分門別類看湖泊 - 中科院地質地球所

2021-01-10 中科院地質地球所

湖泊是在內動力或外動力地質作用下,陸地形成的上比較寬廣的天然積水凹地。

青海湖

瀘沽湖

地球表面的湖泊,不論其何種成因類型,湖泊形成都必須具備兩個最基本的條件:一是能集水的窪地,即湖盆;二是提供足夠的水量使盆地積水。

千島湖

洱海

許多湖泊通常是由於某些強烈的地質事件,諸如火山、地震或冰川作用形成的;還有許多湖泊的形成與地殼的緩慢升降有關。當湖泊形成後,流域和湖盆的地形由於遭受風化、侵蝕、沉積作用以及人類活動等外營力的作用,而不斷地發生著變化。

西湖

東湖

俗話說,有人的地方就有江湖,而自然界中有水和湖盆的地方就有湖泊。江湖門派花樣繁多,武當少林,華山峨眉;湖泊的門派也有很多講究,通常可根據研究目的的不同而有不同分類方法,根據湖泊與海洋的關係,可分為外流湖與內流湖、根據湖泊與河流的相互關係,可分為河口湖、河源湖與連河湖;根據湖水的水量平衡關係,可分為排水湖、間歇性排水湖與不排水湖;根據湖水的水量變化,可分為常年湖與時令湖;根據湖水的熱狀況及水溫變化,可分為暖湖、冷湖與混合型湖;根據湖水的化學成分,可分為碳酸鹽湖、硫酸鹽湖與氯化物湖;根據湖水的礦化度,可分為淡水湖、半鹹水湖與鹹水湖。

而今天本文將主要依據瀋吉等學者所著《湖泊沉積與環境演化》一書中的歸納,按照湖泊盆地的地質地理成因、湖水營養水平、湖水的分層等差異,對湖泊的主要分類簡單概述如下。

基於盆地地質地理的成因分類

由於湖盆是湖水賴以保存的前提,而湖盆形態特徵不僅直接或間接地反映其形成和演變階段,並且在較大程度上又制約著湖水的理化性質和水生生物類群。因此,通常以湖盆的成因分類作為湖泊成因分類的重要依據。

01

構造湖

構造湖包括由地殼較深部的構造運動所形成的一切湖泊,主要有兩種類型:

(1)由造陸運動形成的湖泊,如裏海、鹹海等地的湖泊,它們是由於幾次陸地的抬升事件(如形成阿爾卑斯山的造山運動)而與大海分離開。

裏海(Caspian Sea)

(2)由於傾斜、褶皺或斷裂等作用而形成的湖泊,如向斜凹地、地塹及其它斷裂凹地形成的湖盆積水形成。世界最深的湖——貝加爾湖,東非裂谷中的坦噶尼喀湖、馬拉威湖,我國的呼倫湖、青海湖都屬於斷陷湖。

青海湖

坦噶尼喀湖(Lake Tanganyika)

02

火山湖

此類湖泊由火山作用形成的凹地中蓄水所成,形態繁多。包括低平火山口湖、破火山口湖、火山口湖以及火山熔巖堵塞河道形成的熔巖堰塞湖。我國的長白山天池為著名的火山口湖,五大連池、鏡泊湖等為著名的熔巖堰塞湖。

長白山天池

月亮天池--滿月形火山口湖

美國火山口湖(Crater Lake)

03

滑坡湖

由滑坡、泥石流和巖屑堆截而形成的湖泊,屬於廣義上的堰塞湖。由於滑移的碎屑或多或少地易於被隨後發生的洪水或其他類似事件侵蝕掉,所以,此類湖泊在時間上往往較為短暫。

整治後的唐家山堰塞湖

04

冰川湖

冰川湖主要是由冰川的挖蝕和冰磧物的堆積而形成的,可分為四種主要成因類型:

(1)直接與冰相接觸的湖泊,如賦存於冰上或冰內以及由冰圍堵而成的湖泊。

(2)冰成巖盆地,如冰鬥湖、山麓冰川湖(或亞高山湖)和冰蝕湖、峽灣湖等。

(3)冰磧湖和冰水湖,由終磧、後磧或側磧造成的湖泊。

(4)冰水平原上的冰磧盆地,如鍋狀湖和融凍湖。

太白山冰鬥湖

加拿大某冰磧湖

05

溶蝕湖

滲入石灰巖、石膏或巖鹽等易溶沉積體中的水,能產生溶蝕盆地。貴州威寧的草海,就是溶蝕窪地形成的湖泊。

威寧草海

06

河成湖

流動水的活動可形成以下幾種湖泊類型:

(1)瀑布潭湖或侵蝕湖,是由大瀑布或現代與古代的瀑布或急流的侵蝕力所造成。

(2)當河流被其支流河道沉積物橫切堰塞時,形成三角洲湖和淺湖。

(2)曲流湖,與壯年期泛濫平原伴生,包括由河床擺動殘留的牛軛湖或隨河流天然堤伴生的河間窪地湖。

瀑布作用形成的潭湖

牛軛湖

07

風成湖

由風力活動形成的湖盆,稱為風成湖。沙漠地區的沙丘受定向風的吹蝕所形成的窪地或沙丘間窪地,經潛水匯集形成,主要分布在我國巴丹吉林、騰格里、烏蘭布和等沙漠和毛烏素、科爾沁、渾善達克、呼倫貝爾等沙地地區,並多以小型時令湖形式出現。常見的有以下兩種類型:由風的侵蝕作用形成的風蝕盆地;由風成沙或風成黃土圍堵而成的湖泊。

騰格里沙漠天鵝湖

巴西千湖沙漠(Lencois Maranhenses)

08

海岸湖

海岸湖一般是由大海沿岸搬運的物質圍堵而成,如沙頸岬湖、沙嘴湖、潟湖等。沿海平原低地,由於沿岸帶的泥沙運動和海面波動,在河口、三角洲的海岸沙堤不斷發展擴大的條件下使古代的海灣演變為湖,並進一步發展,與海洋完全隔離,會逐漸演變成淡水湖。這類湖泊集中分布在我國東部沿海地帶,如杭州的西湖、寧波的東錢湖、天津沿海的七裏海和團泊窪等。

澳大利亞網紅潟湖--希利爾湖(Lake Hillier)

馬爾地夫沙嘴湖

09

有機成因湖

有機成因湖多屬於小型湖泊,包括由植物圍堵形成的植物水壩、海狸水壩和珊瑚湖等。

海狸水壩,海狸用樹枝和泥土建造的用於棲息的水壩

珊瑚環礁形成的湖泊

10

人工湖

人工湖是指人工建造的湖、水庫和廢棄礦坑積水等。

丹江口水庫

密雲水庫

11

隕石湖

隕石湖是由外太空隕石以非常劇烈的方式在地表撞擊所形成的湖泊。

加拿大的平考努特(pingualuit)隕石坑湖

基於湖泊營養水平的分類

前文從地質學、地理學的觀點概括地論述了湖泊的成因分類。本節擬根據湖泊沉積學原理闡述的營養水平分類,討論另一種有關湖泊營養水平的分類方案,進而分析湖泊的成因。

01

貧營養湖

貧營養湖的特徵是:初始生產力低,水的透明度高,藻類容量小,營養元素磷、氮濃度較低。

代表性的貧營養湖--撫仙湖

02

富營養湖

凡湖水中的氮、磷濃度高,含大量的葉綠素,而且透明度低、生產力高的湖泊,稱為富營養湖。

代表性的富營養湖--太湖

此外,仍需指出,在貧營養湖與富營養湖之間,存在著連續的而不是斷續的關係。「中營養」一詞,往往用以定義這兩種關係的過渡區。

基於湖水分層的分類

湖水在溫度接近4℃時密度最大。典型情況下,較冷而重的水在湖底(稱湖下層),中間有一個湖中層,而較暖而輕的水在湖面,稱湖上層。但是這種分層格局可以倒置過來,並且以許多不同的方式交換。

當密度隨深度增加時,湖水穩定;密度隨深度減小時,產生對流混合,發生上下循環,或稱翻轉。如融冰之後,湖水增溫,表面水的密度增加,水團下沉,湖水上下循環。當湖面增溫至 4℃以上,上下循環終止。秋冬時期,湖水冷卻,也發生類似過程,當湖面冷卻至4℃以下時,這一過程即告停止。

湖面吸收太陽能,獲得熱量,而通過水麵蒸發、水面有效輻射和水面與大氣的對流熱交換等失去熱量。太陽輻射主要是增高湖水錶層的溫度,而下層湖水的溫度變化主要是湖水對流和紊動混合造成的。湖水因溫度不同也可造成密度差異,在水層不穩定狀態下產生對流循環,在對流循環達到的深度以上,水溫趨於一致。風的擾動可使淺水湖泊在任何季節產生同溫現象;而風的擾動對於深水湖泊只能涉及湖水上層,因而在垂向上會產生上層與下層不同的溫度分布。上、下水層之間溫度變化急劇的中間層稱為溫躍層。湖水溫度具有一定的年變化和日變化,這種變化在湖水錶層最為明顯,隨著深度的增加而減弱。湖水的冰點取決於湖水鹽度和靜水壓力。此外,湖水結冰還與風力有關,在相同的氣候條件下,不同的湖泊或者一個湖泊中的不同部分,結冰現象並非同時出現。

綜上所述,按溫度分層情況,湖泊可分如下6種類型。

1

無循環湖(永凍湖)

湖水常年結冰,從不循環。這在地球南北兩極最多。湖水的加熱主要靠陽光穿透冰層的熱輻射,以及從湖底穿過沉積層的地下熱源。這類湖泊有特殊的逆分層現象。

2

冷單循環湖

湖水溫度從來上升不到4℃以上,只有一個循環季節(夏季)。分布限於寒冷地區和高海拔地區,常常與冰川和永久凍土帶相伴。

3

雙循環湖

顧名思義每年循環兩次,一般是在春秋季節。這是世界寒溫帶最常見的湖水溫度分層類型。它們在夏季為正分層,冬季為逆分層。

4

暖單循環湖

每年循環一次,湖水水溫從不低於4℃。分布在溫帶、亞熱帶山區和受大洋氣候影響的地區。

5

多循環湖

湖水循環頻繁。可分為冷多循環湖和暖多循環湖兩類:前者是湖水在接近4℃時的溫度循環;後者是在較高溫度下循環。多循環湖分布在風力有迅速更替、日溫差大和季節溫差較小的地區。

6

少循環湖

一般出現於熱帶地區,在溫度遠高於4℃的情況下發生不規則和罕見的湖水循環。應當強調指出,上述分類是假定湖泊水深足以形成湖下層,而淺水湖泊不在此列。還應指出,此種分類主要是指整個水層發生循環的湖泊即全循環湖。許多湖泊屬於局部循環湖,即只有上部湖水參與循環。

參考資料:

1.瀋吉等. 湖泊沉積與環境演化[M]. 科學出版社, 2010.

2. 地質大辭典[M]. 地質出版社, 2005.

美編:張 嶽

校對:李玉鈐

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