揭開黃土高原形成之謎，平息170多年黃土成因之爭 | 劉東生院士與「新風成說」

2020-08-19 全景科學家

【圖文由「中國科學家」（ID：Chinses_Scientises）公眾號原創，轉發請申請授權。】

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。

劉東生

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。

2002年劉東生先生在黃土高原

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

相關焦點

  • 劉東生院士:揭開黃土形成之謎,平息170多年黃土成因之爭
    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。
  • 黃土高原的黃土從哪裡來?
    雄偉壯麗的黃土高原綿亙千裡的景象蔚為壯觀,幾千年來無數文人墨客在此吟詩作畫。一代偉人毛澤東曾在此發出「江山如此多嬌」的感嘆。人們在讚嘆之餘,不禁要問:黃土高原上的黃土到底來自何處呢?
  • 紀念地學泰鬥劉東生:確立中國黃土新風成學說,一生嚴謹謙遜
    編者按在中國科學院大學雁棲湖校區東區學園四，矗立著一座雕像，他是被學術界譽為「黃土之父」和「地學泰鬥」的劉東生先生。這位世界著名的地質學家、古氣候學家、中國科學院院士、歐亞科學院院士，既是科學家，又是教育家。
  • 劉東生:黃土與環境
    劉東生 1980年當選中國科學院院士（學部委員），1991年當選為第三世界科學院院士，1993年當選為國際歐亞科學院院士，1997年成為中國科學院資深院士；現任中國科學院地質與地球物理研究所研究員及科學指導委員會副主任
  • 「黃土高原」的成因和「黃土地貌」的形成原因,分別是什麼?
    黃土高原位置圖黃土高原的土層厚度達到50米至80米之間，最厚的地區可達250米之上，如此厚度黃土覆蓋的高原是怎樣形成的呢？一般來說，土壤是當地巖石在風力、流水、生物等外力作用下的產物，其厚度往往也就幾米而已，但是黃土高原的土層厚度已經大大超過了地球風化殼的厚度，因此，不是當地巖石風化後的產物。
  • 黃土高原上的黃土從何而來?至今仍在爭論不休!
    這五種土,居中的是黃土,這是中華民族起源之地——黃河流域廣泛分布的一種土壤。我國是黃土分布最廣的一個國家。黃土,色黃褐,實際上是顆粒均勻的、砂粉質的黃色塵土物質,一般由易溶解的鹽類和鈣質結合組成,比較鬆散,遇水後極易崩解。我國大西北的黃土高原即由黃土構成，它厚80-120米,最大厚度可達180-200 米,覆蓋面達63萬平方公裡,堪稱世界之最。這厚厚的黃土來自何處?
  • 安芷生：破解黃土高原氣候環境變化「密碼」
    來源：教師報2020年9月23日，作者：周 勵，原標題：《安芷生：破解黃土高原氣候環境變化「密碼」)　　我國著名環境地質學家、中國科學院地球環境研究所研究員、博士生導師安芷生，已經從事地球科學研究工作半個多世紀了。
  • 黃土高原的土,到底從哪裡來?四種假設,最可信是第一種說法
    為了搞明白，這些黃土到底從哪裡來，專家們從多個方面來分析，從生物、氣候、物質等等來分析。經過多年分析和研究，人們提出了很多種假說，其中4種假說的可信度較高。分別是哪4種假說呢？今天，野史君就和大家聊聊，聊聊黃土高原的黃土，到底從哪裡來。
  • 玄奇幻象-黃土高原之土來源
    黃土高原東起太行山，西至烏鞘嶺，南連泰嶺北抵長城，涵蓋了山西陝西以及甘肅、青海、寧夏、河南等省部分地區。由於其裸露的地表缺乏植被保護，再加上夏雨集中，且多發生暴雨，地面在長期流水侵蝕下被分製得支離破碎，形成源、墚、峁等溝壑交錯其間的狀況。黃土高原的煤、石油、鋁土等礦產資源儲量大。
  • 獨一無二的中國黃土高原，它的黃土究竟從哪來？是大風颳來的嗎？
    黃土高原上的黃土有什麼獨特之處？黃土高原上黃土的來源從古至今一直吸引著許多地質學家和科學家。畢竟面對著這樣壯闊磅礴的黃土高原，人們在感嘆的同時也會想要揭開它神秘的面紗。這麼大面積的黃土究竟從哪來？如果不是大風颳來的，它們又是如何形成的？關於黃土的來源，地質學家們結合了非常多的知識領域進行研究，提出了20多種假說。目前信服度比較高的主要是風成說，水成說，殘積說和多種成因說。
  • 隰縣黃土是寶藏!山西省新增一處國家級地質公園
    山西日報新媒體記者申芯瑞報導： 3月26日，從山西省林業和草原局傳來消息，近日國家林業和草原局發布《關於同意江蘇鹽城大縱湖國家溼地公園等40處國家級自然公園新建和範圍調整的通知》，授予隰縣黃土國家地質公園資格，至此我省國家級地質公園增至11處。
  • 黃土高原黃土並非來自中亞沙漠
    黃土高原的黃土來自哪裡？蘭州大學資源環境學院西部環境教育部重點實驗室聶軍勝教授等人的一項最新研究成果表明：黃土高原的黃土主要來自黃河，而非中亞沙漠；黃土高原儲存了黃河從青藏高原東北部搬運來的細顆粒物質。　　黃河是中華文明的發源地，因此，理解黃河的演化及其泥沙來源具有重要價值。但是地學界對這些問題沒有達成一致意見。
  • 重建土壤水庫是黃土高原治本之道
    究其癥結，莫過於土地利用不當，破壞了黃土獨有的「點稜接觸支架式多孔結構」，進而使土壤滲透性和抗衝性能遭到破壞，其水土流失嚴重程度已躍居世界首位，年均侵蝕模數高達3720t/km2，是長江的14倍、美國密西西比河的38倍、埃及尼羅河的49倍。黃河多年平均含沙量37.6kg/m3，分別為上述河流的72倍、58倍和30倍。其多年平均輸沙量16億t，高出250萬年以來平均降塵量的100倍。
  • 黃土可以告訴我們什麼
    ；當1964年希夏邦馬科考中在不可能的高處發現高山櫟化石，劉東生前瞻性提出青藏高原隆升新課題時，或許在高原自身演化和第四紀環境地質之外並未考慮太多吧！一批地質地理學家被抽調進考察隊，劉東生就在其中，由此面向了黃土。
  • 「共和國脊梁」科學家的故事——劉東生
    耳熟能詳的科學家有袁隆平、錢學森、屠呦呦等等，關於劉東生，之前根本不認識，因此對他的故事很好奇，看了《揭開黃土的奧秘——劉東生的故事》這本書之後，才知道他是從事黃土研究、致力黃河治理的人，那麼接下來就來講講書中關於他的故事吧
  • 黃土地貌的主要教學內容有哪些?
    答：1 黃土地貌概述□黃土地貌的概念及其分布：黃土地貌是指黃土地區經流水長期侵蝕和切割而形成的地貌，廣泛分布在中緯度的半乾旱地帶，以我國的黃土高原最為典型。世界及我國黃土地貌分布圖。□黃土的來源：黃土是距今約250萬年以來形成的，我國黃土高原是由從西北荒漠地區吹揚過來的粉塵物質堆積而成的。□黃土高原風成說的證據：·不管地表起伏狀況如何，黃土覆蓋的厚度總是比較穩定的。
  • Geology：古近紀晚期北美黃土的成因
    亞洲中部地區的黃土形成於始新世晚期或始新世-漸新世（EO）轉換期間，全球變冷、副特提斯海退縮、青藏高原的隆升等地質過程，曾被認為是黃土形成的誘因。目前，以黃土為代表的風成沉積物其形成機制仍需進一步探討，這也涉及到對構造-氣候相互關係這一重要科學主題的探討。本文以美國黃土和中國黃土成因為例作簡要介紹。
  • 地理動畫視頻|黃土高原和青藏高原是怎麼形成的?
    黃土高原位於中國中部偏北部，為中國四大高原之一，是中華民族古代文明的發祥地之一，也是地球上分布最集中且面積最大的黃土區。黃土高原有複雜的形成過程，但風成過程是黃土形成的主要過程。青藏高原是中國最大、世界海拔最高的高原，被稱為「世界屋脊」。青藏高原是亞歐板塊與印度洋板塊相互碰撞擠壓的結果。
  • 我國四大高原之一的「黃土高原」是怎麼形成的?
    在我國的地形單元中，主要的高原有四個，分別是青藏高原、內蒙古高原、黃土高原和雲貴高原。這四個高原可謂是各具特色，青藏高原是海拔最高的高原，被譽為世界屋脊；內蒙古高原是最為平坦開闊的高原，海拔高度相對較低；雲貴高原石灰巖廣布，是典型的喀斯特地貌分布區；黃土高原地表崎嶇千溝萬壑，形成獨特的黃土地貌。黃土高原是怎麼樣形成的呢？
  • 黃土高原上的黃土
    黃土高原，許多人並未去過，對其的直觀印象大都停留在千溝萬壑，沙塵漫天，乾旱至極的固有印象中。多年來每每與身邊的朋友聊天，總會問，你們哪有沙漠嗎，你們那是不是很缺水……一連串的類似問題，一時使我也有些困惑，因為這些問題的答案都是否定的。