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刘东生:穿行在黄土科峰的“无人区”
中国信息导报        

  在面对自然的地质年龄时,人永远是年轻的。作为一个老而弥坚的智者,刘东生既年轻又快乐。他既穿梭在渺无人烟的地球“三极”,也穿越在另一个“黄土高原”——黄土研究领域的“空白地带”。

  刘东生档案盘点

  刘东生,天津人,著名古脊椎动物学家、第四纪地质学家、环境地质学家、高山和极地科学家,有“中国黄土序列的古环境研究之父”之称。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,历任地质部地质矿物局工程师,中国科学院地质研究所副研究员、研究员,中国科学院贵阳地球化学研究所研究员,中国科学院地质研究所第四纪地质实验宣研究员,西安黄土和第四纪地质实验室主任;出任过全国人大常务委员,并兼任过中国科技协会秘书长、中国科学院环境地球化学开放实验宣学术委员会主任、黄土与第四纪地质开放实验室学术委员会主任、中国科学探险协会主席、中国青藏高原研究会理事长、中国第四纪研究委员会主席、中国岩石圈计划全国委员会主席、中国科技馆馆长、国家环保局环境科学研究院名誉院长、国务院环境顾问组组长、中国科协书记处书记及尼泊尔国际山地综合开发中心理事、国际第四纪研究联合会主席等职。现为中国科学院地质与地球物理研究所研究员、博士生导师,系中国科学院院士、第三世界科学院院士、国际欧亚科学院院士。

  2004年2月20日,人民大会堂大礼堂里,灯火璀璨,鲜花如簇,气氛隆重而热烈。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,并同他热情握手,表示祝贺。大会堂内掌声雷动,经久不衰。

  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,一本是中国的黄土。而把黄土这本书念得最好的是中国的刘东生院士。

  刘东生在接受记者专访时说,国家最高科学技术奖是很高的奖项,但这项大奖应归功于进行中国黄土研究的所有科学工作者,包括中科院地质与地球物理研究所、西安地球环境研究所、兰州大学、西北大学、北京大学、南京大学等研究机构的一大批优秀科学家。尽管国家最高科学技术奖属个人奖项,可他一再表示这应该是集体的荣誉,不应归功于一个人。其自谦之言无不感人肺腑,记者不由产生对一代学人的敬佩。

  踏遍千沟万壑为求突破黄土万年之谜

  解放初期,我国的地质工作者老老少少加起来不足150人,再加上当时我国地质科学又偏重于古生物的研究,使地质工作难以适应国家建设的迫切需要。为实现地质研究的转型,很多地质工作者响应国家的号召,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,刘东生第一次参加了对黄土高原的研究考察,时年37岁的刘东生第一次投身到他始终为之倾心的黄土。

  这年夏天,一个由古生物学、地质学等多位研究人员组成的综合考察小组来到了河南省会兴镇。当时只有一条街的会兴镇,便是如今响当当的三门峡市。一天傍晚,一向干旱的会兴镇突然下了一场雨,空气格外清新,刘东生随考察小组的很多成员出去散步,突然,他发现不远处有一排水平而整齐的建筑,并闪烁着灯光。总不是楼房吧,这对于一个黄土高坡上的小镇来说,是不可能的,那又会是什么呢?第二天一太早,他便顺着昨晚看见的方向找了过去。

  原来,昨晚刘东生看见的一排排灯光是从当地老乡住的窑洞里发出来的。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做了窑洞的顶,相当于天然的天花板。但是,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”,这部分其实也属于古土壤层。此后,刘东生便立刻展开了对黄土的研究,第二年便初步确定了我国的黄土有250万年的历史。

  250万年前,就在我国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,不时有暖风轻轻拂过。然而,一场接一场类似现在沙尘暴的风沙天气把远至中亚、近到我国新疆的沙漠和戈壁上的细尘全都吹了过来。最初来的时候,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,再加上持续的干旱、半干旱,到后来,有时候一场大的风沙甚至能把整头的牛羊埋没。“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。换一种说法也就是说,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。刘东生设计了大面积网格状路线调查方案。刘东生回忆说,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,收集了大量第一手资料,成为我国黄土研究走上世界舞台的第一台阶。

  从极地大穿越到自然科考大发现

  尽管刘东生早已功成名就,却执意再去开创中国的自然科学考察之最。近年来,他用实际行动,默默地书写下令人吃惊的记录1991年11月,在他74岁高龄时,前往南极的南设得兰群岛中的乔治王岛,以中国南极长城站为基地,进行了为期一个月的科学考察;1996年8月,在他年近79岁时,又赴地处北极的北纬78度13分的斯瓦巴德岛考察,并不畏险阻,登上一座冰川,令随行的一位20多岁的挪威科技人员为之瞠目,感叹他的好体力,钦羡他的科学求实精神。

  刘东生有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。”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。

  刘老先后六次到青藏高原科考。1958年的首次科考人员以原始交通工具(马、骆驼、牦牛等)在高原进行考察。上高原,难;在高原上出野外,更难,在高原野外沼泽考察,难上难。青藏、川藏公路之险,遐迩闻名,瀑帘路、过水路、虎口路、飞石路,有的地方还叫鬼招手。刘东生对高原研究情有独钟,不畏艰险。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时,他专挑侵蚀风化强烈的地方作采样点,经常身临险境,让身边的同志心里发毛。大部分队员有高山反应,普遍食欲不佳,头痛失眠,甚至呕吐不止。当年高原科考的艰难不能言表,刘东生他们愣是挺过来了。

  后来,刘东生还几次登上海拔6000米以上的高度,最高达6500米,为探索青藏高原的奥秘付出了难以想象的艰辛。

  刘老十分清楚,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。他踏访了南极乔治王岛,看到冈瓦纳古陆分解漂移形成的南极。特别是他伫立在海边,看到了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,呈现出冰山多姿的造型。

  南极的景观更激起了他对北极的探秘。1996年8月, 刘老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,尽管他去那里的时候,选择了南极的暖季,但眺望纳尔逊冰盖,仍然是冰封一片。而地处北纬78度13分的斯瓦巴德岛,地面上却长着茵茵的小萆,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。古气候信息储存是多种方式的,南北极的积冰便是载体之一。为此,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。

  刘东生这位我国惟一到过“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”。

  令世人瞩目的地球三极,刘东生都到了,而且是在年迈之际,实现了他的极地之梦,可谓老而弥坚。有人问他为什么不恋北京恬适的生活,继续做出一个个惊人的壮举,其内在的驱动力是什么?刘东生院士的回答是,“自己喜欢实地踏访,这也是由所从事的学科特点决定的。此外,也为了掌握更多情况,便于同外国同行进行学术交流”。

  在茫茫黄土中苦寻造福人类的良药

  2002年4月12日下午,美国南加州大学报告厅。中国科学院资深院士刘东生登上领奖台,捧取世界环境科学最高奖“泰勒环境奖”奖牌。一刹那,整个会场爆出热烈的掌声。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。

  “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。刘东生获此殊荣是鉴于对发现和解决世界范围的环境问题做出重大贡献。

  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是这样描述我国黄土沉积这一独特地质现象历史价值的,”正如人类文明的兴衰更替为我们留下了浩如烟海的历史遗痕,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。”而以刘东生为代表的中国科学家卓越贡献就在于在黄土研究方面提供了古环境地质气候变化的信息。

  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。

  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。在20世纪50年代,地学界对中国黄土的认识尚很肤浅,刘东生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年城黄土、离石黄土、马兰黄土,这一划分方案被广为采用。

  当时,对黄土成因有许多不同的观点,风成说、湖成说、河成说、海成说、风化成因说,甚至有人认为是宇宙成因的,众说纷纭,莫衷一是。刘东生对黄土成因并未急于下结论,而是进行大量实地调查,采集样品,进行各种实验室分析。他研究了黄土的分布、颗粒组成及其空间变化,分析了黄土化学成分、矿物组成、物理性质,鉴定黄土中的动植物化石及孢粉化石。然后,他得出结论,认为黄土是风成的,它们是西北地区戈壁、沙漠中的细粒物质被风吹到黄土高原堆积而成的。他提出的黄土风成说是建立在大量实际资料基础上的,得到地学界大多学者的认可。

  刘东生对学术问题总是一丝不苟,严肃认真。凡是他主持的研究项目,总是亲自带队做野外工作,在实验室也多亲自动手。凡是证据不足的,从不急于作结论,从不轻易发表意见。凡是他的署名文章,都要亲自参加了工作且对文字反复修改润色后才同意发表。

  “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。1969年,还在“牛棚”的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,想特邀他这位“老黄土”配合参加调查。于是,黄土以这样的方式再次走进刘东生的视野,刘东生结合新技术、新方法对黄土进行了更加深入系统的研究。其实,中国的北方地区自20世纪30年代就发现每年冬天都受到一种地方病“克山病”的侵袭,在陕西延安、绥德等贫困老区,发病尤为严重。医学上当时还没有弄清这是什么病,便以发现地黑龙江的克山县命名为“克山病”。20世纪60年代后期,医学界与地质学人士共同参与对这种地方病的治理,最后以刘东生为首的地质研究人员找到了答案,认为这主要是由于黄土地中硒、钼、铜等微量元素缺乏所致,通过给当地百姓服用一种叫做亚硒酸纳的药片,这种地方病逐渐绝迹了。

  刘东生在开展环境地质学研究中,还十分关注我国沙尘暴的防治。我国汉代的一些书上有关于“雨土”的记载,说“雨土”下得厉害的时候一夜之间可以把卧倒的牛埋掉,这就是指从高空带来的沙尘暴。我国北方经历无数次较大规模的扬尘及沙尘暴天气,人们对沙尘暴的危害有了切身的感受。2002年3月20日,北京发生了一场强沙尘暴,总悬浮物是正常天气情况下的100倍。这场自1995年以来强度最大的沙尘天气,仅北京就收到了来自远方的3万吨沙尘。刘东生说,只有在科学地掌握了与沙尘暴有关的一系列规律后,才有可能在防止沙尘暴或减缓沙尘暴的实践中获得预期的效果,当前开展对沙尘暴源区环境及运移规律的研究已迫在眉睫。

  目前,刘东生在国内外环境地质学界的学术成果,不难看出他的德高望重。刘老在国内外科学刊物上发表了论文数百篇,编著学术专著十余部,还前后组织编著了14卷科考报告,并因为其学术研究而获得了中国科学院一等奖、国家科委自然科学一等奖、中国自然科学进步奖以及陈嘉庚奖、何梁何利奖、竺可桢奖、李四光奖、中华绿色科技奖特别奖等多项奖励。他虽然年事已高,仍领导、参与多项国家国家攻关、攀登计划和国家自然科学基金重大项目的研究工作,带领中青年科学家继续向世界地球科学和环境科学的高峰攀登,并主持“我国干旱半干旱地区15万年来环境演变的动态过程和发展趋势”的重大基金课题及“南极晚更新世以来气候与环境演变及现代背景的研究”等项目。

  如今,刘老工作起来依然不知疲倦、锲而不舍现他生命之树常青。