劉東生：穿行在黃土科峰的“無(wú)人區(qū)”

2004年2月20日，人民大會(huì)堂里，燈光璀璨，鮮花如簇，中共中央總書記、國(guó)家主席胡錦濤向獲得2003年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)的中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員劉東生頒發(fā)獎(jiǎng)勵(lì)證書和500萬(wàn)元獎(jiǎng)金，當(dāng)總書記同他熱情握手表示祝賀時(shí)，大會(huì)堂內(nèi)掌聲雷動(dòng)，經(jīng)久不息。

地理學(xué)界有這樣的說(shuō)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(guó)的黃土。國(guó)際上認(rèn)為，“黃土”這本書念得最好的是中國(guó)的劉東生院士。

破解天書：踏遍千溝萬(wàn)壑

劉東生1917年11月出生于遼寧沈陽(yáng)，1942年畢業(yè)于西南聯(lián)合大學(xué)地質(zhì)學(xué)專業(yè)。50年代，為響應(yīng)國(guó)家的號(hào)召，他和一群地質(zhì)工作者參加了三門峽水庫(kù)、龍羊峽水庫(kù)的壩址及金、銅、鎳礦的勘探工作。1954年夏天，劉東生和一個(gè)由古生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)研究人員組成的綜合考察小組來(lái)到河南省會(huì)興鎮(zhèn)。他發(fā)現(xiàn)這里的窯洞跟城市里的樓房一樣，在同一個(gè)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(xiāng)稱之為“料姜石”的石灰質(zhì)結(jié)合層，科學(xué)名稱為土壤層的淀積層。老鄉(xiāng)們就利用淀積層的堅(jiān)固性，來(lái)做窯洞的頂，相當(dāng)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(zhǎng)，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(jié)構(gòu)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(qǐng)教土壤學(xué)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(wàn)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(chǎng)接一場(chǎng)沙塵暴把遠(yuǎn)至中亞，近到我國(guó)新疆的沙漠和戈壁上的細(xì)塵吹了過(guò)來(lái)，最初的時(shí)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(chǎng)大的風(fēng)沙把整頭的牛羊埋住。

“設(shè)想一下，如果每次這樣的天氣會(huì)帶來(lái)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(wàn)年1米。到現(xiàn)在，黃土高原上最厚的地方已經(jīng)深達(dá)250米，就是說(shuō)，我們現(xiàn)在所見(jiàn)的黃土高原已經(jīng)存在了250萬(wàn)年。從地質(zhì)上講，我國(guó)的干旱史也有250萬(wàn)年了。如今，中國(guó)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(guò)程中，能夠找到中國(guó)乃至全球環(huán)境、氣候演變的歷程和規(guī)律?！眲|生院士說(shuō)。

50年代中期，中科院有個(gè)重要的研究項(xiàng)目是黃河中游水土保持問(wèn)題，由劉東生設(shè)計(jì)了一個(gè)大面積網(wǎng)絡(luò)狀路線調(diào)查方案。這是一次向黃土進(jìn)軍的誓師。就這樣，憑對(duì)科學(xué)工作的熱情，依靠?jī)蓷l腿，各調(diào)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(wàn)里的10條大剖面調(diào)查，收集了大量第一手資料，為我國(guó)黃土研究走上世界舞臺(tái)邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。

劉東生的學(xué)生、著名土壤農(nóng)化專家石元春回憶說(shuō)：“一個(gè)炎夏，在晉西野外考察，我們每天手提地質(zhì)錘，背著裝滿黃土標(biāo)本的地質(zhì)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(yán)肅認(rèn)真，一絲不茍；對(duì)年輕人既循循善誘，又要求極嚴(yán)?！薄懊枋龅刭|(zhì)剖面時(shí)，為了觀察一個(gè)性狀，劉東生不畏艱險(xiǎn)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(guò)一個(gè)地質(zhì)現(xiàn)象，因?yàn)樗沁^(guò)去地質(zhì)時(shí)期留下的痕跡和證據(jù)，是科學(xué)研究的重要素材。劉先生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和作風(fēng)使我終生受益?！?/p>

在晉西五寨縣，石元春翻過(guò)一道黃土墚，下到溝底時(shí)，向劉先生請(qǐng)教：“我們通過(guò)對(duì)黃土地貌、地層和地質(zhì)剖面的觀察研究，去恢復(fù)幾百萬(wàn)年前的氣候、植被、土壤和黃土的生成環(huán)境時(shí)，是否可以用我們有親身感受的現(xiàn)代地面景觀及其演變來(lái)類比和推理？”劉先生高興地笑著說(shuō)：“石元春，看來(lái)你有點(diǎn)入門了，這就是‘將今論古’嘛！”在劉東生導(dǎo)師的指導(dǎo)下，石元春完成了論文《晉西黃土及其生成》，并在中國(guó)第四紀(jì)地質(zhì)研究會(huì)成立暨第一次代表大會(huì)上作了報(bào)告。

“黃土地是我們祖輩世代休養(yǎng)生息的地方，它是一個(gè)巨大的地質(zhì)文獻(xiàn)庫(kù)，隱含著地球環(huán)境變化的各種信息；它像一把鑰匙，能夠解開(kāi)無(wú)數(shù)的謎?！眲|生精神矍鑠地談起自己對(duì)黃土地的感情。

黃土是中國(guó)分布最廣的第四紀(jì)沉積物，黃土高原是我國(guó)獨(dú)有的黃土地貌景觀。他通過(guò)大量實(shí)地調(diào)查，采集樣品，進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)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(xué)成分、礦物組成、物理性質(zhì)，鑒定黃土中的動(dòng)植物化石及孢粉化石。最后，他得出了黃土是風(fēng)成的，是西北地區(qū)戈壁、沙漠中的細(xì)粒物質(zhì)被風(fēng)吹到黃土高原堆積而成的結(jié)論。他經(jīng)過(guò)多年的野外調(diào)查，發(fā)現(xiàn)和研究了黃土中埋藏的哺乳動(dòng)物化石，于1963年提出中國(guó)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(jì)70年代以來(lái)，世界各國(guó)的環(huán)境科學(xué)家動(dòng)用大量人力、物力，研究過(guò)去數(shù)百萬(wàn)年中的氣候變化，試圖發(fā)現(xiàn)氣候變化的規(guī)律和趨勢(shì)。一般認(rèn)為，古環(huán)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(tǒng)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(xù)性差、易受風(fēng)化等特性而長(zhǎng)期不受重視。以劉東生為首的中國(guó)科學(xué)家，獨(dú)具慧眼，選取中國(guó)黃土沉積物作為研究對(duì)象，取得了突破性成果———開(kāi)拓了利用華中地區(qū)黃土沉積測(cè)量250萬(wàn)年來(lái)的地質(zhì)氣候變化的新方法，劉東生被認(rèn)為是有關(guān)中國(guó)黃土序列的古環(huán)境研究之父。

見(jiàn)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(gè)偶然的機(jī)會(huì)使他重新親近了黃土地。

1966年，劉東生調(diào)任中科院貴陽(yáng)地球化學(xué)研究所第四紀(jì)地質(zhì)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(guān)系，特邀他這位“老黃土”配合參加調(diào)查。

中國(guó)的北方地區(qū)，自30年代發(fā)現(xiàn)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(qū)，發(fā)病尤為嚴(yán)重。“患者發(fā)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(cè)是細(xì)菌傳染。經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)，是心臟肌肉壞死。醫(yī)學(xué)上當(dāng)時(shí)還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)這種病癥，便以發(fā)現(xiàn)地黑龍江的克山縣命名為‘克山病’?！?/p>

于是，黃土再次走進(jìn)劉東生的視野，他結(jié)合新技術(shù)、新方法對(duì)黃土進(jìn)行了更加深入系統(tǒng)的研究。

劉東生在陜西調(diào)查水土?xí)r，他們每走到一個(gè)村子，先了解有幾口井、村里人吃什么糧食，然后打水化驗(yàn)，對(duì)糧食取樣分析，連種糧食的土也做化學(xué)檢測(cè)?！盎瘜W(xué)分析主要是看缺什么化學(xué)元素，根據(jù)地質(zhì)學(xué)原理，河流是往下的，物質(zhì)、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(huì)中毒，少也會(huì)有缺乏癥?！备鶕?jù)這樣一個(gè)地質(zhì)原理，他們調(diào)查地方的水、土、糧及人的頭發(fā)，對(duì)一些病區(qū)與非病區(qū)進(jìn)行了對(duì)比分析研究。

“這種病有個(gè)特點(diǎn)，每隔十來(lái)年爆發(fā)一次，有周期性。我們?cè)诳瓶贾邪l(fā)現(xiàn)從東北往西南發(fā)病區(qū)呈一條帶狀，黑龍江———吉林———內(nèi)蒙———陜北———四川———西藏，這個(gè)病分布有區(qū)域性?！?/p>

劉東生說(shuō)他最高興的是，黃土的基礎(chǔ)研究可以為黃土高原的可持續(xù)發(fā)展不斷提供科學(xué)的依據(jù)，也可通過(guò)黃土的有關(guān)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(duì)發(fā)現(xiàn)克山病的起因起到了關(guān)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(dāng)?shù)匕傩昭a(bǔ)充硒和其他營(yíng)養(yǎng)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(shuō)：“前年，我碰到黑龍江克山縣克山防疫站的站長(zhǎng)，他跟我開(kāi)玩笑說(shuō)，我們要摘掉克山病的帽子了，我也該‘下崗’了?，F(xiàn)在，這種病已完全攻克了，很高興。”

2002年4月12日下午，美國(guó)南加州大學(xué)報(bào)告廳。一位身材微瘦、身著黑色禮服的中國(guó)科學(xué)家步入領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)，在接受世界環(huán)境科學(xué)最高獎(jiǎng)“泰勒環(huán)境獎(jiǎng)”獎(jiǎng)牌的一剎那，整個(gè)會(huì)場(chǎng)爆出熱烈的掌聲?？匆?jiàn)金燦燦的獎(jiǎng)牌、聽(tīng)到震耳欲聾的掌聲，劉東生院士老淚縱橫：“70年來(lái)，中國(guó)的地質(zhì)學(xué)研究成果終于登上國(guó)際舞臺(tái)的制高點(diǎn)了?！?/p>

“泰勒環(huán)境獎(jiǎng)”是世界環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)，有“環(huán)境科學(xué)的諾貝爾獎(jiǎng)”之稱?！疤├窄h(huán)境獎(jiǎng)”由美國(guó)人約翰·泰勒和艾莉思·泰勒于1973年創(chuàng)立，授予對(duì)發(fā)現(xiàn)和解決世界范圍的環(huán)境問(wèn)題做出重大貢獻(xiàn)的科學(xué)家，自1974年起每年授予一次，由美國(guó)南加州大學(xué)負(fù)責(zé)管理，獲獎(jiǎng)?wù)叩玫?0萬(wàn)美元獎(jiǎng)金、一面金牌。劉東生成為獲此殊榮的首位中國(guó)大陸科學(xué)家。

“自然界滄海桑田的環(huán)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(huán)境變化信息的深海沉積，一本是系統(tǒng)反映氣候變化的極地冰川，而第三本書則是中國(guó)的黃土沉積。這三本書是我們認(rèn)識(shí)地球上自然歷史、氣候、生物變遷的最佳文獻(xiàn)檔案?！?002年度“泰勒環(huán)境獎(jiǎng)”的頒獎(jiǎng)典禮上，評(píng)審委員會(huì)成員科恩教授用這樣頗有詩(shī)意的語(yǔ)言，描述我國(guó)黃土沉積這一獨(dú)特的地質(zhì)現(xiàn)象，同時(shí)也肯定了以劉東生為代表的中國(guó)科學(xué)家在黃土研究方面所取得的卓越成績(jī)。

人比山高：極地大穿越

劉東生的相當(dāng)一部分科學(xué)考察工作是在被稱為“世界第三極”的青藏高原完成的?！扒嗖馗咴侵两裨S多科學(xué)家思想的發(fā)源地。全世界的很多科學(xué)家都看重這個(gè)地方，特別是在環(huán)境科學(xué)上，青藏高原居于非常重要的位置?！?/p>

每當(dāng)說(shuō)起青藏高原，劉東生總是神采飛揚(yáng)，思路寬闊，從冰川、植被、融水、地質(zhì)、環(huán)境、動(dòng)物無(wú)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?yàn)樗?jīng)過(guò)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(gè)板塊之中，青藏高原這個(gè)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(xué)家們了解和認(rèn)識(shí)地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常關(guān)鍵的地區(qū)之一。由于印度板塊的楔進(jìn)，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(gè)特殊的地方，動(dòng)物、植物、氣候、人文等都出現(xiàn)了特殊性。

說(shuō)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(xiàn)了自己的青春而且奉獻(xiàn)了自己的一生?！?/p>

劉東生對(duì)高原研究情有獨(dú)鐘，具有一種獻(xiàn)身精神，為了拍攝專業(yè)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(shí)測(cè)上新世剖面，他專挑侵蝕風(fēng)化強(qiáng)烈的地方采樣點(diǎn)，帶頭采樣、測(cè)量，“捷足”先登，“如履平地”。

劉東生十分清楚，一位科學(xué)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(huán)境考察的需要，1991年，在他74歲時(shí)去了南極。大凡沒(méi)有遠(yuǎn)征過(guò)的考察隊(duì)員，在重大考察行動(dòng)之前，想到未來(lái)的艱險(xiǎn)，心緒總是格外地不平靜。劉東生說(shuō)，他去南極之前沒(méi)有出現(xiàn)這樣的心態(tài)，主要得益于多年的青藏高原考察探險(xiǎn)，攀高崖、越鴻溝、睡野外、忍饑餓，對(duì)于類似的艱險(xiǎn)已司空見(jiàn)慣。當(dāng)他來(lái)到天高地闊、冰原無(wú)際的南極，使他感到宇宙從未有過(guò)的浩大。特別是當(dāng)他佇立在海邊，看到浮冰躺在蔚藍(lán)色的海面上，在海流的作用下，靜靜地漂移著。碎冰時(shí)聚時(shí)散，冰山由于角度的變換，呈現(xiàn)出多姿的造型。在他看來(lái)，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(yuǎn)征那里的斯瓦巴德島。南北極強(qiáng)烈的對(duì)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(zhǎng)著茵茵的小草，艷麗的野花在微風(fēng)中搖曳。劉東生作為古環(huán)境研究學(xué)者，更關(guān)心美歐冰川學(xué)家剛剛完成的在格陵蘭冰蓋上鉆取冰巖芯的情況?？茖W(xué)家在格陵蘭冰蓋鉆取了深達(dá)3000米的冰巖芯。他認(rèn)為，這個(gè)科研成就是巨大的，人們由此可以追溯20余萬(wàn)年的氣候狀況，從中找出演化規(guī)律，推導(dǎo)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(shí)現(xiàn)了他的極地夢(mèng)。這位我國(guó)唯一到過(guò)“三極”———南極、北極、珠穆朗瑪峰的老人向記者透露，“中國(guó)科學(xué)家最近將在挪威屬斯瓦爾巴德群島上建設(shè)中國(guó)第一座北極科學(xué)探險(xiǎn)考察站，并開(kāi)始對(duì)北極地區(qū)進(jìn)行綜合科學(xué)考察?！?/p>