谈到当前国际南极地质研究趋向和重点,李廷栋院士认为,当前南极地质研究的重点包括:一是与全球变化有关的地质问题,包括古地理、古气候、冰川地质、新生代山脉隆升以及与古气候、古环境有关的火山作用、湖泊沉积、海洋沉积和海平面变化。二是冈瓦纳古陆的解体与再造。人们提出了各种古陆复原图,进行了南极大陆与非洲、南美洲、澳大剩亚、印度等陆块的地质对比,研究了冈瓦纳大陆太平洋活动的陆缘增生,发现有6期增生形成了6个增生环,即罗斯造山带、西北维多利亚地和玛丽伯德地的花岗岩侵入、冈瓦纳造山带、晚中生代事件、古近纪—现代地质作用。三是前寒武纪地质及地壳早期演化。主要进行了太古宙事件及地体对比,包括早前寒武纪基底构造变形及地质年代学,1000Ma构造热事件规模、性质,550Ma~500Ma泛非事件范围及地质意义等。四是西南极和横贯南极山脉地壳结构。对各块体之间进行了地质对比,包括亚历山大岛增生杂岩时代和增生构造,南极半岛的基底,横贯南极山脉外来地体及增生构造,西南极裂谷系形成、演化,南极半岛与南美安第斯造山带的联系等。五是地球物理探测及岩石圈结构。利用地震台站进行了天然地震研究、岩石圈构造综合研究等。六是现代地壳运动。主要利用高技术、空间技术结合地面调查进行研究,在一些地区进行了地震、古地磁、重力观测、GPS测量,纯重力及超导重力测量。

南极洲同样有着丰富的矿产资源,这也是人们研究南极大陆地质构造的原因之一。据李廷栋院士介绍,在南极大陆已发现220多个矿床和矿点,主要为煤、石油、天然气、铁、铜、镍、铬、铅、锌、金、银、金刚石。据了解,在南极大陆架边缘海,石油、天然气有较大找矿潜力;铁主要发现于东南极查尔斯王子山,在200平千方千米区域内已发现3个大型、超大型铁矿,矿层厚70米,宽5千米~10千米,延伸120千米~200千米,平均品位30%~38%,为前寒武纪变质型铁矿;煤主要产于横贯南极山脉,煤层厚6米~9米,有关专家估计南极煤的资源量约5000亿吨;南极大陆同样储存了全世界可用淡水的72%,号称“世界最大淡水资源库”。

南极大陆地质构造的轮廓

李廷栋院士告诉记者,南极大陆以及临近海域是全球八大岩石圈之一,其主要特点之一是四周几乎完全被洋中脊所环绕。根据对区域地层、岩浆岩和构造的综合分析,东南极、横贯南极山脉以及西南极是南极大陆地质构造的三大特点:

——东南极地盾。东南极占据了南极大陆的大部分地区,是一个典型的地盾区,由基底岩系和盖层沉积两部分组成。基底岩系出露于沙克尔顿—科茨地、毛德皇后地、恩德比地—肯普地、莫森—查尔斯王子山等沿海地,由太古宙—寒武纪强烈变形和多期变质的沉积岩、火山岩以及侵入岩组成,厚度一般为15000米~20000米,岩性主要为各种类型的片麻岩、混合岩、结晶片和不同成因、不同时代的紫苏花岩、闪长岩、辉长岩、苏长岩等。东南极地质盖层沉积零星分布于西毛德皇后地以及查尔斯王子山、沙克尔顿岭等地,除少量古生代地层外,在西毛德皇后地、查尔斯王子山分布有二叠纪侏罗纪和第三纪地层;在查尔斯王子山北部出露有二叠纪埃默里群含煤岩系等。

——横贯南极山脉造山带。横贯南极山脉造山带呈北西向镶嵌于东南极地质西南边缘,是一个经罗斯运动而形成的早古生代造山带。这一造山带不但包括各时代的地层,而且发育了各时代的火成岩,包括元古宙的花岗岩、花岗闪长岩,早古生代的花岗岩、花岗闪长岩,晚古生代的花岗岩、钙碱性火山岩,侏罗纪的辉长岩体、粗玄岩岩床及玄武岩,新生代的花岗岩及第四纪的基性火山岩等。

——西南极造山带。这一 造出带由西南极中新生代造出带和西南极裂谷系两个构造单元组成。西南极造山带包括南极半岛、南设得兰群岛、埃尔斯沃思地和玛丽伯德地等,它是地南美洲安第斯造山带的南延部分。据李廷栋院士介绍,埃尔斯沃思地和玛丽伯德地是两个“中间地块”,出露有晚元古代变岩系和古生代沉积岩、火山岩系。

南极大陆地壳结构及构造演化

谈到南极大陆,其地壳结构以及构造演变是很多人想知道的内容。据李廷栋院士介绍,南极大陆地壳结构主要包括以下几个特点:一是东南极、西南极岩石圈结构明显不同:东南极岩石圈(130千米)和地壳(40千米~50千米)厚度都较大;西南极较薄,岩石圈一般为100千米,地壳厚度多为30千米。二是岩石圈具有明显的层块结构,横向分块,纵向分层。东南极在20千米~30千米深处存在一个低速、高导层,上地幔结构变化不大,显示了稳定的地块特征。三是大部分地区为地壳厚度缓变区,东南极沿海出现了地壳厚度陡变带,大陆架狭窄;横贯南极山脉西侧地壳厚陡变带可能与西南极裂谷系形成有关。四是横贯南极山脉地壳厚度与东南极差别不大,不存在山根,可能为东南极地盾边缘增生带。五是可能存在两种类型地壳:(1)大陆型地壳,由冈瓦纳古陆分裂出来的陆块;(2)过渡型地壳,原始地壳经强烈拉张、变薄、再生。

记者在采访中得知,以泛非运动、罗斯运动及冈瓦纳运动为界,可以把南极地质构造发展分为四大阶段:一是前泛非阶段。该阶段出现在冈瓦纳古陆形成时期,其构造遗迹主要保存于东南极,经历约6次重要的构造—岩浆—变质事件,最终经过500Ma左右泛非运动,形成了冈瓦纳古陆边缘造山带。二是泛非—罗斯阶段。这一阶段包括早古生代中、晚期,东南极地盾大部分处于隆起剥蚀区,地盾西缘横贯南极山脉地区沉降,形成了分布广泛的寒武奥陶纪地层。同时,志留纪时期罗斯运动使其与前寒武系一起褶皱变质,并产生激烈的岩浆活动。三是罗斯—冈瓦纳阶段。从晚志留世持续到早三叠世,主要地质事件是:横贯南极山脉区先隆起,泥盆纪—三叠纪沉降,形成以冈瓦纳群、比肯超群为代表的浅海—滨海相及陆相碎屑岩系。四是后冈瓦纳阶段。侏罗纪—第四纪为冈瓦纳古陆解体和南极大陆格架形成时期。侏罗纪中晚期,区瓦纳古陆分裂为东西冈瓦纳古陆两部分;古近纪末,德雷克海峡形成;新近纪末,布兰斯菲尔德海峡形成。

人类进行南极科考的历史

人类对南极洲与南大洋的考察、探索是和航海与探险分不开的。随着人类社会的发展,科学技术的进步,人类逐渐闯入南大洋,尔后登上了南极洲。据李廷栋院士介绍,从1675年英国航海家发现南极地区南乔治岛算起,至今已有300多年的历史,人们对它的认识逐步加深,而对它的争夺也日益加剧

李廷栋院士告诉记者,南极洲的发现和考察可以分为3个阶段:

 ——探险时代的南极考察(17世纪后半叶到19世纪初叶,经历约220年)。这—阶段的主要特点是各海洋先进国家纷纷赴南大洋探险,寻找新大陆。

——资源时代的南极科考(19世纪初到20世纪50年代,经历约l30余年)。这一时期的主要特点是,各列强“中原逐鹿”,争相进入南极洲,开发南大洋的生物资源并探测石油,天然气等矿产资源。同时,一些国家开始对南极大陆提出主权要求。

——科学时代的南极科考(20世纪50年代至现在)。从l957年~1958年国际地球物理年开始,人类对南极的探索迸入综合科学考察阶段,主要围绕资源、环境开展了一系列的国际合作科考项目。在南极洲及南大洋进行了大量的地震、重力、磁法等海洋地球物理调查和航海重磁调查及海底采样。1990年《马德里公约》规定,未来50年内禁止任何与矿产资源有关的活动。在这一阶段,南极的科学考察突飞猛进,地质调查主要集中于冰川地质、变质地质、火山地质、陨石、大陆构造及岩石圈结构等。

谈到我国极地科学考察的情况,李廷栋院士说,我国极地科学考察始于1980年。1980年1月,我国首次派两名科学家赴澳大利亚南极凯西站进行科学考察;1985年2月20日,在西南极南设得兰群岛建立了我国第一个南极科考站——长城站,并开始了我国一年一个航次的南极科考;1989年2月26日,我国第五次南极考察队又在东南极拉斯曼丘陵建成第二个南极科考站——中山站。据了解,明年年初,在南极内陆的最高峰,将建立起我国最新的一座科学考察站——昆仑站,这必将成为我国南极科学考察的一个重要里程碑。

人物简介

李廷栋,1930年10月7日生于河北省栾城县,是我国著名的区城地质及地质编图专家。李廷栋先早年就读于北京大学地质系,1953年毕业于北京地质学院,曾任中国地质科学院院长,地质矿产部副总工程师、科技司司长、高级科技质问,长春科技大学名誉校长,中国地质学会副理事长。他现任国土资源部咨询研究中心咨询委员、中国科学院地学部副主任、吉林大学地学部名誉主任、中国地质科学院研完员、中国青藏高原研究会副理事长、《中国地质》期刊主编。李廷栋先生曾主特与参加10多项国家及部级重点科研项目,主持编制地质图件7种,地质专著7部,发表学术论文百余篇。他曾获全国科学大会奖、国家自然科学一等奖、国家科技成果二等奖、地矿部科技成果一等奖、国家海洋局科技成果特等奖、李四光地质科学奖荣誉奖,1984年被授予“国家有突出贡献中青年科技专家”称号。目前,李廷栋先生正主持国土资源部《中国岩石圈三维结构》专项及《中国西部及邻区地质编图》项目的研究工作。李廷栋先生曾先后在多个国内外科学组织担任学术职务,多次参加与主持有关科技规划的制订和科研顶目立项论证,对我国地质科技发展做出了重要贡献。1993年,李廷栋先生当选为中国科学院院士。

(2008.11.4,中国矿业报,B4版)