跨越地球三极雪 解读黄土万卷书

环境地质学家刘东生，1917年出生于辽宁沈阳。早年就读于天津南开中学。1938年考入昆明西南联大。后来进入当时的中央地质调查所工作，研究古生物，在鱼化石研究上取得一定的成就。1947年获得中国地质学会的马以思奖。

1954年李四光倡导加强第四纪地质研究。刘东生调任第四纪研究室副主任。1955年他选择我国具有特色的第四纪沉积物――黄土堆积作为主攻方向。在1955年－1957年领导中国科学院水土保持综合考察队，论证了黄土的风成学说。出版了《黄河中游黄土》、《中国的黄土堆积》、《黄土的物质成分与结构》等专著，奠定了我国黄土地质研究的科学基础。

60年代，他领导了全国食管癌病因综合考察和东北克山病调查。由于他的呼吁和努力，环境地质学在中国兴起。1985年，刘东生以第四纪黄土地质和全球冷暖变化的研究获得国际地质学界的高度评价。《黄土与环境》获得1989年中国科学院科技进步一等奖。

1964年，刘东生先后担任希夏邦马峰和珠穆朗玛峰科学考察队副队长，取得了丰硕的考察资料和研究成果，出版了多种科学考察和研究报告。1986年，他因为青藏高原的研究获得中国科学院自然科学特等奖，1987年国家自然科学一等奖。

1980年刘东生被选为中国科学院学部委员。1982年他兼任中国科协书记处书记。1991年刘东生当选为第十三届国际第四纪研究联合会主席。

2002年，85岁的刘东生院士获得国际环境最高奖——泰勒奖。

与黄土结缘

19世纪60年代，一位德国地质学家来到中国西北，在横亘数省的黄土高原的峁梁上，他为这片巨大的黄土地貌所震惊。他后来提出，这片黄土高原是风力所形成的。

这位地质学家就是第一次提出“丝绸之路”的李希霍芬。

面对地球上这个独一无二的地质现象，中国科学家也在苦苦寻找它的成因。在以后的岁月了，科学家陆续提出了海成说和湖成说等许多说法。但是集中大规模的考察还要等到新中国成立以后。

1955年，中国派出综合考察队，对黄土高原的水土保持展开大规模的调查。领导这次调查的是古生物专家刘东生，后来，他不仅成为世界知名的黄土专家，而且带出了一支具有世界水平的黄土研究队伍。   (图为刘东生在南极)

曾涛：您第一次去黄土高原是在什么时候？

刘东生：我第一次是在1954年。

曾涛：您怎么发现这样一个地方是非常值得研究的？

刘东生：首先我们就在三门峡附近，当时对黄土可以说丝毫没有认识，不知道黄土是怎么一回事，就是说解决不了一个黄土的最简单的一个分层的问题。比如假设我们看一个地层，应该说有上面、中间、下边，我可以把它分开，每一层如果有不同，我就可以知道各处的变化，并可以作出比较。可是黄土远远地看去是一个大山，全是黄的。

曾涛：没有什么层次。

刘东生：哎，几乎是分不开。所以当时无从下手，也不知道应该从哪儿做起。现在的三门峡市有个小地方名叫惠兴镇，那里有一条沟，很深的沟。有一天晚上，刚下过雨，我们在沟上面散步，走到沟口上一看，沟里面的灯光一排一排的。就像重庆山城一层一层房子里的灯光。我们就觉得非常奇怪，为什么会有这样一层一层的灯光？第二天我们就去看，结果发现，原来这灯光就是从一层一层的窑洞里射出来的。那里的窑洞，顶上都有一层很厚很厚的一层钙板，钙就是石灰质，石灰质的钙板很坚硬，所以挖下去后，人住在里头，几十年都不会坏的。

为什么会有这个钙板呢？根据土壤学家的研究，钙板就代表一个过去的土壤层的底部，就是在形成一个土壤的过程中，土里面的钙质慢慢地被淋洗到底下来，聚集成一个像一层板子似的石灰质层。这就说明当时里头有土壤层。发现了这个土壤层以后，就和过去李希霍芬那个时代，杨钟健先生他们研究的那个时代就不一样了，就是说我们头一次解读了黄土之谜。这样，我们认识了黄土，黄土也认识了我们。

曾涛：那么您就可以以此为鉴，在别的地方也可以对当地的黄土进行研究了。

刘东生：是啊，我们在河南三门峡的经验，使我们后来到山西、陕西各处，都可以对当地的黄土作进一步的认识和研究了，可以更好地进行划分或比较了。

黄土研究的麦加

60年代以后，刘东生开始对黄土高原的考察进行总结，先后完成《关于黄河中游的黄土》，《中国的黄土堆积》，《黄土的物质成分和结构》三本著作。

他认为，黄土是由西北地区戈壁沙漠中的细粒物质吹到黄土高原堆积形成的。

20世纪70年代，刘东生选择陕西洛川黑木沟黄土剖面进行实验测定，证明中国的黄土在二百六十万年前已经开始堆积，并且经历了三十七个冷暖变换的气候旋回。洛川被国际地质学界称为“黄土研究的麦加”。

曾涛：现在社会上越来越多的人都开始在关心环境问题，很多人都认为，黄土现在之所以会这样，是由于以前人类滥砍滥伐，没有把水土保护好。

刘东生：根据我们研究的结果看，黄土不是从现在才水土流失的，在几十万年前，或者甚至上百万年前就已经有水土流失的现象，所以说水土流失是一种自然界的现象，是一个地质的现象。这点应该说也很容易理解，比方说我们在华北平原，华北平原都是土，华北平原的土从哪儿来的？就是从西边，把黄土高原的这些土冲到华北来了，华北平原才形成，你看黄河的河口，每年差不多要推进去相当长的距离了。所以我们从华北平原的形成就能理解，过去实际上黄土高原已经是被侵蚀了，只不过是人类的活动，加剧了水土流失的步伐。如果在自然的条件下，比方说我们有没有耕地，也没有放牛放羊，也没有修很多的道路，它的水土流失可能不会像现在厉害。

曾涛：所以照您这个研究，如果有水的话，能够种上植物，那水土可能就不会流失了。

刘东生：是啊，在黄土高原水是非常珍贵的，这个主要是由于黄土高原本身是一个半干旱地区，每年的降水量像北部小于400毫米，在南部可能稍微高一点，到500、600毫米这样的一个雨量，再加上黄土高原本身渗水渗得很快。

曾涛：您怎么发现它渗水很快？

刘东生：我记得在七几年的时候，当时地质部张宗祜院士，也是研究黄土的，我们都以洛川为大本营，洛川这个地方成了黄土研究的一个圣地，许靖华说它是一个世界研究黄土的麦加。张宗祜院士在洛川那儿黄土的沟里头打了一个洞子，就像我们现在地铁似的，观察黄土的地下水。我记得有一天我们到那儿去看，那洞子进去很深，要进去几百米呢，上面大概有50多米60米这么厚的黄土。下过雨以后，大概只要两天，洞里就可以接到从地面上渗下来的水了。这说明呢水渗下来的速度是很快的，简直就是漏水了。

曾涛：根本留不住水。

刘东生：留不住水，所以你种树种什么都很难生长起来，所以像山西、陕西好多地方种树都叫老头树，为什么叫老头树呢？种了几十年，那树还是很细，还是长不高，一看那样子也是很枯黄，没有什么枝叶茂盛那种劲，就稀稀拉拉的。

曾涛：即使是大片的种植，也很可能没用。

刘东生：至少现在我们还没看到这样大片成林的情况。黄土高原地区地形很复杂，两条大河，一条泾河，一条洛河，这两条河的河谷都很宽，在河谷里头有森林，可是不足为奇，因为它有水分，在河底下又挡风，也不会漏水。还有像黄土高原的子五岭、黄龙山这些地方的黄土薄，下面都是岩石，所以树扎根到石头缝里头就可以吸收到存留的水了，这些地区都有森林。但是一到黄土的面上，一到黄土的那些丘陵上头，生命就很难长起来了。所以黄土高原的面上看来还是一种草原，或者有树也是叫稀树草原，就是可以看到有那么几棵树，但不会是大片的森林。

曾涛：所以要保护黄土高原的水土，不是说简单地去植树造林就行了。

刘东生：对，和咱们一般的想象不一样，不是说我们造一片林子就可以了。恐怕除了造林以外，恢复它原来的这种草原景观恐怕是非常重要的。所以朱总理讲，退耕还林、还草，在黄土高原地区挺重要的。

曾涛：在您的研究当中后来发现，黄土高原的形成年代，在您的老师那一辈的时候是十几万年以前，到您研究的时候就发现是二百六十万年以前，到您的学生又往前推进很多。

刘东生：几乎是每隔十年，我们的研究就有一次质的飞跃或者是有一个新的发现，像我的老师杨钟健先生，他做那个工作的时候是30年代到40年代，他那个时候看到的黄土是十九万年，下面的黄土他没有叫黄土，叫红色土。等到我做研究的时候，就在他说的红色土里头发现了古土壤，可以从黄土和古土壤里知道有气侯的变化。一直到了差不多80年代这个时候，我们才更进一步地了解到，黄土不仅仅是黄土，黄土下面的红土，叫红黏土或者叫红土。过去我们都不认为这个跟风有什么关系，通过安芷生院士，还有丁仲礼他们做的工作，发现这个黄土红黏土里头也有跟黄土类似的东西。这个发现比较重要的点是在哪儿呢？就是说它认为这里边是有风的沉积，意思就是说，像现在我们的沙尘暴一样，沙尘暴就是干旱的时候，才有这种沙尘暴吹起来，如果湿润的时候就没有。那么说风的沉积在我们这个大陆上，可以到六百万年到八百万年。这是我们在90年代的工作。到最近，今年3月份，现在西安的地球环境研究所的所长郭正堂教授，在英国的《自然》杂志上发表了一篇文章，在甘肃秦安县，他发现的一个剖面是二千二百万年以前的黄土。就从二千二百万年到现在，我们可以找到一个连续不断地风吹来的东西的一个记录。这个二千二百万年连续不断的一个记录，现在在世界上恐怕还是第一个。所以他的文章发表以后引起了很大反响，这是一个很重要的科学上的发现。

沙尘暴与环境

60年代中期，在陕北出现的克山病让刘东生注意到环境和疾病之间的关系。也就在这个时候，国际上出现了环境保护的高潮，刘东生敏锐地注意到这个趋势，最早在中国开展了环境地质的研究。从此，他的黄土研究也与全球环境变化联系起来了。

在自然界有三种物质包含了地球不同时期的气候和环境变化的信息。这就是南极的冰芯，大洋深处的沉积物，还有中国的黄土。

在刘东生等中国科学家的努力下，中国黄土成为研究二百六十万年来气候变迁历程的可靠记录。

今天，中国科学家已经能够以千年为尺度，解读黄土中包含的环境变化信息。

这也为每年肆虐中国北方的沙尘暴的历史找到了答案。

曾涛：今年3月，北京经历了一场特别大的沙尘暴，据说是携带了三万吨黄土。在您的研究里面，历史上是否一直就有沙尘暴？

刘东生：应该说从历史上就有。中国史书上也有记载，《汉书》上就有记载，它叫“雨土”，十几万年以前，还有过一次相当大的黄土的沉积，我们北京附近各处所看到的黄土基本上都是这个时候所形成的。所以从某种意义上来说，沙尘暴也是一种自然的现象，造成了我们的黄土高原，我们北方的黄土。但是另一方面，沙尘暴的起因有两种，一种是自然的，比方说在干旱地区，特别干，特别旱，石头都风化了，粉碎了，风一吹把它吹出来了，变成了沙尘。还有一种就是原来环境很好的，有了植被了，但由于近些年人口的增长，不断地垦荒，不断地放牧，破坏了原来的生态环境，沙土露出来了，风一吹，就吹出来了。

曾涛：那在您看来，这些尘土都是从哪儿吹来的？

刘东生：最近他们气象学家跟地质学家研究的共同得到一个结论，比如说拿北京来说，这个尘土可能来自几个方面，其中一个是从境外来的，哈萨克斯坦、蒙古等，在那个地方就被风吹起来了，往往吹得比较高，有的时候5000米以上，我有一次就记录到了8000米，那么高的沙尘，当然很细了。还有的就从西边或者西北一直往东来，到北京这地方后沉降下来，还可以不断地继续往前走，一直到朝鲜半岛，到日本群岛，甚至于到夏威夷。最近我们3月份的这次尘暴，或者前两年的尘暴，在美国的西海岸，甚至在美国的中部都检测到了。

曾涛：是不是很坏的一件事情？

刘东生：当然它会造成一些破坏，但也不完全。有人讲了，夏威夷的农业就靠亚洲大陆上吹去的黄土落下来，才开始有它的农业。因为夏威夷全是火山，火山本身不容易形成土壤。从亚洲大陆吹过来的沙尘带来的含铁的或是别的什么物质，落到海洋里面，就促使海洋的微生物细菌的繁殖，他们说最早的这种生物，就是第一生产力，这个生物繁殖起来就可以为更高级一点的生物的繁殖起作用，像藻类什么的。藻类的繁殖又为更高的这些植物、动物起作用。所以它对于海洋里边的生物的繁殖来说，还起了一个好的作用。有一次日本的科学家就说，工业化有很多酸雨，酸雨下来以后就是使得生物、水体都受影响，他说黄沙里头含很多钙质或其他的矿物，把这个酸雨给中和了。