一张图看懂地球的事实：藏着多少神奇奥秘

一张图看懂地球的事实：藏着多少神奇奥秘2009 年 1 月，在东南极腹地冰穹A建成第三个南极科考站——昆仑站，这是世界上唯一建立在海拔 4000 米以上的科考站。长城站、中山站和昆仑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。 1989 年 2 月，中国又在东南极拉斯曼丘陵建成第二个南极科考站——中山站。 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。 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。

地学科普高峰论坛在北京举行。与会专家围绕地球科学知识及科普成功案例，对我国地学科普产业化市场化之路，践行地学科普活动、提振全民素质教育等问题展开了交流探讨。论坛现场老中青三代互动探索，共话地学科普，生动诠释了地质事业的传承和发展，有助于引导全社会共同参与和支持地矿科普，推动我国地学科普事业的发展，共同保护我们美丽的地球家园。

“我很幸运有机会去南极、北极进行科学考察，另外我对青藏高原也进行了多年的研究，所以把我多年的体会用科普的形式分享给大家。”中国科学院院士李廷栋在会上以“漫话地球三级”为题做了科学主题报告，介绍了南极、北极和青藏高原的基本情况和最新研究进展，并在会后接受了《地球》记者的专访。

2016 年地学科普高峰论坛近日在北京举行。与会专家围绕地球科学知识及科普成功案例，对我国地学科普产业化市场化之路，践行地学科普活动、提振全民素质教育等问题展开了交流探讨。论坛现场老中青三代互动探索，共话地学科普，生动诠释了地质事业的传承和发展，有助于引导全社会共同参与和支持地矿科普，推动我国地学科普事业的发展，共同保护我们美丽的地球家园。

三、科学时代的南极科考（20 世纪 50 年代至今）。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勘察开采有关的活动。

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。

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。

1989 年 2 月，中国又在东南极拉斯曼丘陵建成第二个南极科考站——中山站。

2009 年 1 月，在东南极腹地冰穹A建成第三个南极科考站——昆仑站，这是世界上唯一建立在海拔 4000 米以上的科考站。长城站、中山站和昆仑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。

《地球》：我国在南极的科考取得了哪些成果？

李廷栋：30 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（在格罗夫山地区已收集到近12000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。

中国在南极天文、地学研究上实现了五个“第一”：

第一次提出“泛非”事件是东南极地质历史上一次重要的地质事件；第一次在冰穹 A 成功试钻深冰心，共3 支，长度分别为 3.83 米、3.57 米和3.59 米；第一个在世界率先获得首批南极天文学、光学数据的国家，利用国产 AST3 南极巡天望远镜，率先获南极最大口径天文学光学望远镜观测数据；第一个在南极内陆冰盖测得世界分辨率最高的三维深冰结构及冰下地形数据，寻找到冰盖内部快速“生长”的三维雷达图像证据；第一次在东南极格罗夫山地区发现陨石富集区。

第一次提出“泛非”事件。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，本区主期低压麻粒岩相变质作用发生在早古生代早期，即泛非期。从而提出“泛非”构造 - 热事件是本区主要构造事件，是东南极克拉通最终形成时期。这一发现动摇了国际上关于东南极克拉通构造演化的传统概念，对于重新认识东南极构造演化和冈瓦纳大陆的形成，具有重要意义。

这一成果已被国际同行认同和广泛引用，并被列入国际合作的倡导计划（东南极及相邻冈瓦纳省构造热事件—新元古代至寒武纪）进行研究。它对前寒武纪—早古生代构造演化和冈瓦纳古陆恢复是一个重大贡献。

陨石采集大丰收。格罗夫山位于东南极中山站以南 400 ～ 500 公里。我国南极科学队于 1998 年首次在该区发现陨石4块，1999年又采到28块，2002 年采集到 2000 多块，到 2005 年采获 9000 多块，证明这里是南极又一个陨石富集区。特别值得指出的是：回收到一颗重约 9.97 克的火星陨石，这是迄今世界上发现的第 19 颗火星陨石，是我国唯一的一颗。它对于研究宇宙、天体运动及火星生命将提供珍贵的物证资料。

北极气候“谜一样的明天”

《地球》：北极的地理自然条件和气候是怎样的？

李廷栋：一般把北极圈（北极圈线～北纬66°33′）以北地区称谓北极地区，包括北冰洋及其沿岸亚洲、欧洲、北美洲的北部和北冰洋中诸岛屿。

滨临北冰洋的国家和地区有格陵兰（丹）、冰岛、挪威、俄罗斯、美国、加拿大，在北极圈内有领土的国家还有瑞典和芬兰。

北冰洋，面积 1450 万平方公里，水深一般 4000 ～ 5000 米，最大水深在格陵兰海，5502 米。冰雪面积，夏季 50%面积冰雪覆盖，冬季达 85%。

北冰洋包括中部深海盆、海岭与四周边缘海盆；中部海盆、海岭间列包括加拿大深海平原、门捷列夫海岭、马卡洛夫海盆、罗蒙诺索夫海岭等。

四周边缘海包括林肯海、波弗特海、楚科奇海、东西伯利亚海、拉普捷夫海、库拉海、巴伧支海、格陵兰海。北极气候寒冷。

北极海区最冷月平均零下 20 ～零下 40 摄氏度，暖季 8 摄氏度；格陵兰岛东北部诺德站，最低零下 70 摄氏度。斯瓦尔巴群岛冬季平均零下 20 摄氏度，夏季平均0 ～ 15 摄氏度。新奥勒松：冬季零下30 ～零下 40 摄氏度；夏季 0 ～ 15 摄氏度；2005年夏季最高达19摄氏度。

北极地区降水量为 750 ～ 200 毫米 / 年。

由于洋流的运动，北冰洋的海冰处于不断地漂流、裂解和融化之中，在北极点附近，浮冰每天可漂游 20 公里。1912 年，世界当时最繁华的客轮“泰坦尼克”号首航北冰洋时，因撞上一座漂游的冰山而沉没，酿成世界航海史上著名的“冰海沉船”事件。

在斯瓦尔巴群岛约北纬 77°以北地区，每年 10 月到次年 2 月为极夜；每年 3 月至次年 9 月为昼夜。4 月 20日至 8 月 20 日太阳日夜不落。

斯瓦尔巴群岛位于斯堪的那维亚半岛以北的北冰洋中，北纬74～81°N，东经10～35°E之间，面积 62500 平方公里，由 90 多个大小岛屿组成，包括斯匹次卑尔根岛、东北地岛、熊岛、卡尔王子岛、卡尔王地岛、希望岛等。

根据 1920 年签定的“斯匹次卑尔根协定”，斯匹次卑尔根岛由挪威托管，我国于 1925 年加入该协定。挪威则把该岛与附近诸岛一起命名为斯瓦尔巴群岛，划归为其领土，作为“特区”来管理，首府为朗伊尔城。该城市名称来自美国矿业家M.Longyear，他是在此地大规模开采煤矿的第一人。

斯瓦尔巴群岛，冰雪覆盖面积约占 60%，主要分布于群岛东部；西部由于北大西洋暖流影响，冰雪较少，以冰川形式分布于河谷中。

斯瓦尔巴群岛上的新奥勒松原来为一个煤矿，为王湾煤矿公司所经营。1963 年因瓦斯爆炸死 28 人，挪威总理引咎辞职，矿山关闭，把所有建筑给了挪威极地研究所，由他们进行北极科学考察，变为一个北极科考的基地。

目前，在新奥勒松建北极科学考察站的有8个国家：挪威、英国、法国、德国、意大利、中国、韩国、日本。

《地球》北极对全球气候变化有哪些影响？

李廷栋：北极是全球气候变化的驱动器。北极是全球气候系统的重要组成部分，是全球变化的敏感地区。

北极气候环境的变化，直接影响全球大气环流、大洋环流和气候的变化，特别是近 10 年来，海冰范围大幅度缩小，2002 年 9 月北极海冰面积比历史同期缩小 103 万平方公里；中部海盆海冰厚度减薄 43%，整个北极海冰厚度由 20 世纪 80 年代的 4.88 米减小到目前的 2.75 米。陆上也有相应变化。这些变化导致植物生长加快，火灾频发，永久冻土带融化。科学家把这种十年尺度（30 ～ 50 年）的与泛北极环境变化有关的综合现象称为“尤娜谜”，即“谜一样的明天”之意。

据预测，如果照以上速度发展，到 2050 年，北冰洋夏季海冰将全部消失，到本世纪末，北极海冰有可能不复存在。

我国位于北半球，北极海冰的变化直接或间接地影响我国年平均气温，长江流域梅雨、季风、汛期水量；白令海峡海冰变化也影响我国的夏季降水。

北极是油气争夺的角斗场

《地球》：北极有哪些自然资源？

李廷栋：北极蕴藏有丰富的矿产资源，石油、天然气资源潜力巨大。

据有关报道：北极地区矿产资源、海洋生物资源非常丰富；石油、天然气资源量占世界未来发现的油气的 1/3 ～ 1/4。俄罗斯北极地区预测烃类资源量 1000 ～ 1200 亿吨，其中80% 在北冰洋陆架区。

煤炭：已探明储量约1.6 万亿吨，占世界储量的 1/4 以上。其中西伯利亚约7000亿吨，阿拉斯加约4000亿吨。

淡水资源：储量仅次于南极，约占全球淡水储量的 25%。

北极是科学研究的宝地。由于北极特殊的地理位置和自然条件，有利于许多重要科学问题的研究，如通过（格陵兰）冰芯研究晚近地质历史时期古气候与古环境，海冰的快速消融及其对全球变暖的影响，海—冰—气相互作用、南北半球日—地和高层大气共轭效应、极光观测及电离层等空间环境监测、极端环境下的生物基因以及北极陆架区的构造属性及岩石圈结构构造等，都需要通过对北极的研究，才能取得好的效果。

北极是油气争夺的角斗场。随着油气需求量的急剧增长，油价不断上涨，为减少对政治不稳定的中东油气的依赖和长远考虑能源的可持续供应，各国都把目光盯在北极地区。

《地球》：北极有哪些风情与趣事？

李廷栋：北极居民已有几千年的历史，北极圈内居民约 400 万人，原住民包括爱斯基摩人、因纽特人，拉普人、撒摩耶人和楚科奇人。

居民点可达北纬 80° N。约 80%的居民是 19 世纪迁移过去的。他们建立了居民中心，主要的居民点包括挪威管区的朗伊尔城、斯维亚、新奥勒松，俄罗斯管区的巴伦支堡、彼拉迈登等。每个居民点人口一般1800～2500人。

我国北极黄河站所在的新奥勒松是世界上最北部的一个矿业城（北纬79° N），自上世纪初叶，王湾煤矿公司在此地开采煤矿，直至 1963 年因瓦斯爆炸事故而停产，改为北极研究基地（科学城）。这里有一个长20公里、宽 10 ～ 20 公里的海湾，周围山上有10 多条冰川，风光秀丽，生态环境较好。

不只北极圈内， 就 是 在 北 纬80°N 以北地区，气候尽管寒冷，但仍生存着多种动物。在北纬 88°N 以北尚有极熊和海豹。

在北极一些岛屿生长着多种花草、苔藓等植物，仅斯瓦尔巴群岛就有 160 余种植物。紫虎耳草是北极最普通的花，在格陵兰北纬 85° N 地区仍能生长。

为发展旅游业和供后人观赏，挪威政府决定保持城镇建筑原貌和开矿遗迹，包括运煤的铁路、火车、码头、木桥，以及有百年历史的建筑。

在斯瓦尔巴群岛新奥勒松，为运煤于 1917 年建造的窄轨铁路通至王子湾码头，为世界最北部的铁路，在铁路旁边于 1919 年建造了咖啡厅（车站餐饮场所）。

人类认识北极，到达北极点经历了漫长而艰苦的过程。1909年4月6日，所谓的美国人皮尔里率队到达北极点。但后来证实，他们当时到达的地点在北纬 89 °57`，没有真正到达北极点。北极点是1926年挪威人阿蒙森（Roald Amundsen，1872 ～ 1928 年）首先发现的。他于1926年5月11日至14日，从新奥勒松乘飞艇，行程5400公里，越过北极点抵达阿拉斯加西部诺姆附近特勒。同行者有美国人林肯•埃尔斯沃斯。当时只是首次发现北极点，但并未到达。直至1948年4月23日，人们才真正到达北极点。

北极科考基地实行“物业”管理，各国科考站生活、实验室等用房全由挪威方统一建筑租用，每年交租金和“物业”管理费，由挪方统一管理。考察基地统一由挪威经营一个食堂，供各国考察队员及旅游客人共同使用（每人每天伙食费 45 ～ 50 欧元，约合人民币400～500元）。车辆、船只、下海用品等亦统一租用。一些实验室（如海洋实验室等）共建共用。

在北极下海有严格的安全规则。下海去周围岛屿、山地进行科学考察，有严格的保安规定和措施：第一，每船只限 4 人；第二，每人要穿特制的救生衣；第三，要带枪支，以防万一遇野兽时自卫。

青藏高原拥有地球上的10个“最”

《地球》：青藏高原有哪些独特的自然景观？

李廷栋：青藏高原的崛起是我们这个星球晚近地质历史时期一次最伟大的地质事件。由于青藏高原独特的地理、地质遗迹和在资源开发和科学研究上的巨大潜力，引起国内外学者的高度关注，成为国际地球科学研究的一大热点，争相进行探索研究。

青藏高原面积 250 万平方公里，占全国面积的1/4，平均海拔4500米，地势西北高、东南低，高原地形强烈切割，形成高山深谷，地形高差可达3000～ 6000 米。

青藏高原是全球形成最晚、海拔最高的高原，有许多地理现象是世界其他地区罕见的，甚至是绝无仅有的。高原地理具有几个显著特点：

一、青藏高原是拥有高山峻峰最多的地区。全球有 14 座海拔超过8000 米的高峰，其中有 10 座高峰坐落在喜马拉雅山，峰顶均被冰雪覆盖，形似银剑，直插云天，成为“世界屋脊”之巅。以喜马拉雅为界，以南为印度平原，海拔只有 100 米；以北为喜马拉雅山，海拔平均 6000 米。如此巨大高差的奇特地貌景观，可谓全球唯一。

二、青藏高原是地球上最大的“分水岭”和“水塔”。东亚及东南亚一些大河均发源于青藏高原，像“水塔”一样从高原向四方流去。这些大江大河包括长江、黄河、澜沧江－湄公河、怒江—萨尔温江、雅鲁藏布江 - 布拉马普特拉河、印度河、恒河、伊洛瓦底江、阿姻河和塔里木河。前 8 条为外流水系，向东、向南流入太平洋与印度洋；后两条为内流水系，向北流入沙漠。

三、青藏高原是我国湖泊最多的地区。青藏高原大小湖泊星罗棋布，仅西藏与青海两省（区）就有 1700 多个，有淡水湖、咸水湖及盐湖。大的湖泊有青海湖、哈拉湖、扎陵湖、鄂陵湖、可可西里湖（青海），纳木错、色林错、班公错、羊卓雍错、扎日南木错、婆姆错等（西藏）。这些湖泊大部分由高山冰雪作为补给水源，湖泊所占面积不少于 3 万平方公里。

四、青藏高原是全球山岳冰川最多地区。中国是世界中低纬度地区冰川最多、规模最大的国家。冰川面积仅次于加拿大、俄罗斯、美国，居世界第四位。中国冰川共46298条，其中大部分在青藏高原；冰川面积59406平方公里；冰雪储量33897.6×108 立方米。

《地球》：青藏高原有哪些丰富的矿产资源？

李廷栋：青藏高原是一个独立的地理、地质单元。青藏高原构成一个相对独立的构造系统。

青藏高原夹持在土兰、塔里木、华北、扬子和印度等 5 个刚性地块之间，面积 250 万平方公里，不但在地貌上构成一个庞大的高原，而且在地质、地球物理场和岩石圈结构构造上也自成体系，构成一个相对独立的构造系统。

青藏高原具有丰富的矿产资源，已发现矿种 100 多种，有勘探储量的70种。其中铬铁矿、铜、铅锌、水晶、石棉、硼、菱镁矿、钾盐、石膏、芒硝等在全国名列前茅。盐湖中的锂、铯储量居全国首位。

羌塘油气资源颇具远景，近年已发现古生代烃源岩。

地热资源丰富，昂仁、谢通门、那曲 3 大间歇泉区有 40 多个沸泉群和几百个热泉、温泉。羊八井已钻 60 多口探井及生产井，最深钻孔 1700 米，井底温度 202 摄氏度。

冈底斯是一个巨型斑岩铜矿带，可能找到几个千万吨级超大型铜矿，驱龙已探明铜储量780万吨，居全国第一。

总而言之，青藏高原之奇在于它有地球上的 10 个“最”：

一是全球形成最晚的高原，是260 万年以来形成如此高大的高原。二是全球最高的高原，平均海拔 4500米。三是全球拥有 8000 米以上山峰最多的地区：10 个。四是地球同一纬度带（28 ～ 38° N）气温最低的地区。五是中国乃至世界光照时间最长的地区：全年日照 3100 ～ 3400 小时。六是我国大陆山岳冰川最多的地区：4万多条。七是我国湖泊最多的地区：近 2000 个。八是全球地壳最厚地区：平均厚度65公里，是全球平均厚度（33公里）的一倍。九是雅鲁藏布大峡谷是世界最大的峡谷，长 504.6 公里，平均切割深度2268米，最深处6009米。十是我国铜、铬铁矿、盐湖矿产（锂、铯等）最丰富的地区。