青藏高原强烈隆升导致的侵蚀作用，源源不断地产生大量碎屑物质；在强风作用下，这些物质中的细粒物质随风吹扬，粗粒则在原地成为沙漠沙（中国黄土与沙漠同源）；向东搬运的尘土在风力减弱或水汽增加的情况下凝聚、沉降；地面上草原植被的环境让这些降落的粉尘得以部分保存；在草原环境条件下的生物地质作用又使降尘逐渐呈现目前见到的黄土的面貌。
如果说，风力搬运与水力搬运是“风成说”与“水成说”的分野，那么从粉尘物质来源一直到黄土面貌的出现，这条完整的“证据链”，就不是李希霍芬和奥勃鲁契夫简单的“老风成说”所能概括得了的。“证据链”再好不过地勾勒出刘东生黄土“新风成学说”的轨迹，它不仅是对“老风成说”的发展，更有理论与实践上的创新。黄土高原是怎样形成的，这个自19世纪之初开始，长达一百多年的学术争论，随着“新风成学说”的出现终于结束。
在刘东生看来，风成物质堆积形成黄土高原并不是一个难以理解的命题。倘若把时钟倒转回250万年前，同在黄土高原位置上，当该是长有茂草、伴有鲜花的一望无际的草原，不时有鸟儿鸣啭，蝶儿飞舞。然而在气候发生重大变化后，呼啸的狂风把远至中亚、近到我国新疆的沙漠和戈壁上的细粒尘土吹起，形成沙尘暴自西北方向吹来，带到草原上空沉降，这些沙尘落进茂草丛中难以飘移，便逐渐累积，最终使草原变成黄土。像2002年3月20日北京所发生的那场罕见的沙尘天气，约有3万吨沙尘飘落在北京，等于首都居民平均每人获得两公斤“礼物”。科学计算表明，仅就一般沙尘天气而言，如果每次带来0.01毫米厚的尘土，那么一万年就可堆积1米。因此说整个第四纪在黄土高原堆积一二百米厚的黄土，并非天方夜谭。
（四）
中国黄土研究发端于20世纪初。瑞典古生物学家安特生曾将北京门头沟区斋堂马兰峪分布的土状沉积称为“马兰期堆积”（属晚更新世，距今1万～10万年），也就是后来所称的“马兰黄土”。杨钟健和法国古生物学家德日进等对黄土高原厚层的土状堆积进行古生物研究时，首次对黄土高原进行了地层划分，将黄土高原顶部相当于北京斋堂马兰期的沉积称为马兰黄土，而将其余的厚层土状沉积称为“红色土”。
刘东生在三门峡开展第四纪调查时所关心的问题是：“红色土与马兰黄土究竟有何异同？”在发现红色土中的深色条带是古土壤的同时，他更想知道红色土中的黄色层位意味着什么。研究表明，这些黄色层位沉积物，无论物质成分还是结构均与马兰黄土相似，只是越靠近剖面底部，结构越紧实。他们分析其原因当为上面沉积物重压导致。1959年刘东生在《地质月刊》撰文，认定杨钟健和德日进原先命名的“红色土”其实也是黄土，是“夹有古土壤层的黄土”。他因此将“马兰黄土”称为“新黄土”，将下面“夹有古土壤的黄土”称为“老黄土”，以示区别。
1957年1月15日是个值得纪念的日子，中国第四纪研究委员会在这一天成立，著名科学家李四光任主任，侯德封、杨钟健任副主任，刘东生任秘书长。之所以选择刘东生负责委员会的日常工作，是因为1954年地质所就成立了全国首个第四纪地质研究室，刘东生为室主任，加之刘东生在这方面的研究已硕果累累，得到了学界的肯定。
当年5月，受苏联第四纪研究委员会主席格拉西莫夫邀请，刘东生与裴文中一起赴苏访问，参加第三届全苏第四纪科学大会。在莫斯科，刘东生向苏联同行介绍了他编制的“中国第四纪沉积类型分布图”。他们还参加了会议组织的地质旅行，沿途考察了俄罗斯地台上第四纪大陆冰盖遗留的沉积物，以及列宁格勒北部的大陆冰川遗迹。这是刘东生首次走出国门。他感到，与国外同行交流接触，对于拓展视野、活跃思维十分重要。
历时三年的三门峡水库区第四纪地质综合考察研究，虽然侧重于黄河中游水土流失的分类、区划研究及提出应对措施，但也显示出了刘东生在地质基础研究上出类拔萃的创新能力。地质所领导认为，刘东生的研究已经开了个好头，如深入探索必将在黄土的地层、成分、年代、成因等基础研究方面有所突破。1957年，地质所决定成立以刘东生为队长的黄河中游水土保持第四纪地质考察队，任务是在黄土高原上进行大剖面地质调查，以求在宏观上展开中国黄土基础研究。
为了达到这个目的，刘东生提出实施大路线剖面调查。这时有人提出不同意见，认为第四纪室成立不久，力量有限，财力不足，做一两条剖面调查就可以了，用不着大动干戈。所领导经过多方征求意见后，认为刘东生的方案更能在理论和实践上取得效果，遂给予了有力的支持。当时，人力不足确为亟待解决的难题，刘东生为此四处奔走求告，最后终于争取到北京大学和北京地质学院一些老师和学生加盟。队伍有了，又一新问题出现了，即各条路线之间如何统一工作方法，如果大家各行其是，势必难以取得好的成果。为了解决这个问题，刘东生想了个办法，他将山西静乐地区作为练兵地点，通过集训使各条路线明确了工作内容，从而统一了工作方法。集训之后，考察活动即全面铺开。根据刘东生的设计，这次考察北起大青山、狼山，南至秦岭，东起太行山，西至兰州，共做10条路线，其中东西4条，南北6条，每条路线约1500公里。这是一次规模宏大的野外科学考察，其范围之广、测量剖面之多，几乎前所未有。任务的艰巨也决定了其艰苦程度前所未有。由于经费拮据，不用说汽车，就连雇佣大牲口也难，因此考察基本靠徒步进行。有的路线荒无人烟，穿过时经常要野外露宿，忍饥挨冻，还需防备狼、豹等野兽的袭击。“当时没有先进仪器，察看土层就用眼睛或借助放大镜。”刘东生回忆说。两个多月后，他们终于如期完成了预定任务，这次考察他们相当于把整个黄土高原梳理了一遍，进行了一次前无古人的黄土研究的万里长征！
撒得开，聚得拢。这次大规模的考察活动，刘东生“运筹帷幄之中，决胜千里之外”的统兵之才得到充分体现。考察也取得了丰硕的成果，积累了大量的中国黄土第一手资料，在有的黄土剖面，他们还发现了近20层的古土壤。
又一次国际学术交流活动与刘东生结缘。1958年格拉西莫夫来华访问，访问中他提到，第六届国际第四纪学术大会将于1961年在波兰召开，希望中国派员参加。对于格拉西莫夫提供的信息，包括李四光在内的中国第四纪研究委员会的领导层十分重视，决定派人与会，并拟定了参会交流的三篇论文的方向和参会人：古人类学研究由吴汝康负责；冰川研究由孙殿卿负责；黄土研究由刘东生与张宗祜负责。李四光亲自过问三篇论文的准备工作。
一次，刘东生与张宗祜向李四光汇报论文进展情况，李四光提出了很多问题，诸如第一层黄土有多厚？里面含有何种化石？矿物成分如何？上面土壤的颜色、颗粒、结构如何？接着又问到第二层黄土与下面古土壤的情况。一直问到第八层。然后李四光又问刘东生：
“你跑了这么多地方，你认为哪里的剖面最好。”
“山西省离石县王家沟剖面出露得最好，富有代表性。”
“是否可以起个名字，就叫‘离石黄土’？”
“把马兰黄土下面这套老黄土命名为‘离石黄土’确实很好。离石是个县名，大家都熟悉，用地名加黄土命名地层符合地层命名规范。”刘东生回答。
李四光又问离石黄土之下有没有更老的黄土。刘东生说在山西省大宁午城镇柳树沟的剖面中，顶上是马兰黄土，接着有相当于离石黄土的地层，下面还有一层黄土，里面含有很多钙质结核，结核内有化石，再下面就是紫红色含三趾马化石的红色黏土，即通常所称的“三趾马红土”。
就赴波兰参会论文一事，刘东生先后向李四光汇报了四五次，最后是由李四光标定下黄土的基本层序，从上至下分别是：马兰黄土—离石黄土—午城黄土，以及黄土之下的新第三纪（现在称新近纪）含三趾马化石的静乐红土和保德红土等。
与李四光的接触，让刘东生领略到了大师的风范。李四光不仅把复杂的黄土层位梳理得一清二楚，而且提纲挈领，抓住要害，其见解之高深与精辟，非一般人所能比，这让刘东生受益匪浅。
1961年，第六届国际第四纪会议如期在华沙召开。会上，刘东生报告了他与张宗祜的联名论文《中国的黄土》，获得了巨大成功。论文影响之深远，以至于到了40多年后的2006年，当年与会的一位英国黄土研究史专家，仍没有忘记中国学者当时站在讲台上发出的振聋发聩的声音，他在文章中追述说：“刘的报告介绍了中国黄土的研究成果，在国际上，它第一次证实了中国黄土地层的奇迹……山西午城一个120米厚的黄土剖面有17层古土壤，表明第四纪至少有17次气候变化旋回。要知道，那时候国际第四纪都信奉……阿尔卑斯的4次气候变化的模式，而中国的记录给出了第四纪气候变化更为复杂的图景，中国第四纪黄土研究走在世界前头。”
遵从李四光的意见，后来刘东生与张宗祜在《地质学报》联合发表《中国的黄土》一文，正式提出中国黄土岩石地层划分方案：马兰黄土（新黄土）、离石黄土（老黄土上部）、午城黄土（老黄土下部）。对于这一划分，刘东生在《黄土与环境》一书中归纳出它的意义，认为它将“中国黄土的概念从不到20米的马兰黄土扩大到超过200米的离石、午城黄土，从仅发育于晚更新世扩大到整个第四纪时期。”这个中国黄土基本地层单元划分方案一直使用至今，为国内外学者所接受，成为经典。
60年代初，刘东生根据对黄土高原点与面的大规模考察，组织编写了《黄河中游黄土》和《中国的黄土堆积》两本专著，继而又完成了《黄土的物质成分和结构》一书，奠定了他黄土研究的权威地位。
1966年，席卷全国的“文化大革命”开始了，刘东生被打成“资产阶级反动学术权威”，随之被张贴大字报、审查、赶进“牛棚”。1968年他被“押送”到贵阳批斗，栖身于中国科学院地球化学研究所。到贵阳不久，他被指派参加“克山病与大骨节病的水土病因考察”课题研究。在开创我国环境地学研究的同时，刘东生仍没有忘记黄土。在门可罗雀的图书馆里，刘东生借助于出色的英文底子，静静地徜徉在国外学术期刊世界中，密切关注着国外学术发展动向，寻觅黄土研究新的切入点。
此时，国外学者依据加勒比海海底岩芯中有孔虫氧同位素比值计算的古温度曲线，已经发现第四纪气候环境的多次冷暖变化。刘东生想，中国黄土高原的黄土与古土壤的叠覆、变化比加勒比海更多，这些是否也意味着地球冷暖的变化？这种冷暖变化与经典的冰期与间冰期论又有什么关系？刘东生不停地思考着，他感觉到，一个新的研究课题正在向他发出召唤。
（五）
1979年，刘东生被调回北京中国科学院地质研究所之前，经涂光炽和于仙春介绍，在贵阳光荣地加入中国共产党。1980年刘东生当选为中国科学院学部委员（后更名为院士）。
为了攀登科学高峰，刘东生迎着困难又一次出征。回京后他本来有三个单位可以选择，其中有的科研条件比较优越。出于深深的黄土情结，他决定仍回归地质所。然而，尽管他具有强烈的科研愿望，现实却是冷酷的，科研工作三大件——人员、课题、经费，此时他一样都没有。课题和经费倒是可以去争取，但人员配备必须有所里的支持。当年参与黄土研究的同志，大部分已于1964年调往中科院贵阳地球化学所，少数没去贵阳的也改行从事其他研究。而今除了刘东生本人外，还仅剩三人。这几个人勉强凑合着成立了一个研究组，挂靠在地层研究室。所用办公室，还是地质学研究元老尹赞勋出于同情让给他们的。为了早日开展研究，刘东生四处奔波组建队伍。在他的感召下，一些离开的研究人员归队了，陆续招收的研究生毕业后也留在了他的身边，加上慕名而至的从国外学成归国的留学生，新的强有力的研究队伍终于建立起来了。与此同时，由刘东生领衔的西安黄土与第四纪地质研究室也逐渐成长壮大起来。刘东生又准备甩开膀子大干了。
基础研究只争世界第一，不争世界第二。而要做到这一点，必须跟踪国际前沿。刘东生明白，黄土研究工作的基础是野外地质记录。为此，他要选择出露最全、地层最为完整的剖面作为基地。经过多方探寻，他们终于找到了洛川黑木沟坡头村剖面。这里的黄土厚度超过100米，沿着一个古滑坡后壁顺沟而下，可以清楚地看到完整的黄土地层，甚至能够瞧见可以细分的一层层古土壤，还有黄土以下的红黏土层。
综合野外和室内研究成果，刘东生组织大家对洛川剖面展开讨论，经过讨论，他们将第一层古土壤以上约8米厚的黄土命名为马兰黄土。以第一层古土壤的顶面作为离石黄土的开始，以具有特征的第五层古土壤作为离石黄土上、下部之间的界线。他们还根据土质粒度首次在黄土剖面定义了“第一和第二粉砂层”，并以第二粉砂层的底为界，将下面的黄土地层定义为午城黄土。这个划分，将原先分别根据离石和午城所建立的黄土地层单位统一到同一个剖面上，使洛川剖面成为中国黄土标准剖面，并为国内外科学家所接受。
通过剖面样品分析，他们还注意到了黄土沉积颗粒粒度的韵律性以及碳酸盐含量的周期性变化特征，这为后来研究黄土古土壤多次重叠所代表的第四纪气候变化的多周期特征奠定了基础。
就地质研究而言，研究出时空变化是关键。中国黄土的空间分布，经过刘东生等人的多年研究已获得答案，1964年前出版的《黄河中游黄土分布图》和《中国黄土分布图》即是这一研究成果的代表。至于黄土的年龄，尽管有文章说中国黄土地层占据了第四纪的早、中、晚更新世各个时期，但黄土堆积的确切时间仍是个谜。这个问题一直让刘东生魂牵梦萦，他下决心要予以攻克。
