刘东生(院士)

简介:
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刘东生(院士)的个人经历

人物简介

刘东生1917年11月22日出生于辽宁省沈阳市。1942年毕业于西南联合大学(南开大学学籍)地质地理气象系,后来又旁听生物系的课程。1944年先后任中国地质工作计划指导委员会和地质部工程师,从事矿产勘探和工程地质工作。1949年南京大学生物系肄业(原中央大学)。中国科学院地质研究所研究员,曾任北京大学、南京大学、中山大学、中国科技大学研究生院,吉林大学兼职教授。1958年,他从黄土地层研究中根据黄土与古土壤的多旋回特点,发现第四纪气候冷暖交替远不止四次,发展了传统的四次冰期学说,成为全球环境变化研究的一个重大转折,奠基了环境变化的“多旋回学说”。

从事研究

刘东生早期所进行的鱼化石的研究和后来进行的第四纪地质学、环境地质学以及青藏科学考察等项科研工作既具有继承性,也具有独创性。他所取得的科研成果受到国内外的高度重视。其主要科学成就有如下几方面: 刘东生早年便开始从事古脊椎动物的研究工作,在鱼类化石研究方面有独到的见解。1946年,他对南京五通系中鱼化石,甘肃玉门下惠回铺系中的一个新种古鱼——鳕鱼,湖南临沣的鲈形鱼类,四川歌乐山哺乳动物群等进行了广泛的研究。解放前我国鱼化石的研究除瑞典人史天秀有所涉猎外,几乎是空白。刘东生在杨钟键指导下所进行的工作,填补了我国在这方面研究工作的空白。

有着“黄土之父”美誉的刘东生1954年开始从事黄河中游的水土保持工作,先后于1964年、1965年、1966年著述了"黄河中游黄土","中国的黄土堆积","黄土的物质成份与结构"等获国家科委科技成果二等奖,70年代又继续开始黄土的科研工作,即结合生产实践又带动了第四纪发展,结合新技术,新方法对黄土进行更加深入系统研究,从古气候角度出发,建立了国际上公认的洛川坡头黄土标准刻面,为试图解决黄土与深海沉积对比做出了关于海陆地层及古气候对比的工作。继而完成"黄土与环境"1985年(中英文献)专著。获中国科学院一等奖,国家科委二等奖。

参加科考

1964年,刘东生参加了我国组织的科学考察队,攀登希夏邦马峰,同时还进行了川藏公路波密段泥石流考察。曾于同年任中国科学院黄河中游水土保持综合考察队副队长,1964年任中国珠穆朗玛峰登山科学考察队副队长、队长。1964年至今,他一直致力于青藏高原隆起与东亚环境演化的研究,开辟了地球科学一个新的研究领域。他在地球环境科学研究领域的理论贡献,被国际学术界公认。1976年任全国食管癌病因综合考察队队长等。1977年任中国托木尔峰登山科学考察队副队长、队长,同年出席第五届环境理事会。1979年由贵阳中国科学院地球化学研究所调回中国科学院地质研究所,同年5月加入中国共产党。1980年参加青藏高原科学讨论会并任秘书长。 刘东生曾先后到罗马尼亚、波兰、苏联、英国、法国、肯尼亚、美国、西德和瑞士等国家进行考察或出席国际学术会议。

20世纪80年代,刘东生基于中国黄土重建了250万年以来的气候变化历史,使黄土与深海沉积、极地冰芯并列成为全球环境变化研究的三大支柱,为全球气候变化研究做出了重要贡献,为国际科学界所信服。1991年十1月,刘东生前往南极的南设得兰群岛中的乔治王岛,进行了为期一个月的科学考察。1996年9月,刘东生赴地处北极北纬78度13分的斯瓦巴德岛考察。1980年刘东生当选为中国科学院院士,1987年获澳大利亚国立大学名誉科学博士学位。1991年当选第三世界科学院院士。1995年获香港岭南大学荣誉法学博士学位。1996年当选欧亚科学院院士。2003年获得国家最高科学技术奖,以及中华绿色科技奖特别奖。2008年3月6日11时52分在北京逝世,享年91岁。

刘东生

学术著作

刘东生发表的文章被SCI论文引用3000余次,2002年获国际“泰勒环境成就奖”。泰勒奖是世界环境科学的最高奖,有“环境科学诺贝尔奖”之称。但令人奇怪的是,刘先生获奖以后,国内媒体普遍反应冷淡。他的研究成果对黄土高原水土保持、植被重建以及东部沙地治理等实践,具有重要的理论指导作用。他热爱祖国,奉献于地球科学事业,在学术生涯中,孜孜不倦,努力进取,团结奋进,做出了重大的科学贡献。他为国家培养了许多人才,他们已经成为中国地球环境科学研究的骨干。他领导建立了多学科交叉的现代化科学实验室,已成为中国及国际第四纪环境科学的研究中心之一。他的工作推动了地球环境科学的发展,使中国第四纪地质学与环境地质学立于国际地球科学的前沿。

刘东生是中国地球环境科学研究领域的专家。在近60年从事地学研究中,对中国的古脊椎动物学、第四纪地质学、环境科学和环境地质学、青藏高原与极地考察等科学研究领域,特别是黄土研究方面做出了大量的原创性研究成果,使中国在古全球变化研究领域中跻身世界前列。他在理论研究中的杰出贡献主要是:从20世纪50年代起,对黄土高原进行了大量的野外考察和实验分析,完成了黄河中游黄土分布图、中国黄土分布图和3部专著,并把过去只强调搬运过程的风成作用扩展到物源-搬运-沉积-沉积后变化这一完整过程。

学术考察

▲从老乡的窑洞穿越黄土高原250万年历史

1954年,37岁的刘东生第一次参加了对黄土高原的研究考察。

这年夏天,刘东生和由古生物学家、地质学家等研究人员组成的综合考察小组来到河南省会兴镇。傍晚,考察小组的很多成员都出去散步,刘东生发现不远处有一排排水平而整齐的灯光,静夜里百思不得其解,第二天他起了个大早,顺着昨晚看见的方向寻觅而去。

原来,刘东生夜里看见的那一排排灯光是从老乡住的窑洞里发出来的。这些窑洞有上下几层,老乡利用当地黄土里土壤淀积层的坚固性做窑洞的顶端,相当于天然的天花板。这种窑洞的建筑结构引起了原本研究古生物的刘东生的极大兴趣。刘东生去请教土壤学家朱显漠,朱显漠告诉他,以前被他的老师杨钟健先生称为“红色土”的地层就是这部分窑洞的所在地,其实也属于黄土地层。

上世纪50年代中期,中国科学院有个重要研究项目,解决黄河中游的水土保持问题,出自对会兴镇老乡窑洞的启悟,刘东生一头扎进了对黄土高原的研究。

刘东生对我国的黄土高原研究设计了大面积网格状路线调查方案,最终得到了决策者应有的支持,各调查小组坚持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条大剖面的考察,收集了大量第一手资料,为我国黄土研究走上世界舞台的第一台阶。刘东生和同事们的研究初步确定:我国的黄土已有250万年的历史。

“自然界沧海桑田的环境变化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。”2003年4月12日,在美国洛杉矶举行的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准确而又不乏诗意的语言,描述了我国黄土沉积这一独特的地质现象,同时也高度评价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。

在过去长达半个世纪的时间里,人们普遍认为,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,只是其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没有受到应有的重视。中国科学家独具慧眼地选取中国特有的黄土沉积物作为研究对象,刘东生以他开展的奠基性的研究工作,被世界同行公认为是有关中国黄土序列的古环境研究之父。

▲从克山病调查昭示环境地质学的出现

1970年冬天的一个晚上,在距离哈尔滨到齐齐哈尔铁路支线小站不远的克山县委招待所,一起搞克山病研究的同事李士荣出差从北京回来了!李士荣向刘东生报告的好消息是:不久前,周恩来总理请一位日本记者在人民大会堂做世界环境保护的报告,环境污染带来的如克山病这样的地方疾病问题,已引起周恩来总理及中央有关领导的高度重视!

由于“文化大革命”的到来,刘东生和当时他所在中科院贵阳地球化学研究所的许多科研人员遭到冲击,后来,中央成立了一个地方病防治办公室攻克克山病,必须调查克山病中的水土问题,刘东生和几位学地球化学、土壤的研究人员奉命来到了黑龙江的克山县,居住的县委招待所是个简陋的“大统舱”,许多实验则借助县防疫站的小实验室。

克山病最早发现是在黑龙江省的克山县,故此就称作克山病。“当时医学工作者发现了这种病有地区性,与地质有关系,我们学地球化学的同志也认为这种病很大程度上与当地老百姓生存的土壤有关系,因此我们就有必要调查病区的水土。”刘东生对记者说。

“研究小分队需要有一个研究黄土的专家参与病区水土调查,这样,我从1969年就开始到陕西等地调查。我在调查中发现,在黄土高原一些地势较为平坦的地区基本没有克山病,在沟壑纵横的地区,克山病的病例就很多,就不难得出克山病的成因与水土中的微量元素有关的结论,后来有些同志进一步研究发现,这是因为水里缺少硒元素,硒元素的严重缺乏导致了当地群众克山病的发生。”刘东生说:“据国外有关文献的记载,也有因为土壤里面缺少硒这种元素,牲口吃了当地的草导致肌肉坏死。联系到我国发生克山病的情况,我们研究分析了陕西、黑龙江等省当地的水、土、粮食,人的头发、指甲,发现病区普遍缺硒,而非病区基本不缺硒。”

之后,刘东生就着咸菜馒头,翻阅着自己几年来看文献资料随手做成的活页卡片笔记,根据长期的科研积累,花了一个星期的时间,写了一篇5000多字的论文:《环境地质学的出现》,随即刻成蜡版油印了上百份,邮寄给了有关科研部门和领导。不久,他将这篇论文略加修改,发表在中科院贵阳地球化学研究所的内部刊物《环境与健康》上,引起当时国内学术界的重视。

这篇油印的《环境地质学的出现》论文在中国环境科学界最早树起了一面猎猎飘扬的旗帜,既宣告了中国环境地质学研究的诞生,也验证了刘东生科学研究就要学会着眼“未来”的观点的正确。

▲站在洛川黄土坡上洞察世界科学前沿

科学常识告诉我们:几千万年以前地球陆地板块猛烈撞击,青藏高原突然隆升,气候环境剧烈演变,强劲的西北风裹挟起大量的黄土和沙粒,在原本是海洋的二十七万平方公里的地方堆成了黄土高原;暴雨过后暴涨的河流又像把无情的大刀,把黄土高原砍得伤痕累累,沧海桑田,形成了今天黄土高原一带塬、梁、峁的独特地形。刘东生等研究地质的中外科学家,无一例外地都把这些黄土的剖面看成是“世纪年轮”。因为,洛川县黑木沟的黄土剖面———古土壤序列连续完整,化石丰富,保存了大量的气候、环境、生命等信息,一个土层断面就是十万年或者二十、三十万年的一个气候时期,是揭示地球第四纪奥秘的极好载体。

早在1955年,刘东生陪同苏联一位著名的地质学家帕甫林诺夫考察来到洛川,就对洛川独特的黄土地貌留下极其深刻的印象。刘东生对记者说:“上个世纪80年代,有个日本地质考察团来到中国,其中一位考察团成员比我的年纪还大,并患有严重的心脏病,这位日本老科学家来到洛川的黑木沟后,无论如何也要下到沟里去查看,人们怎么劝说也不听,他说:u2018我在老耄之年能够到这里亲自看过,以后就死无遗憾了。u2019为何?就是因为洛川的黄土剖面是部世界各国地质学家必看的活生生的教科书,这里的u2018历史记录u2019在世界其它地方是看不到的,是一个天然的大试验室。”

外国科学家像僧侣到麦加朝圣一般向往洛川,实际上也是对以刘东生为代表的中国科学家地质与环境研究工作成就的一种高度认可。刘东生说:“每次我到洛川实地考察都会有不同程度的收获,也是对它的实地考察,引发了我对地球环境及其气候变化的许多科学思考。”

我们或许可以说,中国的黄土研究能够从此走向世界,很大程度上得益于刘东生先生的高瞻远瞩,站在洛川黑木沟那其貌不扬的黄土高坡上,能够清晰地看到世界科学的前沿。

▲从世界“第三极”感受环球同此冷热

刘东生本身也是一部传奇。今年已经高寿87的刘东生耳朵不聋,视力也很不错,更令人惊讶的是:他有一股青春的活力,思维与行动一样敏捷。他颇为自豪地对记者说:这是因为我搞地质、年轻的时候长年累月在野外跑打下的底子嘛!

人们可能有所不知,刘东生还曾担任过中国科学探险学会主席。

1964年,刘东生参加了我国组织的以冰川学家施雅风为首的一支阵容空前的科学考察队,攀登希夏邦马峰,同时还进行了川藏公路波密段泥石流考察。希夏邦马在藏语中是此地高山气候严酷之意,其峰是当时全世界14座海拔8000米以上高峰中惟一从未被人类涉足过的处女峰,它的海拔高程在此前的文献和地图上也很不一致。刘东生和同志们一起走进了世界高地希夏邦马的群山之中,开展地质学家对科学空白区所做的一些常规性基础工作。他知道这些工作与黄土高原及环境科学研究并不相悖:这一年恰逢中尼公路正在开通之中,筑路民工劈山开道,存在了亿万年的山岩巨石第一次在世人面前暴露出嵯峨面目,对于地质学家来说真是个事半功倍的天赐良机。

夏季里寻常的一天傍晚,考察队的队员们陆续从野外返回驻地,北京地质学院教师张康富向刘东生出示了一块石头,说这是在海拔5900米冰川旁的岩石里捡到的植物化石。刘东生仔细端详着这块轮廓和叶脉清晰的化石,眼睛为之一亮:这分明是一块阔叶树的树叶化石!

阔叶树在藏东南通常生长在海拔3000米处已是上限,与它同类的化石却出现在高于这个上限一倍的高处,这说明了什么问题?当时国际地学界认为青藏高原的高度久已存在,但它隆升的时间并没有作为问题提出。这块化石是否会出现在较为晚近的年代里呢?回到北京,刘东生马上就找中科院北京植物研究所的专家徐仁做了鉴定,结果让人欣喜万分,这块化石属于高山栎,年龄仅有200多万年!这个非同寻常的发现意味着:青藏高原的强烈隆升是晚近的事件,而且在200多万年中强烈地上升了3000米!

高山栎化石的意外发现,引起了刘东生等我国科学家对“青藏高原隆起时间、幅度和阶段”课题的探讨,后来科学家们对青藏高原隆起的研究,也为全球气候的变化提供了有力的科学依据。

黄土之恋

▲“枯燥?不!因为经常有新发现,其中的乐趣难以形容”

曾经有人形容说,人类要了解地球数百万年的变化历史,必须读三本“书” :一本是深海沉积的历史,一本是极地冰芯的历史,第三本便是黄土的历史。刘东生就是在黄土形成和演变历史研究方面做出卓越贡献的人。

“黄土地是我们世世代代休养生息的地方,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。”黄土,在普通人眼中或许只能看到沙尘暴或贫困,但经过近60年的“亲密接触”,刘东生已将其视作生命一样的宝物。

这从刘东生为何选择黄土研究的讲述中可见一斑:“我工作后主要从事古脊椎动物研究,尤其是鱼化石研究,也受到国内外关注。到上世纪50年代初时,周恩来总理请一位日本记者讲环境问题,我印象非常深,后来总理提出要重视环境问题,我就从单纯的地质研究转向地球环境研究,开始了与黄土的不解之缘。”

与刘东生一起生活了半个世纪的老伴胡长康的评价可能更“权威”:“他为人老实,就是想着干活,多做些工作。我们曾经在南京住了七八年,可周围的景点从来没去过。”

“他把黄土看成自己的生命。”与刘东生接触过的人常常发出这样的感慨。他的同事们不会忘记:在上个世纪50年代,刘东生等人穿越黄土高原从南到北,从东到西,完成10条大的1000多公里的剖面,吃住都在野外,且全是步行;刘东生带队从北京开车去西部进行野外考察,每天早上6点起床,夜里还要召集开会,研究问题;在长白山考察,天气恶劣,学生们草草画完图就跑到车里,可等了半天也不见老师回来,原来他仍在仔细画图、记录……

“他是一个超级老头。”同事们这样评价刘东生。

这个“超级”自然包括笼罩在刘东生身上的“耀眼光环”:1942年毕业于西南联合大学,中国科学院院士,第三世界科学院院士,欧亚科学院院士,中国第四纪(地质学上的一个时期)研究委员会主任,国际第四纪联合会主席……

当然“超级”还远不仅是以上这些,他60年如一日,潜心于黄土研究,至今没有停止野外考察,在七八十岁时仍然亲临南极、北极和青藏高原等地进行实地考察。

“任何科研都会有挫折,黄土研究不会例外,但刘先生执着的科学追求、扎实的学风给我们留下深刻的印象,他的成就与这种持之以恒的精神密不可分。”刘东生的学生、也是他的同行郭正堂研究员说。

正是这份执着,刘东生取得了令全球瞩目的成就,打开了地球气候的天书——黄土。

▲“他的研究在国际学术界所受到的尊重,无论怎么评价都不为过”

“国际著名、深受尊重”, “他的研究在国际学术界所受到的尊重,无论怎么评价都不为过”,国际同行对刘东生这样的评价是否恰当?当人们了解他的成就之后,心中自有定论。

从1804年以来,国际上对于黄土的成因存在两种学说——“风成说”和“水成说”。从20世纪50年代起,刘东生对黄土高原进行了大量的野外考察和实验分析,完成了《黄河中游黄土》、《中国的黄土堆积》等多部专著,提出了有重要突破的“新风成说”,把风成沉积作用从黄土高原顶部黄土层拓展到整个黄土序列,并把过去只强调搬运过程的风成作用扩展到物源-搬运-沉积-沉积后变化这一完整过程。这平息了“风成”、“水成”之说,为全球变化研究奠定基础。

1909年国外学者提出的四次冰期理论,主导了20世纪前半叶的古气候学研究。1958年,刘东生根据黄土与古土壤的多旋回特点,发现第四纪气候冷暖交替远不止四次,对经典的四次冰期理论提出挑战,最终建立了环境变化的多旋回理论,成为全球环境变化研究的一个重大转折。

上世纪80年代,刘东生基于中国黄土重建了250万年以来的气候变化历史,使中国黄土成为古气候变化记录的最重要档案库,与深海沉积、极地冰芯并列成为全球环境变化研究的三大支柱,为全球气候变化研究做出重要贡献,为国际科学界所信服。

1964年至今,刘东生还致力于青藏高原隆起与东亚环境演化研究,把青藏高原研究同黄土高原研究结合起来,把固体岩石圈的演化同地球表层圈的演化结合起来,开辟了地球科学一个新领域。20世纪90年代以来,地球系统各圈层相互作用已成为国际学术界的研究热点。

“这些成就的列举或许有些单调,但足以让人们肃然起敬。”刘东生的同行们说。刘东生在地球环境科学研究领域的理论贡献,被国际学术界公认,他发表的文章被国际著名检索系统SCI(科学引文索引)引用3000多次。2002年获国际最高环境科学成就奖——泰勒奖,这个奖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。

▲“黄土与人类生活息息相关。再有几代人也不能完全搞清楚”

一辈子与黄土打交道,研究数百万年前的古环境,是不是离今天太过遥远?

“其实,刘东生的研究成果一直同自然环境、人类生活息息相关。古环境的温度、湿度、水文、植被等演变过程和周期规律,对认识今天以及未来环境和气候具有重要意义。”中国科学院地质与地球物理研究所所长丁仲礼研究员说,“比如,近年来我国沙尘暴频繁发生,除了人为破坏地面植被等原因,是否与自然界周期性干旱气候演变有关?这需要大跨度的自然历史演变及其规律作为研究背景。”

“研究过去只是为了将来,否则研究就失去了方向。”刘东生认为,阅读中国黄土这本书,越往过去追溯就越困难,黄土再有几代人也不能完全搞清楚。

正是为了把与人类生活息息相关的黄土研究清楚,刘东生十分重视人才的培养和发挥团队精神,正如他在获得泰勒奖时受到的评价:“刘东生博士不仅在诸多基础科学领域做出了卓著贡献,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。”

50多年来,刘东生言传身教,培养了大批研究人才,现已成为科研战线的中坚。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。

中国黄土的几代研究者与他们所研究的黄土年代,呈现一个有趣的序列:刘东生基于黄土建立了250万年来最完整的陆相古气候记录;此后,刘东生的学生丁仲礼等人把它推到600万年至800万年前;再年轻一辈的郭正堂等人更是追溯到2200万年前。

“对于地质学科,新人才的补充非常重要。探索地球的未知奥秘富有吸引力,需要有更多年轻人参与研究。”刘东生向青年人发出召唤。

研究领域

▲学术期刊

《地质科学》和中国科学院地质研究所《集刊》副主编,《地质学报》和《地质论评》编委等。 刘东生曾多次参加科学考察活动。并曾于1957年兼任《中国第四纪研究》主编,1972年兼任《环境地质与健康》主编。

▲泥盆纪研究

与此同时,他还对泥盆纪的划分与对比,以及恢复泥盆纪时期的古地理做出了贡献。他在这方面的论著有:《殷墟哺乳类补遗》(1948年)、《四川歌乐山哺乳动物群》(与杨钟键合作,1948年)、《山西榆社系哺乳类记述》(与杨钟键合作,1948年)、《南京五通系中鱼化石》(专著,与潘江合作,1957年)、《关于狼鳍鱼》(《科学通报》,1951年)、《中国第四纪沉积物类型分布图的拟制》(与张宗祜合作,1958年)、《气候标志及中国第四纪地层划分》(《中国地质》,1962年)、《湖南临沣鲈形类—新种》(《古脊椎动物与古人类》,1962年)等。

▲金属矿产研究

从1949年开始,刘东生进行了铜矿、铁矿、铜镍矿和稀有金属的找矿工作,以及水库坝址的勘探工作。他写了不少有关矿产和工程地质方面的科学报告和论文。主要有:《四川重庆白庙子煤矿地质报告》(与王朝军等合作,1946年)、《扬子江水利发电计划和三峡坝址地质工程报告》(与侯德封等合作,1947年)、《辽宁清源县水湖沟、湾垄、云家岗矿区铜镍矿》(1950年)、《三门峡水库坝址附近第四纪地质报告》(与杜恒俭等合作,1951年)、《内蒙古老哈河石门子水库坝址报告》(与周德贵等合作,1952年)等。

▲黄河中游水土研究

1954年,刘东生参加了关于黄河中游水土保持的科学考察工作。他领导并参与了对黄土成因及其特性的系统研究工作,写出了有关黄土的专著4册,考察报告1册,受到国内外同行的重视。他还编制了200万分之一中国黄土分布图,50万分之一黄河中游黄土分布图。他用数学方法对黄土的搬运与沉积进行模型研究,论证了黄土是一个具有独特古气候意义的地质建造,这为黄土的洲际对比和全球性黄土成因的研究工作奠定了基础。对黄土成因的探讨,还为研究黄土的力学性质、黄土的湿陷性、黄土的地下洞室、桥涵、高坝等抗压性能提供了科学依据,具有重要的实际意义。

这方面的论著有:《黄河中游水土保持考察报告》(专著,科学出版社出版,1956年)、《黄河中游山西、陕西黄土分布图》(《科学记录》,1958年)、《新黄土和老黄土》(《地质月刊》,1959)、《中国的黄土》(与张宗祜合作,《地质学报》,1962年)、《黄河中游黄土》(专著,科学出版社出版,1964年)、《中国黄土分布图1:200万》(地图出版社出版,1965年)、《黄土的物质成分和结构》(专著,科学出版社出版,1966年)、《中国黄土的堆积与演化》(1979年出席26届国际地质会议论文)、《三十年来中国黄土的研究》(1979年,第三届全国第四纪会议论文,上集)等。

▲黄土地貌研究

20世纪50年代以后,黄土地貌研究进入蓬勃发展阶段。1953年黄秉维首次编制成1:400万黄河中游土壤侵蚀分区图,并发表相应的论文,奠定了黄土地貌研究的基础;1953~1958年,罗来兴等进行了黄土地貌分类和沟道流域侵蚀地貌制图工作,把黄土地貌研究与黄土区土壤侵蚀与水土保持工作紧密相联。50年代中期到80年代中期,刘东生等不仅在黄土地层学研究中作出了贡献,为确定黄土地貌发育年龄打下了坚实基础,而且在黄土地貌发育的历史过程、黄土性质与现代侵蚀的关系、黄土地貌类型区域分布与黄土下伏原始地面起伏的关系等方面,都做了卓有成效的工作,代表性著作有《黄河中游黄土》(1964)、《黄土与环境》(1985)。

▲极地高山研究

1964年,刘东生暂时放下黄土研究工作,与冰川学家施雅风共同主持青藏高原希夏邦马峰科学考察。这座山峰是当时全球8000米以上高峰中唯一的处女峰。刘东生经常注意科研中前沿性研究工作的开展,在研究黄土的同时,对全球科学家感兴趣的青藏高原广大地域、希夏邦马峰、珠穆郎玛峰、托木尔峰、南迦巴瓦峰等地区领导并参与了第四纪冰川及第四纪地质的考察研究,推动了我国高山科考探险工作,前后组织编著了14卷科考报告。与孙鸿烈院士合作关于青藏高原隆起对自然环境条件影响的报告。获中国科学院特等奖1988年,国家科委自然科学一等奖,1989年又获陈嘉庚奖。

1964年以后,刘东生在继续研究第四纪地质和我国黄土的同时,开始以登山考察为主的第四纪古冰川、古气候的研究。他与施雅风等合作共同倡导并组织了两次高山考察,他自任队长和副队长,对我国第四纪冰川、冰期、间冰期的划分进行了研究,对喜马拉雅山的新构造运动、珠峰地区的第四纪地层划分、古气候等方面都进行了深入的研究。他将高山考察的成果编成论文集和图片集,这为征服险峰,探索我国的高山资源积累了丰富的资料,也填补了我国在世界、高山考察史方面的空白。他参加编写的论著有:《希夏邦、马峰地区科学考察初步报告》、《希夏邦马峰科学考察论文集》(4卷)、《珠穆朗玛峰科学考察报告》(14卷)、《希夏邦马峰科学考察图片集》、《珠穆朗玛峰科学考察图片集》等。

▲地质学与医学研究

1969年起,刘东生与他人合作开展环境地质学的研究,推动了地质学与医学研究的结合,对我国环境保护科学的发展和机构的建立起了积极作用。他写了《环境地质的出现》(《环境与健康》,1972年)、《环境地质展望》〈环境地质与健康》,1975年),《当前环境科学中的若干问题》、《国际环境科学的发展》、《从肿瘤看环境地质学的研究》(《环境地质与健康》,1979年)、《环境地质学》等。

▲罗布泊地区研究

“我是到了罗布泊新疆的,那是最难到达的,现在很多人都不敢去。有一部分是盐湖,那个盐翘起来,跟刀似的,那个厉害,那个盐一蹭皮,都崩裂了,都起来了,跟冰似的那样,都是盐的那个困难。”

刘东生对在罗布泊科学考察史上第一次使用了便携式光谱仪、大地导电仪(不同深度含盐量测量仪)、卫星全球定位系统等先进设备,很感兴趣,并且说:"相对于过去地质科学考察的’老三样’(铁锤、罗盘、放大镜),现在的地质科学考察工作已经进入了一个新的时代"。

通过考察,他们得出结论,塔里木河下游及罗布泊地区近年生态恶化的主要原因很明显是过度的农垦,以至生态用水和农业用水之间形成尖锐的矛盾。近几年,有关部门已五次通过塔里木河和孔雀河等,向罗布泊地区进行生态应急输水,但此工程亦面临一定困难。为了彻底恢复和改善塔里木河下游生态,就必须对周围水源河(特别是塔里木河和孔雀河)进行全流域的综合治理。刘东生特别提出:"用管道输水的方法还是可以考虑的,虽然造价高些,但可以很大程度地减少蒸发和渗漏。例如,如果向下游输送1.3亿立方米的水,但在途中却损失了3000万立方米,哪个更划算呢?"

并明确指出:"罗布泊不是游移湖"。他们也对罗布泊在卫星影像上的"大耳朵"形象作了详尽的分析和揭谜。他们还发现罗布泊西北的龙城雅丹地貌并非是以往认为的单纯的风蚀平行糟谷,而是在洪水作用基础上再经风的侵蚀作用最后形成的,也就是属于"复合类型"的。他们还发现红柳枯枝落叶层与沙层交替沉积形成的"红柳沙包年层",以及在古楼兰遗址湖相沉积物中发现的"炭屑层"。刘东生认为,高分辨率测年手段和丰富环境信息载体对第四纪科学研究有其重要的意义。

▲雅丹地貌研究

“雅丹”一词,原是维吾尔语“雅尔”的变音,意思是陡崖。19世纪末至20世纪初,一些中外科学家在罗布泊地区见到了大面积分布的相间的土丘和沟谷,并在撰文中采用“雅丹”来形容这一特殊的地貌形态,以后就逐渐为地学界接受和采用了。

中国科学院院士刘东生指出:过去,许多人认为罗布泊雅丹地貌的成因主要是风的吹蚀作用,但是根据实地考察和对航空照片等资料的分析,罗布泊地区的雅丹地貌的成因不只这一种,可以归纳为3种类型。一是由风的吹蚀作用形成的平原地区的雅丹地貌,沟谷长轴走向与当地主风向一致;二是洪水作用形成的邻近山区或湖滨的雅丹地貌,沟谷长轴走向与附近山地洪水的走向一致,并在雅丹的土丘上留有洪水的痕迹;三是在阵发性暴雨和洪水作用的基础上,再经过风的修蚀作用而成的雅丹地貌,沟谷长轴走向既与洪水走向一致,也和当地主风向一致,是二者合一的第三种成因。

▲水洞沟遗址研究

位于宁夏灵武市境内的水洞沟,是与北京周口店等旧石器时代遗址齐名的重要遗址之一。该遗址自1923年由两位法国学者首次发现并发掘以来,考古专家于1959年、1963年和1980年又进行过3次发掘。其中,第二次发掘是由中苏专家联合进行的,第三次是由我国著名考古学家裴文中亲自主持的。几乎每次发掘都有许多重要发现。2003年至2005年9月,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和宁夏文物考古研究所合作,在距前几次的发掘地点———第一地点100米以外的第二地点又进行了第五次大规模发掘。刘东生先生认为,水洞沟新的一轮考古工作标志着“中国旧石器时代考古学的文艺复兴。”

水洞沟遗址是我国最早经过系统发掘的旧石器时代文化遗址,也是我区境内最早进行的考古活动,虽然是由欧洲人进行的,但它无疑是目前所知宁夏现代考古的第一次;水洞沟遗址的文化内涵又是深厚复杂的,它既具有本土特色,又具有欧洲特色,是宁夏境内最早的广义的东西方文化交流的产物;水洞沟文化所具有的文化内涵产生于荒蛮,影响于后世,引起了世界各地研究旧石器时代文化的专家、学者的广泛注意,也成为宁夏一道亮丽的文化品牌。正如著名地质学家、国家自然科学奖获得者刘东生院士在《水洞沟-1980年发掘报告》序中所说:“水洞沟不同于一般的考古遗址。它是一个东西文化交流中不断迸发出明亮火花的闪光点。从2万多年前猎人们之间的往来,到现代东西方科学家的共同工作,都体现了这种东西文化的交流与碰撞。今天,那些在20世纪初为了寻求科学真理和人类价值而到东方来,并为中国科学事业做出过贡献的西方科学家们,以及为了旧石器考古学在中国土地上生根开花倾注了毕生精力的裴文中和贾兰坡先生已经离开我们。但是,他们的精神,他们的事业,以及他们所开拓的东西文化交流与世长存,并必将发扬光大。”

往事略集

▲驰骋南北:“坚、毅、刚、卓”、“超级老头”

1937年7月,刘东生从天津南开中学乘火车赶回北京的家时,车到卢沟桥,过不去了。“七七事变”的烽火阻断了他的回家之路。辗转多日,他才得与母亲团聚,一同到天津避难。

后来,在西南联大强烈的爱国主义精神和民主自由氛围的感召下,刘东生报了西南联大机械系。

那时,昆明有个易门铁矿,但谁也不知道它能不能开采、值不值得开采。见西南联大有能人,当地人请地质系老师去看看。老师看后断定:这矿很好,可以开采。

听说此事,刘东生赶忙去找清华大学的老师,要求转到地质系:“老师,现在昆明连墨水都不能造,牙膏、肥皂也没有,学机械没有用!”老师告诉他:“现在学机械没用,以后有用。以后有了工厂,还要造飞机呢!”

刘东生不死心,再去找北大管理一年级学生的叶公超老师,叶老师爽快地签了字,刘东生顺利转到地质系1938级。

回想当时情景,刘东生不禁笑着说:“我报的是清华大学机械系,却又转到了北大地质系上课,是名副其实的联大学生了!”

西南联大的校训是“坚、毅、刚、卓”,这短短的几个字,让刘东生一生受益。他说,“当年艰苦的学习条件和生活激励我们,要严格要求自己,认真读书,认真做人,坚持进步,坚持革命。坚持就是胜利!”

“66年来,我感觉自己从来没有离开过西南联大。”刘东生慨叹。

正是在西南联大“坚、毅、刚、卓”精神的指引下,66年来,刘东生不仅首创了黄土“新风成说”和环境演化的“多回旋学说”,而且开辟了青藏高原隆升与环境演变新领域,建立了全球变化国际对比标准。

伴随一个又一个研究成果,他荣获的奖项已经不胜枚举。不过,他始终认为自己的成就离不开集体的力量。当他荣获国家最高科学技术奖后,曾经通过《科学新闻》杂志转达了对科技界同行们的感谢:“你们在过去几十年里对我的教诲,对我的工作给予支持、帮助和合作,是今天我们取得一点成绩的重要基础。荣誉属于大家。”

与刘东生相处多年的地质科学家们亲切地称刘东生为“超级老头”。他那执著的科学追求,扎实的学风,持之以恒的毅力,给人们留下了深刻印象。

这位“超级老头”穿越黄土高原、从南到北、从东到西完成十条1000多公里的剖面,吃住都在野外,而且全是步行考察;从北京开车去西部进行野外科考,每天早上6点起床,夜里还要召集开会,研究问题。

刘东生的夫人胡长康也是一位地质科学工作者。夫妻俩顾不得一家老小,长年在野外考察,他们深感欠家人的“感情债”太多太多。

作为青藏高原考察研究的旗手,不服老的刘东生还将继续攀登科学高峰。

▲黄土恋人:打开“黄土”这个科学宝库

1954年,为了满足当时的迫切需要,刘东生和当时的地质学一起开始了转型,他参加了三门峡水库及金、铜、镍矿的勘探工作。第一次参加对黄土高原的研究考察,是在河南省会兴镇——今天的三门峡市。就在这次考察中,时年37岁的刘东生认识了他后半辈子的两件珍宝—— 一是黄土,一是他的夫人胡长康。

晚上散步时,刘东生发现了一排排水平而整齐的灯光,对于一个黄土高坡上的小镇来说,应该不可能是楼房,但这样整齐的建筑又会是什么呢?刘东生一夜辗转难眠,第二天找过去才知道,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”的石灰质结核层,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了窑洞的天花板。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。

刘东生回到驻地后跑去请教土壤学家朱显谟,朱显谟告诉他,以前被杨钟健称为“红色土”的沉积物可能有地质时期的土壤残留。随后,他们俩一起对“红色土”中的“红色条带”进行研究,证实了它们确实就是古土壤层,而整个“红色土”层就是含有古土壤的黄土沉积。这一重大发现,一方面将黄土沉积的时代,从过去的晚更新世(约10万年)延伸到整个第四纪(200多万年)。另一方面,在黄土剖面中区分出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,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。进一步的深入研究后,刘东生认识到黄土堆积时期代表了寒冷干旱的气候环境,而古土壤发育时期则代表了暖湿的气候特点,黄土与古土壤的交替代表了第四纪时期气候的大规模波动,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4次。1958年刘东生发表在Science Record(《科学记录》)上的论文,引起国际科学家的关注。

刘东生说:“设想一下,如果类似现在沙尘暴的风沙天气会带来0.01毫米厚的尘土,每年10次便能积0.1毫米,10年1毫米,100年1厘米,1000年10厘米,1万年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。”

刘东生通过系统的研究,重建了250万年以来全球环境变化的历史,成为迄今全球唯一完整的陆地沉积记录。这个成果1985年发表在《黄土与环境》中英文专著上,后应德国科学家的要求又进行了修订,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钦佩与惊讶。华盛顿大学教授Busacca在一篇书评中写道:“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上可以与深海岩心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四五个冰碛垄。我们怎能想到刘东生等对中国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!”

黄土对刘东生这样的地学研究者意味着什么呢?“就好像一架钢琴对一位音乐家。还是这架钢琴,还是u20181234567u2019七个音符,可以奏出《英雄交响乐》,也可以奏出《黄河大合唱》、《黄河颂》来;就好像红黄蓝三原色对于一位画家,在不同的画家手里,可以画出来《蒙娜丽莎》这样不朽的杰作,也可以画出很多其他东西。”刘东生还强调说,艺术家追求的是情感,而科学家追求的是智慧。他想从黄土研究中找到黄土高原水土流失的答案,找到沙尘暴频频发生的答案,找到今天环境问题的解答。

从上世纪60年代起,刘东生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。他高瞻远瞩,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。20世纪90年代后,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。

纵观20世纪全球环境变化科学,从该世纪上半叶的4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,刘东生在这3次大的理论突破中都作出了重要贡献:对多旋回理论,他是主要的奠基人;对全球变化理论,他是国际对比标准的建立者;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了成功范例。

“科学和登山运动一样,为你所看不见的观众而劳动,因而需要责任感。正是这种责任感,使我们感觉到用自己的知识为人民去工作才是最大的幸福。”刘东生这样认定自己工作的价值。

▲承前启后:科学路上,跑好我这一棒

“我1954年开始研究黄土,这50多年的岁月使我感觉离不开黄土,但是更让我离不开的是和我一起工作的这些同志们,他们使得我们国家的黄土研究真正地能够形成科研上的一股力量,还能够真正地做一些事情。”刘东生在领奖和接受采访等多个场合真诚地表示,一起共事的同事和同行是他“人生里头不可缺少的一部分”。

“锦绣文章傲群伦,精博学问育桃李”是学生丁仲礼和朱日祥对刘东生的评价。学生韩家懋则说:“老先生的经历、思想、学术和品德都是一个整体,否则,成就不了今天的他!”

韩家懋回忆起自己第一次见到先生的情景。“我1965年考上先生的研究生,第一年集中在中关村的研究生院上公共课,先生捎信来约我到所里一趟见个面,我就去了。那时候先生已经是名满天下的大学者,我一路上还担心怎样与大学者打交道,但见面以后,顾虑全打消了,先生没有一点架子,非常平易近人。问了我大学期间的学习情况之后,他考虑到我是地理专业的学生,鼓励我要加强地质与生物方面的知识储备,好好学习。先生还带我到各实验室转了一圈,认识了大家,就这样与先生的距离一下子就拉近了。”

“我认识老先生20多年了,不管是1980年组织青藏高原国际科学考察讨论会,还是1991年组织召开国际第四纪科学研讨会,或是1995年西南红壤及其贫困问题的考察,我更多地看到了这位谦和的老先生做人的美德。他尊重人、善待人、包容人、团结人,做人确确实实做到家了!”中国科学院院士工作局原干部、科技部科研诚信建设办公室顾问孟辉回忆起刘东生的两样细微之处:一是尊崇和感激前辈先贤的业绩,感念铺路人的创业之功;二是尊重二线工作人员的劳动。

“我当时读了刘先生写的《科学家的社会责任》,觉得文笔优美、感情真挚。而更重要的是,刘先生这一代科学家对科学精神的传承,往往就体现在这样的细节当中。”孟辉说。

“解放前,中国的地质学在世界上颇有地位。20世纪30年代可以说是中国地质学的黄金时代,出了一大批人才,像丁文江、李四光、翁文灏、章鸿钊,他们是我国真正的地质学奠基人,还有赵亚曾、黄汲清、程裕淇等等,他们有的走在外国人前边,或者差不多。这些人才在当时是世界一流的。”刘东生说:“如果没有李四光、杨钟健、侯德封等老一辈地质学家对自己的耳提面命,没有他们的传道授业解惑,自己也许不会在地质学的大道上走这么远。而在西南联大学习时,闻一多、朱自清等一代大师们的道德文章,也使自己终生受益。除了业师之外,还有其他老师,他们的工作给我很好的准备。”

在共同的研究中,刘东生又与施雅风院士、孙鸿烈院士、孙枢院士、郑度院士结下深厚情谊。他在《青春将永放光芒——纪念青藏高原综合科学考察队30周年》的文章中饱蘸激情地写道:“早在20世纪50年代以前,要u2018话说青藏高原u2019需要阅读德文、法文、俄文、英文的书籍,而我们自己的先行者们所留下的脚印是那样稀少而难以寻找。50年代之后我们对青藏高原的科学考察连续不断。一批一批的科学考察队员们,在默默前进的旅途中、在艰苦的攀登中、在寻探生命进程的沉思中、在风餐露宿的惊险行程中,已经一步一步地把青藏高原变成为世界上科学研究的一个亮点。”

从前辈汲取的营养,又毫无保留地传递给他的弟子们——大弟子中国科学院西安分院原院长、中国科学院院士安芷生,中国科学院副院长丁仲礼院士,中国科学院院士刘嘉麒,韩家懋研究员,郭正堂研究员,现在的新生代地质与环境研究室主任肖举乐……

这样的承前启后,使得中国黄土研究者一再往前推进黄土的历史:20世纪30年代,刘东生的老师杨钟健等研究者开始研究中国黄土,认为黄土的形成是十几万年前的事。上世纪50年代以后,在刘东生这一辈研究者的努力下,黄土的历史被倒推至第四纪早期,距今260万年,建立了250万年来最完整的陆相古气候记录。此后,刘东生的学生安芷生、丁仲礼等人把它推到600万~800万年前;再年轻一辈的郭正堂等人将黄土的历史追溯到2200万年前。

2002年,刘东生获泰勒环境奖后特意去家里给102岁的王恒升院士报喜,王恒升既是刘东生在西南联大时的老师,又是当年地质调查所的同事。王恒升女儿王莹棣回忆说:“那年父亲101岁了,脑子也不大清楚。刘先生还是执弟子礼,毕恭毕敬地把证书展开,捧给父亲看,鞠躬感谢业师的培育之恩。刘先生在西南联大的老师大概仅有父亲健在了。难得刘先生耄耋之年大喜之时,还惦念着60多年前的老师!如此人品风范,怎么不让人敬佩。”

功名显赫的人毕竟稀少,大多数的前辈则默默无闻,湮没在时光的尘雾里。

“1946年我初到地质调查所,一切都觉得新鲜,尤其对地质调查所中非地质专业的人和他们的工作最为印象深刻。许多做二线工作的老师傅的高尚人格、精湛技艺、敬业精神、创新意识和培养人才的热情,都令人敬佩而神往,希望研究地质学史的同行们能为他们写些文章。” 1950年以前的地质调查所,几十年来走出了49位院士,他们的成就建立在更多无名之辈的奉献之上。刘东生身体力行,多次撰文或在相关会议上赞扬地质调查所那些做二线工作的老师们:测量的颜惠敏,仪器装配的胡宝琳,绘图的鲁巨川、白耆彬,磨片、照相的李时俊,制作模型、后来成为古生物学家的胡承志,采集化石的王存义等,赞颂他们出色的工作,希望人们在纪念地质栋梁的同时,不要忽视了幕后工作者的贡献。

刘东生 男,1939年生于新宁县金石镇,地质矿产部岩溶地质研究所副所长,高级工程师,广西测试协会常务理事,岩溶所环境影响评价中心主任、实验室主任。先后在中南地质局武汉中心实验室、湖北省地矿局宜昌实验室任技术负责人、工程师。1981年调地矿部岩溶地质所,先后任实验室主任、副所长、高级工程师。长期从事分析测试工作,在全国最早研究铀、针、锆、钛等离子交换分离技术,最早应用离子交换技术建立了铂、钯湿法分析方法和化学光谱分析测定痕量金的分析方法,得到了广泛的应用。80年代从事同位素分析测试工作和环境影响评价工作,均取得显著成果,并发表了一系列论文。1986年起任研究所副所长兼分析室和同位素室主任,进行了非金属矿的应用研究工作,用于饲料和肥料行业,取得了很好的经济和社会效益。在研究所的管理的改革方面亦取得了显著的成效,并发表了一系列管理工作论文。

更新日期:2024-04-28