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在一般人看来，黄土是再普通不过的东西了，但哪怕只是黄土的颜色，在地质专家的眼里也是意义非凡。有一位地质学家，就在黄土的不同颜色里，有了重大的发现。
驰名中外的黄土高原位于我国中部偏北。黄土高原西起青海日月山，东至山西太行山，南至秦岭，北至长城。横跨山西，陕西，甘肃，青海，宁夏，河南六省区，是世界上面积最大的黄土沉积区。黄土高原广袤，荒凉，缺少生机，但在地质专家眼中，这片黄土地里隐藏了许多不为人知的地质奥秘。而最初致力于黄土高原地质考查和深入研究的是一位叫刘东生的地质工作者。(图1、2)
众所周知，黄土高原土质疏松，水土流失严重，如何在这片土地上规划建设?责任落在了地质专家的肩上。1954年，中国科学院地质研究所的研究员刘东生来到了黄土高原。
刘东生说，当时对黄土高原进行研究的人比较少，研究项目复杂，困难很多。那时我觉得只要是国家需要，就是我的志愿，所以我立志投身对黄土高原的研究工作中。
黄土高原的研究工作从哪里入手?最初，这个问题困扰着刘东生。
有一次，刘东生到三门峡开会。偶然间，他看见一间窑洞的顶板是红棕色的黄土，顶板下面旁边是灰黄色的黄土。仔细观察后，刘东生发现红棕色的土颗粒比较细致紧密，灰黄色的土相比较颗粒粗大疏松。这个偶然的发现给刘东生的研究工作带来了转机，他把研究的思绪投向了黄土的策源地。
黄土高原的黄土来自其北部和西北部大面积的干旱沙漠区。这些地区风力强劲，昼夜温差极大。荒野上的岩石因热胀冷缩，表面发生碎裂，形成沙粒和粉尘。数百万年来，每逢西北风盛行的冬春季节，狂风卷起沙尘向东南飞扬，随着风力的减弱而逐渐沉降堆积，形成了黄土高原。
刘东生想，窑洞两种不同颜色的土，它的形成应该与风有关，风大的时候能携带颗粒粗的沙尘，风小的时候只能携带颗粒细的粉尘，由此形成了两种不同土质的土。
刘东生对两种土进行化验。在高倍显微镜下，他发现了直径几十微米大小的特殊颗粒，这是植物孢粉的残留物。孢粉能够长久保存，有的孢粉在上亿年的土石当中，都能被发现。由于年代久远，这些孢粉残留物已变成化石。但刘东生依然能从颗粒上识别它们的属性。
2010年10月，陕西省的地质专家在刘东生曾经进行黄土调查的区域，发现在一处窑洞上方的黄土层有着不同颜色、不同土质的两种土。
从事第四纪黄土环境研究20年的西北大学地质系教授雷祥义说，黄土里含孢子花粉的种类不同，红颜色土壤里边含大的乔木、灌木多一些，黄颜色土里边含蒿草类多一些。红棕色的土里所含的是木本植物的孢粉，灰黄色土里含的更多是草本植物的孢粉。
这说明在黄颜色土形成的时期，气候比较干冷，以草原型的植物为主。那时候的风化作用、成壤作用较弱。红颜色土壤形成的时期，气候湿热，灌木、乔木植被丰富，生物的风化作用很强，形成了一层古土壤。
由此，刘东生推断，两种不同的土，赖以形成的气候与环境大为不同。
每年只有春天或者冬天，沙尘暴才会形成，所以造成黄土粉尘堆积，是在比较干冷的气候下形成的。(图3)
随着研究的深入，刘东生推断，当初从西北刮来的粉尘，颗粒大小基本相同。然而由于刮风的频率及风力的强弱不同，形成了黄土高原气候的差异。刮风多，风力强的年代，气候寒冷干燥。刮风少，风力弱的年代，气候温暖湿润。在温暖湿润时期，沙尘在温度和水的作用下，原来粗松的颗粒进一步分解成更细的颗粒，随着分解，颗粒内部的化学物质被更多地释放出来，于是这个时期的黄土变得细致紧密。
这个推断，开启了刘东生对黄土高原的黄土作进一步深入研究的大门。
有了对黄土的初步认识，刘东生对自己的研究工作也有了新的规划。他认为厚厚的黄土层里不应该只有两层不同土质的变化，如果能找到更加丰富的，差异更大的黄土层次的交替，研究工作一定会得出更多的结论，针对不同区域的土质变化，为黄土高原的规划建设提供更科学的依据。
要解决水土保持问题，要解决黄土高原的工程建筑问题、道路建设问题，都涉及到工程的地基问题。所以必须要研究黄土的物质层和结构，要研究黄土本身的性质及它的地层。
刘东生对黄土高原的研究工作，一要为国家建设提供科学依据，二要通过对颜色不同的两种土的深入了解，展开对黄土高原几百万年的气候变化进行深层次的研究。
黄土跟土壤的交替出现，说明它的干冷时期和温暖湿润时期是相互交替出现的，它是否有周期的特征、变化的特点?
刘东生决定要进一步去发现黄土高原古老年代黄土和土壤的交替变化现象，揭开黄土高原的秘密。
黄土高原西北部靠近沙漠，土的颗粒比较粗大；东南部靠近平原，土的颗粒相对细致。广阔的黄土高原黄土里的地层结构非常复杂。从20世纪60年代起，中国科学院地质研究所开始组织大规模的黄土坡面的调查工作。
60多万平方公里的黄土高原，黄土的平均厚度是80米左右，最厚的地方达几百米，地貌非常复杂。
在一个海拔近千米高的黄土塬上，涵盖了黄土地貌的不同特征。圆的像馒头形状的叫作峁，长条状的叫作梁。这些塬的顶部看起来都在一个平面上，后来被流水长时间地冲刷，形成了现在的峁梁地貌。(图4)
雷教授说，黄土经过长时间堆积，形成平坦开阔的黄土塬。由于土质疏松，风雨侵蚀，松软的地方塌陷下去，形成了沟与梁。之后，风雨又把梁分隔成了馒头状的峁。风和雨水对黄土高原地貌变化的作用，非同小可。
雷教授说，有的沟，高低差达200米左右，是雨水切割形成。我们都觉得黄土高原缺水，其实，黄土高原的降雨量是400—500毫米，跟华北平原差不多。但每年降雨都集中在7—8月份，多是暴雨。
每到夏季，暴雨袭来，土质疏松的黄土受到巨大的侵蚀，塌陷使一道道沟谷快速形成。主沟、支沟，黄土高原的水系形成了树枝状。
雨水的冲刷，将黄土高原塑造得沟壑纵横，峁梁交错。雨水还会进一步改变黄土地貌的形态。当雨水对黄土梁切剖到一定程度时，黄土开始塌陷，形成许多峭壁和深沟。在这些黄土峭壁上，保留着黄土堆积最原始的面貌，容易找到形成于不同年代不同土质的黄土层面。大自然的鬼斧神工提供了地质研究的最佳区域。(图5)
地质专家把这些黄土峭壁叫作黄土剖面。20世纪60年代，刘东生带领地质队考察了距西安240公里的洛川。
洛川在黄土高原的核心区域，既不像西北部那边，黄土很粗，所谓沙黄土；也不像东南边，黄土很细，粘黄土。它是一种粉沙质黄土，代表了黄土高原的平均状况。
在洛川地区，有一条135米深的沟，把塬面切出来，每一层黄土和每层土壤都非常清晰，是研究黄土地层、黄土所反映的气候变化最理想的地方。
洛川的这个黄土剖面上面有数不清 的层理。这个剖面，引领着刘东生和地质专家们开展了几十年的研究。随着研究的深入，刘东生和同事们为黄土高原建设提供了科学理论依据。洛川黄土剖面还使刘东生研究出有巨大影响的整套科技成果。
由于其重要的地质意义，闻名世界的洛川黄土剖面，现在已经被保护起来。(图6)
洛川黄土剖面的底部是取样点，地质专家一层一层地取样，国外的许多专家也到这里取样。
站在这个高135米，长度1公里左右的黄土剖面前，细细观望，肉眼能够分清的也就是红黄不同土质的交替变化。地质专家介绍，这个剖面从上至下有40多层的交替分布，记录了250万年以来整个气候环境变化的规律。
刘东生和专家们经过研究，从中发现了不同层黄土各自的特点。在剖面底层的黄土，红黄两色土层交替变换比较紧密，叫石质黄土，比较坚硬，一般的循环年限是3—4万年。越往剖面的上方，红黄两种土质交替分布越来越疏松。115万年以后，基本上是10万年一个循环，七八万年一个循环，越往后循环时间的间断越长。
几十年的研究工作，对洛川黄土剖面的黄土与土壤的层次及生成年代作出了完整的标注。
约135米高的剖面，沟底到六十米左右的这段黄土层，是距今250万年前到78万年前的黄土；这之上70米厚左右的黄土层，形成于78万年前到12.8万年前；再向上7米左右厚度的黄土层，形成于12.8万年前到1万年前；在坡面顶部1米厚度的是1万年以来的全新黄土。洛川黄土剖面4个时间段的黄土层里，有40多层红黄土的变化。它们的年龄加在一起，正好是从250万年前至今的一个完整的时间记录。
洛川黄土剖面，是黄土和古土壤叠加的排列，好像一本书，记载了250万年以来气候环境的演变。(图7)
2002年，世界环境科学最高奖，“泰勒环境成就奖”授予刘东生，以表彰他对地球古环境气候研究的贡献。
面对荣誉，刘东生更感到作为地质学家肩负的重大责任和使命。他说，黄土和每个人都有关系，例如大家常见的沙尘暴。1980年4月20日刮到北京的一次，沙尘暴，在北京普遍沉下0.01毫米厚沙尘。
如果一年有10次这样的沙尘暴，200万年就是200米厚。黄土高原本身，250万年就是200多米厚，说明发生了很多次沙尘暴的天气。
在发现洛川黄土剖面之前，世界的地质专家，研究地球古环境气候采用两种方法，一是在深海打钻获得深海沉积物，二是在南极提取冰芯。选择这两个地方做研究，是因为这些地方没有过人为的干扰破坏。刘东生和他的同事们对洛川黄土剖面的发现，为地质专家们提供了研究地球古环境气候的又一个途径。和深海及南极相比，洛川黄土剖面提供了便捷的研究场所。刘东生先生投身黄土研究几十年，不仅揭开了埋藏在黄土高原中古地球的秘密，还为黄土高原建设规划提供了大量的参考数据。(图8)
驰名中外的黄土高原位于我国中部偏北。黄土高原西起青海日月山，东至山西太行山，南至秦岭，北至长城。横跨山西，陕西，甘肃，青海，宁夏，河南六省区，是世界上面积最大的黄土沉积区。黄土高原广袤，荒凉，缺少生机，但在地质专家眼中，这片黄土地里隐藏了许多不为人知的地质奥秘。而最初致力于黄土高原地质考查和深入研究的是一位叫刘东生的地质工作者。(图1、2)
众所周知，黄土高原土质疏松，水土流失严重，如何在这片土地上规划建设?责任落在了地质专家的肩上。1954年，中国科学院地质研究所的研究员刘东生来到了黄土高原。
刘东生说，当时对黄土高原进行研究的人比较少，研究项目复杂，困难很多。那时我觉得只要是国家需要，就是我的志愿，所以我立志投身对黄土高原的研究工作中。
黄土高原的研究工作从哪里入手?最初，这个问题困扰着刘东生。
有一次，刘东生到三门峡开会。偶然间，他看见一间窑洞的顶板是红棕色的黄土，顶板下面旁边是灰黄色的黄土。仔细观察后，刘东生发现红棕色的土颗粒比较细致紧密，灰黄色的土相比较颗粒粗大疏松。这个偶然的发现给刘东生的研究工作带来了转机，他把研究的思绪投向了黄土的策源地。
黄土高原的黄土来自其北部和西北部大面积的干旱沙漠区。这些地区风力强劲，昼夜温差极大。荒野上的岩石因热胀冷缩，表面发生碎裂，形成沙粒和粉尘。数百万年来，每逢西北风盛行的冬春季节，狂风卷起沙尘向东南飞扬，随着风力的减弱而逐渐沉降堆积，形成了黄土高原。
刘东生想，窑洞两种不同颜色的土，它的形成应该与风有关，风大的时候能携带颗粒粗的沙尘，风小的时候只能携带颗粒细的粉尘，由此形成了两种不同土质的土。
刘东生对两种土进行化验。在高倍显微镜下，他发现了直径几十微米大小的特殊颗粒，这是植物孢粉的残留物。孢粉能够长久保存，有的孢粉在上亿年的土石当中，都能被发现。由于年代久远，这些孢粉残留物已变成化石。但刘东生依然能从颗粒上识别它们的属性。
2010年10月，陕西省的地质专家在刘东生曾经进行黄土调查的区域，发现在一处窑洞上方的黄土层有着不同颜色、不同土质的两种土。
从事第四纪黄土环境研究20年的西北大学地质系教授雷祥义说，黄土里含孢子花粉的种类不同，红颜色土壤里边含大的乔木、灌木多一些，黄颜色土里边含蒿草类多一些。红棕色的土里所含的是木本植物的孢粉，灰黄色土里含的更多是草本植物的孢粉。
这说明在黄颜色土形成的时期，气候比较干冷，以草原型的植物为主。那时候的风化作用、成壤作用较弱。红颜色土壤形成的时期，气候湿热，灌木、乔木植被丰富，生物的风化作用很强，形成了一层古土壤。
由此，刘东生推断，两种不同的土，赖以形成的气候与环境大为不同。
每年只有春天或者冬天，沙尘暴才会形成，所以造成黄土粉尘堆积，是在比较干冷的气候下形成的。(图3)
随着研究的深入，刘东生推断，当初从西北刮来的粉尘，颗粒大小基本相同。然而由于刮风的频率及风力的强弱不同，形成了黄土高原气候的差异。刮风多，风力强的年代，气候寒冷干燥。刮风少，风力弱的年代，气候温暖湿润。在温暖湿润时期，沙尘在温度和水的作用下，原来粗松的颗粒进一步分解成更细的颗粒，随着分解，颗粒内部的化学物质被更多地释放出来，于是这个时期的黄土变得细致紧密。
这个推断，开启了刘东生对黄土高原的黄土作进一步深入研究的大门。
有了对黄土的初步认识，刘东生对自己的研究工作也有了新的规划。他认为厚厚的黄土层里不应该只有两层不同土质的变化，如果能找到更加丰富的，差异更大的黄土层次的交替，研究工作一定会得出更多的结论，针对不同区域的土质变化，为黄土高原的规划建设提供更科学的依据。
要解决水土保持问题，要解决黄土高原的工程建筑问题、道路建设问题，都涉及到工程的地基问题。所以必须要研究黄土的物质层和结构，要研究黄土本身的性质及它的地层。
刘东生对黄土高原的研究工作，一要为国家建设提供科学依据，二要通过对颜色不同的两种土的深入了解，展开对黄土高原几百万年的气候变化进行深层次的研究。
黄土跟土壤的交替出现，说明它的干冷时期和温暖湿润时期是相互交替出现的，它是否有周期的特征、变化的特点?
刘东生决定要进一步去发现黄土高原古老年代黄土和土壤的交替变化现象，揭开黄土高原的秘密。
黄土高原西北部靠近沙漠，土的颗粒比较粗大；东南部靠近平原，土的颗粒相对细致。广阔的黄土高原黄土里的地层结构非常复杂。从20世纪60年代起，中国科学院地质研究所开始组织大规模的黄土坡面的调查工作。
60多万平方公里的黄土高原，黄土的平均厚度是80米左右，最厚的地方达几百米，地貌非常复杂。
在一个海拔近千米高的黄土塬上，涵盖了黄土地貌的不同特征。圆的像馒头形状的叫作峁，长条状的叫作梁。这些塬的顶部看起来都在一个平面上，后来被流水长时间地冲刷，形成了现在的峁梁地貌。(图4)
雷教授说，黄土经过长时间堆积，形成平坦开阔的黄土塬。由于土质疏松，风雨侵蚀，松软的地方塌陷下去，形成了沟与梁。之后，风雨又把梁分隔成了馒头状的峁。风和雨水对黄土高原地貌变化的作用，非同小可。
雷教授说，有的沟，高低差达200米左右，是雨水切割形成。我们都觉得黄土高原缺水，其实，黄土高原的降雨量是400—500毫米，跟华北平原差不多。但每年降雨都集中在7—8月份，多是暴雨。
每到夏季，暴雨袭来，土质疏松的黄土受到巨大的侵蚀，塌陷使一道道沟谷快速形成。主沟、支沟，黄土高原的水系形成了树枝状。
雨水的冲刷，将黄土高原塑造得沟壑纵横，峁梁交错。雨水还会进一步改变黄土地貌的形态。当雨水对黄土梁切剖到一定程度时，黄土开始塌陷，形成许多峭壁和深沟。在这些黄土峭壁上，保留着黄土堆积最原始的面貌，容易找到形成于不同年代不同土质的黄土层面。大自然的鬼斧神工提供了地质研究的最佳区域。(图5)
地质专家把这些黄土峭壁叫作黄土剖面。20世纪60年代，刘东生带领地质队考察了距西安240公里的洛川。
洛川在黄土高原的核心区域，既不像西北部那边，黄土很粗，所谓沙黄土；也不像东南边，黄土很细，粘黄土。它是一种粉沙质黄土，代表了黄土高原的平均状况。
在洛川地区，有一条135米深的沟，把塬面切出来，每一层黄土和每层土壤都非常清晰，是研究黄土地层、黄土所反映的气候变化最理想的地方。
洛川的这个黄土剖面上面有数不清 的层理。这个剖面，引领着刘东生和地质专家们开展了几十年的研究。随着研究的深入，刘东生和同事们为黄土高原建设提供了科学理论依据。洛川黄土剖面还使刘东生研究出有巨大影响的整套科技成果。
由于其重要的地质意义，闻名世界的洛川黄土剖面，现在已经被保护起来。(图6)
洛川黄土剖面的底部是取样点，地质专家一层一层地取样，国外的许多专家也到这里取样。
站在这个高135米，长度1公里左右的黄土剖面前，细细观望，肉眼能够分清的也就是红黄不同土质的交替变化。地质专家介绍，这个剖面从上至下有40多层的交替分布，记录了250万年以来整个气候环境变化的规律。
刘东生和专家们经过研究，从中发现了不同层黄土各自的特点。在剖面底层的黄土，红黄两色土层交替变换比较紧密，叫石质黄土，比较坚硬，一般的循环年限是3—4万年。越往剖面的上方，红黄两种土质交替分布越来越疏松。115万年以后，基本上是10万年一个循环，七八万年一个循环，越往后循环时间的间断越长。
几十年的研究工作，对洛川黄土剖面的黄土与土壤的层次及生成年代作出了完整的标注。
约135米高的剖面，沟底到六十米左右的这段黄土层，是距今250万年前到78万年前的黄土；这之上70米厚左右的黄土层，形成于78万年前到12.8万年前；再向上7米左右厚度的黄土层，形成于12.8万年前到1万年前；在坡面顶部1米厚度的是1万年以来的全新黄土。洛川黄土剖面4个时间段的黄土层里，有40多层红黄土的变化。它们的年龄加在一起，正好是从250万年前至今的一个完整的时间记录。
洛川黄土剖面，是黄土和古土壤叠加的排列，好像一本书，记载了250万年以来气候环境的演变。(图7)
2002年，世界环境科学最高奖，“泰勒环境成就奖”授予刘东生，以表彰他对地球古环境气候研究的贡献。
面对荣誉，刘东生更感到作为地质学家肩负的重大责任和使命。他说，黄土和每个人都有关系，例如大家常见的沙尘暴。1980年4月20日刮到北京的一次，沙尘暴，在北京普遍沉下0.01毫米厚沙尘。
如果一年有10次这样的沙尘暴，200万年就是200米厚。黄土高原本身，250万年就是200多米厚，说明发生了很多次沙尘暴的天气。
在发现洛川黄土剖面之前，世界的地质专家，研究地球古环境气候采用两种方法，一是在深海打钻获得深海沉积物，二是在南极提取冰芯。选择这两个地方做研究，是因为这些地方没有过人为的干扰破坏。刘东生和他的同事们对洛川黄土剖面的发现，为地质专家们提供了研究地球古环境气候的又一个途径。和深海及南极相比，洛川黄土剖面提供了便捷的研究场所。刘东生先生投身黄土研究几十年，不仅揭开了埋藏在黄土高原中古地球的秘密，还为黄土高原建设规划提供了大量的参考数据。(图8)