南北极和人才培养XXXX01研究生讲座

跨越南北极语说地质人生李廷栋二零一四年一月一、南极概况二、南极的地理特点三、南极的自然资源四、南极科考历史五、中国的南极考察六、南极大陆地质构造轮廓七、东南极地盾八、横贯南极山脉构造带九、西南极造山带十、南极大陆地壳结构十一、北极概况和领土权益之争南北极地理地质基本特点和领土权益之争南极洲是世界上发现最晚，地质研究程度最低的一个洲。但由于它所处的特殊地质、地理位置，科学探索上的独特条件，自然资源的巨大潜力，故近几十年来引起各国政府和科学界的高度重视。目前，已有20多个国家在南极建立了80多个站进行科学考察，其中常年站47个。其中以美国和俄罗斯最多。美、英、俄、法、意、日6国均有5个以上南极科考站。一、南极概况二、南极的地理特点(1)地理轮廓南极洲位于地球最南端，四周被南大洋所环绕，面积1400km2，约占全球陆地面积的9.4%；其中岛屿面积为7.55万km2。南大洋由太平洋、印度洋、大西洋的南部组成，面积3800万km2，水深4000-5800m，在南桑威奇群岛以东的海沟，海水最深可达8428m。南大洋常年为海冰所覆盖，海冰面积，冬季约1880万km2，夏季最小为260万km2，有大小冰山22万座。南极大陆边缘海较少，主要有别林斯高晋海、阿蒙森海、罗斯海、威德尔海等。二、南极的地理特点(2)南极之“最”—世界平均海拔最高的大陆：平均海拔2350m，最高峰为文森峰，海拔5140m。—世界最还冷、暴风雪最频繁、风力最强和最干旱的大陆：年平均气温-25℃，最低-88.3℃，有世界”寒极“之称；沿岸风速17.18m/s，最大风速100m/s，为世界”风极“；大陆年降水量仅30-50mm，有“白色沙漠”之称，有的地方近200万年来滴水未降。—冰雪（淡水）储藏量最大的大陆：大陆95%面积被冰雪覆盖，冰层厚度平均1600m，总体积3000万km3，储存量占全球90%，淡水量占全球72%，按目前耗水量，可供全求使用100万年。—生物资源最富饶的大陆：拥有丰富的生物资源，特别是磷虾资源。—是世界上最干净和最安静的大陆：无永久居民，少污染，除风声、浪声，海豹及企鹅叫声外，无其他声音。二、南极的地理特点(3)东南极与西南极以横贯南极山脉为界把南极大陆分为东西两部分。东南极在地质上是一个典型地盾区，是一个平均海拔4000m的巨大冰原区。冰下有高山与深谷，冰雪消融则将变为多山地区。西南极主要由褶皱山脉组成，包括南极半岛及其外的南设得兰群岛等岛屿。冰雪消融将变为一系列孤立的岛群。二、南极的地理特点(4)关于冰穹A(DomeA)位于东南极腹地，是南极内陆冰盖海拔最高的地区。这里有两个相距10km左右的“制高点”，即北高点与南高点。由于最高点是移动的，因此哪一个是南极冰盖的最高点，尚须详细测算。我国第21次南极科考冰盖昆仑科考队于2005年1月18日，使用两台GPS定位系统测定出冰盖最高点位于南纬80°22′，东径77°21′11″，海拔4093m。此次我国测定的冰最高点，为我国南极内陆建科考站奠定了良好基础。二、南极的地理特点(5)南极的五个必争之点国际极地研究学界公认南极有四个必争之点：极点、冰点、磁点及冰高点，此外，尚有南极最高峰——高峰点。1、极点：即南极点，位于南极洲中心点，已为美国抢占，并建立了阿蒙森-斯科特科考站2、磁点：即磁极点，位于东南极沿海地区，已为法国抢占，并建立了迪蒙、迪维尔科考站3、冰点：位于东南极腹地，前苏联率先考察，测到了零下89℃全球最低温度，并于附近建立了“东方站”4、高峰点：西南极文森峰，中美联合登山科考队于1988年12月登上该峰，海拔5140m。这里即使在夏天，气温也在-40℃5、冰盖最高点：即位于东南极的冰穹A(DomeA)，位于南纬80°10′，东径77°21′11″，海拔4093m三、南极的自然资源(1)1、生物资源—磷虾：极为丰富，蕴藏量4-6亿吨(另一材料为6.5-10亿吨)，是世界上最大的单种动物蛋白资源,每年捕捞1-1.5亿吨(相当全世界年水产量的2倍),不影响南大洋生态平衡。—低温微生物资源：具有独特的分子生物学机制和生理生化特性，在基础研究及生物工程应用上有很大价值—尚有大量其他地区少见或南极特有的动物：企鹅、鲸、乌贼、鱿鱼、龙虾及一些特殊鱼类等。三、南极的自然资源(1)2、南极冰下湖泊首次发现生命目前，南极已发现冰下湖泊近70个。1996年，在东南极兰伯特冰盖下发现沃斯托克湖。2013年1月俄罗斯科学家获取该湖第一个样品。2013年1月28日，美国以冰川学家JohnPriscu为首科考队首次在800米以下惠兰斯湖取得沉积物及水样品，并首次在湖泊中发现生命。该湖位于西南极罗斯冰架边缘，湖水体面积约60km2。经分析测试，在水体及沉积物中都含有大量微生物，每毫升湖水中含1000个细菌。这些细菌不需阳光而存活，其食物来源于有机质，或者类似在金矿和深海热泉口附近“化能营养型”物质。冰层保护了这些湖泊与大气层隔绝数百万年的原始环境。（中国科学报，2013年2月19日）3、矿产及水资源南极洲已发现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。其中，煤、石油、天然气、铁、铜很有远景，金、银、铂族金属有较大找矿潜力。——石油、天然气：在南极大陆架边缘海（罗斯海盆地.威德尔海盆地等），石油、天然气有较大找矿的潜力；——铁：主要发现于东南极查尔斯王子山，在200km2区域内已发现3个大型、超大型铁矿，矿层厚70m，宽5-10km，延伸120-200km，平均品位30-38%，为前寒武纪变质型铁矿——煤：东南极维多利亚地煤矿，分布面积100万km2，主要产于横贯南极山脉，煤层厚6-9m。专家估计南极煤的资源量约5000亿吨。——淡水资源：储存了全世界可用淡水的72%，号称为“世界最大淡水资源库”。——在南极半岛、南设得兰群岛发现不少铜、镍、钼、铅、锌、金等矿产，时代主要为晚中生代到新生代。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。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，对它的认识逐步加深，对它的争夺也日益加剧。美国德博拉、沙普利于1985年出版一本书《第七大陆—资源时代的南极洲》，把从探险到国际地球物理年这段时间叫“近代资源时代”；此后叫“现代资源时代”。南极洲的发现和考察可以分为3个阶段。四、南极科考历史(1)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）这一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。1675年，英国航海家发现南乔治岛；60年后，法国航海家发现鲍威特岛；1773-1774年，英国航海家詹姆斯、库克率海军考察船首次穿越南极圈，驶进南纬71°10′的极区，发现南设得兰群岛，并发现丰富的海豹资源。这一发现激起英、美等国资源开发的欲望，到19世纪初各国开始挺进南极，捕捞鲸鱼和海豹。四、南极科考历史(2)资源时代的南极科考（19世纪初到20世纪50年代，经历约130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查石油、天然气等矿产资源，一些国家，对南极大陆提出主权要求。19世纪，各先进国家纷纷挺进南大洋，到19世纪90年代登上南极大陆，20世纪初到达南极点。1907年11月，澳大利亚探险队到达南磁极点；1911年12月14日，挪威探险队到达南极点；1912年11月17日，英国探险队到达南极点；不幸于归途全体队员遇难；1912年1月18日，日本探险队到达南纬80°05′罗斯海附近。1908年，英国第一次提出对南极大陆的主权要求，随后，其他欧洲国家也宣布和相互承认主权要求；20世纪40年代，智利、阿根廷也提出主权要求。四、南极科考历史(3)科学时代的南极科考（20世纪50年代—现在）从1957-1958年国际地球物理年开始，人类对南极的探索进入综合科学考察阶段，主要围绕资源、环境开展了一系列国际合作科考的项目。在南极洲及南大洋进行大量的地震、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，国际岩石圈委员会组织实施了全球地学断面计划，国际深海钻探计划在南大洋进行深海钻探，在几千米深海，钻获石油、天然气，证明深海大洋同样可以找到油气田。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。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。1989-1990年由美国组织实施了横穿南极大陆的国际考察计划，我国也派员参加了这项考察。四、南极科考历史(4)当前国际南极地质研究的趋向和重点约180Ma前，冈瓦纳大陆解体并四散漂移，形成南极洲、南美洲、非洲、印度、澳大利亚、新西兰等大小陆块，以及大西洋、印度洋、南大洋等。南极洲位于这个超级大陆的中央部位，对于研究冈瓦纳大陆的解体、特提斯构造带的形成等全球性构造问题，具有特别重要的意义。当前南极地质研究的重点是：1、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，与古气候、古环境有关的火山作用、湖泊沉积、海洋沉积及海平面变化。2、冈瓦纳古陆的解体与再造：提出各种古陆复原图，进行南极大陆与非洲、南美、澳大利亚、印度等陆块的地质对比，研究600Ma以来冈瓦纳大陆太平洋活动陆缘增生，有6期增生形成6个增生环：罗斯造山带（500-450Ma），西北维多利亚地和玛丽伯德地的花岗岩侵入（360Ma），冈瓦纳造山带（240-210Ma）、晚中生代事件（110Ma），古近纪-现代地质作用。3、前寒武纪地质及地壳早期演化：太古宙事件及地体对比：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，550-500Ma泛非事件范围及地质意义，变质地质的P-T-t轨迹等。四、南极科考历史(5)当前国际南极地质研究的趋向和重点4、西南极和横贯南极山脉地壳结构：各块体之间地质对比，亚历山大岛增生杂岩（J-K1）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。5、地球物理探测及岩石圈结构：地球物理探测剖面研究，利用地震台站进行天然地震研究，岩石圈构造综合研究等。6、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，在一些地区进行地震、古地磁、重力观测、GPS测量，纯重力及超导重力测量。四、南极科考历史(6)五、中国的南极考察(1)我国极地科学考察始于1980年代初。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乔治王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,至2006年已进行22次科考。1989年2月26日，中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。长城站和中山站已成为我国开展南极考察研究基地和对外开放、合作的窗口。中国南极长城站全景五、中国的南极考察(2)目前，我国东南极内陆建立的第三个南极科考站，地点在格罗夫山附近，距中山站500km。同时，领衔实施了PANDA计划，即东南极普里兹湾—艾默里冰架—冰穹A断面科学考察计划。20多年来，我国在南极开展了磷虾资源、生态系统，岩石圈结构及矿产资源潜力、晚更新世以来环境变迁、南极与全球气候环境相互作用、日地系统整体行为，人体生理、健康与医学保障等多方面研究，取得丰硕成果，大大缩短了与国外的差距。在南极冰川、泛非事件、地层古生物、陨石搜集（在格罗山地区已收集到9000多块，一跃居世界第三）、磷虾、测绘等研究方面步入国际先进前列。中国南极中山站全景五、中国的南极考察(3)揭示了“泛非”热事件的重要地质意义。过去，国际上普遍认为东南极是一个形成于10亿年前的克拉通，把550-500Ma数据作为产生绿片岩相退变质作用和局部花岗岩侵入的次要事件。我国赵越研究员经过对拉斯曼丘陵变质地质详细研究证明，