极地矿产资源


◆世界最大的铁矿

  铁器的发明是人类社会发展史上一个巨大的进化和飞跃,铁和铁器对于人类社会的发展和生存起着举足轻重的作用。难怪有人比喻,钢铁是现代工业的骨骼,现代战争就是高科技加钢铁的较量。

  全世界已查明的铁的蕴藏量是相当可观的,但具有工业开采价值的富铁矿床就不是那么乐观了,所以近几十年来,地质学家们又逐步把寻找铁矿远景资源的目光投向南极洲。
 
  铁矿是南极大陆所发现的储量最大的矿产,主要位于东南极洲。1966年,苏联地质学家在麦克·罗伯逊地查尔斯王子山脉南部的鲁克尔山北部发现了厚度约70米的条带状富磁铁矿岩层,称为条带状磁铁矿层或碧玉岩。矿石平均含铁品位为32.1%,最富可达58%,其中三价铁含量高于二价铁。整个岩系厚度达400米,时代为晚太古至元古代。他们在1971—1974年调查,确定了该地区磁铁矿和硅酸盐中铁的品位可以与澳大利亚西部的哈默斯利盆地、北美洲的苏必利尔湖区、加拿大的谢弗维尔地区和苏联的克里沃·罗格地区的铁构造相比。航空磁场调查资料表明,铁矿集中区在冰体下长120—180公里,宽5—10公里。1977年,美国的霍夫曼和里瓦齐等人,根据航磁异常报道了在鲁克尔山西部的冰盖下的两个磁异常带,其宽度为5—10公里,延伸达120—180公里,他们初步认为这是鲁克尔条带状含铁层的延续,如果这两个磁异常带确为铁矿所引起的推理得到进一步证实,那么,该地区的铁矿将是世界上最大的;这就是目前一些南极地质学家所声称的“南极铁山”,其铁矿蕴藏量,初步估算可供全世界开发利用200年。

  毫无疑义,南极洲鲁克尔山条带状含铁层的发现,已经在关心南极矿产资源的地质界引起了极大的兴趣。

  查尔斯王子山脉往东,在西福尔山的冰川漂砾中,发现有大量碧玉铁质岩砾石,与查尔斯王子山脉所见的不同,这些含铁岩可能来自西福尔丘陵以南的宽2—4公里,长约120公里的冰下磁异常带。

  澳大利亚地质学家在恩德比地的纽曼孤峰群发现了太古代条带状含铁层,并且报道了努凯峰群附近的航磁异常。该条带状含铁层长750米,宽150米,厚20米,平均含铁品位为34.4%。

  除此之外,东南极洲的毛德皇后地中、西部,靠近威德尔海的石榴石和石英磁铁矿脉中、以及马里皇后地的诺克斯海岸的班戈丘陵等地都先后报道有富含磁铁矿的岩系存在。

  由此可见,东南极洲前寒武纪地区包含的太古代和早至中元古代的条带状含铁岩层分布十分广泛,它们在澳大利亚、印度、南非和南美等冈瓦纳大陆的前寒武纪地质区均有发现。上述大陆的条带状含铁层,经过长期的去硅和去碳酸盐的分选作用,形成了富含铁的赤铁矿。例如在西澳大利亚的皮尔巴拉地区和哈默斯利盆地都有储量极大(14—200亿吨)、含铁品位极高(65—55%)的特大矿床。然而,由于南极洲自然条件十分恶劣,南极洲的低品位铁矿资源,在勘探和开发方面有许多不利因素,经营费用势必十分昂贵。所以在世界其他大陆的铁矿资源还未耗竭之前,人们还不会去南极洲进行铁矿开采,也就是说,南极洲的铁矿资源在近几十至上百年内还不具有开发价值和经济价值。 


世界最大的煤田

■ 露天煤层

  煤,作为一种天然能源,与人类的发展、生存息息相关。早期南极探险家,在露岩区采集标本时,经常发现煤,而且用它做饭、取暖。时至今日,在南极大陆上发现的煤田很多,而且许多煤层直接露出地表。目前发现的煤田主要分布在南极横贯山脉沿罗斯海岸的一段,还有西南极洲的埃尔斯沃思山区也有煤田露出。南极横贯山脉的煤田,可能是世界上最大的煤田。从维多利亚地中部到瑟伦山的南极横贯山脉含煤岩系中,厚约500米的二迭纪沙岩 中分布着多层煤层。煤层厚度从几厘米到几米,最厚可达5米,但比较少见。这些煤层里透镜状,水平延伸一般小于1公里,煤质从低挥发性的烟煤到半无烟煤,含灰量为8—20%。

  在乔治五世地的霍恩崖、毛德地的海姆弗伦特山脉、埃尔斯沃思山脉和霍利克山脉的相同沉积地层中,也有发现煤的报道。在查尔斯山脉北部比弗湖附近的二迭纪沉积地层中,发现厚度为2.5—3.5米的煤层,煤质优良。科学考察资料表明,南极大陆二迭纪煤层广泛分布于东南极洲的冰盖下的许多地方,其蕴藏量约5000亿吨。

  鉴于南极洲煤田开采和运输方面的巨大困难,在世界其他各大陆煤矿资源尚未枯竭或能找到代替能源之前,南极洲的煤矿不大可能成为世界的可用能源。当然,有朝一日,南极洲沉睡的巨大煤田是有可能被人类开发利用的。


有色金属矿产

岩石中的石英晶体

  有色金属在国防工业、机械制造和日常生活中都有广泛的用途,其中许多又是贵重金属。

  南极洲地域广阔,与地质构造和地质历史相似的其他大陆比较,可能潜藏有丰富的矿产资源。由于南极大陆面积的98%被巨厚的冰盖所覆盖,因此地质调查工作十分困难。目前的地质调查仅限于无冰区和南极大陆沿岸,着重研究南极地质构造和地层的小比例尺的区域地质填图。作过1:2.53大比例尺地质填图的地区,不超过100平方公里。 根据各国的地质调查资料估计,南极洲可能有矿床在 900处以上,其中在无冰区有20多处。已发现的矿床、矿点 100多处。除铁和煤之外,有南 极半岛的铜、钼以及少量的金、银、铬、镍和钻;南极横贯山脉地区的铜、铅、锌、 银、锡和金;东南极洲的铜、钼、锡、锰、钛和铀等有色金属。

  南极洲的有色金属矿产主要分布在西南极洲的安第斯成矿区,含南极半岛、埃尔斯沃思地、玛丽伯德地。该区北 部可能与南美的安第斯山脉相连,南部与新西兰为邻。该区时代为中至新生代,主要矿化为铜,还有铁、铅、锌、金、 银等。这些矿种多与钨碱性侵入岩有关。可进一步划分为铜亚区(主要是整个南极半岛)和铁亚区(主要是半岛西部)。 所谓矿化地区,系指有矿产显示和储存,但其品位、储量(尤其是储量)都达不到工业开发标准的地区。

  南极洲的主要矿化地区有:

  1.南设得兰群岛的吉布斯岛。在该岛超基性火山岩体中发现了成层粒状侵染的铬矿化,其时代为晚古生代至中生 代(约3.5亿年一1.5亿年前)。

2.乔治王岛。在该岛上发现了最大的石英交代岩体和大量黄铁矿及次生赤铁矿、钛铁矿,还有大面积火山岩热液 蚀变岩石中的黄铜矿、斑铜矿、辉 铜矿、磁黄铁矿、白铁矿和磁铁矿。时代为晚侏罗纪至第三纪。该区还有大量斑 状侵入体,矿化现象与其附近的热液蚀变有关,含有铜、铅、锌等多金属热液与斑岩型矿床相关。

  1977年,地质学家在南极半岛及其周围岛屿发现了各种小型有色金属矿,其中就有多处斑岩型铜矿,与世界闻名 的铜矿之国——智利的安第斯山脉中段典型的铜矿类型相同。中安第斯山的斑岩铜矿中普遍有钼的硫化物辉铜矿伴生, 南极半岛也是如此。另外,在东南极前寒武纪地盾的基岩里也发现了一些小型的辉钼矿矿床。

  安第斯板块俯冲作用使大量钨碱性火山岩喷出,盖在半岛及西埃尔斯沃思地古生代岩石之上,其中也发现有金属 矿化。

  在中央安第斯山脉,与斑岩铜矿床共生的金和银十分常见,而在南极半岛上的一些地区也同样发现了金和银的矿 化点。例如在斯托宁顿岛上的英国基地附近,在侵入于变质岩基底的安第斯花岗岩中,发现与黄铁矿相伴生的金银矿, 金的含量为1.4克/吨,银的含量为10.3克/吨。另外,在东南极洲维多利亚地和阿德利地海岸带的含硫化物石英岩 脉中,都发现金和银的矿化,并与铬、镍、钴钻共生。

  世界上许多铬、镍、钴矿床都与巨大原基性岩类岩浆侵入体有关,并且通常表现得如沉积岩那样呈水平状。南非 的布什维尔克,蒙大拿州的斯蒂·尔沃特和渥太华的萨德伯里等3个这样的大岩体中,也有铂和铜与铬、镍、钴矿床伴 生。西南极洲彭萨科拉山脉几乎占1/3的北段杜费克岩体是世界上最大的层状岩浆杂岩之一。粗测表明,这个中侏罗 纪侵入体至少有34000平方公里,厚度约7公里。尽管还没有在该杂岩体找到有意义的矿床,但它仍然是重要的勘探对 象。据报道,在南维多利亚地沃伦山脉,有另一个与杜费克相似的层状杂岩体,只是还未进行详细的考察。

  与前述的铁、煤资源一样,南极的有色金属与贵金属矿产,经过地质学家们多年的考察研究,已初步发现了它们 的分布规律。那就是南极半岛的铜矿及与它共生的有色金属矿特别多,这种伴生现象与南美洲西部世界上有名的安第 斯山铜矿带十分相似,这无疑是同一安第斯构造带向南极洲的延伸。而东南极洲沿海地区的铁矿、铀矿和其他许多矿 点生存的地质条件,又同澳大利亚、印度和南非已发现的一些同类型大矿床不尽相同,这就提供了在南极洲上找到重 大矿床的可能性,关键在于提高科学研究水平和改进找矿的技术手段。随着科学技术的高度发展和其他大陆上矿产资 源开发利用的枯竭,有朝一日,南极大陆上的矿产必将对人类有较大的实用经济价值。


南极大陆及其毗邻地区的
石油开采区、勘探区和潜在勘探区

石油和天然气

  1973年执行深海钻探计划(DSDP)的美国钻探船“格洛玛·挑战者”号,在罗斯冰架外的大陆架区4个站位上进行钻探,那里的沉积物厚度达3000—4000米。钻这4个孔的目的旨在研究那里沉积物的沉积史。因此,所选的钻探站位故意避开过去从海洋地球物理研究角度认为沉积地层可能有含油构造的区域。然而,这4个钻孔中有3个仅钻到45米深时就喷出了大量的天然气。为了使烃类不再外溢,保护南极自然环境免受污染,他们不得不马上用水泥将井口封住。尽管美国严加保密,这一消息还是不胫而走,使人推测罗斯海盆地可能储有重要的烃类化合物资源。特别是上述 4个钻孔都避开了很有可能蕴藏着烃类化合物的沉积层已知凹陷构造区,这不能不使人们对南极大陆周围海域的石油资源更加关注。

  根据近20年在南极大陆周围海域的海洋地质和地球物理调查的资料,认为在南极大陆周围海域可能潜在油气资源的沉积盆地有7个。它们是,威。德尔海盆、罗斯海盆、普里兹湾海盆、别林斯高晋海盆、阿蒙森海盆、维多利亚地海盆、威尔克·斯地海盆。


海底矿产

多金属锰结核

  海底矿产资源是指赋存于大洋海底表层的沉积物中的多金属结核(又称锰结核)矿产。大洋锰结核这一巨大的潜在矿产,广泛分布于世界的洋底。由于其形态和成分上的特征各异,人们通常又把它称为锰结核、锰团块、锰矿球,或锰瘤等。它人多产于海底表层,赋存的海域主要为水深3000~5000米的深海平原、海沟、海谷、海底火山和群岛附近。

  锰结核矿的最大特点是蕴藏量巨大,所含的稀贵金属铜、钴、镍又多。仅就太平洋海域而言,据梅洛和梅纳德估计;其蕴藏量达16000多亿吨,约含锰2000多亿吨,铜50多亿吨,镍90多亿吨,钴30亿吨,相当于陆地矿山中储有铜的50倍,锰的200倍,镍的600倍,钴的3000倍。如果考虑到大洋锰结核矿如此大的储量,而且还在继续增长,可以毫不夸张地说,深海大洋锰结核矿是人类“用之不竭的资源”。