亞熱帶的動物，在泥河灣地區出現說明有的時期，泥河灣盆地氣候條件較好，接近亞熱帶氣候環境，或者夏季它們可以回遊到這裏。
根據中國風化殼研究結果繪制的早更新世中晚期自然帶分布圖，顯示亞熱帶的北界在華北可以達到 41°N 左右 (黃鎮國等，1996)。但泥河灣盆地脊椎動物化石卻反映溫帶草原環境，兩個研究領域的結論存在明顯差別。紅色風化殼的形成需要溫暖濕潤的環境，當全球氣候變遷向濕熱方向轉換時，華北地區可以處於亞熱帶環境下，發育紅色風化殼。當氣候向幹冷方向轉變時，華北處於幹旱草原環境，紅色風化殼停止發育。然而風化殼的發育是不可逆的，當氣候再次變為暖濕時，在原來紅色風化殼的基礎上繼續發育，現在保留的紅色風化殼可能是多次氣候旋回疊加的產物，因而顯示亞熱帶自然地帶特征。脊椎動物在氣候變化過程中可以反復遷移，它們的化石記錄反映的是這些動物在此生存時的氣候環境，因此，兩個領域的研究結論並不矛盾，而且可以相互補充和印證。
特別應當提到的是泥河灣動物群 (狹義)和馬圈溝動物群中都發現草原猛獁象(Mammuthus trogontherii)化石，並且是該種現出最早的地點。因此推測從南方象 (Mam-muthus meridianalis)向草原猛獁象的進化是在泥河灣盆地壹帶完成的，然後它們向四周輻射，並在西伯利亞完成向真猛獁象的進化 (魏光飆，2008)。草原猛獁象所以能在此完成種的進化，是因為泥河灣盆地在較長的地質時期內維持穩定的適宜的環境，使該種有足夠的時間完成邊域成種 (Peripatric speciation)過程。由此類推，這個時期在泥河灣盆地生存的早期古人類也應有適宜的條件和足夠的時間完成向智人的進化，這正是泥河灣盆地應深入研究的領域。
(三)中更新世 (0. 8 ～0. 128 Ma B. P. )
ODP806站巖心δ18O記錄的研究發現了“中更新世革命”事件(MRP)。在0.9MaB.P.之前，δ18O記錄實測曲線的變化幅度小於理論計算值，在此之後，兩者的變動幅度基本壹致。由於第四紀δ18O曲線主要反映全球冰蓋的大小，因此判斷MRP導致全球冰量增加大約 15% (Berger et al. ，1993)。全球變化的這壹重要事件在我國黃土高原，有明顯的反映。從 1. 60 ～0. 8 Ma B. P. 氣候變化周期以 41 ka 為主; 0. 8 Ma B. P. 至現在，氣候變化周期以 100 ka 為主。這個時段，堆積黃土的時段為 0. 45 Ma，形成古土壤的時段為 0. 34 Ma (Ding et al，1994)，說明氣候明顯變冷。黃土高原黃土—古土壤序列在0. 8 Ma B. P. 前後的上述變化，應是 “中更新世革命” 在黃土高原的反映。在泥河灣盆地泥河灣層上段，顏色以黃綠色為主，以致稱之為 “黃泥河灣層”。夏正楷在該段泥河灣層中發現水下黃土，這些巖性的變化，反映了氣候比以前幹冷。
在 0. 8 ～0. 128 Ma 時段的泥河灣層中，哺乳動物群種屬不如上壹階段豐富多樣，主要為桑幹河大角鹿、披毛犀和馬等，反映了以幹旱草原為主的環境。袁寶印等對大道坡剖面的孢粉分析中，該段地層劃為孢粉帶Ⅲ，榆屬、樺屬和松屬比孢粉帶Ⅱ減少; 麻黃、蒿屬等代表幹旱和較冷氣候的植物花粉劇烈增加，禾本科花粉明顯減少，香蒲屬和莎草科花粉明顯絕跡，說明氣候明顯向幹旱方向發展，孢粉組合代表了半幹旱溫帶氣候環境 (袁寶印等，1996)。黃鎮國等對紅色風化殼研究結果也顯示本區為溫帶氣候，與上述研究結果比較壹致 (黃鎮國等，1996)。
早期古人類在泥河灣盆地活動的時期與泥河灣動物群的時代基本壹致，泥河灣動物群中大部分動物都可能是他們食物的來源，古人類遺址中哺乳動物化石也證明了這壹點。因此，可以說古人類在此繁衍活動時，氣候環境屬溫帶氣候，有的時期，夏季亞熱帶動物可以回遊到這裏。早期古人類遺址都位於湖濱地帶，推測當時古人類生活於湖濱，因此這裏也是動物活動集中的地方。但至今尚未發現用火遺跡，還不能證明當時古人類是否知道用火，但有的遺址發現零星魚骨化石，也可能他們已能捕魚。
另壹個重要的問題是泥河灣古湖當時是否有出口，它是淡水湖還是鹹水湖? 從目前介形蟲研究的結果看，早期古人類在此生活期間，湖相沈積中的介形蟲均為淡水介形蟲。說明湖泊為淡水。偶爾發現有孔蟲，但種屬單壹，殼體變形強烈，說明它們是偶然因素被帶到這裏，在它們不適宜的淡水環境中茍延殘喘而已，並不能作為湖水是鹹水的證據。
幹旱半幹旱地區的湖泊必須有出口，才能長期保持淡水環境，那麽，可以推測當時泥河灣古湖是有出口的。夏正楷等研究石匣峽谷的階地，發現最高的湖成階地與和尚坪高度壹致，甚至發現比它高的湖蝕階地。與和尚坪相同高度的階地在石匣峽谷內連續殘留它們的遺跡，因此，可以推斷古泥河灣湖是有出口的。泥河灣層的底部，個別地方可以發現不足1 cm的局部石膏層，它們可能是湖濱地帶在幹旱時期，湖面降低分隔出來的小湖中形成的石膏層。在湖心位置的沈積中尚未發現引人註意的石膏層，這些特點應與湖泊有出口是壹致的。
大道坡剖面孢粉分析的Ⅲ帶，時代大致為 0. 8 ～ 0. 1 Ma B. P. ，孢粉式顯示木本植物減少和草本植物增加，榆、樺、松孢粉減少，而麻黃、蒿屬增加，香蒲屬和莎草花粉幾乎絕跡。孢粉組合特征說明氣候向幹旱方向發展，總體代表了半幹旱區的溫帶氣候。除許家窯遺址外，還很少發現這壹階段的古人類遺址，其原因很可能是環境條件不適宜古人類生活，也可能是調查不夠，尚未發現這個時期的舊石器遺址。
(四)晚更新世 (0. 128 ～0. 01 Ma B. P. )
在中更新世末，晚更新世初，泥河灣古湖東部的出口因構造運動的影響變得暢通，河流下切使泥河灣古湖消失。湖相沈積被侵蝕，其上堆積洪沖積物。湖積臺地上堆積風成黃土 (馬蘭黃土)，雖然泥河灣古湖被桑幹河取而代之，但桑幹河仍為古人類提供了必要的水源條件。
泥河灣盆地舊石器晚期的遺址很多，這時湖泊主體已經消失，遺址大多發現於階地沈積物中。遺址中發現的哺乳動物化石主要為披毛犀、野馬等，已無森林草原動物化石，反映了幹旱草原和荒漠草原環境。孢粉分析顯示，孢粉數量大為減少，木本植物中以針葉樹為主，蒿屬和麻黃比較普遍，代表了比上壹階段更為幹旱和較冷的溫帶氣候。然而這個時期古人類活動反而增多，說明當時遷徙到這裏的古人類生產水平已大為提高，抵禦惡劣自然條件的能力大為加強。古人類生活時期的自然條件與現在大體相似，只是人類利用和改造自然的能力及範圍很小，桑幹河成為古人類重要的水源地和狩獵地區。
(五)全新世 (11. 5 ka B. P. 至現在)
全新世初期氣候轉暖，但還未完全擺脫末次冰期的寒冷、幹旱的環境。虎頭梁遺址的脊椎動物化石中絕大部分為嚙齒類、兔形類和奇蹄類、偶蹄類等。但可見納瑪象 (Palae-oloxodon namadicus)化石，說明亞熱帶地區的動物已可回遊至此。
全新世中期，泥河灣盆地氣候適宜，已有印度象，原始牛等喜暖動物生活於此，還有適於水邊生活的鳥類，軟體動物化石也多為生活於長江以南的種屬。說明這個時期的生態環境類似現在華南地區。全新世晚期，氣候轉向幹冷，以至達到現在幹旱草原和灌叢草原環境。
綜上所述，泥河灣裂谷盆地第四紀時期的氣候環境由兩個重要因素所控制，壹是構造運動使本區成為汾渭裂谷系的壹部分，第四紀時期新構造運動活躍，長期存在湖泊。另壹個是全球氣候變化過程，在本區裂谷盆地的地貌和水文條件下，全球變化的每壹階段，每壹氣候事件都有所響應，它們與構造運動***同控制了本區第四紀的環境。其中以早更新世中晚期 (2. 0 ～0. 8 Ma B. P. )最為關鍵，這個時段，全球氣候比較平穩，沒有重大氣候事件發生。本區以幹旱草原和森林草原環境為主，氣候暖濕階段可出現亞熱帶氣候。泥河灣古湖湖濱地區生態多樣性很強，適於各種食草動物和嚙齒類動物生活。早期古人類在泥河灣盆地可以獲得足夠的食物，得以在此繁衍生息。尤其是這樣的生態條件得以長期存在，使古人類可以在此維持長期的進化，不斷向更適應環境的智人發展。因此，泥河灣裂谷盆地可稱之為東亞地區古人類進化的根據地或進化實驗室。東亞地區以後的古人類可能都與泥河灣裂谷盆地早期古人類有關，這是今後值得深入研究的重要課題。
總之，泥河灣盆地第四紀時期經歷了 5 個環境階段:
(1)2. 5 ～ 2. 0 Ma B. P.，“南溝冷期”，尚未發現古人類活動遺跡。
(2)2. 0 ～ 0. 8 Ma B. P. ，以溫和的溫帶環境為主，有時可短期處於亞熱帶環境，植被繁盛，動物多樣，是古人類在此活動的主要時期。他們的活動集中於湖濱地區，湖泊為淡水。
(3)0. 8 ～ 0. 128 Ma B. P. ，幹旱的溫帶環境，比上壹階段幹旱和較冷，但仍發現馬梁、雀兒溝、武家梁、許家窯等遺址，說明早期古人類在此生存、演化的連續性。
(4)0. 128 ～ 0. 01 Ma B. P. ，泥河灣古湖消失，桑幹河出現，氣候環境比上壹階段更為幹冷。但古人類生產力水平提高，廣泛活動於桑幹河兩岸。
(5)0. 1 Ma B. P. 至現在，經歷了全新世中期的溫暖濕潤階段，史前文明得到進壹步發展。距今 3000年以後，氣候條件與現在類似，但古人類生產力提高，能抵禦較惡劣的環境，揭開我國古人類發展歷史的新篇章。