神秘的南極

徐子英

摘要：南極是人類發現最晚的一塊大陸，對其原始的自然環境和豐富的自然資源開展科學研究，對于認識地球的演變歷史和預測人類的未來都具有重要的科學意義。本文介紹了南極的地理位置、氣候條件、海冰變化特征、南極的區域地質特征及南極豐富的自然資源。該研究有助于我們更好地認識南極，了解南極，從而研究南極，以致未來更好地開發和利用南極資源。

關鍵詞：南極氣候;海冰特征;地質特征;自然資源

一、南極地理與氣候

1、（一）南極大陸地理位置

南極大陸是人類發現最晚的一塊大陸，其絕大部分大陸位于南極圈（66°30'S）以南，總面積約1400×104km2，占地球面積的10%，相當于一個半中國的陸地面積，被稱為世界第五大陸。南極陸緣周邊被大西洋、印度洋和太平洋所包圍，平均海拔高度約2350米，是世界上最高的大陸。南極大陸被橫貫南極山脈分成東南極和西南極（圖1）。

目前我國在南極的科考站已建成4個，分別是長城站、中山站、昆侖站和泰山站，第五個在建科考站位于南極羅斯海附近（圖1）。目前這些站已成為中國開展南極多學科考察與研究的良好基地。30多年來，中國已成功組織了35次南極考察，圍繞全球變化主題在極地冰川學、生態學、地質地質物理學、海洋學、高空大氣物理學等領域取得了許多具有國際先進水平的科研成果。

2、（二）南極氣候

南極的氣候顯著特征是極寒、干旱和風暴多。因為日照光線照射在南極大陸的入射角小，而且大陸冰蓋光滑的表面將大部分太陽輻射能反射到天空中，使得南極成為地球上最寒冷的大陸。南極大部分區域年平均溫度為-25℃， 最低溫度達-89.6℃。南極僅有冬、夏兩季之分，冬季為4月～10月，夏季為11月～次年3月，最冷的月份是7月份（冬季），平均氣溫為-50℃，1月份（夏季）平均氣溫為-28℃。總體上，南極沿海地區溫度稍高，越往內陸溫度越低。

南極為暴風雪最強的大陸，素有“暴風雪故鄉”。南極大陸地表盛行以冰穹A為中心，向外輻散的下降風，且風速在靠近海岸線時不斷提升加強。從南極高原向海岸，地面坡度越來越大，下降風也越來越大。南極大陸平均風速18～20米/秒，在東南極冰蓋邊緣地帶，最大風速達100米/秒（風速相當于12級臺風的3倍）。

南極為最干旱的大陸，被稱為“白色沙漠”。雖然南極到處是冰雪，但空氣中的水分卻很少，整個大陸年平均降水量僅有180mm。沿海地區稍降水量多，為200～500mm，越往大陸內部，降水量越少，南極點附近只有3mm，降水量之少，空氣之干燥超過了非洲的撒哈拉大沙漠，因此，南極大陸又被稱為白色的沙漠。

南極為晝夜最長的地方，隨著緯度的增加，晝夜現象逐漸增長，在南極點，半年是極晝，半年是極夜。

3、（三）南極海冰

南極大陸周緣海域均分布著海冰，即便在夏季，威德爾海西部仍有海冰覆蓋。南極海冰變化特征具有明顯的時空多樣性。區域變化特征上，可將南極海冰劃分為4個區，分別為東南極南印度洋海域海冰區、羅斯海冰區、東南太平洋海冰區及威德爾海冰區（陳立奇等，2004）。南極海冰總體表現為收縮趨勢，不同區域變化趨勢不同。南極海冰具有明顯的季節變化和年際變化特征。季節變化特征是指海冰的融化速度遠快于凝結速度，海冰的融化周期約5個月，從海冰最多的10月份至海冰最少的次年2月份，而海冰的凝結周期需7個月，從海冰期最小的3月份至海冰期最大的9月份。年際變化特征是指海冰面積指數總體呈增加趨勢，年平均傾向率為28/10a。南極海冰濤動指數是南極海冰變化的重要指數，它可代表近1/3南極海域的海冰變化（卞林根等，2005）。

過去50年來，由于全球氣候變暖，南極半島西緣的氣溫平均每10年上升0.5℃，是地球上氣溫升幅最大的地區之一。過去30年來，南極洲一系列冰架正在慢慢傾斜，尤其是2002年位于南極半島北部的拉森B冰架的坍塌最為引人關注，這個巨大冰架在1個月內消失了，導致無數個冰山漂浮在威德爾海域。《自然-地球科學》2011年刊發的一篇文章中預測，全球變暖將導致西南極冰蓋在2100年可能會融化，且到3000年，南大洋中等程度的變暖將會觸發西南極的冰川出現大范圍坍塌。

二、區域地質特征

南極大陸是聯合古陸不斷裂離后的殘余產物，它是復合型的大陸邊緣，大部分陸緣為被動型大陸邊緣，但在南極半島西緣的南設得蘭陸緣為主動型大陸邊緣。南極陸緣四周被大洋所環繞，處在太平洋、印度洋和大西洋的擴張中心和轉換斷層的包圍之中。南極大陸周緣海域一般以15°E、135°E、255°E（105°W）為界分成東南極海域、羅斯海海域、威德爾海海域三大區（圖2）。

南極大陸主要分為三大構造單元，分別是東南極、西南極和橫貫兩者間的南極山脈。南極大陸地層和巖石年齡總體是上由東向西逐漸由老變新。東南極為克拉通，以老的變質巖為主，基底主要為新元古代至早古生代的變質巖，沉積蓋層有早泥盆世至侏羅紀的地層（丁巍偉等，2018），東南極的最老巖石年齡為39億年，廣泛分布的前寒武紀巖石年齡大于5億年（陳延愚等，2008）。西南極主要是由中-新生代褶皺帶組成，沉積巖和火山巖廣泛分布，大部分巖層經歷了強烈褶皺和變質作用，巖石年齡一般小于2.5 億年（陳延愚等，2008）。橫貫南極山脈為早古生代發育的造山帶，地層具有過渡性質，基底巖性與東南極相似，主要為下伏的元古宙或新元古代至早中生代變質巖，沉積蓋層與西南極相似，主要為泥盆紀至三疊紀的沉積巖（丁巍偉等，2018）。

南極周緣海域發育有數十個中-新生代沉積盆地，各沉積盆地中沉積地層厚度可達6～14km，其中新生代以來的冰川沉積和非冰川沉積厚度可達6km，并進積沉積到陸架85km遠處（王力峰等，2013）。地震剖面上，沉積地層中不整合面較發育，淺地層中的進積層序也比較發育。南極洲周緣海域陸架面積約4×106km2，且陸架寬窄不一，東南極周緣海域陸架窄，平均寬度約100km，威爾克斯地陸架寬度約150 km，而毛德皇后地陸架寬度不足50 km。西南極周緣海域陸架相對寬，羅斯海和威德爾海的陸架寬度超過850km，陸架坡折帶水深約300～900m。南極大陸周緣海域陸架約有一半的寬度常年被浮冰所覆蓋，浮冰主要位于羅斯海和威德爾海（吳廬山等，2010）。陸坡的寬度和坡度變化可能反映了沉積物的供給是否充足。沉積物供給充足的區域，陸坡坡度較緩，沉積物供給缺乏區域，陸坡坡度較陡。

三、豐富的自然資源

南極蘊藏的主要自然資源有淡水資源、海洋生物資源和礦產資源。

南極是地球上最大的淡水庫，南極冰蓋的總體積約2800萬立方千米，占地球上90%的冰雪總量，存儲了地球72%的淡水資源。

南極蘊藏著豐富的海洋生物資源，有美麗的帝企鵝，名貴皮毛的海豹，體型巨大的鯨魚等，南極磷蝦是南大洋的特產，蘊藏量驚人，約10～50億噸，每年有1～1.5億噸可以捕獲，相當于全世界總漁捕獲量的2倍。

南極礦產資源異常豐富（圖3），主要分布在南極大陸周緣海域和大陸架之下。石油儲量約為500～1000億桶，天然氣儲量約3～5萬億立方米。南極的煤碳資源量異常豐富，為地球上最大的煤田，儲量達5000億噸，主要埋藏在東南極冰蓋下面，有些煤層直接出露地表。南極蘊含豐富的鐵礦，被稱為“南極鐵山”，鐵礦藏主要分布在東南極的南查爾斯王子山上，距離我國南極中山站僅600km。另外，南極半島分布有銅、鉬、錳、銀，南極橫貫山脈分布有銅、鉛、鋅、銀、錫和金，東南極分布有銅、銀、錫、錳、鈦和鈾等有色金屬（劉曉春等，2016）。除了傳統能源，南極冰蓋下和周邊海域還可能蘊藏著巨量的天然氣水合物，目前，專家估算南極陸緣的水合物潛在資源量約為4.7～7.8×1013m3（王力峰等，2013）。

目前，各國極地資源的戰略爭奪明顯加劇，雖然各國都以環境保護及科學研究的名義開展南極考察，但油氣、礦產等資源的調查也是各國南極考察潛在目標之一。

參考文獻：

[1]劉曉春，，趙越，，胡健民，等.南極大陸礦產資源考察與評估[M].北京：海洋出版社，，北京，2016.

[2]陳立奇，，董兆乾，秦大河，等.南極地區對全球變化的響應與反饋作用研究[M].北京：海洋出版社，北京，2004.

[3]陳延愚，，沈延彬，，趙越，等.南極洲地質發展與岡瓦納古陸演化[M].北京：商務印書館，，北京，2008.

[4]丁巍偉，，伊希杰，，梁瑞才，等.南極大陸邊緣形成演化與資源效應[M].北京：海洋出版社，，北京，2018.

[5]卞林根，，林學椿.近30年南極海冰的變化特征[J].極地研究，，2005，17（4）：233-243.

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[7]吳廬山，，鄧希光，，梁金強，等.南極陸緣天然氣水合物特征及資源前景[J].海洋地質與第四紀地質，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.