Антарктида: общий обзор

Следует различать два понятия: Антарктида (южнополярный материк) и Антарктика, которая, помимо материка, включает также и окружающие его акватории Южного океана до среднего положения антарктического фронта в тропосфере, или до линии антарктической дивергенции океанических вод (антарктический пояс). Площадь Антарктиды с шельфовыми ледниками равна 13991 тыс. км2 (больше Европы и Австралии), в том числе шельфовые ледники 1.543 тыс. км2 Острова, находящиеся в пределах мелководья, занимают всего 22 тыс. км2 Площадь Антарктики в указанных выше границах приблизительна равна 23440 тыс. км2

Со времени открытия Антарктиды (27-28 января 1820 г.) русскими моряками Ф. Ф. Беллинсгаузеном и М. П. Лазаревым, и особенно в последнее время, она все сильнее привлекает к себе внимание исследователей разных стран, стремящихся изучить природные условия и ресурсы этого сурового, оледенелого материка с целью их использования, а также с целью разрешения планетарных геофизических и географических научных проблем (например, изменение геомагнитного поля, водно-теплового режима земной поверхности, в частности, оледенения и пр.).

Среди исследователей Антарктиды следует назвать имена Р. Амундсена и Р. Скотта, первыми достигших Южного полюса в 1911-1912 годах, а также упомянуть многолетние исследования американского адмирала Р. Берда. Но наиболее плодотворным является период исследований, связанный с Международным геофизическим годом (1956 и последующие годы). В этот период в изучении Антарктиды приняло участие 12 государств. А в последующие годы число стран занятых в изучении Антарктиды постоянно увеличивалось..

Геологическое строение и полезные ископаемые

В геологическом отношении Восточная Антарктида является трехъярусной платформой. Нижний ярус образован протерозойскими и архейскими породами 20-30 км мощности. Возраст их около 1 млрд. лет. Это очень сильно дислоцированные гнейсы, кристаллические сланцы, мигматиты (некоторые из них осадочного происхождения) и гранитоиды. Последние образуют интрузии в более древние породы нижнего яруса. Средний ярус мощностью в несколько километров сложен сильно метаморфизованными осадочными породами офиллитами, известняками, песчаниками и конгломератами. Они дислоцированы слабее и относятся к верхнему протерозою (синийская система). Наконец, верхний ярус платформы слагают осадочные породы (1-2 км мощности) палеозойского и отчасти мезозойского возраста. Среди них отметим биконскую толщу песчаников и углей девона, пермо-карбона и отчасти триаса. В биконских отложениях найдены остатки девонских рыб, пермо-карбоновый папоротник глоссоптерис и стволы триасовых деревьев, напоминающих современные араукарии. Наиболее крупным структурным образованием Восточной Антарктиды является горстовый хребет Земли Виктории, который продолжается к северо-востоку в виде хребта Королевы Мод. В Восточной Антарктиде много разломов древних и молодых. К первым приурочены внедрения долеритов и древние вулканы (Гаусс), а вторые отмечены понижениями в рельефе и современной вулканической деятельностью (Эребус). Особенно велика депрессия, образованная разломом, вдающимся в материк от моря (залива) Макензи. По ней течет огромный ледник Ламберта. В Западной Антарктиде развита полная серия пород от палеозоя до кайнозоя. В отличие от Восточной Антарктиды все они сильно дислоцированы и прорваны интрузиями. Эти структуры являются прямым продолжением андийских структур и определяют горный рельеф Западной Антарктиды и предгорный прогиб, отделяющий ее от Восточной Антарктиды. В юрских и меловых отложениях Западной Антарктиды широко распространены (особенно у северной оконечности Антарктического полуострова) остатки аммонитов, моллюсков, червей, кораллов, иглокожих, рыб, окаменелые остатки араукарий. В миоценовых отложениях обнаружены остатки южных буков, ныне произрастающих на Огненной Земле и в Новой Зеландии, где средняя температура года на 10°С выше, чем на Антарктическом полуострове. В самом конце неогена у его берега отложились слои с остатками морских моллюсков, свидетельствующих о том, что океанические воды у берегов Антарктиды были теплее, чем теперь. Сравнительно молодым событием в палеографическом развитии Антарктиды было оледенение. Возможно, что оно началось раньше, чем в Европе. В краевой части материковые льды были более мощными, чем теперь, и покрывали современный шельф.

Колонки грунтов, взятые со дна Южного океана, указывают на то, что на протяжении четвертичного периода более холодные условия неоднократно сменялись потеплениями, однако не настолько продолжительными и сильными, чтобы весь ледниковый покров мог растаять. Ледниковый покров Антарктиды существует постоянно со времени своего образования. Полезные ископаемые. В биконских отложениях еще в 11908 году открыты пласты каменного угля. Однако экономического значения антарктический уголь пока не имеет, так как его месторождения удалены от берега, а на Берегу Георга V обнаружены лишь углистые сланцы. В Западной Антарктиде известны кварцево-пиритовые жилы, свинец, железо, медь. В Восточной Антарктиде предполагают монацит, железо, марганец, золото. Японские исследователи сообщили, что на берегу залива Лютцов - Холм обнаружили урановую руду. Добыча полезных ископаемых пока нигде в Антарктиде не производится.

Особенности рельефа

По характеру рельефа и геологическому строению Антарктиду надо разделить на Восточную и Западную.

Восточная Антарктида представляет пологий купол или ледниковый щит, средняя часть которого занята обширным ледяным плато Советским, или Околополюсным. Склоны щита сначала полого, затем более круто ниспадают к океану, напоминая в профиле эллиптическую кривую. Такую форму поверхности принимает лед, свободно растекающийся на плоском основании. Высшая точка антарктического ледникового купола (4000 м над у. м.) лежит у 82° ю. ш. и 75° в. д., западнее полюса Относительной Недоступности (3720 м).

Высота Южного географического полюса около 2800 м. Над ледниковым куполом на Земле Виктория поднимаются отдельные вершины Нильсон (4700 м), Маркхем (4602 м), а на острове Росса-вулкан Эребус (3743 м.) Поверхность Западной Антарктиды более неровная. Для нее характерны два сравнительно невысоких (свыше 2000 м над у. м.) ледниковых купола (сливающихся в единую ледниковую поверхность) с отдельными горами, прорывающими лед. Станция США Берд построена между ними на высоте 1553 м над у. м. Горный хребет Сентинел поднимается до 5140 м абсолютной высоты.

Средняя высота ледяной поверхности Антарктиды около 2300 м, в то время как средняя высота всех других материков всего 875 м. Эта высота, наряду с метеорологическими факторами, способствует сохранению и развитию на материке мощного оледенения. Наибольшая толщина льда отмечена в Восточной Антарктиде, где она достигает 5000 м. ''Основание ледникового покрова в этой части материка лежит выше уровня моря, тогда как в Западной Антарктиде нередко ниже уровня моря. Поэтому можно предполагать, что если ледниковый покров растает, то Западную Антарктиду пересечет пролив от юго-восточного угла моря Росса на север к морям Амундсена и Беллинсгаузена. Пролива от моря Росса к морю Уэдделла, который предполагали долгое время, не существует.

В районе полюса Относительной Недоступности на 1000 км тянется горная страна. Ее высота 3000 м, а толщина льда над ней всего 1000 м. Среднюю толщину льда оценивают для Восточной Антарктиды в 2200 м, для Западной-2400 м. Если лед Антарктиды весь растает, то уровень мирового океана поднимется на 60 м, а количество материковых островов в Антарктике, несомненно, возрастет. Однако, учитывая компенсационный (в результате ледниковой разгрузки ) подъем материка на много сот метров, можно предположить, что материк сохранит площадь, близкую к современной, или, во всяком случае, будет не меньше материка Австралии. Своеобразным рельефом низких ледяных равнин (не выше 100 м) обладают шельфовые ледники. Самый крупный из них ледник Росса больше Франции.

Палеогеография Антарктиды. Природные различия

Самые древние породы материка имеют возраст более 1 млрд. лет. Хотя они сильно метаморфизованы, имеется основание считать, что их прототипами были нормальные осадочные отложения континентального происхождения, карбонатные и глинистые. Следовательно, кое-где на месте Антарктиды и в верхнем протерозое существовала сушаГеологическое строение Восточной Антарктиды, Африки, Южной Америки и Австралии имеет много общего. На этом основании раньше предполагали, что все эти материки остатки одного древнего материка Гондваны, раздвинувшиеся позднее в разные стороны, и что Антарктида не занимала прежде околополюсного положения. При этом ссылались на древние лесные флоры Антарктиды. В настоящее время гипотеза больших горизонтальных перемещений материков, связанная с именем А. Вегенера, не поддерживается геологами. Поэтому и объяснение палеогеографической загадки лесных флор Антарктиды следует искать главным образом в другом направлении. Возможно, что не Антарктида, а Южный полюс изменял свое положение, о чем говорят результаты палеомагнитных исследований. Предполагают, что в конце палеозоя через современный Южный полюс проходила 53 параллель, в мезозое 58 параллель, а в палеогене Южный полюс уже находился около 81° ю. ш. и 94° в д. Леса Земли Виктории произрастали в 5 раз дальше, леса Антарктического полуострова в 1,5 раза дальше от полюса, чем при современном его положении. Но климат Антарктиды мог измениться еще и по другой причине после того, как в палеогене исчезли произраставшие там леса. В неогене на Земле происходило общее увеличение площади суши в высоких широтах. Это одно должно было вызвать похолодание климата и в Антарктиде, в особенности с тех пор, как суша начала покрываться льдами.Таким образом, становится понятной проблема древних лесов, одна из двух главных палеогеографических проблем Антарктиды.Антарктида, расположенная у полюса, во всяком случае, уже в неогене (раньше, чем Европа) должна была превратиться в ледяной материк. В районе моря Росса гляциально-морские осадки откладывались, возможно, десятки миллионов лет тому назад. Изменения размеров оледенения в четвертичном периоде не были, по-видимому, так велики, как в Европе, где в межледниковые эпохи ледниковый покров совсем стаивал. Кроме того, на примере современных изменений оледенения, происходящих иначе, чем в Европе, мы можем предполагать, что оледенения Антарктиды и Европы достигали наибольших размеров неодновременно. Многие предполагают, что в настоящее время, когда ледники более теплых районов сокращаются, льды Антарктиды увеличиваются в объеме. Антарктида расходует за год объем льда, соответствующий 1330 км3воды, а получает 2550 км3, т. е. на 1220 км3 больше, чем расходует.

Геофизики, изучавшие распределение силы тяжести в Антарктиде, обнаружили, что, несмотря на огромное увеличение массы материка за счет льда, Антарктида не обнаруживает общего избытка массы. По-видимому, под тяжестью льда произошло изостатическое опускание Антарктиды и отток подкорового вещества в стороны от материка. Подсчитано, что Антарктида могла опуститься на 700-800 м. До оледенения она достигала высоты около 1500 м над у. м. и была уже очень высоким материком. Конечно, ни одни изостатические, но и другие процессы определяют высоту и размер современной Антарктиды.Отдельные участки побережья Антарктиды (в секторе моря Росса) в четвертичном периоде, по-видимому, поднимались, но для всей Антарктиды это явление не установлено.В заключение подчеркнем региональные природные различия антарктиды. Прежде всего, следует выделить район околополюсного плато Советского в Восточной Антарктиде и периферическое кольцо последней. Их географические отличия были описаны выше. По-видимому, Западная Антарктида выделяется своим расчлененным рельефом. Внутри обоих крупных районов необходимо выделять оазисы с их исключительными условиями инсоляции и своеобразной природой. Шельфовые ледники также обладают своими особенностями: плоским рельефом, отсутствием стоковых ветров, частым вторжением циклонов, сильными температурными инверсиями в промежутках между циклоническими вторжениями. В океане вне зависимости от зональных границ выделяются как особые районы острова. Самые большие из них Кергелен, Маккуори и Фолклендские населены и более разнообразной флорой высших растений (29, 32, 160 видов).Природа Антарктиды, как самого высокого из материков, обладает и чертами высотной поясности, хотя и выраженной иначе, чем на других материках. Прежде всего, благодаря совершенно различной инсоляции поверхности скал и снега (льда), высотная поясность проявляется различным образом в зависимости от характера подстилающей поверхности. Темные поверхности нунатаков почти независимо от их расположения в центральной части или на берегу днем сильно нагреваются и на них явления высотной поясности выражены слабо. Напротив, на снежно-ледяной поверхности материка она проступает вполне определенно. Выше 500-1000 м над у. м. совершенно прекращается таяние снега; температура с высотой понижается еще резче, чем в средних широтах, так как вертикальный температурный градиент в Антарктиде очень велик. Однако следует заметить, что эти изменения одновременно обусловлены и широтной зональностью.