８７岁的刘东生院士，潜心研究黄土几十年，建立了黄土“新风成说”，奠基了环境演化的“多旋回学说”，建立了全球变化“国际对比标准”，并开辟了“青藏高原隆升与环境演变”新领域，先后完成了《黄河中游黄土》、《中国的黄土堆积》、《黄土与环境》等多部科研专著。《黄土与环境》一书后来以“Ｌｏｅｓｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ”为名在德国两次出版，成为国际古气候和古环境研究的重要参考书。凭着他对黄土研究的卓越成就，刘东生院士获得“环境科学的诺贝尔奖”——泰勒国际环境科学成就奖。日前，刘东生院士当之无愧地荣获２００３年度国家最高科学技术奖。

 

 

刘东生院士的研究领域是全球环境变化。当前，人类生存环境正面临一系列的问题，如沙漠化、干旱化、全球变暖等，这些问题对人类的生存和发展息息相关，从而成为国际研究热点。

 

自然环境是怎么变化的？变化原因是什么？趋势又是什么？尤其重要的是在这些环境变化的背景下人类如何应对？要回答这些问题，就需要科学家从地质记录中寻找答案。

 

黄土高原分布面积约４．４×１０５ｋｍ２，厚度最大的超过３００ｍ，这么巨厚的黄土是怎么形成的？长期以来，在科学界有两类观点。一种观点认为黄土是“风成”的，由风从沙漠里搬运过来的，这派观点最早是由德国科学家提出来的。第二派观点是由前苏联科学家提出来的，认为中国的黄土是“水成”的，即主要是水搬运沉积而成，而且主要是由洪水搬运沉积的。但不论是德国科学家还是前苏联专家都只是在野外考察了中国的黄土高原后得出各自观点，而没有从科学上深入地进行论证。风成、水成代表了截然不同的两种环境，阐明黄土的成因是黄土环境研究的首要问题。针对这个问题，刘东生院士从２０世纪５０年代开始，就组织几十个人的研究队伍对黄土高原十多条大断面徒步进行了野外考察，收集了大量的第一手资料，系统地采集和分析了大量的实验室样品，编制了大量的图件，完成了黄河中游黄土分布图、中国黄土分布图和３部专著，这项工作取得了很重要的突破，也就是提出了黄土的“新风成说”，从而平息了多年来的“风成”和“水成”之争。

 

黄土的“新风成学说”是在吸收了前人的风成学说的合理内涵的基础上发展的。它的发展主要体现在两个方面，一个方面是从时间上，把风成作用从黄土高原顶部黄土（大约是７万年）拓展到整个黄土序列（约２５０万年），过去的风成学说认为，黄土高原的顶部黄土沉积是风成的，而刘东生院士通过研究证明，整个黄土高原的沉积都是风成的；第二个方面是概念的扩展，过去的风成学说只强调黄土的搬运这一个过程作用，新风成学说则对物源、搬运、搬运时候的风力情况，沉积时候的环境面貌，以及沉积以后的变化这个全过程进行了阐述。黄土的沉积过程与我们现在看到的沙尘暴一样，是逐渐地从沙漠里面搬运出来，在黄土高原慢慢沉积起来，也就说，黄土是几百万年来一次次沙尘暴的叠加，它的沉积过程同时记录了环境变化的信息，黄土的新风成学说为从黄土沉积中提取环境变化信息奠定了基础。

 

新风成说后来在国际上得到广泛的接受，刘东生院士被公认为“风成学派”代表人。改革开放以来，国际上至少有一百位以上的科学家到中国来从事黄土的研究，发表了大量文章，这些文章都是以黄土的风成说为出发点的。正因为这一奠基性的工作，国际地圈－生物圈计划古全球变化（ＩＧＢＰ－ＰＡＧＥＳ）主席 Ｏｌｄｆｉｅｌｄ教授撰文评价说，刘东生是中国黄土古环境研究之父，他的研究在国际学术界所受到的尊重，是无论怎么评价都不为过的。

 

 

上个世纪初期，欧洲科学家通过 Ａｌｐｓ山地区的冰川沉积物研究发现，这个地区有四次冰期间冰期的变化，从而提出了四次冰期理论，即在第四纪时期（２５０万年以来），也就是地质历史上最新的一个时期，有四次冷暖的交替，冷的时期叫做冰期，两个冰期之间为温暖的间冰期，地质学上称之为旋回。这个理论后来得到北美、欧洲大陆冰川沉积物研究的证明，此后，四次冰期理论主导了２０世纪前半叶环境变化研究领域。刘东生院士坚信黄土高原的土层中埋藏着答案。他从２０世纪５０年代末期开始对这个理论提出了挑战。

 

黄土剖面中有两类颜色和结构都差别很大的地层单元。一类为黄土层，通常呈灰黄色，质地较均一，无明显结构；另一类为古土壤层，呈红色，有明显的土壤结构和土壤发生层次。黄土代表了寒冷干旱的气候环境，而古土壤则代表了暖湿的气候特点，黄土剖面由许多黄土与古土壤交替而成，说明气候冷暖干湿的交替远不止四次。１９５８年刘东生把这项成果以英文发表在《ｓｃｉｅｎｃｅ ｒｅｃｏｒｄ科学记录》上，引起国际科学家的关注，德国的一位专家马上把它翻译成德文，１９５９年在德国发表，介绍给欧洲的科学家。１９６１年，刘东生院士参加华沙会议（国际第四纪大会）的时候，同张宗祜教授一起在大会上报告了黄土－古土壤所揭示的冰期－间冰期多旋回的这一特点。之后，这个气候变化多旋回特点得到了国际上很多研究的证明。上个世纪６０年代中期开始，国际上开始执行深海钻探计划取得了大量深海沉积岩芯，进行了大量分析，这些结果都表明，第四纪时期环境气候变化确实具有多旋回性。多旋回理论可以简单地归纳为：第四纪环境变化为频繁的、周期性的冷暖交替。多旋回理论取代四次冰期经典理论，是全球环境变化研究历史上的一次重大革命。美国的自然科学研究会在评论最近几十年以来地球科学重大进展共有４项：一是板块构造理论的建立；第二是人类对环境的观察能力大大提高；第三就是冰期多旋回与地球轨道变化理论；第四是人类已经充分认识到，人类的活动已成为一种重要的地质营力。由此可见，气候变化多旋回理论在地球科学史上具有重要的地位。

 

对刘东生院士多旋回理论的奠基，国际上也有很多评论。Ｏｌｄｆｉｅｌｄ教授的文章曾经这么说过：“１９６１年，在他出席国际第四纪大会时，就通过典型黄土剖面的研究，提出了第四纪时期古气候变化远比原先视为经典的（四次）冰期要多得多的旋回”。国际黄土研究联合会主席英国ｓｍａｌｌｅｙ教授在一篇文章中这么写到：“１９６１年的波兰会议是一个重要的转折点。在这个会议上，中国科学家报告了黄土的成果……中国科学家显然走在了前面。”

 

 

全球变化研究是从２０世纪８０年代初开始提出、规划，并在８０年代中后期陆续开始实施的，成为全世界科学家们，特别是环境科学家们的一个共同努力的目标。全球变化就是要在全球与区域尺度上，了解环境是怎么变化的，为什么会变化。刘东生通过系统的研究，重建了２５０万年以来环境变化的历史，成为迄今全球唯一完整的陆地沉积记录。这方面的成果，１９８５年发表在《黄土与环境》中英文专著上，发表以后，应德国科学家的要求又对它进行了修订，以《中国黄土》为题在欧洲重新出版。对这项工作，国际上的有关科学家表示非常地钦佩与惊讶。华盛顿大学的Ｂｕｓａｃｃａ教授在一篇书评中就这么写道：“曾多少次，地质学家以及那些努力探索第四纪历史的学者们渴望着一个在完整性、时间跨度和详细程度可以与深海岩芯相媲美的陆相岩石记录？我们可以多年地苦苦奋斗去识别、去对比、去定年，可那总共才占第四纪时期一小部分的４、５个冰碛垄。我们怎能想到刘东生等对中国的（约）２００米厚、含３０多层古土壤以及无脊椎、脊椎动物和早期人类化石的风成沉积的研究竟然建立了整个第四纪时期的丰富记录！”同时，这些成果已写入欧美的一些教科书。

 

黄土、深海沉积、极地冰芯的记录已成为全球环境变化的三大国际对比标准。２００２年度“泰勒环境成就奖”评奖委员会评价说，“自然界把它的环境变化写入了三本天书，一本是深海沉积物，一本是极地冰芯沉积，另一本就是中国的黄土沉积物。……刘东生在半个世纪的不懈努力中和他的同事们一起开启了这三本天书中的一本——中国的风成黄土沉积。”

 

 

从上世纪６０年代起，刘东生院士把研究全球环境变化的视野，从黄土高原拓展到青藏高原，致力于青藏高原隆起与东亚环境演化的研究，他较早把仅从地球固体岩石中寻找环境答案的做法，扩展到整个地球圈，开辟了地球科学的新的研究领域。他的这一研究思想，近几年在国际上开始兴起，２０世纪９０年代以来，地球系统各圈层相互作用的研究，已经成为环境学术界的研究热点。

 

刘东生院士作为一个地学工作者和高山考察组织者，对青藏高原的希夏邦马峰、珠穆朗玛峰地区、南迦巴瓦峰以及天山的托木尔峰等地区进行大规模科学考察，对高山栎的发现与青藏高原的隆起，雅鲁藏布江缝合线的发现和印度板块与欧亚板块的碰撞，及三趾马化石的发现与古环境演变作出了重要贡献。１９６６年提出的“青藏高原的隆起对自然环境及人类活动的影响”，成为以后青藏研究走向国际研究前沿的重要指导思想。

 

１９８０年作为大会秘书长，刘东生院士成功地主持完成了首届青藏高原国际学术讨论会，为改革开放之初的祖国赢得了荣誉，为后来的青藏研究的国际合作奠定了基础，得到了国家和专家学者的高度评价。美国Ｓｍｉｔｈｏｎｉｏｎ研究院主任Ｓ．Ｄｉｌｌｏｎ Ｒｉｐｌｅｙ教授代表与会外国专家，在给方毅副总理的信中写道：“……我们特别要请方毅院长注意的是讨论会秘书长刘东生教授全身心的投入和孜孜不倦的努力，要是没有他对各相关领域的科学事业持之以恒的支持和无私奉献精神，讨论会决不可能取得如此巨大成功。我们期待他主编的讨论会论文集这一重要出版物能尽快出版，并对刘以及他的同事在这方面的工作即将取得成功表示祝贺。”

 

该项工作的重要性在于把固体岩石圈的演化同地球表层圈的演化结合起来，开辟了一个新的研究领域。刘东生院士从２０世纪６０年代初就提出要把岩石圈同表层圈结合起来研究。这也充分说明，在科学上，刘东生院士有非常强的前瞻性。

 

纵观２０世纪全球环境变化科学，从世纪上半叶的四次冰期学说到６０年代的多旋回理论，到８０年代的全球变化研究，再到９０年代的地球系统理论，有３次大的理论突破，每次突破，刘东生院士都做出了重要贡献：对多旋回理论，他是主要的奠基人；对全球变化理论，他是建立了国际对比标准；对于地球系统理论，他开辟了一个新的领域，为地球系统科学研究提供一个成功范例。

 

 

５０多年来，刘东生院士十分重视人才的培养和发挥团队精神，他言传身教，培养了大批研究人才，他们中许多人已成为学科带头人和第四纪地质与环境研究的中坚力量，形成了学术梯队。继２０世纪５０年代创建了中国第一个第四纪研究室以来，先后组建了中科院地化所第四纪室、环境地球化学室及广州地化所第四纪同位素室，中科院西安黄土室（现中科院地球环境所），贵阳环境地球化学国家重点开放实验室，西安黄土与第四纪地质国家重点开放实验室。自１９８２年至今，他一直坚持在中国科学院研究生院授课，目前，仍在指导研究生的野外考察和室内研究。近年来，他亲临地球三级（南极、北极和青藏高原），并开辟了玛洱湖、洞穴沉积物等高分辨率古气候研究新领域。泰勒奖评价委员会在评价刘东生时写道：“……刘东生博士是国际著名、备受尊敬的地质学家。他不仅在诸多基础科学领域做出了卓著的贡献，也在激励和培养中国年轻一代科学家方面做出了具有重大影响的贡献……”

 

在人们的心目中，如今已获得国家最高科学技术奖的刘东生院士当属功成名就，但面对荣誉，这位谦逊的老科学家说，国家最高科学技术奖不是奖给我个人的，它是全国地学界的荣誉，对全国地学工作者是个巨大鼓舞，体现了党和国家对科技事业的重视，我应该将它奉献给身处南极、北极和青藏高原等从事科考工作和地学勘探的全体地学工作者。

 

刘东生院士说，获得国家最高科学技术奖主要得益于我所在的中科院有着良好的学术研究氛围，几代科研群体长期积累形成了坚实的工作基础。得益于我的科研前辈对我早年的严格训练。如果说我个人所作出的成绩有什么诀窍，那就是我始终坚持科研工作要着眼于未来。国务院副总理曾培炎在去年１２月举行的李四光地质科学奖颁奖大会上说，地质工作要实现“四个转变”。我们搞地质研究的所有科技工作者，无论是为国家寻找未来的矿产资源做开路先锋，还是为了未来环境的保护和人类的可持续发展，都必须立足于未来。

 

只有立足未来才能获得收获。刘东生院士认为青少年是祖国的未来与希望，青少年的培养工作非常重要。他举例说，今年１月２２日出版的《自然》杂志，有一篇文章是采访了日本２１世纪这几年获得诺贝尔奖的４位科学家，起到的宣传作用非常大。现在日本小学生长大后的志愿，已由过去的成为一个棒球明星，变为要当一名科学家。日本也雄心勃勃，要在今后５０年出３０个诺贝尔奖获得者，其中有一条就是政府加大相关投入和对青少年的教育及志向的引导。刘东生院士认为，为了尽快赶上世界先进水平，加快我国的发展步伐，我们更应重视青少年的培养，要热爱祖国、热爱科学，树立雄心大志，为国家多作贡献，从小培养科技人才。现代的地质研究除了要合理开发矿产，还要让人们充分认识自然，承担起保护地球环境这个艰巨的历史使命。