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在洛川黃土國家地質公園裡，
不僅可以看到黃土的百態千姿，
更為重要的是，
這裡有著極為完整的
黃土和紅色土系列，
當年劉東生破解了黃土成因之謎後，
轉戰洛川探察黃土的內部結構。
對地質工作者來說野外考察
充滿了艱苦和危險，
然而探究並獲知自然界奧秘的天職，
又使得他們不畏險阻不斷前行，
每年總會有不同學校的學生
來此實習考察 。
在同一黃土剖面上為什麼會出現
這麼多紅色條帶？
黃土變紅是因為受雨水的淋洗
碳酸鈣流失含鐵礦物氧化而成，
這說明紅色土是在濕潤的氣候
條件下堆積而成。
按照這個邏輯推理，
較少受到雨水沖積的黃土
很可能是在氣候乾燥的情況下形成的，
那麼這是否意味著在兩種顏色的土層間
存在著氣候環境的差異呢？
順著這個思路，
劉東生查閱國內外早期有關
紅色條帶的地質文獻，
並採集了大量紅色土樣品帶回
實驗室進行分析研究，
同時與團隊的成員展開討論，
之後他又諮詢了土壤學家朱顯謨，
從而確定了黃土剖面中這些
顏色偏紅的層位
是遠古地質時期的古土壤。
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黃土高原的蝸牛品種大體可以歸入
兩大生態類型，
一種是乾冷型，
喜歡寒冷乾燥的氣候環境。
另一種是濕暖型 ，
在溫暖濕潤的自然條件下才能生存。
既然他們生存的條件差別如此之大，
它們的化石自然就成為
揭示當時氣候環境特徵的證據。
由此劉東生和他的團隊在黃土剖面上
從新黃土到古土壤自上而下
逐層採集蝸牛化石，
最終他們發現在古土壤中保存有大量
濕潤型蝸牛化石，
而在黃色土壤中則主要是
乾冷型蝸牛化石。
這個現象就充分說明古土壤代表了
地質歷史時期較為溫暖濕潤的階段，
而黃土層對應的是地質歷史時期
相對乾冷的階段。
然而當劉東生和團隊根據
這樣的冷暖關係對
黃土高原地區不同的黃土剖面
展開更為細緻的研究後，
發現他們正面臨巨大的挑戰，
那就是來自當時在國際地學界
已通行許久並占據第四紀學術界
穩固地位的「四次大冰期學說」。
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所謂第四紀是指
從大約260萬年前直到現在的時間段
是地球發展史進入的最新階段。
當時西方地學界的主流觀點是
第四紀僅出現過4次大規模的冰川期，
按照這個理論同樣形成於
第四紀的黃土高原上，
也應該存在4次古土壤和黃土
交替的現象。
然而通過對洛川黃土分層
的研究和測算，
劉東生和其科研團隊發現交替
條紋遠遠超出了4次，
竟然達到了32次之多。
也就是說劉東生的研究
結果表明在第四紀
至少出現了32次的冷暖輪迴
而不是僅僅4次，
這是什麼原因呢？
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20年間不同領域的科學工作者
將各個階段研究出的學術成果
用於治理黃土高原水土
流失的實踐中去。
由於他們清晰地劃分出了
不同地區黃土的成因、性質、
地層結構和厚度，
因此明確了土壤的侵蝕規律，
得出了黃土在水的沖刷下
流失速度有所不同。
這一結論對指導高原地區農戶
如何通過種植不同植被來保護水土流失
起到了關鍵性的作用，
至此，黃土高原貧瘠荒涼
的面貌大為改觀。
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此時正值上世紀七十年代末期，
中國的科技事業步入
快速發展的新時期。
中國科技工作者與國際同行的
合作與交流開始增多，
劉東生念念不忘的黃土與
古土壤的氣候多旋迴問題
有了新的研究方向。
用古地磁技術來測定
黃土的年齡和第四紀的年齡是否一致，
就可以判定第四紀是經歷了4次
還是32次冷暖變化。
帶著這個謎題時年64歲的劉東生
利用到國外從事研究的機會，
在瑞士聯邦地質研究所開展了
黃土古地磁和磁化率研究。
他和瑞士科學家海勒教授合作，
將從中國帶去的100多份黃土岩芯樣品
進行了長達一年的測量和分析。
研究結果證實了中國黃土記錄了
整個第四紀時期的古地磁極性變化。
表明中國黃土形成於第四紀。
開始直到近代，
測得的磁化率曲線清晰反映了
黃土和古土壤相應的峰谷變化，
每個黃土層和古土壤層的旋迴交替
都有其具體的年代
均代表一次獨立的氣候環境。
這一系列的研究結果表明：
地球百萬年以來不只是
發生了四次大的氣候冷暖振盪，
而應該是多次。
可以說正是劉東生用中國的黃土
打造了一把測算第四紀古氣候
與環境演化的標尺，
在科學界如此重要的發現
往往需要另一把標尺與其進行「比對」，
才能驗證它的準確性。
那麼和黃土具有同樣宏觀尺度的
參照體系究竟在哪裡呢？
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有孔蟲形態各異、體型微小，平均
在一毫米左右，
只有砂礫那麼大。
有孔蟲生活在深邃的海洋里，
和黃土中的蝸牛一樣，
它們的殼體也可以反映出非常
有用的環境信息，
被稱為「大海里的小巨人」。
用深海鑽探技術提出海底沉積物里
的有孔蟲化石，
並對它進行氧同位素的研究。
是西方科學家參破古氣候之謎的
一種行之有效的手段。
上世紀六十年代，
美國和英國的科研工作者
就利用氧同位素來研究
第四紀氣候變化。
劍橋大學的沙克爾頓教授通過深海鑽孔
獲取了豐富的海底有孔蟲化石。
測定了氧同位素值，
繪製出了對應遠古地質時期
氣候冷暖變化曲線
推翻了經典的「四次大冰期學說」。
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當沙克爾頓的氧同位素曲線
被劉東生拿來與黃土的磁化率曲線
進行對比時，驚人的發現！
這兩條曲線幾乎完全吻合！
也就是說在遙遠的大洋彼岸
打造出的這把古氣候演化標尺，
與相隔萬里的中國黃土所反映的第四紀多旋迴氣候變化
產生了一種最高級別的無聲呼應。
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劉東生的這一發現代表了
中國地學界發出的最強音！
在以西方海洋文明主導的國際地學界，
孕育中國華夏文明的黃土
展現了傲人的風姿，
開闢了陸地沉積物與海洋沉積物
對比的先河。
至此黃土高原成為地質學家窺探遠古氣候環境變化的重要窗口，
與極地冰芯和深海沉積並列成為
研究全球氣候環境變遷的三大支柱，
組成了一個可以互相參照的標尺系統。
作為地球上唯一的一座黃土高原，
其蘊含的科學奧秘最終交由一個
黃皮膚的中國人來解答，
這既是一種使命
也是對中國科學家孜孜
探索自然的最好回報！
然而從科學角度來說
任何一種學說得以新的延展和創新
無不來源於大膽的想像力
和富有開拓的實踐探索精神。
2002年4月12日，
一場隆重的頒獎典禮
在美國洛杉磯舉行，
由於在古氣候古環境研究中
做出的特殊貢獻
劉東生在85歲的耄耋之年，
獲得了國際環境科學的
最高獎—泰勒獎，
這是有環境領域諾貝爾獎之稱的
世界級獎項，
截至目前劉東生是唯一一個
獲得此項大獎的中國大陸人。
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嚴格、勤奮、好奇、謙遜
這是學生們對劉東生的描述，
也是所有熟悉他的人對他由衷的評價。
74歲在常人看來應該休閒的年紀
但劉東生依然行走在科考第一線，
79歲在他生日那一天赴北極科考，
84歲時他第七次踏上青藏高原的征程，
87歲時他又出現在羅布泊。
劉東生一生致力於黃土與第四紀
地質學研究，
發表了許多影響深遠的論文和專著
並留下了大量的考察筆記和
珍貴的錄音資料，
在他錄製的最後一盤錄音帶里
老人留下了這樣的聲音。
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將中國的黃土推向世界科學的舞台，
這是劉東生和幾代地質工作者
努力探索和研究的結果！
在劉東生看來他只是有幸翻開了
黃土天書的部分內容
而這一領域的科學探索終將還會繼續。
天書無垠、行者無疆
這便是一代又一代地學人對科學探索的最好詮釋！
黃土天書已經翻閱完畢，
其中蘊藏的地質哲理、科學精神
是否觸碰到你的心底？
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本文根據CCTV10《地理中國》欄目「百年地理大發現」之《黃土天書》整理而成，感謝中央電視台科教頻道《地理中國》欄目《百年地理大發現》製作團隊的專業製作及授權發布！
美術編輯：張志越
校對：黃志偉
公眾號：中科院地質地球所
ID：dizhidiqiusuo