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黃土高原是中國的四大高原之一,是地球上分布最集中、面積最大的黃土區。而關於黃土是怎麼形成的?這是無數地質工作者在研究黃土的道路上無法逾越的問題。
在劉東生提出「新風成說」之前,已經有多種關於黃土成因的學說。例如,帕林諾夫認為黃土是洪積形成的,張伯聲教授認為黃土是湖相沉積的產物,楊傑先生認為黃土是河流衝擊形成的,一些蘇聯學者認為黃土是石灰巖風化後殘積形成的。
劉東生,我國第四紀地質學家、環境地質學家、高山和極地科學家、中國科學院院士。他提出的「新風成說」平息了170多年黃土成因之爭,揭開了黃土形成之謎,是目前最主流的黃土成因學說,得到了學界的廣泛認可。
1957年,劉東生帶隊南北方向橫穿黃土高原做了10條大路線的剖面調查。每條路大概有上千公裡,大家分成幾個人一組,一邊走一邊看一邊研究。
每天天蒙蒙亮,考察隊員就悄悄出發了,晚上頂著星星月亮隨便在一個村子落腳休息。他們沿途既要在幾十米深的大溝裡爬上爬下,觀測剖面和採集樣品,又要趕幾十裡的路程,而中午僅能靠隨身帶著的乾糧充飢。
功夫不負有心人,數個月的考察後,劉東生獲得了大量的第一手資料。在此基礎上,他們出版了《黃河中遊黃土》《中國的黃土堆積》《黃河中遊水土保持考察報告》等書,書中對中國黃土的分布、厚度、黃土的物理化學性質等做了系統的總結。
劉東生和同事們根據戈壁、沙漠到黃土的分帶,以及黃土區黃土顆粒粒度由西北向東南逐漸變細的事實,得出黃土物質是風力搬運而來的。他們還發現黃土高原的地層、地質和巖性在廣大範圍內具有相似性和一致性。
在此基礎上,劉東生大膽地將過去只強調搬運過程的「風成說」擴展為「新風成說」,對黃土物質來源、搬運過程、搬運時的風力情況、沉積時的環境風貌以及沉積後的變化等全過程進行了闡述,形成了一套完整的理論。
在「新風成說」的基礎上,劉東生解釋了黃土剖面中出現的黃土與紅土交錯堆疊現象。黃土代表是寒冷乾旱氣候時期的古土壤,紅土則代表是暖溼氣候時期的古土壤,這些現象表明了過去250萬年間黃土高原的氣候是冷暖乾濕交替出現的。
劉東生在一步步加深黃土研究的同時,也向科學界提供了大量、完整的古環境地質氣候變化的信息,為全球氣候變化研究做出了重大的貢獻。他對黃土的研究使中國黃土成為古氣候變化記錄的最重要檔案庫,與深海沉積、基地冰芯並列稱為全球環境變化研究的三大支柱。
文:採集工程項目辦公室/中國科協創新戰略研究院
參考文獻:
1.《劉東生與中國黃土研究》,韓家懋,《化石》2004年第二期
2.《劉東生:打開黃土萬卷書》,王丹紅 ,科學時報
3.《劉東生:穿行在黃土科峰的「無人區」》餘瑋,決策與信息
4.《揭開黃土形成之謎》,張佳靜,中國論文網
5.《就戀這把黃土 劉東生傳》,白晶,江蘇人民出版社
6.本文圖片來源於老科學家學術成長資料採集工程、中國科學院地質與地球物理研究所