——第四纪科学事业在贵阳、广州发展之回顾
文启忠 李华梅 沈承德 黄宝林 朱照宇
（中国科学院广州地球化学研究所，广州510640）
刘东生先生是我们的老主任、我们的好老师。50多年来，从北京地质研究所开始，他领导我们并亲自参与对中国黄土、第四纪年代学和地球化学，以及全球变化的研究，做出了杰出的贡献。他引领世界黄土研究潮流，走在全球变化研究的前列，被誉为“黄土之父”。此外他还领导了我们开拓了南方红土、湖泊沉积、南极第四纪地质以及环境与可持续发展等的研究，取得了一系列开创性的成果，他的丰功伟绩将永远载入地学史册。
刘先生对事业的执着、拼搏和创新精神以及严谨的学风熏陶和激励着我们前进！他对我们热情关怀和谆谆教诲永远铭记在我们心中。值此先生逝世一周年之际，为使先生的丰功伟绩不致疏漏，回顾在先生指导下，第四纪地质和地球化学事业在贵阳、广州期间的发展，以表纪念。
一、 全面建设实验室阶段
回顾在1966年，北京地质研究所分所搬迁时，刘先生主动请求将第四纪室部分同志迁往贵阳，在中国科学院地球化学所内设立“第四纪地球化学研究室”，用新的学科手段和方法研究第四纪和现代沉积，促进了第四纪地质和地球化学科研工作的蓬勃发展。
刘东生先生很重视实验室的建设，在搬迁就绪后，第四纪地球化学研究室很快就恢复和完善了14C实验室、孢粉实验室、第四纪沉积地球化学实验室、粘土矿物、重矿物和颗粒分析实验室。随着国际上新技术、新方法的兴起，及时新建立了古地磁实验室、热释光（TL）实验室及ESR方法研究、氨基酸实验室和AMS－10Be制样实验室。在短短几年内全面建成了当时在国内最齐全、最先进的相关实验室。以上多种方法和技术都是国内首次应用在第四纪沉积物，尤其是黄土研究中，出了第一批有价值的数据，推动了我国该领域的发展。
就14C测年实验室而言，1974年建立了我国第一个14C地质年表；1977年我国14C测年方面的第一本著作《14C年龄测定方法及其应用》出版；“江陵凤凰山168号墓西汉古尸研究”获全国科技大会奖；“冕宁古森林遗迹综合考察”获林业部科技成果三等奖。与兄弟单位合作建立了我国14C测年用“中国糖碳标准”，先后获中国社科院优秀成果一等奖及国家科技进步三等奖。80年代中晚期建成的AMS－10Be制样实验室与兄弟单位合作完成了国内首例AMS－10Be测定研究，获中国科学院科技进步二等奖和中国核工业总公司部级科技进步二等奖。
在全面建设实验室的同时，研究室还结合当时的国家任务，开展和完成了新疆哈密地区92国防工程防盐碱化危害研究、黄河河口尾闾摆动及其沉积规律对现行河道的影响研究、焦枝铁路线红土 (杂色土) 特性与边坡路基稳定性研究、“大寨田”物质成分和结构与农业生产关系研究，以及与本所环境地球化学研究室合作对克山病和大骨节病的环境调查等。
二、 第四纪地质和地球化学研究大发展
1972年3月，中国科学院地学科研工作座谈会在贵阳召开，重新吹响了向地学科研进军的号角，第四纪地球化学研究室在全面建设实验室基础上，及时引进先进技术，利用多学科的综合研究方法，使整个研究工作获得了极大地发展。
1. 黄土堆积演化和黄土与环境研究
70年代初至80年代中期，研究了午城、洛川、陇西、段家坡、北京斋堂等黄土剖面。特别是对洛川黄土剖面的多学科多方法的综合研究取得显著成果，所建立的洛川黄土标准剖面为国内外第四纪和古环境研究学者所公认，为全球环境变化研究做出了重要贡献。1973年在对午城黄土剖面的研究中首次划分了磁极性序列，指出黄土和古土壤间磁化率值存在明显差异。发表了我国第一篇黄土古地磁论文。
70年代中期，开展了“第四纪年代学和黄土堆积演化研究”。研究了洛川黑木沟黄土剖面中黄土 - 古土壤系列，拟定了综合气候曲线，获得了黄土演化的初步模式，撰写了“中国黄土的古气候记录及其反映的古气候演化”。该成果获1980年中国科学院科技成果二等奖。
80年代初期，开展了“黄土与环境”研究，在刘先生领导和亲自参加下与地质所第四纪研究室合作，对陕西洛川黑木沟黄土剖面再次进行测量和采样。全室各实验室积极配合，采用各种新手段、新方法进行全面深入研究，建立了黄土剖面的时间标尺，确立了260万年以来古气候变化序列，提出了古气候变化的多旋回概念，并最终树立了洛川黑木沟黄土标准剖面。在此基础上，撰写了《黄土与环境》专著。该成果获1989年中国科学院自然科学一等奖和1991年国家自然科学二等奖。2004年，陕西洛川黑木沟黄土标准剖面所在地区被批准为国家地质公园，成为科普教育基地。刘东生先生认为，该标准剖面已成为世界第四纪黄土科学界的“麦加”。
80年代初中期的“黄河中游黄土地球化学演化”研究，测定了黄土中主要元素、微量元素、F/Cl值和氨基酸，编制了第一幅黄河中游黄土微量元素分布图。在国内领先开展了黄土中稀土元素的分析研究。揭示了黄土剖面中元素演化的周期性和阶段性，撰写了《中国黄土地球化学》专著，受到国内外同行的关注。该成果获1991年中国科学院自然科学三等奖。
2. 华北平原和渤海湾北岸第四纪沉积物研究
70年代中期，考察了河北衡水和沧州等地区，首次测定了华北平原松散沉积物钻孔岩芯的磁极性年龄。先后对衡水、顺5、柏3钻孔岩芯进行了古地磁研究，确定了华北平原和渤海湾北岸平原约600米钻孔岩芯有近300万年的堆积历史，讨论了平原松散沉积物的第四纪底界问题。“华北平原第四纪研究”和“柏3孔岩芯和陇西黄土剖面的古地磁研究结果以及我国北方磁性地层学的进一步总结”均获中国科学院1980年科技成果三等奖。
3. 泥河湾盆地磁性地层研究
80年代初和后期，先后研究了泥河湾盆地七个剖面的磁性地层，确立了各个剖面的磁极性年龄及剖面间的对比；肯定了泥河湾盆地的河湖相层不仅是我国北方早更新世的标准地层，而且一直延续到中更新世晚期；首次测定出东谷坨石器层的古地磁年龄距今100万年以上，并得到中外学者认可，为泥河湾旧石器的研究提供了重要依据。该成果获1983年中国科学院科技成果二等奖。
4. 南方湖泊与环境研究
对贵州草海、云南滇池，洱海等断陷湖，以及广东田洋盆地的湖泊沉积物进行了研究。确立了各盆地沉积物开始堆积的年龄，建立了沉积物的时间序列，揭示了沉积特征和演化历史。作为合作单位，我所第四纪室负责了有关云南断陷湖泊沉积物的14C和磁性地层两方面的研究工作，参加撰写了《云南断陷湖泊环境与沉积》专著，为探讨湖泊的形成，湖盆沉积演化模式提供了重要依据。该成果获1987年中国科学院科技成果二等奖。
80年代中晚期，首次采用多学科手段对贵州草海沉积物进行综合研究，重塑该区近400万年来的地质发展历史和自然演化序列，讨论了草海气候地层和北方黄土 - 古土壤序列、深海氧同位素和西北欧冰期 - 间冰期系列的对比，以及近五千年来的气候变迁问题。撰写的《草海的演化》专著获1987年贵州省科技成果二等奖。
5. 南极考察和研究
1983年11月~1984年1月，李华梅对南极多学科考察，在横断山脉和罗斯岛地区进行了采样。我室完成了横断山脉米尔斯谷的第四纪冰湖沉积剖面的第四纪地球化学研究，其主要成果记录在《南极横断山和罗斯岛地区地质地球化学》专著中。该专著1992年获中国科学院自然科学三等奖。
6. 中国北方晚更新世研究
从1985年开始，我们研究了几个北方晚更新世典型剖面，建立了晚更新世以来的黄土与河湖相地层的沉积和时间序列，探讨了剖面间的时空关系，拟制了该时段的古水文、古植被、古气候曲线。出版了《中国北方晚更新世》专著。获得了西南五省优秀科技图书奖。
1985年，为加强黄土的研究工作，在刘先生策划和部署下，第四纪地球化学研究室抽调部分骨干在西安成立了黄土与第四纪地质研究室，他们在新的岗位上做出了骄人的成绩。
三、 深入提高，开拓新领域
在贵阳地化所分所之际，刘先生向所领导提出第四纪地球化学研究室整体迁广州发展的设想， 1989年，全室同志克服各种困难搬迁到广州，进一步深入开展第四纪地球化学研究，并开拓了一些新的研究领域，也进入了一个新的发展阶段，使第四纪研究得到很大提高。
1. 黄土气候和环境变化的地球化学标志研究
“八五”期间，在刘先生指导下，与北京地质所和西安黄土与第四纪地质研究室等单位合作，开展了“我国干旱半干旱地区15万年来环境演变的动态过程及发展趋势”研究，我室负责该项目中的二级课题“地球化学标志”研究。通过研究，建立了地球化学代指标高分辨率的综合气候曲线，反映了黄土剖面15万年来的古气候演化序列；首次用表土地球化学转换函数定量恢复了该时段的古温度和古降水量，为重建黄土高原15万年来气候演化提供了重要依据；首次在黄土中发现趋磁细菌，对黄土剖面中磁化率分布机制的解释提出了新见解。15万年环境演化项目成果获1998年中国科学院自然科学一等奖和2000年国家自然科学二等奖。在此期间，同时还开展了“苏皖北部及山东半岛黄土年代学”研究，对中国东部沿海地区的黄土年代学与环境演化的关系提供了科学依据。
2. 深入总结和完成了“新疆第四纪地质与环境”研究
在“七五”期间开展和“八五”期间完成的“新疆第四纪地质与环境”研究中，包括“新疆晚更新世以来自然环境变迁与发展趋势”和“新疆柴窩堡盆地第四纪气候环境变迁”两个课题。首次建立了新疆地区73万年、12万年和13000年来的气候演化序列。总结撰写了《新疆第四纪地质与环境》和《新疆柴窩堡盆地第四纪气候环境变迁和水文地质条件》两部专著。两课题所属项目分别于1990年和1993年获中国科学院科技进步一、二等奖。
3. 黄土10Be研究
首次查明黄土中10Be通量与尘通量线性相关，确立了10Be相对时标和“绝对”时标原理； 建立10Be - 磁化率模型，定量估算出磁化率信号中“降尘”和“成壤”两组份相对贡献，获得古降水率变化曲线；首次精确测定了黄土石英就地成因10Be，定量描绘了源区侵蚀历史；成功进行了微米-纳米级黄土物质分选及其10Be、磁化率测定，应用分型理论进行了颗粒分布特征研究，揭示10Be主要吸附于超细颗粒表面，与成壤过程无关。有关论文引起国际学术界高度重视，“10Be记录与黄土的堆积演化”获1995年度中国科学院自然科学一等奖。
4. 青藏高原第四纪环境演变研究
承担了国家攀登计划项目“青藏高原形成演化、环境变迁和生态系统”三级课题和国家973计划专题的研究，对青藏高原西北部甜水海以及中南部错鄂和仁错等湖泊进行了野外调查、钻探采样和实验室测试分析。通过研究，在湖泊沉积与演化的年代学、同位素地球化学、元素地球化学、有机地球化学、矿物学、沉积学、环境磁学等方面取得了宝贵的数据，并发表了一系列与古气候环境相关的科学论文。参与了国际合作项目，我们对青藏高原河流阶地和冰碛物的热释光研究结果，揭示了青藏高原冰期环境的真实面貌。
5. 南极更新世晚期以来环境演变研究
这是刘先生1991年11月亲自赴南极考察和负责的“八五”攻关项目。我所主要负责南极乔冶王岛中国长城站附近湖泊沉积物岩芯的取样和晚更新世晚期以来湖泊环境研究，赴南极实施湖泊钻探取样，并进行了年代学与地球化学研究。1992年11月~1993年2月，李华梅参加了中国第九次南极考察队，赴西南极乔治王岛新生代火山岩的古地磁采样和研究。
6.“广东沿海地质环境与地质灾害”研究
刘先生十分关注第四纪科学研究如何与我国国家需求结合的问题，他倡导并支持我们开展了“广东沿海地质环境与地质灾害”研究（广东省“九五”重大科技攻关项目）。我们与省内有关兄弟单位合作，调查和研究了广东沿海地质环境背景与环境质量、地质灾害特征、地质灾害成因，进行了地质环境质量综合评价，建立了地质灾害数据库和地理信息系统，提出了地质环境管理及地质灾害防治措施与建议。上述内容都总结在《广东沿海地质环境与地质灾害》专著中。在刘先生建议下，我们组织了一期《第四纪研究》的稿件，专门论述第四纪研究在华南经济建设中的应用。此外，我们进行了广东省资源环境与可持续发展监测评价综合研究，这一综合研究成果获得了2006年广东省科学技术一等奖。
7. 华南多旋回红土系列与全球变化的研究
在刘先生的支持和指导下，自80年代末期开始，我们通过争取多种项目的支持，开展了华南多期红土的研究，逐渐形成了具有我国南方特色的红土与全球变化的新的研究方向，提出了多旋回红土系列、红土与黄土对比、红土古地磁研究、全球变化的信息载体、全球变化的纬度效应以及气候－构造耦合系统等新观点和新概念。
此外，对我国典型森林－草原生态系统、南方石笋、珊瑚、湖泊和南海海洋沉积等进行了高分辨率年代学、元素地球化学、同位素地球化学、有机地球化学和分子有机地球化学研究，提出了一系列环境判别指标和模式，对冰期－间冰期环境演化及东亚季风演变、全球碳循环、全球变化与生物和环境的相互作用提出了新的研究思路和观点。
8. 陆地生态系统碳循环同位素示踪研究
系统开展了长白山、北京、广东鼎湖山、鹤山、小良、内蒙古锡林郭勒草原、青藏高原海北高寒草甸、雷州半岛海岸红树林、四会埋藏地下古森林、高要埋藏地下古森林等生态系统土壤和沉积淤泥碳同位素示踪研究，同时还开展了珠江河流碳通量与悬浮物碳同位素研究、南海大亚湾珊瑚14C年际变化研究、鹤山丘陵草坡土壤10Be分布特征及土壤生成速率研究；建立了改良型核试验14C-土壤有机碳累积排放模型，对所有采样地点表层土壤 CO2排放通量进行了估算。上述部分研究成果棣属“全球变化与农业生态系统相互作用研究”项目，该项目获2005年度广东省科学技术奖一等奖。
9. 河湖相沉积物磁性地层学和沉积旋回学的综合研究
90年代后期，在泥河湾盆地选择了小渡口、东谷坨和小长梁三个重要剖面进行深入研究。首次采用磁性地层学与沉积旋回学等相结合的多学科手段，根据古地磁学和沉积学的多项指标详细划分沉积物的磁极性序列、沉积旋回、氧同位素阶，讨论了环境变迁问题。确立了剖面间对比关系，较精确地测算出含石器层的年龄。强调距今120万年前后是中国北方古人类活动的重要时期。结果已陆续在国内、外的重要刊物上发表。
10. 沉积物、降尘和气溶胶“元素碳”研究
提出利用黄土元素碳（EC）进行大火历史及干旱化研究的设想，并首先开展了相关研究，为黄土地区古植被、古气候变化研究另辟蹊径。提出元素碳可作为未发现炉床遗址中猿人用火指示的设想，并对周口店北京猿人生活时代地层样品EC含量进行了系统研究。
11. 建立华南第四纪研究的学术组织和交流平台
在1993年全国第六届第四纪学术大会上，华南地区第四纪研究的几位老同志提出在中国第四纪研究委员（科学研究）会中建立华南相关研究专业委员会的动议，立即得到了刘先生大力支持。随后，由曾昭旋先生为首，创立了中国第四纪研究委员（科学研究）会热带亚热带环境专业委员会，专委会及秘书处挂靠在我所。该专委会每年组织相关的学术活动，成为了团结华南地区和联系全国第四纪研究学者的核心组织，为学术交流提供了良好的平台。
纵观以上研究可以看出，在刘先生指导下，第四纪之花在黔粤灿烂开放，并结出了丰硕之果。自新世纪初，广州地化所进行机构改革和调整后，第四纪地球化学室的人员分别归入到同位素年代学和同位素地球化学重点实验室和边缘海地质重点实验室。从表面上看，已没有了第四纪的名称，实际上他们从不同的侧面仍在坚持第四纪科学研究，而且使某些方面的研究工作更加深入、领域更加广泛。
我们相信，刘先生在全国各地创建的第四纪研究机构，“五足鼎立”的兄弟单位，在今后互相支持、互相促进，一定会秉承刘先生的遗志，继续发扬先生拼博奋进和不断创新的精神，进一步做好第四纪研究工作，让第四纪科学事业更加辉煌！
