山东丘陵是最早升出水面的古陆的一部分，其后虽也有过为海水淹没的时候（如在寒武纪、奥陶纪），但从长期来看，大部分时间是陆地，而且近期还在上升。山东丘陵上升的时候，旁边的平原却在下沉，使海水曾淹没到太行山麓，黄河和其他众多入海的洪流带来大量泥沙淤积，于是有了今天的华北大平原。
三、旧石器时代
这一时期的人类，以打制石器为生产工具，过着采集和狩猎生活。距今一万年时，中国的旧石器时代结束。
这个时代是地球上气候发生剧烈变化的时代。北半球的中高纬度的全部地区、低纬度地区的一些高山出现了大规模的冰川活动。冰川的前进和退缩，形成了寒冷的冰期和温暖的间冰期的多次交替，并导致海平面的大幅度升降、气候带的转移、动植物的迁徙绝灭。中国华北更新世可以分为4个时间单位，依次称为“泥河湾期”、“公王岭期”、“周口店期”、“马兰黄土期”。泥河湾期相当于早更新世，公王岭期和周口店期分别相当于中更新世的早期和晚期，马兰黄土期则相当于晚更新世。
泥河湾期的地层以由砾石、砂、泥灰岩、粘土构成的河湖相堆积为代表。“泥河湾动物群”由长鼻三趾马、板齿犀、后裂爪兽等第三纪末期的残余种属和象、马、骆驼、野牛、羊等近代哺乳动物的属组成。其中有许多是北方型的动物，反映一种比较凉爽的疏林草原环境。泥河湾期地层除分布在横亘于山西、河北两省北部的泥河湾盆地外，在黄河中游的汾渭地堑区等地也有出露。现已从这个时期的地层中发现了3个旧石器地点：山西南部的西侯度、位于泥河湾盆地里的小长梁、东谷坨。埋藏环境表明当时人们是沿着湖滨、河岸活动的。
公王岭期地层以夹有古土壤的厚层原生黄土为代表，标准地点在陕西省蓝田县公王岭。从这里除发现蓝田人头骨化石和石器外，还发现了一个由38种动物组成的“公王岭动物群”，包括一些第三纪的种属（如巨剑齿虎、奈王爪兽等）和较多的更新世种属，现生种属仅占整个动物群的13%。公王岭动物群中有一批过去未曾在秦岭以北发现过的南方种类，如大熊猫、东方剑齿象、巨貘、中国貘、中国爪兽、毛冠鹿和苏门羚等，这表明当时华北的气侯比较温暖湿润。公王岭期的人类活动遗迹除蓝田外，还见于山西南部的□河等地。从埋藏环境看，当时人们似乎更多地活动于河谷地带。
周口店期的标准地点是北京人遗址，属洞穴堆积。这时黄土堆积在华北广泛形成。周口店动物群由近100种哺乳动物组成，可分成3类：首先是泥河湾期残留的种属（如剑齿虎、居氏大河狸、三门马等）；其次是真正的更新世种属（如纳玛象、披毛犀、肿骨大角鹿、中国缟鬣狗、洞熊、杨氏虎等）；最后是一些最早出现的现代哺乳动物种（如狼、棕熊、小型啮齿类动物）。从生态上看，这个动物群所反映的气侯和地理环境非常复杂，但大部分是温带古北界的种类。这表明当时周口店一带的气侯总的来说具有温带特点，和今日华北接近。不过，其间曾发生过多次冷暖、干湿的明显波动，而且气侯的大陆性程度有逐渐加强的趋势。
马兰黄土期地层以分布极广的晚更新世马兰黄土和河流的或河湖相的堆积为代表，标准动物群是产自鄂尔多斯高原东南角的河湖相堆积层中的“萨拉乌苏动物群”。它的重要成员有纳玛象、野驴、普氏野马、披毛犀、诺氏驼、马鹿、河套大角鹿、王氏水牛、原始牛和最后斑鬣狗等，多半是适应草原生活的动物，但也有一些喜欢在水边、林边生活。从动物群总的特点来看，华北在马兰黄土期的气侯要比前一时期寒冷和干燥。
更新世期间，东北的气侯和华北的差别不大。辽宁也有早期人类的活动。从晚更新世起，东北与华北在气侯上的差别越来越明显。这一时期生活在东北的是“猛犸象－披毛犀动物群”，它在成分上与西伯利亚动物群基本相同。像狼、洞熊、猛犸象、普通马、披毛犀、马鹿、大角鹿、野牛、原始牛等，从中国东北到西伯利亚以至欧洲，都有它们的踪迹。这一动物群拥有萨拉乌苏动物群所缺少的猛犸象和东北野牛等种属；森林动物所占比重也大于华北的动物群。这些差异，表明晚更新世东北的气候总的说来是比较寒冷和潮湿的。
由于纬度较低的缘故，长江以南地区在更新世期间气侯的变化不如北方显着。从分布很广的石灰岩洞穴或裂隙堆积中发现的“大熊猫-剑齿象动物群”，从早更新世一直延续到晚更新世。只是根据一些特殊或稀有的种类，才能对“大熊猫-剑齿象动物群”作进一步的早、中、晚划分。华南也存在河湖相堆积中的更新世哺乳动物群，如早更新世的云南元谋动物群和晚更新世的四川资阳动物群。元谋动物群反映一种比较凉爽的疏林草原环境，大熊猫-剑齿象动物群则反映温暖湿润的山林环境。资阳动物群除含有犀牛、水鹿和剑齿象等大熊猫-剑齿象动物群的成分外，还包括一般只生活在高寒地区的猛犸象，其性质比较复杂。
在更新世冰期和间冰期气侯影响下，植被也发生了相应的变化。华北位于寒温带、温带区域与亚热带区域之间，属过渡地带，所以受冰期、间冰期气侯交替变化的影响尤其强烈。孢粉分析的结果表明：从早更新世到晚更新世，这里至少可以划分出5个冷期和4个暖期。冷期的年平均气温比现今的要低4～7。5℃，而暖期的年平均气温比现今的要高。在冷期里，暗针叶林（云杉、冷杉林，或云杉、冷杉、松林，或含云杉、冷杉、松的针叶阔叶混交林）发育，从高山向河谷和平原、从北向南蔓延。但在冷期的极盛阶段则代之以适应干冷气侯的草原性植被。在暖期里，盛行针叶阔叶混交林或阔叶林。据研究，公王岭的蓝田人生活在暖期里，山西省阳高县许家窑人生活在冷期里。北京人的时代延续达50万年，其间曾发生多次冷暖期的交替变化。
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