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1941年生于湖南芷江。1962年南京大学地质系毕业。1966年中国科学院地质所、地球化学研究所研究生毕业。环境地质学家，1991年当选为中国科学院院士。2000年当选第三世界科学院院士。
长期从事黄土、第四纪地质与全球变化研究。在第四纪地质和全球变化方面，以黄土和有关第四纪沉积物为主要对象，系统地研究了中国黄土的堆积、演化及其与古气候、古环境的关系，并与全球气候变化联系起来；率先将第四纪磁性地层学引入我国，最早指出我国240万年前的重大地质气候事件，测定了蓝田猿人和澳洲沙漠化年代；与刘东生院士一起将中国黄土与深海沉积序列进行了成功的对比，使中国黄土成为全球变化研究的生物气候纪录的支柱之一，重建了黄土高原的气候历史；提出了黄土堆积演化模式及其与环境演变的关系；由他所领导的研究集体，系统的提出了控制中国环境变迁的东亚季风控制理论，建立了最近240万年、13万年和最近两万年以来中国古环境变化序列，重建了最近两万年以来中国环境变化图景，并对古季风变迁机制进行了系统讨论；提出了末次冰期和间冰期季风气候的不稳定性和突发事件的证据和规律，开展了南北半球古气候对比的研究，并获国际承认。
曾任中国科学院西安分院院长，陕西省科学院院长，黄土与第四纪地质国家重点实验室主任，中国科学院地球环境研究所所长。兼任中国第四纪研究委员会副主任，国际第四纪联合会副主席，国际地圈生物圈计划副主席等。同时兼任南京大学、复旦大学、中国科技大学、交通大学、西北大学、陕西师范大学兼职教授，“Quaternary Science Reviews”编委，陕西省生态学会会长，陕西省科协副主席等职。
在国际国内刊物上发表100余篇论文，论文经SCI检索引用1500余次。先后获国家自然科学二等奖、中科院自然科学一等奖和陕西省科技进步一等奖，第二届李四光地质科学奖，何梁何利奖，2008年度陈嘉庚科学奖等。
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