南極長城站的地貌變遷
喬治王島僅僅是南極半島西側的南設德蘭群島中的一個小島，面積為1160平方公里。島上90%被冰雪覆蓋，冰蓋最厚處達350米，平均厚100米，冰蓋最高處海拔686米。在主冰蓋南部，是佔全島面積10%的無冰區。這塊土地名叫費爾德斯半島，中國南極考察站——長城站，就設在這裡。
這裡兩三天就有一次暴風雪天氣，風力可達9－10級，使你難以進行野外作業。但是，為了完成祖國交給我的任務——研究長城站地區自然環境的演變，即使七級大風也仍然要堅持野外工作。一個多月以來，我已完成了費爾德斯半島野外踏勘，對這裡的自然環境變化有了一個基本的了解。
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末次冰期的巨厚冰蓋
很難想像，在距今一萬八千年前的時候，也就是第四紀地質歷史上被稱為晚更新世末次冰期的最盛時期，費爾德斯半島完全不是現在的這個樣子。那時由於氣候嚴寒，冰蓋範圍比現在大得多，海面比現在低100－200米。那時根本不存在南設德蘭群島，而是一個連在一起的大島嶼，現在水深100－200米的陸架區，就是當時的地面。那裡巨大的冰蓋不僅覆蓋了整個地面，而且插入海中，形成深切的冰川槽谷。當時的冰蓋比現在至少要厚150米左右。
巨厚的冰蓋具有極大的壓力，使冰蓋底部的萬年冰體達到壓力融點，產生融化，再加上冰體本身的重量，龐大的冰蓋在不斷地運動著，一些特有的冰川侵蝕與堆積地貌，必然隨之產生。但是那時形成的這些地貌現在卻難以看見，因為已被深深地埋在海面以下100－200米的地方。
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高海面時期的孤島
「滄海桑田」是形容自然界變化的一句精闢語言，這種變化在南極長城站地區同樣可以體現。在趵大約5000年前的時候，是全球氣候最溫暖的高海面時期，也就是地質歷史上的全新世中期。這時由於氣候變得溫暖了些，於大冰蓋逐漸融化，海面上升，海水一直淹到目前海拔50米的高度。這
時，小小的費爾德斯半島變成了三個孤立的小島；費爾德斯海峽以北直到長城站附近的「山海關」一帶，為一較大的島嶼，島上沒有冰川發育，長城站北面的化石山成了一個小小的孤島；第三個孤島是再向北的刀山，又稱北方中央台地，目前海拔為142米，當時卻是不到100米。這樣溫暖的氣候延續了大約2000年，當時的費爾德斯半島既無冰川，多年凍土也不發育，有的僅是廣闊的海洋。
由於冰蓋融化，一來導致海面上升，二來導致地殼的均衡上升（回跳），於是島嶼便逐漸擴大。當時的海底，會以平台的形式露出海面，我們管它叫做上升海岸階地。這就是目前出現於費爾德斯半島上分布最廣泛、最高的一級平台，海拔為40－50米。
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新冰期的冰川作用
氣候再度惡劣，可能發生在距今2000－3000年的時候，我們把它叫做新冰期。這新冰期時冰川作用的痕迹到處可見。以長城站附近的「山海關」峰為中心發育了好幾條大冰川，並與其它山峰發育的冰川相匯合，成了一個小小的新冰蓋。這個地區冰蓋從高處向低處運動具有很強的冰下刨蝕力量。因為這兒的氣溫不太低，冰川有可能是暖底冰川，又有大量的冰下溶水攜帶了大量的冰磧物，造成互相研磨、刨蝕。
當攜帶大量石塊的冰體向低運動碰到基岩阻擋時，就會翻過石頭繼續向下運動，這些基岩石頭於是被磨成了光滑的象羊背一樣的小丘，我們把它稱為羊背石。根據羊背石的走向，即可恢復古冰川或古冰蓋的運動方向。在這些羊背石和基岩的磨光面上，可以看到古冰川擦痕，用它來鑒別古冰川的運動方向也是很有效的。
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除此之外，這裡還有不少冰川刨蝕形成的凹地，冰川退縮以後凹地積水成湖，如長城站附近的西湖，就是我們的水源。這樣的湖泊有時成串分布，從它們分布的方向，也能確定古冰川的運動方向。
冰川在侵蝕的同時，還研磨出大量的粉砂物質。難怪有人感到疑惑，為什麼南極會有這樣厚的土壤？其實它是冰川作用的結果，完全不是風化作用造成的土壤。
新冰期以後，還有幾次冰川作用發生？最後冰川退出本區是在什麼時候？想了解這些問題，我們需要藉助黃色的地圖衣了。
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地圖衣——歷史的見證
地圖衣是一種生長極其緩慢的地衣，黃色，呈同心圓狀。波蘭地貌家學庫爾在南設德蘭群島另一個島嶼——利文斯島——上研究發現，地圖衣每一世紀生長13.5毫米。根據這一數據，我們只需量出生長在冰磧漂礫上的地圖衣直徑，便可推算出冰磧的年代。應注意的問題是，要區別是單個地衣不是幾個連在一起的地衣，才能得出正確的計算結果。
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採用同樣的方法，也可以測量海岸階地的年代。在長城站地區共有五級海岸階地，這些海岸階地都是由於冰蓋一次次間歇性退縮以後，陸地相應地一次次間歇性上升形成的。前面已經提到最高一級，即第五級海蝕平台有可能是在5000年前形成的，下面的幾級根據地圖衣的測定，海拔2米的階地形成於距今（1986年，編者注）大約407年，16米階地大約518年。
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形形色色的冰緣地貌
所有這些變化，都不如冰川在本區消亡後，由地下多年凍土的發育所形成的一系列冰緣地貌豐富多彩。在長城站地區，無論你走在山上或徜徉在海邊，到處都能見到美麗的石環、石網、石帶、石河、石流坡、片石扭曲、泥流舌、泥流扇等形形色色的冰緣地貌，它們使單調的大地增添的色彩和趣味。
長城站地區位於亞南極帶，年平均氣溫為－2.6℃，有四個月的平均氣溫在℃以上，即12月到來年3月。最暖的1月份，最高氣溫可達13℃，極端最低氣溫出現在7月，為－28.5℃。降水量平均為419.9毫米，相對溫度很高，可達87.3%。另外，兩三天就有一次暴風雪天氣影響長城站。
由於劇烈的氣候變化，強烈的太陽輻射，使多年凍土層上部形成了一個0.35－1.2米的活動層。所謂活動層，就是時凍時融。凍結時是以針冰等形式出現，它具有強大的上舉力。反覆活動的結果，形成了各種各樣奇特的冰緣地貌。我們發現，有些石環在不到一年的時間裡，竟然活動了317毫米，而幾乎每個石環都在增大，一般為20－30毫米，石條之間的距離也在不斷增加。坡面上的石塊也都在運動。因此這裡是研究冰緣地貌的極好場所。
長城站地區自然環境的變化是驚人的，充分體現了大自然的威力。我們的工作僅僅是開始，今後肯定會有更豐富的、更引人入勝的新發現。南極地區的奧秘，正等待人們去探索、去揭開。
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本文刊於《大自然》1986年第2期
《大自然》原創作品
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