神秘的南极

徐子英

摘要：南极是人类发现最晚的一块大陆，对其原始的自然环境和丰富的自然资源开展科学研究，对于认识地球的演变历史和预测人类的未来都具有重要的科学意义。本文介绍了南极的地理位置、气候条件、海冰变化特征、南极的区域地质特征及南极丰富的自然资源。该研究有助于我们更好地认识南极，了解南极，从而研究南极，以致未来更好地开发和利用南极资源。

关键词：南极气候;海冰特征;地质特征;自然资源

一、南极地理与气候

1、（一）南极大陆地理位置

南极大陆是人类发现最晚的一块大陆，其绝大部分大陆位于南极圈（66°30'S）以南，总面积约1400×104km2，占地球面积的10%，相当于一个半中国的陆地面积，被称为世界第五大陆。南极陆缘周边被大西洋、印度洋和太平洋所包围，平均海拔高度约2350米，是世界上最高的大陆。南极大陆被横貫南极山脉分成东南极和西南极（图1）。

目前我国在南极的科考站已建成4个，分别是长城站、中山站、昆仑站和泰山站，第五个在建科考站位于南极罗斯海附近（图1）。目前这些站已成为中国开展南极多学科考察与研究的良好基地。30多年来，中国已成功组织了35次南极考察，围绕全球变化主题在极地冰川学、生态学、地质地质物理学、海洋学、高空大气物理学等领域取得了许多具有国际先进水平的科研成果。

2、（二）南极气候

南极的气候显著特征是极寒、干旱和风暴多。因为日照光线照射在南极大陆的入射角小，而且大陆冰盖光滑的表面将大部分太阳辐射能反射到天空中，使得南极成为地球上最寒冷的大陆。南极大部分区域年平均温度为-25℃， 最低温度达-89.6℃。南极仅有冬、夏两季之分，冬季为4月～10月，夏季为11月～次年3月，最冷的月份是7月份（冬季），平均气温为-50℃，1月份（夏季）平均气温为-28℃。总体上，南极沿海地区温度稍高，越往内陆温度越低。

南极为暴风雪最强的大陆，素有“暴风雪故乡”。南极大陆地表盛行以冰穹A为中心，向外辐散的下降风，且风速在靠近海岸线时不断提升加强。从南极高原向海岸，地面坡度越来越大，下降风也越来越大。南极大陆平均风速18～20米/秒，在东南极冰盖边缘地带，最大风速达100米/秒（风速相当于12级台风的3倍）。

南极为最干旱的大陆，被称为“白色沙漠”。虽然南极到处是冰雪，但空气中的水分却很少，整个大陆年平均降水量仅有180mm。沿海地区稍降水量多，为200～500mm，越往大陆内部，降水量越少，南极点附近只有3mm，降水量之少，空气之干燥超过了非洲的撒哈拉大沙漠，因此，南极大陆又被称为白色的沙漠。

南极为昼夜最长的地方，随着纬度的增加，昼夜现象逐渐增长，在南极点，半年是极昼，半年是极夜。

3、（三）南极海冰

南极大陆周缘海域均分布着海冰，即便在夏季，威德尔海西部仍有海冰覆盖。南极海冰变化特征具有明显的时空多样性。区域变化特征上，可将南极海冰划分为4个区，分别为东南极南印度洋海域海冰区、罗斯海冰区、东南太平洋海冰区及威德尔海冰区（陈立奇等，2004）。南极海冰总体表现为收缩趋势，不同区域变化趋势不同。南极海冰具有明显的季节变化和年际变化特征。季节变化特征是指海冰的融化速度远快于凝结速度，海冰的融化周期约5个月，从海冰最多的10月份至海冰最少的次年2月份，而海冰的凝结周期需7个月，从海冰期最小的3月份至海冰期最大的9月份。年际变化特征是指海冰面积指数总体呈增加趋势，年平均倾向率为28/10a。南极海冰涛动指数是南极海冰变化的重要指数，它可代表近1/3南极海域的海冰变化（卞林根等，2005）。

过去50年来，由于全球气候变暖，南极半岛西缘的气温平均每10年上升0.5℃，是地球上气温升幅最大的地区之一。过去30年来，南极洲一系列冰架正在慢慢倾斜，尤其是2002年位于南极半岛北部的拉森B冰架的坍塌最为引人关注，这个巨大冰架在1个月内消失了，导致无数个冰山漂浮在威德尔海域。《自然-地球科学》2011年刊发的一篇文章中预测，全球变暖将导致西南极冰盖在2100年可能会融化，且到3000年，南大洋中等程度的变暖将会触发西南极的冰川出现大范围坍塌。

二、区域地质特征

南极大陆是联合古陆不断裂离后的残余产物，它是复合型的大陆边缘，大部分陆缘为被动型大陆边缘，但在南极半岛西缘的南设得兰陆缘为主动型大陆边缘。南极陆缘四周被大洋所环绕，处在太平洋、印度洋和大西洋的扩张中心和转换断层的包围之中。南极大陆周缘海域一般以15°E、135°E、255°E（105°W）为界分成东南极海域、罗斯海海域、威德尔海海域三大区（图2）。

南极大陆主要分为三大构造单元，分别是东南极、西南极和横贯两者间的南极山脉。南极大陆地层和岩石年龄总体是上由东向西逐渐由老变新。东南极为克拉通，以老的变质岩为主，基底主要为新元古代至早古生代的变质岩，沉积盖层有早泥盆世至侏罗纪的地层（丁巍伟等，2018），东南极的最老岩石年龄为39亿年，广泛分布的前寒武纪岩石年龄大于5亿年（陈延愚等，2008）。西南极主要是由中-新生代褶皱带组成，沉积岩和火山岩广泛分布，大部分岩层经历了强烈褶皱和变质作用，岩石年龄一般小于2.5 亿年（陈延愚等，2008）。横贯南极山脉为早古生代发育的造山带，地层具有过渡性质，基底岩性与东南极相似，主要为下伏的元古宙或新元古代至早中生代变质岩，沉积盖层与西南极相似，主要为泥盆纪至三叠纪的沉积岩（丁巍伟等，2018）。

南极周缘海域发育有数十个中-新生代沉积盆地，各沉积盆地中沉积地层厚度可达6～14km，其中新生代以来的冰川沉积和非冰川沉积厚度可达6km，并进积沉积到陆架85km远处（王力峰等，2013）。地震剖面上，沉积地层中不整合面较发育，浅地层中的进积层序也比较发育。南极洲周缘海域陆架面积约4×106km2，且陆架宽窄不一，东南极周缘海域陆架窄，平均宽度约100km，威尔克斯地陆架宽度约150 km，而毛德皇后地陆架宽度不足50 km。西南极周缘海域陆架相对宽，罗斯海和威德尔海的陆架宽度超过850km，陆架坡折带水深约300～900m。南极大陆周缘海域陆架约有一半的宽度常年被浮冰所覆盖，浮冰主要位于罗斯海和威德尔海（吴庐山等，2010）。陆坡的宽度和坡度变化可能反映了沉积物的供给是否充足。沉积物供给充足的区域，陆坡坡度较缓，沉积物供给缺乏区域，陆坡坡度较陡。

三、丰富的自然资源

南极蕴藏的主要自然资源有淡水资源、海洋生物资源和矿产资源。

南极是地球上最大的淡水库，南极冰盖的总体积约2800万立方千米，占地球上90%的冰雪总量，存储了地球72%的淡水资源。

南极蕴藏着丰富的海洋生物资源，有美丽的帝企鹅，名贵皮毛的海豹，体型巨大的鲸鱼等，南极磷虾是南大洋的特产，蕴藏量惊人，约10～50亿吨，每年有1～1.5億吨可以捕获，相当于全世界总渔捕获量的2倍。

南极矿产资源异常丰富（图3），主要分布在南极大陆周缘海域和大陆架之下。石油储量约为500～1000亿桶，天然气储量约3～5万亿立方米。南极的煤碳资源量异常丰富，为地球上最大的煤田，储量达5000亿吨，主要埋藏在东南极冰盖下面，有些煤层直接出露地表。南极蕴含丰富的铁矿，被称为“南极铁山”，铁矿藏主要分布在东南极的南查尔斯王子山上，距离我国南极中山站仅600km。另外，南极半岛分布有铜、钼、锰、银，南极横贯山脉分布有铜、铅、锌、银、锡和金，东南极分布有铜、银、锡、锰、钛和铀等有色金属（刘晓春等，2016）。除了传统能源，南极冰盖下和周边海域还可能蕴藏着巨量的天然气水合物，目前，专家估算南极陆缘的水合物潜在资源量约为4.7～7.8×1013m3（王力峰等，2013）。

目前，各国极地资源的战略争夺明显加剧，虽然各国都以环境保护及科学研究的名义开展南极考察，但油气、矿产等资源的调查也是各国南极考察潜在目标之一。

参考文献：

[1]刘晓春，，赵越，，胡健民，等.南极大陆矿产资源考察与评估[M].北京：海洋出版社，，北京，2016.

[2]陈立奇，，董兆乾，秦大河，等.南极地区对全球变化的响应与反馈作用研究[M].北京：海洋出版社，北京，2004.

[3]陈延愚，，沈延彬，，赵越，等.南极洲地质发展与冈瓦纳古陆演化[M].北京：商务印书馆，，北京，2008.

[4]丁巍伟，，伊希杰，，梁瑞才，等.南极大陆边缘形成演化与资源效应[M].北京：海洋出版社，，北京，2018.

[5]卞林根，，林学椿.近30年南极海冰的变化特征[J].极地研究，，2005，17（4）：233-243.

[6]王力峰，，邓希光，，沙志彬，等.南极陆缘热流分布与天然气水合物资源量研究[J].极地研究，，2013，，25（3），241-247.

[7]吴庐山，，邓希光，，梁金强，等.南极陆缘天然气水合物特征及资源前景[J].海洋地质与第四纪地质，2010，30（1）（1）：95-107.

[8]AnneSieminski， EricDebayle， Jean-JacquesLévêque.Seismic evidence for deep low-velocity anomalies in the transition zone beneath West Antarctica[J].Earth and Planetary Science Letters，，2003，，216（（4）：）：645-661.