在七个洲中,南极洲最冷、最高、最干燥、最多风、并且,最难进入。其总面积约为1400万平方公里,代表世界陆地面积的十分之一,或者相当于美国面积的一半。就其陆地和冰层的分布而言,在该洲的总面积中,不毛之地小于1%,而冰却大于99%。教科书,甚至为人所尊重的科学论文经常断言:该洲有3 ~ 4%的裸岩。这些看法是错误的。正如看过卫星拍摄的有关该洲图像的任何人都会断定:上述看法是错误的。虽然山脉占3 ~ 4%,但是,从特性上看,它几乎全部被冰和雪所覆盖。从俯视图(读者可从卫星拍摄的俯视图看到),岩石极少。巨大的冰表面层厚度从0 ~ 4800米,平均厚度为2450米。固体淡水是该洲最丰富的矿物。

南极洲由两个主要地区组成。称作东南极洲,或大南极洲的巨大卵形地区是在东半球。它基本上是一个稳定而古老的台地,或者“地盾”,由下面的岩石和沉积物构成,它们是前寒武纪岩石(比五亿七千万年早)以及在该地区边缘的晚前寒武纪和古生代沉积物(比五亿七千万年晚,即,许多相当复杂的生命形式的化石已经存在的时候)。沿着该“地盾”的“西”部边缘,集中了沉积物,而横贯南极山脉的大部分是由这些沉积物构成。由于东南极洲从古生代以来,已基本稳定,因此,附在该地盾上的大部分沉积物基本上是水平向的。我们已经了解的事物是:坐落在结晶岩石的稳定台地上的饼状层地质学。

从地质学上看,东南极洲同西南极洲,或小南极洲截然不同,后者包括半岛和马伯德地。西南极洲的历史一直是一部变化很大的历史。一度,它代表一个巨大的“超大陆”一冈瓦那古陆的太平洋边缘的一部分,而该古陆是由下列几部分组成,即,今天南部的其他几个洲、印度以及可能还有东南亚的一些部分。从中生代(即,二亿年以前)以来,南极洲半岛已经成为一个“群岛”弧,它由火成岩构成,而火成岩是在地球外壳的两个板块状分量之间相互作用的线处形成。似乎是,原始太平洋下面的板块已经在冈瓦那古陆的太平洋边缘下面倾斜,或者已被“消减”。

从十九世纪初期海豹猎船和捕鲸船带回砾石和石头以来,该半岛地区已经成为一个在地质上具有重要意义的来源。早在十九世纪二十年代,关于这些卞情的记载开始在科学期刊上出现。人们从南极洲知道的第一批化石是几块木头,它们是由一个美国海豹渔亚探险队于1830年前往南设得兰群岛时发现的。虽然James Eights发表了一篇有关这些发现的报告,但是,直到二十世纪初,一个瑞典探险队出版了一系列有关该半岛古生物学的专论以后,才引起公众对该岛的注意。

极地考察的伟大时代随着二十世纪的来临而开始。由Robert Scott,Ernest Shackleton以及Douglas Mawson等人领导的探险队都遂请“受人尊敬的”地质学家作为其队员。Frank Debenham是Scott探险队中的地质学家之一,也是承认南极洲外形同其他洲的外形存在令人惊异的相似性的若干人之一。虽然他们没有得出结论,但是,他们承认南极洲同南非以及澳洲在地质上有相似性。在南极洲发现化石形式的种子——舌羊齿(Glossopteris)导致人们认识到:该洲一度与各洲相连过。在非洲、南美洲和印度,人们已知舌羊齿植物。到二十世纪二十年代,奥地利格拉茨大学的地球物理学和气象学教授Alfred Wegener已经持有下列见解,即,各洲不是固定的,还认为:各大陆之间作相应的漂移。大多数地质学家将这种见解视为邪说。再过四十年,其他的科学证据才证明Wegener的观点是正确的。

1945年,第二次世界大战结束时,Tabarin的管理权转给英国殖民局。后来又归福克兰岛属地——英国的“勘测所”(FIDS)领导。这就是木文中英国南极勘测所(BAS)的由来。

在二十世纪五十年代,南极半岛的基地激增。英国、智利和阿根廷之间产生大量的政治竞争,都或多或少地提出对该洲相同的区域的主权要求。在该岛,建立了不少基地,人们大部分从事气象学和地质学方面的研究,少部分从事生物学的研究。到二十世纪五十年代中期,去该洲旅游是一件非常容易的事。1957年1958年,可能有更多的南极访问者登上该岛,人数超过历史上登过该岛的总人数。南极地质学也真正产生,尽管最初时,侧重于地球物理学。总之,定名为国际物理年的国际合作大大地促进了南极洲的科学。英国人、美国人、阿根廷人、比利时人、苏联人、南非人、新西兰人、澳大利亚人、日本人、哲利人、法国人和挪威人都制定了有关南极洲的研究规划:电离层研究,地磁学,卫星研究,冰川学和地球物理学等方面的研究规划,从国际地球物理年以来,均已取得巨大成就。

根据宇宙线研究以及按照测量极小磁场的需要而发展的技术大大地增加我们有关岩石磁性的知识以及对其了解。这些技术就产生古地磁学的研究以及岩石所保持的磁性测量,而磁性又反映了岩石形成时地球磁场的性质。最终,从这种研究而来的结果为证明大陆漂移的见解是正确的这一点,提供了论据。甚至在二十世纪六十年代中期,某些地质学家也不愿接受这种观点。古地磁学家坚持己见他们的结果指出:该大陆已经移动过。美国海洋学家Victor Vacquier的发现——海底带有以规则图案的磁性特征——以及其中,英国地球物理学家Fred Vine和Drummond Matthews(一位原福克兰岛属地——作为勘测所(FIDS)的地质学家)同时对这种发现的解释都要求人们承认地球的地壳可移动的看法。估算值建议:每年,大陆最多会移动4或5厘米。近几年来,低温磁力仪已经使我们测量极低磁性强度的能力方面,甚至在测量沉积岩中的极低磁强的能力方面,有了极大的改进。

地质学家已从侵入东南极洲、特别是横贯南极山的火成物质(Ferrar相玄岩),得到很多数据。这些数据使得该地区运动历史的解释成为可能,并且,提出:在侏罗纪时,即一亿七千万年以前,冈瓦那古陆开始断裂。对于东南极的地盾讲,侏罗纪或多或少是其地质史的结束时期;在东南极地盾上,比中侏罗纪(年龄为1亿5千万年)更幼年的岩石极少。为了找到具有更近地质史的南极岩石,人们必须把主要注意力集中到西南极洲,特别是半岛方面。虽然在那里,它们属于中生代(年龄约为6500万年到2亿2500万年);然而,存在第三纪岩石(年龄为200 ~ 6500万年),以及甚至更加幼年的冰川沉积物。该地区所以复杂,是因为它已反复地侵入火成岩;由于这些接连不断的侵入岩,因此,在较早期的岩石中,已经主要地重新带有古地磁的特征。

地质学家正越来越多地将其注意力放在西南极洲是一系列地壳碎片的观点。运用这种观点,就可以根据不同地形,将西南极洲当作若干个地区。在半岛和Thurston岛断块之间,在Thurston岛断块和马里伯德地断块之间,有深海槽,以及伯德盆地(2000多米深的地方)将Thurston岛以及马里伯德地同东南极地质分开。

为了知道西部地区是否真正包含一系列独立的碎片,我们需要了解深盆地的地质构造。只有利用某种形式的遥感,才能从事这方面的工作,地球物理学家藉助于回声探测通过冰原的无线电波,已经得到很多信息(New Scientist,1982年7月22日)。已知冰的厚度,还有,盆地的底部地形也已知。但是,我们不知道岩石是什么。为此,我们需要勘测地震区。

在研究出令人满意的雷达测深技术以前,地震测深法可用来探测冰的厚度。然而,地震工作的代价趋向于昂贵,因此,几乎已不再进行该项工作。现在,这种研究工作的开支也很大。由于雷达测深已向南极洲工作的地质学家指出:存在大量洼地,因此,该法已经使其工作积极性更高。我们要知道洼地是如何形成的。是它们反映了那些分离碎片的主要地质构造吗?或者它们仅仅是受到冰川侵蚀的冰下谷?地震反射和折射必然告诉我们很多有关这下面的构造情况。通过记录人工冲击波的反射和折射,多道地震法揭示了构造的很多情况,甚至揭示了岩石的性质。该法是:根据计算机对收集到的地震数据进行分析,画出一系列横断面图像。然而,在陆地上使用该法时,成本高,并且,从后勤工作看,在南极洲是非常困难的。任何这种研究工作必须在国际范围合作进行。任何国家不可能单独承担此项工作。

人们考虑的有关预测南极洲矿物资源所在地的方法之一是:从理论上重新构成曾经构成冈瓦那古陆的分量。南极洲同已知矿物和油田的其他洲的关系提供了答案。该法已经用来预测可能的油田的存在。例如,澳大利亚的吉普斯兰油田和巴斯盆地是已知的油田,因此,在一度与这些盆地毗邻的南极地区,也许会找到石油。不幸的是,该法在实践中也没有很好见效。沉积物是在冈瓦那古陆断裂以后才形成的,并且从澳洲开始离开南极洲以来,就淀积起来。

—种更加有希望的方法是在南极洲上及其周围,寻找沉积盆地。然而,在地上,由于大多数沉积岩形变太大,或者它们的变质史是错误的,因此,它们不适用。大陆架似乎有更大的希望。不幸的是,这个大陆架上的大多数有趣的盐地多半是在永冻冰的覆盖下,并且,在4 ~ 500米处,南极洲周围的大陆架要比世界上其他地方的大陆架深得多。然而,多道地震法正在提供有关这些盆地内的沉积物方面的有用信息。

许多国家正在用多道地震法,来进行探索性的研究,并且,正在获得一幅图像,即使这是一幅有关该大陆架的相当表面的图像。苏联已在很大程度上将其工作扩展到韦德尔海,并已设法得到一组不完整的沿罗纳冰架的12道地震线数列。这些数据,迄今,尚未发表过。西德人、日本人以及挪威人已从Dronning Maud地,收集到某些信息。日本人也已在贝林斯豪森及罗斯海进行地震测量,而法国人、德国人以及新西兰人已在罗斯海,使用该技术。

—幅关于南极洲周围七个主要盆地的图像正在形成。在韦德尔海,沉积物的厚度可能达到一万多米。如果情况是这样,则,这些沉积物是迄今在南极洲大陆架上已找到的沉积物中最厚的楔状地堑。然而,这个有趣的地区被世界上某些最危险的浮冰所覆盖。韦德尔海中的情况同罗斯海中的情况截然不同,后者每年或多或少要把冰从它清除掉。虽然进入罗斯海要比进入韦德尔海容易得多,但是,沉积物的序列较薄(最多为4000米)。

因此,如果在南极洲上面和周围有石油的话,我们不知道到底有多少石油,并且,只有少数实验钻井,特别是,有名的深海钻井规划的那些钻井,已经揭示了不同于甲烷和乙烷的东西。深海钻井规划的接替单位——国际海洋钻井规划希望:在1986年末,将某些研究用的孔沉入韦德尔海的海底。

至于煤,情况就截然不同,这是因为已有很多参考文献,论述该洲拥有世界上的最大煤田。横贯南极山全长蕴藏了二叠纪煤。东南极洲的查尔斯王子山蕴藏的煤的品位比冈瓦那古陆的大部分其他地方的煤的品位要好。可是,就开发而论,如果煤正好不在我们所勘探的位置,则开采就几乎无法进行。为了得到南极的煤,将需要如此多的能源,以致从长远看,应该将它当作一种不经济的资源。

在冈瓦那古陆内部原来各洲位置处重建现在的各洲的方法用于矿床时,证明这种方法是有效的。美国地质调查所的John Behrendt第一个提出这种见解。

接着,分析了该法的局限性。各种人利用该法,已经尝试将矿物资源分成铁、铜等几个区域,这是由于同已知的主要矿床区,诸如澳洲地盾中的阿莱德地区可能共生之故。通过先取出这些地区内每单位面积的矿物资源数,然后,将那些地区的矿物规格同一度与那?地区毗邻过的,以及岩龄或构造相似的南极洲矿物规格,进行比较,据估算:南极洲应该拥有约900种主要矿床。在这些矿床中,预期:最多只有约20种矿床浮露在无冰区中的表面处。

铁矿可能是南极洲中蕴藏量最大的矿物资源。在该洲的东部,即,从恩德拜地到威尔克斯地,已知有带状铁层。在这些矿床中,要算查尔斯王子地和麦克 · 罗伯逊地下面的矿床量最多,在这二个地点,带状铁层可以厚到70米,而这些铁层兼有变质岩类型。在Dronning Maud地、在彭萨科拉山Dufek侵入岩中,以及在横贯南极山中,也有铁矿床。虽然这些铁矿石的品位常常很高,但是,要有利可图进行开发,是不可能的。

长期以来,人们已将南极半岛看作蕴藏矿物希望最大的地方之一。几乎是从发现这大片土地以来,人们已将它看作南美安第斯山脉在地理上和地质上的延续。并且,自从“这里有金子”这句话适用于安第斯山脉以来,那么,这句话也一定适用于南极半岛。在某种程度上,这点已经证明是正确的,并且,很多勘探的总结果是:有一些铜。在安第斯山脉的西面,有一条带状的富铁岩,而在东部,有铜和锡。在南极半岛,主要根据布拉邦特岛的资料,有一带状的带铁岩石。在半岛的很多地方的很多合成矿物中,铜是主要的:然而,人们预期:在东部,也许含有以锡为主的矿物,但是,无人找到过。该半岛区中矿物预期最多的地方似乎是南设得兰群岛中的乔治王岛,在那里,铁、铜和钼的硫化物以及铁的氧化物丰富。

在南极洲中,彭萨科拉山也许蕴藏着最引人注意的潜在矿藏。在这些山中,Dufek山丘是一个厚的粗,玄岩侵入岩的复杂构造。事实上,它是层状的,以及基本的侵入岩(硅酸铁和硅酸镁丰富,因此,呈暗色)同全部横贯南极山中的粗玄岩有关。Dufek侵入岩遍布广大地区,也许有五万平方公里。虽然其中浮露的不多,但是,其程度已由航空磁测指出。Dufek侵入岩包含辉岩层,而辉岩中,硅酸钙或硅酸镁或硅酸铁,另外,磁铁矿集中,但是,铬和镍微量。

某些地质学家认为:Dufek侵入岩(岩龄一亿七千万年)的构造和成分可同南非的布舒韦尔德杂岩(岩龄二十一亿年)作接近的比较。这就给下列推测增加了信心:即,在Dufek侵入岩最下面露出部分的下面—千米处,可能蕴藏着同Merensky矿脉相似的富铂层。其他权威认为:两种侵入岩的岩龄相差十九亿三千万年,从而使人对其正确性表示怀疑。虽然这种推测,只有通过在Dufek侵入岩中进行深钻井的规划才能加以解答,但是,钻井规划要花大量经费,又使得该项工作不可能在最近的将来进行。最好,还是同南非的Jnsizwa杂岩进行比较,这是因为它的岩龄和岩源同Dnfek侵入岩的相似。Insizwa杂岩在铜和镍方面有着良好的前最,而Dufek侵入岩中的相似成矿,在目前世界的经济气氛中,就不可能商业化。

在很多南极岩石中,侵染了少量锌、铅、银、钼、镍、铬、钴、金以及其他金属矿物。人们认为:在Enderby地、Terre Adélie、横贯南极山、马里伯德地以及其他地方存在的特殊水平放射性同铀和钍矿物共生。在这些金属储量中,还没有发现在商业上有利可图的品种。在非金属矿物中,某些矿物是以集中的形式呈现的。然而,它们,如果在其他地理位置较有利的洲存在的话,那么,也许是值得开采的。这些矿物包括各种云母、石墨、氟石和某些宝石。如果世界经济或政治形势没有剧变,那么,南极洲中的任何金属或非金属矿物资源值得开采很多年这一点是使人怀疑的。

总的意见是:如果要对南极矿物资源作任何开发的话,则首先似乎是开发碳氢化合物了。某些估算值断定:大陆架大约有450亿桶石油。这个数字的根据是已知盆地碳氢化合物的全球平均值,因此,推测成分很大。

那时,矿物勘探,特别是用于勘探的钻井所花的费用,可以自动延期偿还。商业公司的态度是重要的。他们迄今将不可能做任何事,这是因为关于南极矿物,比如,关于南极洲周围海中有生命的资源,尚无国际协定。结果,没有机构肯申请许可证。然而,在某些情况下,正如日本那样,为了促进国家地球物理研究的规划,工业企业已经提供必要的设备和技术诀窍。这些公司中,没有一家已经S图进行任何钻井,连日本的石油公司也不肯这样做。

通过阿拉斯加和格陵兰矿床的开采,已经产生某些技术诀窍,而这些诀窍是开发南极洲矿物资源所需要的。现在,格陵兰在开采冰下矿物的深度方面,算最深了,以及在一个地方,已在移动的冰下,进行开采。人们认为:在这种情况下,最大的开采深度为200米。在南极洲,冰的平均深度为2450米,而冰每年能够以2000米的速度向南极洲的海边移动。然而,在内陆,冰的运动速度缓慢,每年2厘米。

然而,在开始勘探以前的一长段时期内,关于南极矿物,大家必须同意国际共管,如果某一个国家或公司准备发现一个可开采的矿床,则达成协定的机会将是极少这是从世界其他地方得到的教训。没有协定,英国和挪威也许会在北海油田独占鳌头 · 然而,大南极洲不是一个白3皑皑的世界。人们知道:在南极洲,不存在经济上合算的矿物资源,结果,国际合作气候还没有上升到可以缔结协定的时候。这就是所有南极矿物会谈的基本原理。

[New Scientist,1985年8月]