地球南极资源与地质学研究综述15

1、地球南极资源与地质学研究综述( 15)胡经国二十、南极洲区域地质总结南极洲位于地球的最南端，面积为 1410.8 万平方公里。其中，基岩出露面 积仅占 2。基岩主要分布在南极横断山脉、南极半岛和南极大陆周边；其余 地区均为冰雪所覆盖。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，因而南极洲地质在冈瓦纳古 陆的研究中，起着关键性作用。1、大地构造基本格架南极大陆可分为以下 3 个大地构造单元：、东南极地盾东南极地盾，主要由太古宙及元古宙结晶基底构成。在东部的查尔斯王子 山脉等地，也发育有有限的显生宙的沉积地层。(2)、南极横断山脉褶皱带南极横断山脉

2、褶皱带的基底，由前寒武系及下古生界两个构造层构成，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。它造成一个广泛的区域性地层不整合。该褶皱带的盖层， 由泥盆系至侏罗系的地层构成，几乎水平地覆于基底岩系之上。在盖层发育期 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。在盖 层中，除初期有少量浅海相沉积外，大都以陆相沉积为主。、西南极褶皱带西南极褶皱带，由上下两个构造层构成。下构造层下部，为晚元古代至早 古生代的绿片岩相和绿帘角闪岩相变质岩；下构造层上部，为强烈褶皱的晚古 生代板岩、硬砂岩或沉积火山岩。上构造层，由侏罗系和白垩系构成，与

3、下构 造层呈不整合接触关系。此外，在南极半岛与南极横断山脉之间，在晚古生代至新生代，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。2、地层与古生物化石、太古宇南极大陆的太古宇，主要分布在东南极，其次为南极横断山脉。在东南 极，太古界的内皮尔杂岩，由麻粒岩相的紫苏花岗闪长岩、紫苏花岗岩和辉石斜长片麻岩组成，其年龄约为 39 亿年。、元古宇南极大陆的元古宇，主要分布在东南极，在南极横断山脉也有出露。在东南极的恩德比地，元古宇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、花岗闪长岩和正片麻岩，其年龄为1510亿年。在东南极的查尔斯王子山脉南坡和沙克尔顿山，主要

4、岩石为石英绿泥石 片岩、绢云母绿泥石片岩和碳酸盐片岩。其中，角闪岩夹层的同位素年龄约 为 10 亿年。厚 6000 7000 米。在南极横断山脉，上元古界为一套绿片岩相变质岩。厚 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。火山岩的同位素年龄为 13 5 亿年。、古生界古生界主要分布在南极横断山脉，其次为埃尔斯沃思山和南极半岛。在南极横断山脉及埃尔斯沃思山，下古生界为陆源粗粒碎屑沉积岩、碳酸 盐岩和酸性火成岩。砂岩中含有早寒武世至晚奥陶世的腕足类化石。碳酸盐岩 中含有早、中寒武世的古杯、海绵、三叶虫和藻类化石。该区上古生界至三叠 系，称为比肯超群。

5、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接触。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，有两个含煤层 位， 每层厚 900 1000 米， 其 间为 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。在南极半岛，前侏罗系由两套地层组成。一套为绿片岩相和绿帘角闪岩相 岩石。根据孢粉研究，认为其地质年代属于晚元古代至早古生代。厚50006000 米。另一套为板岩、硬砂岩或硅质岩、碧玉、石英岩、玄武安山玢岩和火 成碎屑岩，其地质年代属晚

6、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、白垩系侏罗系、白垩系主要分布于南极半岛。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 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 20003000米；上白垩统，主要分布在南极半岛东岸，以陆 源沉积岩为主，厚 2000 3000 米，含有大量海相动物及植物化石。在南极横断山脉及东南极，侏罗系由玄武岩组成，时代为早、中侏罗世。、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；

7、第三系上部以玄武岩为主。3、岩浆活动、太古宙岩浆活动东南极太古宇中的紫苏花岗岩、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。在晚太古宙，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)、元古宙岩浆活动在元古宙时，在毛德皇后地西部，有年龄约 17 亿年的暗色岩发育；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，有晚古生宙的 花岗岩及花岗片麻岩发育。在彭萨科拉山，在 135亿年前曾有玄武岩、辉绿 岩及酸性火山岩喷发。、古生代的岩浆活动早古生代的岩浆活动，主要发育在南极横断山脉；以中酸性为主，其同位 素年龄大约为 5

8、.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；主要发生在南极横断山脉及 南极半岛。在南极横断山脉，其年龄值，主要为 3.6亿年左右。、中生代岩浆活动南极大陆中生代岩浆活动范围很广，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： 、距今1.851.5亿年，以花岗岩为主； 、距今1.20.9亿年，以石英闪长岩为主。除南极半岛外，在南极横断山脉和东南极部分地区，还见有早、中侏罗世 的粒玄岩床及岩脉，厚达 15002000 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

9、积达 3.4万平方公里，厚达 60009000 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，在东南极的比弗湖 区，尚有白垩纪的超基性碱性岩浆作用。、新生代岩浆活动新生代的岩浆岩见于南极半岛，主要为橄榄玄武岩、安山玄武岩和凝灰 岩，局部为亚碱性岩石，最厚的达 10001200米，岩浆喷出始于早第三纪，至 上新世及更新世时最强烈。在罗斯海东岸还有活火山。4、矿产资源南极大陆的矿产以煤和铁为最重要。煤区主要分布在南极横断山脉及查尔 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，为前寒武纪的条带 状铁矿。其次，在毛德皇后地，有脉状铁矿产

10、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、斑岩型和脉型等，常与 钼、铅、锌、银等共生。其成矿，与晚白垩世至早第三纪的中酸性岩浆作用有 关。在南极横断山脉及东南极，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，可能具有经济价值的有石墨、金云母和水南极的石油与天然气资源很有远景。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。5、南极大陆的形成 南极，在许多

11、人的印象中，是一处寂寞艰险之地。透彻心肺的酷寒、倏忽 来袭的暴风雪和漫无边际的荒芜，使这里从来都充满着让人难以亲近的神秘 感。长久以来，它就像一个弃儿，孤独地处在地球的最南端。但是， 20 世纪初，人类的两次登陆南极，使这种状况开始改变。首先是 1908 年，英国人沙克尔顿在南纬 83°28发现了煤层。煤，是古代植物遗体的 堆积层经过地质作用形成的。可是，南极这样一个寸草难生的地方，怎么可能 产生煤呢？接着在 1912年，斯科特在南极横断山脉中段，又发现了 2 亿年前的 舌羊齿蕨类植物化石。这种植物喜欢生长在温暖阴湿的地方。可是，它怎么会 出现在极地的冰岩中呢？难道南极不是一个一贯孤

12、寂冷酷的地方？那么，它的形成究竟隐藏了什么 秘密？在此后的近一个世纪里，人们都试图揭开这个谜团。德国科学家魏格纳提出的大陆漂移说，是世界最为关注的。他认为，在远 古时代（有资料说是在 3 亿年前石炭纪），现今的地球七大洲是一个连接在一 起的联合大陆。它分为南、北两大部分：北面称为劳亚古陆；而南面以南极大 陆为中心，离赤道较近，称为冈瓦纳古陆，由南美洲、非洲、印度和澳大利 亚、南极大陆连在一起构成。当时，气候温暖，在南极大陆曾发现 5 亿年前的古杯海绵化石， 4 亿年的 三叶虫，头足类的菊石和箭石化石， 3 亿年的鲨鱼牙齿化石。 2.8 亿万年前二叠 纪时，南极大陆同其所在的冈瓦纳古陆，气候温暖

13、，植物茂盛形成大片森林， 有裸子植物化石等。水龙鲁化石的发现是“南极大陆漂移”的证据。魏格纳的学说得到了越来越多的证明。例如，南美、南非和澳大利亚的岩 石同属火成岩系。在这些大陆，也都发现了古代陆生动物化石。尤其是，在 1957 年到 1958 年的国际地球物理年期间，大量直接证据第一次确认，冰雪覆 盖的南极大陆是从冈瓦纳古陆分离出来的，在 6700 万年前还处于温暖时期。一幅南极大陆的变迁图，就这样一点点地被初步绘制出来；而它显然是在 全球变化的大背景下，集合了天体、地质、气候、生物方面的沧桑巨变。那是 在54亿年前，今天的各大陆板块是聚合的整体。虽然，在3.5亿年前左右，地球经历了大冰期；但是从南极洲冰碛岩遗迹与植物化石和煤层交错出现可以看出，在冰期间隙动植物仍在顽强地生长。在 2.5 亿年前左右，地壳运动从非 洲东部的海沟开始，撕裂了冈瓦纳古陆；先是印度洋越来越大，使印度与澳洲 和南极洲分开。在 5300 万年前，南大西洋使南极洲最终脱离了温暖的古大陆， 与澳洲分离，孤独地向南漂去。直到在 3900 万年前左右，南极大陆漂移到了今