漫话南极洲板块（15）
胡经国
二、南极洲板块地质
南极洲地质的研究程度在全球各大陆中相对最低。但是，由于它在冈瓦纳古陆的复原中处于核心位置，因而南极洲在冈瓦纳古陆的研究中起着关键性的作用。
㈠、地形地貌
南极大陆以南极点为中心，大体上呈似圆形。从威德尔海到罗斯海形成一个大的“脖颈”。沿着0°～180°经度线分成两部分：东半球一侧的部分称为东南极洲（East Antarctic），简称东南极；西半球一侧的部分称为西南极洲（West Antarctic），简称西南极。另外，也有把横贯南极山脉作为边界的划分方法。
南极洲大陆平均海拔2350米，是地球上平均海拔最高的大洲。南极洲最高点为玛丽·伯德地的文森山（Vincent Massif），其海拔为5140米。
南极大陆几乎全部都被冰雪所覆盖。全洲仅2％的土地无长年冰雪覆盖，被称为南极冰原的“绿洲”，是动植物主要生息之地。“绿洲”上有高峰、悬崖、湖泊和火山。
南极大陆常年都被冰雪覆盖着。从而，在南极大陆，特别是在东南极，形成一个被厚大冰盖所覆盖的穹状高原，其平均高度达2350米。它使南极洲成为地球上最高的大陆，比包括青藏高原在内的亚洲大陆的平均高度大 2.5倍。但是，如果不计这个穹状高原上的巨大冰盖，南极大陆的平均高度仅有410米，比整个地球上陆地的平均高度要低得多。
㈡、基本构造格架
南极大陆由东南极地盾、横贯南极山脉褶皱带（造山带）和西南极褶皱带（造山带）三个大地构造单元组成。
1、东南极地盾
东南极地盾（East Antarctic Shield），主要由太古代及元古代结晶基底组成。在东部的查尔斯王子山脉等地，也发育有有限的显生宙沉积岩。
东南极洲是古老的地盾，是南极洲最大、最重要、最古老的陆地；平均海拔为2500米；地理上的南极点，即南纬90度，就在东南极洲。
资料显示，东南极地盾（克拉通）中的太古代陆核，主要分布在面向印度洋扇区的内皮尔山、南查尔斯王子山、赖于尔岛和西福尔丘陵；在面向澳大利亚、非洲和太平洋扇区只零星出露。这些古陆核被早元古代－早古生代（泛
非期）造山带所分割，它们具有不同的早期演化历史和后期改造过程，并且产于不同扇区的陆核与相邻冈瓦纳陆块具有密切的亲缘关系。对东南极地盾古陆核开展系统的冰上和冰下地质调查以及岩石地球化学综合研究，查明太古代岩石（物质）的时空分布、岩石成因、源区性质、构造属性及其变质改造历史，进而构建东南极洲古大陆从初始成核到最终聚陆的历史框架。这将弥补地球早期演化研究领域的南极短板，同时也必将促进地球早期演化研究领域的发展。
资料显示，在该地盾区主要出露太古代和元古代的结晶岩系，东部查尔斯王子山发育有有限的显生宙地层。东南极地盾的太古代纳皮尔杂岩为麻粒岩相紫苏花岗闪长岩、紫苏花岗岩和辉石斜长片麻岩系，其铅全岩等时线年龄为39.5亿年。向东恩德比地的元古代雷内尔杂岩是一套正片麻岩系，其年龄为15～10亿年。在查尔斯王子山南坡和沙克尔顿山，元古界以绿片岩和片状碳酸盐岩为主，其同位素年龄约为10亿年。
2、横贯南极山脉褶皱带（造山带）
横贯南极山脉褶皱带，基底由前寒武系及下古生界两个构造层组成，其间常呈不整合接触。在奥陶纪
、志留纪时，该区曾经发生过强烈的褶皱运动。称为罗斯造山运动，造成一广泛的区域性不整合。沉积盖层由泥盆系至侏罗系构成，几乎水平地覆盖于基底岩系之上。沉积盖层发育期间，在石炭纪及二叠纪初，该区出现了长时间的冰期，冰碛岩分布广泛。沉积盖层除了初期有少量浅海相沉积以外，大都以陆相沉积为主。
资料显示，该造山带在早古生代罗斯运动以后形成。泥盆纪到侏罗纪盖层产状近于水平地不整合在不同时代褶皱基底之上。其中，石炭纪到二叠纪初，为冰成沉积，多为陆相。横贯南极山脉及其西北彭萨科拉山的元古界是厚达万米的绿片岩、板岩和硬砂岩系，夹多层火山岩。
不完全的资料显示，实际上横跨整个南极洲的横贯南极山脉是一条巨大的内陆山脉，延伸长达3500公里，海拔大于4000米，成为东南极洲与西南极洲的分界线。该山脉被认为是褶皱隆起在一个内板块背景上的巨大裂谷肩构造。横贯南极山脉向海侧（西南极洲一侧）有一个陡峭而壮观的悬崖。该处被直落到海岸的陡峭的正断层所限定；沿这一侧也有一条在山脉下面为40～45公里厚的地壳，到向海区变薄约为17～25公里厚陆壳的过渡带。在其向陆侧（东南极洲一侧），山脉缓倾到东南极洲大陆冰盖之下。确定横贯南极山脉抬升的时间是重要的。因为它与东、西南极大陆的分离有关，也与一个较大的构造格架中的冈瓦纳古陆的分裂有关。在应用裂变径迹测年法以前，仅据基岩地质关系，知道横贯南极山脉的抬升是在侏罗纪之后和晚第三纪以前。先前对南维多利亚地和北维多利亚地两处的裂变径迹研究都表明，横贯南极山脉的抬升与剥蚀是在距今大约55Ma开始。
另有资料显示，1990-1991年夏（南半球），新西兰和美国的科学家将对东南极洲和西南极洲之间的板块边界进行了地震研究。该研究区包括横贯南极山脉的一部分和罗斯海湾的西部。这是世界上最大和最好的大陆裂谷作用及其伴生的岩石圈挠曲的实例之一。参加该项目的有惠灵顿的三位新西兰博士和美国加利福尼亚州斯坦福大学和美国地质调査所的几位学者。
为了探讨横贯南极山脉休斯陡崖花岗质岩体的成因，科学家对其开展了岩相学和岩石化学分析。结果表明，休斯陡崖岩体主体岩石为二长花岗岩，后期
被细粒二长花岗岩岩脉侵入。二者都具有高硅、富碱和高钾特征，里特曼指数小于3，岩石铝饱和指数（A/CNK）值小于1。
3、西南极褶皱带（造山带）
资料显示，西南极造山带是南美洲安第斯造山带的向南延伸。
西南极褶皱带，由两个构造层构成。其下构造层的下部为晚元古代至早古生代的绿片岩相及绿帘角闪岩相变质岩；上部为强烈褶皱的晚古生代板岩、硬砂岩或沉积－火山岩。其上构造层由侏罗系和白垩系构成，与下构造层呈不整合接触关系。
此外，在南极半岛与横贯南极山脉之间，晚古生代至新生代还形成了罗斯海盆、阿蒙森海盆、威德尔
海盆以及一些裂谷和横贯南极的断层。
南极洲面积㈢、地层岩性
1、太古界
南极大陆的太古界主要分布在东南极，其次分布在横贯南极山脉。在东南极，太古界内皮尔杂岩由麻粒岩相的紫苏花岗闪长岩、紫苏花岗岩及辉石斜长片麻岩组成，年龄约为39亿年。
2、元古界
南极大陆的元古界主要分布在东南极，在横贯南极山脉也有出露。
在东南极恩德比地，元古界以雷内尔杂岩为代表；其岩性主要为石榴石片麻岩、英云闪长岩、花岗闪长岩及正片麻岩；年龄为15～10亿年。
在东南极查尔斯王子山脉南坡及沙克尔顿山，主要岩石为石英－绿泥石片岩、绢云母－绿泥石片岩及碳酸盐片岩；其中，角闪岩夹层的同位素年龄约为10亿年；厚度为6000～7000米。
在横贯南极山脉，上元古界为一套绿片岩相变质岩，厚度为10000米。
另外，在彭萨科拉山，有一套厚达万米的板岩及硬砂岩，夹多层基性及酸性火山岩。其火山岩的同位素年龄为13～5亿年。
3、古生界
古生界主要分布在横贯南极山脉，其次分布在埃尔斯沃思山和南极半岛。
在横贯南极山脉及埃尔斯沃思山，下古生界为陆源粗碎屑沉积及碳酸盐岩和酸性火成岩。在砂岩中含有早寒武世至晚奥陶世的腕足类化石。在碳酸盐岩中含有早、中寒武世的古杯、海绵、三叶虫及藻类化石。
该区上古生界至三叠系称为比肯超。其中，泥盆系以砂岩为主，夹少量砾岩，含有海相动物、淡水鱼、孢粉及植物化石，厚1000～1200米，与下伏地层呈不整合。石炭系及二叠系底部主要为冰碛岩。二叠系、三叠系为煤系地层，具有两个含煤层位，每层厚度为900～1000米，其间呈假整合接触。二叠系含有舌羊齿（Glossopteris）化石。三叠系含有二叉羊齿（Dicvoidium）化石。
4、中生界
在南极半岛，前侏罗系由以下两套地层组成。一套为绿片岩相及绿帘角闪岩相岩石。根据孢粉研究认为，属于晚元古代至早古生代；厚度为5000～6000米。另一套为板岩、硬砂岩或硅质岩、碧玉、石英
岩、玄武安山玢岩及火成碎屑岩，时代属于晚古生代至三叠纪，岩层顶部含有三叠纪化石，厚达数千米。
侏罗系、白垩系主要分布于南极半岛。其中，上侏罗统及白垩系为一套浅海相及湖相砾岩、砂岩、层凝灰岩、熔岩及中酸性凝灰岩，含有海相动物及植物化石，厚度为3000米。下白垩统主要分布在南极半岛西岸，为海相砂岩、砾岩、泥岩及层凝灰岩，厚度为2000～3000米；上白垩统主要分布在南极半岛东岸，以陆源沉积为主，厚度为2000～3000米，含有大量海相动物及植物化石。
在横贯南极山脉及东南极，侏罗系由玄武岩组成，时代为早、中侏罗世。
5、新生界
南极大陆的新生界主要分布在南极半岛。第三系下部为湖相及三角洲相沉积，含有海相动物及植物化石；上部以玄武岩为主。
㈣、岩浆活动
1、太古代
东南极太古界中的紫苏花岗岩、辉石闪长岩、角闪岩及某些麻粒岩可能代表了该区最老的岩浆活动。晚太古代在因塞尔杂岩中曾经发生过强烈的混合岩化及花岗岩化作用；其年龄可达31亿年。
2、元古代
在元古代时，在毛德皇后地西部有年龄约为17亿年的暗岩发育；在查尔斯王子山脉南坡见有年龄为10亿年的角闪岩；在东南极中部有晚元古代的花岗岩及花岗片麻岩发育。在彭萨科拉山，在13～5亿年前曾经有玄武岩、辉绿岩及酸性火山岩喷出。
3、古生代
早古生代的岩浆活动主要发育在横贯南极山脉，以中酸性为主，其同位素年龄大约为 5.2～4.8亿年。在埃尔斯沃思山的寒武系中，也见有玄武岩集块岩及凝灰岩。
晚古生代的岩浆活动以中性及中酸性为主，主要发生在横贯南极山脉及南极半岛。在横贯南极山脉其年龄值主要为3.6亿年左右。
4、中生代
南极大陆中生代的岩浆活动范围很广，以南极半岛最为强烈。火山作用发育于侏罗纪至早白垩世，以中酸性为主。侵入作用主要有以下两期：
①、1.85～1.5亿年，以花岗岩为主；
②、1.2～0.9亿年，以石英闪长岩为主。
除了南极半岛以外，在横贯南极山脉及东南极部分地区，还见有早、中侏罗世的粒玄岩床及岩脉，厚达1500～2000米；而在彭萨科拉山北坡则有巨大的杜费克层状辉长岩体侵入，其面积达3.4万平方公里，厚达6000～9000米，是
仅次于南非布什维尔德的世界第二大层状基性杂岩。
此外，在东南极比弗湖区，尚有白垩纪的超基性－碱性岩浆作用。
5、新生代
新生代岩浆岩见于南极半岛，主要为橄榄玄武岩、安山玄武岩及凝灰岩，局部为亚碱性岩石，最厚达1000～1200米；喷出活动始于早第三纪，至上新世及更新世时最强烈。在罗斯海东岸还有活火山。
㈤、矿产资源
1、概述
南极大陆的矿产资源以煤矿和铁矿最为重要。煤区主要分布在横贯南极山脉及查尔斯王子山脉的比弗
湖区。含煤地层为二叠系和三叠系。铁矿主要分布在东南极，以查尔斯王子山脉发育最好，为前寒武纪条带状铁矿；其次在毛德皇后地有脉状铁矿产出，成矿时代有多期。另外，在杜费克岩体中见有钒钛磁铁矿。
铜矿主要分布在南极半岛。其矿床类型有浸染型、斑岩型及脉型等，常与钼、铅、锌、银等共生。铜矿成矿与晚白垩世至早第三纪的中酸性岩浆作用有关。在横贯南极山脉及东南极也见有少量铜矿化。此外，在南极还见有金、银、钼、镍、钴、铬、铅、锌、锰、锡、铋、铀和钍等矿化。
非金属矿产目前已发现的有石墨、金云母、水晶、绿柱石、宝石、萤石、自然硫、盐及大理石等。其中，可能具经济价值的有石墨、金云母及水晶等。
南极的石油与天然气很有远景。其中，最重要的地区是罗斯海、威德尔海和别林斯高晋海；其次为阿蒙森海及埃默里冰架。
另有资料显示，南极地区的矿产资源极为丰富。据已查明的资源分布情况来看，煤、铁和石油的储量为世界第一，其它矿产资源还正在勘测过程中。在南极地区，可望发现更多更丰富的矿产资源，为人类利用这些资源提供科学依据。
随着各国的考察和勘探，新的矿种在不断被发现。迄今为止，南极洲蕴藏的矿产资源有220余种。其中，
主要有煤、石油、天然气、铂、铀、铁、锰、铜、镍、钴、铬、铅、锡、锌、金、铝、锑、石墨、银、金刚石等。它们主要分布在东南极、西南极的南极半岛以及沿海大陆架和岛屿。其中，比较典型的矿产有：煤、铁矿、石油与天然气等。
南极洲南部有金、银和石墨矿；在乔治五世海岸蕴藏有锡、铅、锑、钼、锌、铜等；南极半岛中央部分有锰和铜矿，沿海的阿斯普蓝岛有镍、钴、铬等矿；桑威奇岛和埃里伯斯火山蕴藏有硫磺。
根据近30多年来在南极洲进行地球物理调查所获得的资料，并且依据板块构造理论对有亲缘板块拼接的结果证实，南极洲蕴藏着丰富的煤、铁、石油与天然气资源。其中，煤炭资源主要赋存于横贯南极山脉，为二叠纪煤层，埋藏深度较浅，煤层呈凹凸状。铁矿赋存于东南极的因德比地到威尔科斯地之间的地区。但是，最大的铁矿赋存于查尔斯王子山脉。此外，南极洲还蕴藏有金、银、铂、铬、锡、铅等多种金属矿产资源。
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