劉東生：穿行在黃土科峰的“無人區”

2004年2月20日，人民大會堂里，燈光璀璨，鮮花如簇，中共中央總書記、國家主席胡錦濤向獲得2003年度國家最高科學技術獎的中國科學院院士、中國科學院地質與地球物理研究所研究員劉東生頒發獎勵證書和500萬元獎金，當總書記同他熱情握手表示祝賀時，大會堂內掌聲雷動，經久不息。

地理學界有這樣的說法：目前人類了解地球的自然歷史有三本書，一本是深海沉積物，一本是極地冰芯，第三本便是中國的黃土。國際上認為，“黃土”這本書念得最好的是中國的劉東生院士。

破解天書：踏遍千溝萬壑

劉東生1917年11月出生于遼寧沈陽，1942年畢業于西南聯合大學地質學專業。50年代，為響應國家的號召，他和一群地質工作者參加了三門峽水庫、龍羊峽水庫的壩址及金、銅、鎳礦的勘探工作。1954年夏天，劉東生和一個由古生物學、地質學研究人員組成的綜合考察小組來到河南省會興鎮。他發現這里的窯洞跟城市里的樓房一樣，在同一個位置有好幾層。所不同的是，這些窯洞的房頂都是一片紅色的土和下層一片被老鄉稱之為“料姜石”的石灰質結合層，科學名稱為土壤層的淀積層。老鄉們就利用淀積層的堅固性，來做窯洞的頂，相當于天然的天花板。

讓劉東生感到奇怪的是，這樣的淀積層水平延伸得很長，而且一層層和黃土、紅色的土相間隔，三層窯洞都同樣是以料姜石做天花板，黃土做墻，紅色的土做地。這樣的結構引起了原本研究古生物的劉東生的極大興趣。于是，一回到駐地，劉東生便跑去請教土壤學家朱顯漠，朱顯漠院士告訴他，以前被楊鐘健先生稱為“紅色的土”這部分，屬于古土壤層。

250萬年前，就在這片幾乎是寸草不生的黃土高原的位置上，還是一片美麗的草原。然而，幾乎是一夜之間，一場接一場沙塵暴把遠至中亞，近到我國新疆的沙漠和戈壁上的細塵吹了過來，最初的時候，草原上的草還能攔住一些塵土，可是，這樣的塵土一年年越積越厚，甚至一場大的風沙把整頭的牛羊埋住。

“設想一下，如果每次這樣的天氣會帶來0.01毫米厚的塵土，每年十次便能積0.1毫米，十年1毫米，一百年1厘米，一千年10厘米，一萬年1米。到現在，黃土高原上最厚的地方已經深達250米，就是說，我們現在所見的黃土高原已經存在了250萬年。從地質上講，我國的干旱史也有250萬年了。如今，中國一代一代研究黃土的人們還在讀著黃土這本書，希望在解讀這本天書的過程中，能夠找到中國乃至全球環境、氣候演變的歷程和規律。”劉東生院士說。

50年代中期，中科院有個重要的研究項目是黃河中游水土保持問題，由劉東生設計了一個大面積網絡狀路線調查方案。這是一次向黃土進軍的誓師。就這樣，憑對科學工作的熱情，依靠兩條腿，各調查小組步行走完了每條路線。在黃土高原完成了東西與南北向行程上萬里的10條大剖面調查，收集了大量第一手資料，為我國黃土研究走上世界舞臺邁出了堅實的一步。

劉東生的學生、著名土壤農化專家石元春回憶說：“一個炎夏，在晉西野外考察，我們每天手提地質錘，背著裝滿黃土標本的地質包，一路觀察地形地貌，描述剖面和填圖，登山爬坡步行幾十里。劉先生在野外描述剖面、填圖、素描和拍照嚴肅認真，一絲不茍；對年輕人既循循善誘，又要求極嚴。”“描述地質剖面時，為了觀察一個性狀，劉東生不畏艱險地攀登一二十米高的黃土峭壁。他常告誡我們，不要輕易放過一個地質現象，因為它是過去地質時期留下的痕跡和證據，是科學研究的重要素材。劉先生嚴謹的科學態度和作風使我終生受益。”

在晉西五寨縣，石元春翻過一道黃土墚，下到溝底時，向劉先生請教：“我們通過對黃土地貌、地層和地質剖面的觀察研究，去恢復幾百萬年前的氣候、植被、土壤和黃土的生成環境時，是否可以用我們有親身感受的現代地面景觀及其演變來類比和推理？”劉先生高興地笑著說：“石元春，看來你有點入門了，這就是‘將今論古’嘛！”在劉東生導師的指導下，石元春完成了論文《晉西黃土及其生成》，并在中國第四紀地質研究會成立暨第一次代表大會上作了報告。

“黃土地是我們祖輩世代休養生息的地方，它是一個巨大的地質文獻庫，隱含著地球環境變化的各種信息；它像一把鑰匙，能夠解開無數的謎。”劉東生精神矍鑠地談起自己對黃土地的感情。

黃土是中國分布最廣的第四紀沉積物，黃土高原是我國獨有的黃土地貌景觀。他通過大量實地調查，采集樣品，進行各種實驗室分析，研究黃土的分布、顆粒組成及其空間變化，分析黃土化學成分、礦物組成、物理性質，鑒定黃土中的動植物化石及孢粉化石。最后，他得出了黃土是風成的，是西北地區戈壁、沙漠中的細粒物質被風吹到黃土高原堆積而成的結論。他經過多年的野外調查，發現和研究了黃土中埋藏的哺乳動物化石，于1963年提出中國黃土層劃分為午城黃土、離石黃土、馬蘭黃土，這一廣為采用的劃分方案。

20世紀70年代以來，世界各國的環境科學家動用大量人力、物力，研究過去數百萬年中的氣候變化，試圖發現氣候變化的規律和趨勢。一般認為，古環境變化的信息在深海沉積物中保存最好，極地冰層也能夠系統反映氣候變化，只是覆蓋的年代跨度不如深海沉積物。而同人類生存空間最為密切的陸相沉積物，因其連續性差、易受風化等特性而長期不受重視。以劉東生為首的中國科學家，獨具慧眼，選取中國黃土沉積物作為研究對象，取得了突破性成果———開拓了利用華中地區黃土沉積測量250萬年來的地質氣候變化的新方法，劉東生被認為是有關中國黃土序列的古環境研究之父。

見癥下藥：苦苦尋覓大處方

“文化大革命”一度中斷了劉東生的黃土研究。然而，一個偶然的機會使他重新親近了黃土地。

1966年，劉東生調任中科院貴陽地球化學研究所第四紀地質研究室主任。1969年，劉東生收到一封特殊的信函，講有一種叫“克山病”的病與黃土可能有關系，特邀他這位“老黃土”配合參加調查。

中國的北方地區，自30年代發現每年冬天都受到被稱為“克山病”的侵襲，在延安、綏德等貧困老區，發病尤為嚴重。“患者發高燒，吐黃水，有的人一天便死了。有人懷疑是霍亂病，有人猜測是細菌傳染。經解剖發現，是心臟肌肉壞死。醫學上當時還沒有發現過這種病癥，便以發現地黑龍江的克山縣命名為‘克山病’。”

于是，黃土再次走進劉東生的視野，他結合新技術、新方法對黃土進行了更加深入系統的研究。

劉東生在陜西調查水土時，他們每走到一個村子，先了解有幾口井、村里人吃什么糧食，然后打水化驗，對糧食取樣分析，連種糧食的土也做化學檢測。“化學分析主要是看缺什么化學元素，根據地質學原理，河流是往下的，物質、元素便從上游帶到下游，上游是缺乏的，下游是沉積、是富集。多的會中毒，少也會有缺乏癥。”根據這樣一個地質原理，他們調查地方的水、土、糧及人的頭發，對一些病區與非病區進行了對比分析研究。

“這種病有個特點，每隔十來年爆發一次，有周期性。我們在科考中發現從東北往西南發病區呈一條帶狀，黑龍江———吉林———內蒙———陜北———四川———西藏，這個病分布有區域性。”

劉東生說他最高興的是，黃土的基礎研究可以為黃土高原的可持續發展不斷提供科學的依據，也可通過黃土的有關研究為治理地方病找病因，造福于民。

劉東生主持的研究小組對發現克山病的起因起到了關鍵作用。該病的病因主要是黃土地中缺乏硒、鉬、銅等微量元素，給當地百姓補充硒和其他營養物，服用一種叫做亞硒酸納的藥片，這種地方病逐漸絕跡了。

劉東生說：“前年，我碰到黑龍江克山縣克山防疫站的站長，他跟我開玩笑說，我們要摘掉克山病的帽子了，我也該‘下崗’了。現在，這種病已完全攻克了，很高興。”

2002年4月12日下午，美國南加州大學報告廳。一位身材微瘦、身著黑色禮服的中國科學家步入領獎臺，在接受世界環境科學最高獎“泰勒環境獎”獎牌的一剎那，整個會場爆出熱烈的掌聲。看見金燦燦的獎牌、聽到震耳欲聾的掌聲，劉東生院士老淚縱橫：“70年來，中國的地質學研究成果終于登上國際舞臺的制高點了。”

“泰勒環境獎”是世界環境科學領域的最高獎，有“環境科學的諾貝爾獎”之稱。“泰勒環境獎”由美國人約翰·泰勒和艾莉思·泰勒于1973年創立，授予對發現和解決世界范圍的環境問題做出重大貢獻的科學家，自1974年起每年授予一次，由美國南加州大學負責管理，獲獎者得到20萬美元獎金、一面金牌。劉東生成為獲此殊榮的首位中國大陸科學家。

“自然界滄海桑田的環境變化也在地球上刻下了三本完整的歷史大書：一本是完整保存古環境變化信息的深海沉積，一本是系統反映氣候變化的極地冰川，而第三本書則是中國的黃土沉積。這三本書是我們認識地球上自然歷史、氣候、生物變遷的最佳文獻檔案。”2002年度“泰勒環境獎”的頒獎典禮上，評審委員會成員科恩教授用這樣頗有詩意的語言，描述我國黃土沉積這一獨特的地質現象，同時也肯定了以劉東生為代表的中國科學家在黃土研究方面所取得的卓越成績。

人比山高：極地大穿越

劉東生的相當一部分科學考察工作是在被稱為“世界第三極”的青藏高原完成的。“青藏高原是至今許多科學家思想的發源地。全世界的很多科學家都看重這個地方，特別是在環境科學上，青藏高原居于非常重要的位置。”

每當說起青藏高原，劉東生總是神采飛揚，思路寬闊，從冰川、植被、融水、地質、環境、動物無不涉獵。高聳的青藏高原，在劉東生的眼中之所以這般神圣，這是因為他經過多年的考察，看到了它的不尋常。他指出，按照地球板塊理論，世界幾大洲分處于幾個板塊之中，青藏高原這個地方，恰好處于歐亞板塊和印度板塊的匯合處，因此成為科學家們了解和認識地球內部結構非常關鍵的地區之一。由于印度板塊的楔進，亞歐板塊的擠壓，促使青藏高原逐年抬升，成為世界屋脊。在這個特殊的地方，動物、植物、氣候、人文等都出現了特殊性。

說到青藏高原科考，劉東生的言談中明顯地增添了濃重的感情色彩，“我們中不少人從青年到壯年到老年，為青藏高原奮斗了差不多50年，不僅奉獻了自己的青春而且奉獻了自己的一生。”

劉東生對高原研究情有獨鐘，具有一種獻身精神，為了拍攝專業圖片和采樣，攀陡坡爬懸崖是家常便飯。在青藏高原采樣和實測上新世剖面，他專挑侵蝕風化強烈的地方采樣點，帶頭采樣、測量，“捷足”先登，“如履平地”。

劉東生十分清楚，一位科學考察工作者，僅僅悉知“世界第三極”———青藏高原是不夠的，還必須了解更多的地方，特別是南極、北極。出于宏觀環境考察的需要，1991年，在他74歲時去了南極。大凡沒有遠征過的考察隊員，在重大考察行動之前，想到未來的艱險，心緒總是格外地不平靜。劉東生說，他去南極之前沒有出現這樣的心態，主要得益于多年的青藏高原考察探險，攀高崖、越鴻溝、睡野外、忍饑餓，對于類似的艱險已司空見慣。當他來到天高地闊、冰原無際的南極，使他感到宇宙從未有過的浩大。特別是當他佇立在海邊，看到浮冰躺在蔚藍色的海面上，在海流的作用下，靜靜地漂移著。碎冰時聚時散，冰山由于角度的變換，呈現出多姿的造型。在他看來，南極的大自然真是玄妙極了。

劉東生踏訪完南極喬治王島，禁不住北極的誘惑，1996年8月，又遠征那里的斯瓦巴德島。南北極強烈的對比，使他看到了兩地懸殊的差異。地處南緯62度12分的南極喬治王島，地面上長著茵茵的小草，艷麗的野花在微風中搖曳。劉東生作為古環境研究學者，更關心美歐冰川學家剛剛完成的在格陵蘭冰蓋上鉆取冰巖芯的情況。科學家在格陵蘭冰蓋鉆取了深達3000米的冰巖芯。他認為，這個科研成就是巨大的，人們由此可以追溯20余萬年的氣候狀況，從中找出演化規律，推導今后的氣候變化。

令世人矚目的地球三極，劉東生都到了，而且是在年邁之際，實現了他的極地夢。這位我國唯一到過“三極”———南極、北極、珠穆朗瑪峰的老人向記者透露，“中國科學家最近將在挪威屬斯瓦爾巴德群島上建設中國第一座北極科學探險考察站，并開始對北極地區進行綜合科學考察。”