Поскольку подавляющая часть поверхности антарктической суши покрыта современным ледником, изучение следов древней деятельности антарктического оледенения на самом материке затруднено. Однако на отдельных участках, свободных от ледникового покрова, в горных и прибрежных оазисах обнаружены древние разновозрастные морены, свидетельствующие о колебаниях размеров антарктического оледенения и стадиальном характере его развития. Сопоставление результатов изучения древних морен в разных районах материка показало, что гигантский ледниковый покров Восточной Антарктиды, достигнув несколько миллионов лет назад своего максимума, в дальнейшем сокращался, испытав в своем развитии не менее трех циклических колебаний. История оледенения Западной Антарктиды отличалась значительным своеобразием прежде всего потому, что большие территории ее подледного ложа намного ниже уровня океана. Ледниковый покров здесь не столь стабилен и, очевидно, сформировался позже, чем в Восточной Антарктиде.
Хронологию событий ледниковой истории в Антарктиде установить особенно сложно. Разрезы ледниковых отложений встречаются здесь крайне редко, к тому же в них, как правило, отсутствуют органические остатки, с помощью которых обычно удается получать возрастные датировки. Лишь в тех местах, где параллельно с развитием оледенения шла вулканическая деятельность, по возрасту излившихся на ледниковые отложения лав можно судить и о времени событий ледниковой истории. Такие результаты получены в Восточной Антарктиде только для горных оазисов Земли Виктории, расположенных в районе американской станции «Мак-Мердо».
О том, насколько сложно восстанавливать далекое прошлое антарктического оледенения, косвенно свидетельствует то обстоятельство, что до сих пор ученые недостаточно определенно представляют себе его современную эволюцию. Оценки бюджета снежно-ледниковых масс современной Антарктиды весьма приблизительны. Большая их часть свидетельствует о том, что ледниковый покров находится сейчас в состоянии, близком к равновесному. Расход льда, который в Антарктиде осуществляется в основном за счет образования айсбергов, вполне компенсируется приходящими на континент осадками.
В береговых районах, чаще всего там, где ледники заканчиваются в море, не раз фиксировались случаи сокращения или, наоборот, увеличения размеров отдельных ледников. Но это отражает лишь местную ситуацию и не может служить показателем той или иной тенденции в эволюции антарктического оледенения.
Проблемы, связанные с изучением крупнейшего покровного оледенения Земли, сложны, многогранны и имеют первостепенное значение для науки о природных льдах - гляциологии.
Если представления о ледниках Антарктиды стали складываться сразу после начала исследований, то о том, что скрывается подо льдом, узнали значительно позже. Внутриматериковые походы и полеты над Антарктидой привели к открытию и исследованию в разных ее районах горных систем, возвышающихся над поверхностью льда. В Восточной Антарктиде - это горы Земли Королевы Мод, горы Принца Чарльза и т. д. В Западной-горы Элсуэрта, Земли Мэри Бэрд, Антарктического полуострова… Но самой значительной формой рельефа всей Антарктиды, безусловно, являются Трансантарктические горы, протянувшиеся поперек всего континента от моря Росса до моря Уэдделла на расстояние свыше 3000 км. Эти горы, составленные из цепи отдельных горных хребтов, являются как бы позвоночным хребтом южнополярного материка. Они его главная орографическая граница, отделяющая Восточную Антарктиду от Западной. Высота отдельных хребтов в Трансантарктических горах более 4000 м.
Однако все эти сведения касались лишь участков, свободных от сплошного ледникового покрова, площадь которых составляла не более нескольких процентов от всей территории Антарктиды. Представления о коренном рельефе основных пространств, скрытых подо льдом, до самого начала МГГ оставались весьма гипотетическими.
Еще в 50-е годы нашего века дискутировался вопрос: что скрывается подо льдом Антарктиды - архипелаг отдельных островов или единый массив суши? Окончательно разобраться в этом удалось благодаря работам, проведенным в период МГГ, когда геофизики установили важнейшие черты рельефа подледного ложа и материковый характер земной коры Антарктиды. В этих исследованиях велик вклад советских ученых, открывших в центральной части Восточной Антарктиды грандиозный подледный хребет - горы Гамбурцева и Вернадского.
На современной карте подледного рельефа Антарктиды можно увидеть скрытые от глаз системы подледных гор с вершинами, достигающими высоты 3390 м (горы Гамбурцева), обширные подледные равнины, впадины, лежащие на сотни и даже тысячи метров ниже уровня моря. Коренной рельеф Западной Антарктиды в отличие от Восточной оказался значительно более расчлененным. Здесь располагаются как самая высокая вершина всего континента - массив Винсон в горах Элсуэрта (5140 м), так и самая глубокая впадина - 2555 м ниже уровня моря.
Исследования геофизиков, прежде всего сейсмические и гравиметрические наблюдения, позволили получить данные и о мощностях земной коры под ледниковым покровом Антарктиды. Эти величины резко различаются у материков и океанов. Мощность земной коры в Восточной Антарктиде оказалась в среднем равной 40 км, т. е. типично материковая. В районе гор Гамбурцева она достигала даже 60 км. Для океанов характерны значительно меньшие величины. В области Южного океана мощность земной коры 5-10 км. В Западной Антарктиде мощности земной коры были крайне неравномерны - от 25 до 40 км, что отражает резкие колебания подледного ложа.
Геофизические данные укрепили представления об Антарктиде как о настоящем материке.
Изучение геологического строения шестого континента началось в самых первых экспедициях и активно продолжается в наше время. Работы первоисследователей - экспедиций Р. Скотта, Э. Шеклтона, Д. Моусона - заложили основы общих представлений о геологии южнополярного материка. О том, какое значение придавали исследователи геологическим изысканиям, можно судить хотя бы по тому факту, что во время возвращения с Южного полюса физически истощенный отряд Р. Скотта до самой гибели не бросал образцы горных пород, собранные в Трансантарктических горах.
К настоящему времени основная часть антарктических территорий, свободных от ледникового покрова, охвачена геологическими исследованиями. На ряде участков проведены детальные работы. По материалам наших и зарубежных экспедиций советскими учеными составлена геологическая карта всего континента в масштабе 1:5 000 000. Особенно велик вклад наших исследователей в геологическое изучение Восточной Антарктиды.
По современным представлениям, большая часть Антарктиды, исключая лишь Антарктический полуостров и прилегающую к нему часть Западной Антарктиды, - это древняя материковая платформа, имеющая сложное строение. Формирование платформы началось еще на заре истории Земли в архейскую эру, более 1600 млн. лет назад. Кристаллический фундамент, нижний ярус Антарктической платформы, в основном слагается из гнейсов, кристаллических сланцев, гранитов и их различных разновидностей. Мощность пород кристаллического фундамента не менее 20 км.
В Восточной Антарктиде, там, где сплошной ледниковый покров отсутствует, породы кристаллического фундамента чаще всего выходят на поверхность. Но в ряде мест на них залегают толщи более молодых осадков - верхние ярусы платформы. Это показывает, что геологическая история разных частей Антарктической платформы на поздних этапах протекала по-разному.
Средний ярус, сформировавшийся в рифейско-нижне-палеозойское время, распространен в основном в районе
Трансантарктических гор и прилегающей к ним части Западной Антарктиды. Породы, слагающие его, преимущественно осадочного происхождения - разнообразные метаморфические сланцы, песчаники, конгломераты, мраморированные известняки. Иногда в них встречаются прослои лав. Мощность этих осадочных пород в районе Трансантарктических гор достигает 10-12 км, и они интенсивно смяты в складки. В западной части Земли Королевы Мод, в области развития кристаллического щита, отложения этого типа характеризуются значительно меньшей мощностью (1-2 км) и слои их залегают почти горизонтально.