刘东生：穿行在黄土科峰的“无人区”

2004年2月20日，人民大会堂里，灯光璀璨，鲜花如簇，中共中央总书记、国家主席胡锦涛向获得2003年度国家最高科学技术奖的中国科学院院士、中国科学院地质与地球物理研究所研究员刘东生颁发奖励证书和500万元奖金，当总书记同他热情握手表示祝贺时，大会堂内掌声雷动，经久不息。

地理学界有这样的说法：目前人类了解地球的自然历史有三本书，一本是深海沉积物，一本是极地冰芯，第三本便是中国的黄土。国际上认为，“黄土”这本书念得最好的是中国的刘东生院士。

破解天书：踏遍千沟万壑

刘东生1917年11月出生于辽宁沈阳，1942年毕业于西南联合大学地质学专业。50年代，为响应国家的号召，他和一群地质工作者参加了三门峡水库、龙羊峡水库的坝址及金、铜、镍矿的勘探工作。1954年夏天，刘东生和一个由古生物学、地质学研究人员组成的综合考察小组来到河南省会兴镇。他发现这里的窑洞跟城市里的楼房一样，在同一个位置有好几层。所不同的是，这些窑洞的房顶都是一片红色的土和下层一片被老乡称之为“料姜石”的石灰质结合层，科学名称为土壤层的淀积层。老乡们就利用淀积层的坚固性，来做窑洞的顶，相当于天然的天花板。

让刘东生感到奇怪的是，这样的淀积层水平延伸得很长，而且一层层和黄土、红色的土相间隔，三层窑洞都同样是以料姜石做天花板，黄土做墙，红色的土做地。这样的结构引起了原本研究古生物的刘东生的极大兴趣。于是，一回到驻地，刘东生便跑去请教土壤学家朱显漠，朱显漠院士告诉他，以前被杨钟健先生称为“红色的土”这部分，属于古土壤层。

250万年前，就在这片几乎是寸草不生的黄土高原的位置上，还是一片美丽的草原。然而，几乎是一夜之间，一场接一场沙尘暴把远至中亚，近到我国新疆的沙漠和戈壁上的细尘吹了过来，最初的时候，草原上的草还能拦住一些尘土，可是，这样的尘土一年年越积越厚，甚至一场大的风沙把整头的牛羊埋住。

“设想一下，如果每次这样的天气会带来0.01毫米厚的尘土，每年十次便能积0.1毫米，十年1毫米，一百年1厘米，一千年10厘米，一万年1米。到现在，黄土高原上最厚的地方已经深达250米，就是说，我们现在所见的黄土高原已经存在了250万年。从地质上讲，我国的干旱史也有250万年了。如今，中国一代一代研究黄土的人们还在读着黄土这本书，希望在解读这本天书的过程中，能够找到中国乃至全球环境、气候演变的历程和规律。”刘东生院士说。

50年代中期，中科院有个重要的研究项目是黄河中游水土保持问题，由刘东生设计了一个大面积网络状路线调查方案。这是一次向黄土进军的誓师。就这样，凭对科学工作的热情，依靠两条腿，各调查小组步行走完了每条路线。在黄土高原完成了东西与南北向行程上万里的10条大剖面调查，收集了大量第一手资料，为我国黄土研究走上世界舞台迈出了坚实的一步。

刘东生的学生、著名土壤农化专家石元春回忆说：“一个炎夏，在晋西野外考察，我们每天手提地质锤，背着装满黄土标本的地质包，一路观察地形地貌，描述剖面和填图，登山爬坡步行几十里。刘先生在野外描述剖面、填图、素描和拍照严肃认真，一丝不苟；对年轻人既循循善诱，又要求极严。”“描述地质剖面时，为了观察一个性状，刘东生不畏艰险地攀登一二十米高的黄土峭壁。他常告诫我们，不要轻易放过一个地质现象，因为它是过去地质时期留下的痕迹和证据，是科学研究的重要素材。刘先生严谨的科学态度和作风使我终生受益。”

在晋西五寨县，石元春翻过一道黄土墚，下到沟底时，向刘先生请教：“我们通过对黄土地貌、地层和地质剖面的观察研究，去恢复几百万年前的气候、植被、土壤和黄土的生成环境时，是否可以用我们有亲身感受的现代地面景观及其演变来类比和推理？”刘先生高兴地笑着说：“石元春，看来你有点入门了，这就是‘将今论古’嘛！”在刘东生导师的指导下，石元春完成了论文《晋西黄土及其生成》，并在中国第四纪地质研究会成立暨第一次代表大会上作了报告。

“黄土地是我们祖辈世代休养生息的地方，它是一个巨大的地质文献库，隐含着地球环境变化的各种信息；它像一把钥匙，能够解开无数的谜。”刘东生精神矍铄地谈起自己对黄土地的感情。

黄土是中国分布最广的第四纪沉积物，黄土高原是我国独有的黄土地貌景观。他通过大量实地调查，采集样品，进行各种实验室分析，研究黄土的分布、颗粒组成及其空间变化，分析黄土化学成分、矿物组成、物理性质，鉴定黄土中的动植物化石及孢粉化石。最后，他得出了黄土是风成的，是西北地区戈壁、沙漠中的细粒物质被风吹到黄土高原堆积而成的结论。他经过多年的野外调查，发现和研究了黄土中埋藏的哺乳动物化石，于1963年提出中国黄土层划分为午城黄土、离石黄土、马兰黄土，这一广为采用的划分方案。

20世纪70年代以来，世界各国的环境科学家动用大量人力、物力，研究过去数百万年中的气候变化，试图发现气候变化的规律和趋势。一般认为，古环境变化的信息在深海沉积物中保存最好，极地冰层也能够系统反映气候变化，只是覆盖的年代跨度不如深海沉积物。而同人类生存空间最为密切的陆相沉积物，因其连续性差、易受风化等特性而长期不受重视。以刘东生为首的中国科学家，独具慧眼，选取中国黄土沉积物作为研究对象，取得了突破性成果———开拓了利用华中地区黄土沉积测量250万年来的地质气候变化的新方法，刘东生被认为是有关中国黄土序列的古环境研究之父。

见症下药：苦苦寻觅大处方

“文化大革命”一度中断了刘东生的黄土研究。然而，一个偶然的机会使他重新亲近了黄土地。

1966年，刘东生调任中科院贵阳地球化学研究所第四纪地质研究室主任。1969年，刘东生收到一封特殊的信函，讲有一种叫“克山病”的病与黄土可能有关系，特邀他这位“老黄土”配合参加调查。

中国的北方地区，自30年代发现每年冬天都受到被称为“克山病”的侵袭，在延安、绥德等贫困老区，发病尤为严重。“患者发高烧，吐黄水，有的人一天便死了。有人怀疑是霍乱病，有人猜测是细菌传染。经解剖发现，是心脏肌肉坏死。医学上当时还没有发现过这种病症，便以发现地黑龙江的克山县命名为‘克山病’。”

于是，黄土再次走进刘东生的视野，他结合新技术、新方法对黄土进行了更加深入系统的研究。

刘东生在陕西调查水土时，他们每走到一个村子，先了解有几口井、村里人吃什么粮食，然后打水化验，对粮食取样分析，连种粮食的土也做化学检测。“化学分析主要是看缺什么化学元素，根据地质学原理，河流是往下的，物质、元素便从上游带到下游，上游是缺乏的，下游是沉积、是富集。多的会中毒，少也会有缺乏症。”根据这样一个地质原理，他们调查地方的水、土、粮及人的头发，对一些病区与非病区进行了对比分析研究。

“这种病有个特点，每隔十来年爆发一次，有周期性。我们在科考中发现从东北往西南发病区呈一条带状，黑龙江———吉林———内蒙———陕北———四川———西藏，这个病分布有区域性。”

刘东生说他最高兴的是，黄土的基础研究可以为黄土高原的可持续发展不断提供科学的依据，也可通过黄土的有关研究为治理地方病找病因，造福于民。

刘东生主持的研究小组对发现克山病的起因起到了关键作用。该病的病因主要是黄土地中缺乏硒、钼、铜等微量元素，给当地百姓补充硒和其他营养物，服用一种叫做亚硒酸纳的药片，这种地方病逐渐绝迹了。

刘东生说：“前年，我碰到黑龙江克山县克山防疫站的站长，他跟我开玩笑说，我们要摘掉克山病的帽子了，我也该‘下岗’了。现在，这种病已完全攻克了，很高兴。”

2002年4月12日下午，美国南加州大学报告厅。一位身材微瘦、身着黑色礼服的中国科学家步入领奖台，在接受世界环境科学最高奖“泰勒环境奖”奖牌的一刹那，整个会场爆出热烈的掌声。看见金灿灿的奖牌、听到震耳欲聋的掌声，刘东生院士老泪纵横：“70年来，中国的地质学研究成果终于登上国际舞台的制高点了。”

“泰勒环境奖”是世界环境科学领域的最高奖，有“环境科学的诺贝尔奖”之称。“泰勒环境奖”由美国人约翰·泰勒和艾莉思·泰勒于1973年创立，授予对发现和解决世界范围的环境问题做出重大贡献的科学家，自1974年起每年授予一次，由美国南加州大学负责管理，获奖者得到20万美元奖金、一面金牌。刘东生成为获此殊荣的首位中国大陆科学家。

“自然界沧海桑田的环境变化也在地球上刻下了三本完整的历史大书：一本是完整保存古环境变化信息的深海沉积，一本是系统反映气候变化的极地冰川，而第三本书则是中国的黄土沉积。这三本书是我们认识地球上自然历史、气候、生物变迁的最佳文献档案。”2002年度“泰勒环境奖”的颁奖典礼上，评审委员会成员科恩教授用这样颇有诗意的语言，描述我国黄土沉积这一独特的地质现象，同时也肯定了以刘东生为代表的中国科学家在黄土研究方面所取得的卓越成绩。

人比山高：极地大穿越

刘东生的相当一部分科学考察工作是在被称为“世界第三极”的青藏高原完成的。“青藏高原是至今许多科学家思想的发源地。全世界的很多科学家都看重这个地方，特别是在环境科学上，青藏高原居于非常重要的位置。”

每当说起青藏高原，刘东生总是神采飞扬，思路宽阔，从冰川、植被、融水、地质、环境、动物无不涉猎。高耸的青藏高原，在刘东生的眼中之所以这般神圣，这是因为他经过多年的考察，看到了它的不寻常。他指出，按照地球板块理论，世界几大洲分处于几个板块之中，青藏高原这个地方，恰好处于欧亚板块和印度板块的汇合处，因此成为科学家们了解和认识地球内部结构非常关键的地区之一。由于印度板块的楔进，亚欧板块的挤压，促使青藏高原逐年抬升，成为世界屋脊。在这个特殊的地方，动物、植物、气候、人文等都出现了特殊性。

说到青藏高原科考,刘东生的言谈中明显地增添了浓重的感情色彩，“我们中不少人从青年到壮年到老年，为青藏高原奋斗了差不多50年，不仅奉献了自己的青春而且奉献了自己的一生。”

刘东生对高原研究情有独钟，具有一种献身精神，为了拍摄专业图片和采样，攀陡坡爬悬崖是家常便饭。在青藏高原采样和实测上新世剖面，他专挑侵蚀风化强烈的地方采样点，带头采样、测量，“捷足”先登，“如履平地”。

刘东生十分清楚，一位科学考察工作者，仅仅悉知“世界第三极”———青藏高原是不够的，还必须了解更多的地方，特别是南极、北极。出于宏观环境考察的需要，1991年，在他74岁时去了南极。大凡没有远征过的考察队员，在重大考察行动之前，想到未来的艰险，心绪总是格外地不平静。刘东生说，他去南极之前没有出现这样的心态，主要得益于多年的青藏高原考察探险，攀高崖、越鸿沟、睡野外、忍饥饿，对于类似的艰险已司空见惯。当他来到天高地阔、冰原无际的南极，使他感到宇宙从未有过的浩大。特别是当他伫立在海边，看到浮冰躺在蔚蓝色的海面上，在海流的作用下，静静地漂移着。碎冰时聚时散，冰山由于角度的变换，呈现出多姿的造型。在他看来，南极的大自然真是玄妙极了。

刘东生踏访完南极乔治王岛，禁不住北极的诱惑，1996年8月，又远征那里的斯瓦巴德岛。南北极强烈的对比，使他看到了两地悬殊的差异。地处南纬62度12分的南极乔治王岛，地面上长着茵茵的小草，艳丽的野花在微风中摇曳。刘东生作为古环境研究学者，更关心美欧冰川学家刚刚完成的在格陵兰冰盖上钻取冰岩芯的情况。科学家在格陵兰冰盖钻取了深达3000米的冰岩芯。他认为，这个科研成就是巨大的，人们由此可以追溯20余万年的气候状况，从中找出演化规律，推导今后的气候变化。

令世人瞩目的地球三极，刘东生都到了，而且是在年迈之际，实现了他的极地梦。这位我国唯一到过“三极”———南极、北极、珠穆朗玛峰的老人向记者透露，“中国科学家最近将在挪威属斯瓦尔巴德群岛上建设中国第一座北极科学探险考察站，并开始对北极地区进行综合科学考察。”