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刘东生回到驻地后跑去请教土壤学家朱显谟，朱显谟告诉他，以前被杨钟健称为“红色土 ”的沉积物可能有地质时期的土壤残留 。随后 ，他们俩一起对“红色土 ”中的“红色条带”进行研究 ，证实了它们确实就是古土壤层，而整个“红色土”层就是含有古土壤的黄土沉积。这一重大发现 ，一方面将黄土沉积的时代 ，从过去的晚更新世（约10万年）延伸到整个第四纪（200多万年）。另一方面，在黄土剖面中区分出两类颜色和结构都差别很大的地层单元—— 一类为黄土层 ，通常呈灰** ，质地较均一，无明显结构；另一类为古土壤层 ，呈红色 ，有明显的土壤结构和土壤发生层次 。进一步的深入研究后，刘东生认识到黄土堆积时期代表了寒冷干旱的气候环境 ，而古土壤发育时期则代表了暖湿的气候特点 ，黄土与古土壤的交替代表了第四纪时期气候的大规模波动，黄土剖面由许多黄土与古土壤交替而成，说明气候冷暖干湿的交替远不止4次 。1958年刘东生发表在Science Record（《科学记录》）上的论文 ，引起国际科学家的关注。
刘东生通过系统的研究 ，重建了250万年以来全球环境变化的历史，成为迄今全球唯一完整的陆地沉积记录 。这个成果1985年发表在《黄土与环境》中英文专著上 ，后应德国科学家的要求又进行了修订 ，以《中国黄土》为题在欧洲重新出版 。
对这项工作，国际上的有关科学家表示钦佩与惊讶。华盛顿大学教授Busacca在一篇书评中写道：“曾多少次 ，地质学家以及那些努力探索第四纪历史的学者们渴望着一个在完整性 、时间跨度和详细程度上可以与深海岩心相媲美的陆相岩石记录 。我们可以多年地苦苦奋斗去识别 、去对比、去定年 ，可那总共才占第四纪时期一小部分的四五个冰碛垄 。我们怎能想到刘东生等对中国200米厚、含30多层古土壤以及无脊椎 、脊椎动物和早期人类化石的风成沉积的研究竟然建立了整个第四纪时期的丰富记录！ ”
黄土对刘东生这样的地学研究者意味着什么呢？“就好像一架钢琴对一位音乐家。还是这架钢琴，还是‘1234567’七个音符 ，可以奏出《英雄交响乐》 ，也可以奏出《黄河大合唱》 、《黄河颂》来；就好像红黄蓝三原色对于一位画家，在不同的画家手里 ，可以画出来《蒙娜丽莎》这样不朽的杰作 ，也可以画出很多其他东西 。 ”刘东生还强调说，艺术家追求的是情感，而科学家追求的是智慧 。他想从黄土研究中找到黄土高原水土流失的答案 ，找到沙尘暴频频发生的答案 ，找到今天环境问题的解答。
从上世纪60年代起，刘东生把研究全球环境变化的视野 ，从黄土高原拓展到青藏高原 ，致力于青藏高原隆起与东亚环境演化的研究 。他高瞻远瞩，把仅从地球固体岩石中寻找环境答案的做法 ，扩展到整个地球圈 ，开辟了地球科学的新的研究领域 。20世纪90年代后，地球系统各圈层相互作用的研究 ，已经成为环境学术界的研究热点。
▲承前启后：科学路上 ，跑好我这一棒
“我1954年开始研究黄土，这50多年的岁月使我感觉离不开黄土 ，但是更让我离不开的是和我一起工作的这些同志们 ，他们使得我们国家的黄土研究真正地能够形成科研上的一股力量，还能够真正地做一些事情。”刘东生在领奖和接受采访等多个场合真诚地表示，一起共事的同事和同行是他“人生里头不可缺少的一部分 ” 。
“锦绣文章傲群伦 ，精博学问育桃李 ”是学生丁仲礼和朱日祥对刘东生的评价 。学生韩家懋则说：“老先生的经历、思想 、学术和品德都是一个整体 ，否则，成就不了今天的他！”
韩家懋回忆起自己第一次见到先生的情景。“我1965年考上先生的研究生 ，第一年集中在中关村的研究生院上公共课 ，先生捎信来约我到所里一趟见个面，我就去了 。那时候先生已经是名满天下的大学者 ，我一路上还担心怎样与大学者打交道 ，但见面以后，顾虑全打消了 ，先生没有一点架子 ，非常平易近人 。问了我大学期间的学习情况之后，他考虑到我是地理专业的学生 ，鼓励我要加强地质与生物方面的知识储备 ，好好学习。先生还带我到各实验室转了一圈，认识了大家，就这样与先生的距离一下子就拉近了 。 ”
“我认识老先生20多年了 ，不管是1980年组织青藏高原国际科学考察讨论会 ，还是1991年组织召开国际第四纪科学研讨会，或是1995年西南红壤及其贫困问题的考察 ，我更多地看到了这位谦和的老先生做人的美德 。他尊重人 、善待人、包容人 、团结人 ，做人确确实实做到家了！ ”中国科学院院士工作局原干部 、科技部科研诚信建设办公室顾问孟辉回忆起刘东生的两样细微之处：一是尊崇和感激前辈先贤的业绩，感念铺路人的创业之功；二是尊重二线工作人员的劳动。
“我当时读了刘先生写的《科学家的社会责任》 ，觉得文笔优美、感情真挚 。而更重要的是 ，刘先生这一代科学家对科学精神的传承，往往就体现在这样的细节当中 。”孟辉说。
2002年 ，刘东生获泰勒环境奖后特意去家里给102岁的王恒升院士报喜 ，王恒升既是刘东生在西南联大时的老师，又是当年地质调查所的同事 。王恒升女儿王莹棣回忆说：“那年父亲101岁了 ，脑子也不大清楚 。刘先生还是执弟子礼 ，毕恭毕敬地把证书展开，捧给父亲看，鞠躬感谢业师的培育之恩。刘先生在西南联大的老师大概仅有父亲健在了。难得刘先生耄耋之年大喜之时 ，还惦念着60多年前的老师！如此人品风范 ，怎么不让人敬佩 。 ”
功名显赫的人毕竟稀少，大多数的前辈则默默无闻 ，湮没在时光的尘雾里 。
“1946年我初到地质调查所 ，一切都觉得新鲜，尤其对地质调查所中非地质专业的人和他们的工作最为印象深刻。许多做二线工作的老师傅的高尚人格 、精湛技艺 、敬业精神、创新意识和培养人才的热情 ，都令人敬佩而神往 ，希望研究地质学史的同行们能为他们写些文章 。 ” 1950年以前的地质调查所，几十年来走出了49位院士 ，他们的成就建立在更多无名之辈的奉献之上 。刘东生身体力行 ，多次撰文或在相关会议上赞扬地质调查所那些做二线工作的老师们：测量的颜惠敏，仪器装配的胡宝琳 ，绘图的鲁巨川 、白耆彬 ，磨片 、照相的李时俊，制作模型、后来成为古生物学家的胡承志，采集化石的王存义等 ，赞颂他们出色的工作 ，希望人们在纪念地质栋梁的同时，不要忽视了幕后工作者的贡献。
80年代从事同位素分析测试工作和环境影响评价工作 ，均取得显著成果 ，并发表了一系列论文 。1986年起任研究所副所长兼分析室和同位素室主任，进行了非金属矿的应用研究工作 ，用于饲料和肥料行业 ，取得了很好的经济和社会效益 。在研究所的管理的改革方面亦取得了显著的成效，并发表了一系列管理工作论文。
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