2017年12月16日 星期六
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科普之窗——“天池”:山顶的湖

2017-12-4 9:09:01 来源:中国矿业报 作者:乔彦松

设想一下,当你精疲力竭爬上一座山的时候,眼前突然出现了一片湖,微风吹起水面的涟漪,在山顶草甸的衬托下,好似来到了天上的神池一般,事实上这种情景在自然界中并不罕见。山顶上的湖,并不是在山尖上,而是在山顶部的一片片洼地中。

断层型“天池”

1935年5月22日,刘伯承和彝族头人小叶丹在四川大凉山的彝海畔歃血为盟结为兄弟,红军得以顺利通过彝区,彝海结盟因而成为红军长征的一个重要事件。彝海在草坪山上,高出两侧河谷约300米,“天池”的身份使其能够成为当地彝族的圣地。

沿着草坪山的山顶还断断续续分布着许多和彝海同一类型的“天池”,当地人称之为“海子”,它们都是在断层作用之下形成的。四川大凉山有一个规模很大的南北向断裂带通过彝海,沿着这条断裂带发育了一条安宁河,因此这条断裂带也被称作安宁河断裂带,正是在这条断裂带的作用下形成了多条几百米深的河谷和高出河谷几百米的草坪山。安宁河断裂带的一些分支小断层从草坪山内部通过,导致山顶出现了许多的洼地,洼地积水后就形成了众多的湖泊和沼泽地,彝海就是其中最大最典型的一个。

阿尔卑斯山脉的冰川作用形成的“天池”

随着时间的推移,在雨水河流的冲刷下,山顶会被侵蚀得越来越小,这些高高在上的“天池”终有一天也难逃湖水外泄的命运,消失在地质历史的长河之中。

冰川型“天池”

在欧洲的卫星地图上可以清晰地看到一条山脉,也就是位于欧洲中部,分割欧洲北部和亚平宁半岛的阿尔卑斯山脉,仔细观察还会看到许多细长的纯色条带穿插其间,它们是人们在原来“天池”基础上修筑起来的一座座水库,从山脉的中部向周围发散出去。

在欧洲阿尔卑斯山脉上有着众多冰川作用形成的“天池”。随着海拔的升高,气温会不断下降,当降低到零度以下,落下的雪便堆积下来,越积越厚,不断压实,形成厚厚的冰川,在重力作用下缓慢向下移动。一方面冰川通过边部的融化再冻结能把一些岩石冻在冰里,一方面冻在冰里的石头又像一把把利刃不断磨砺着周围的岩石。厚实的山体就在冰川的这两种作用下,被切割出了许多三面环山、形似围椅的洼地,称作“冰斗”。当冰川消融,这些洼地里积水后,就出现了一个个的“天池”。

由于天然冰斗的形态巨大,三面环山,可以储存大量水体,这些“天池”也就在人工改造后变成了一个个的巨型“水库”,给当地的工业生产提供强有力的电力保障。

火山型“天池”

除了断层活动和冰川作用形成的两种类型外,最典型的“天池”还数火山口湖,和前两者相比,外形更趋于规则,接近圆形。在一些火山口保存较为完好,规模较大的火山口中基本都能看到这类“天池”,我国较为典型的有长白山天池和广东湖光岩。

一座火山在喷发的过程中,大量岩石和气体在很短的时间内被喷离山体,内部失去平衡,出现一定程度的坍塌,在顶部形成漏斗一样的洼地。之后的降水过程或者地下水补给,使得大量水在火山口中储存起来,形成火山口湖。

同为火山口湖,水质的差异却可能会很大,这与火山活动性及释放的气体性质有关。如果没有有害气体释放,水体在玄武岩等岩石的环境中可以获取许多矿物质,杀菌饮用有益健康,如果有酸性气体等有害气体释放进入水体的话,直接饮用就会危害人畜,所以不是所有的“天池”水都是好水。

用“天池”解读“天语”

风景秀丽的各种“天池”,除了作为重要的景观和水源地外,还能用来解读“天语”,我们可以通过地质历史中遗留在“天池”里的蛛丝马迹,来解读曾经地球变化的信息。

高山之上的空间有限,所以大多数分布在山顶上的湖泊面积都不会太大。由于“天池”位于山顶,汇入的河流非常少,甚至就没有汇入的河流,加之“天池”远离人类居住地,受到人类活动的干扰小,在“天池”中一点点沉积下来的泥砂性质,就直接受控于当时的气候环境,所以我们可以通过研究这些沉积物来探究地质历史中的气候变化。

一般来说,当气候温暖湿润的时候,沉积物的颗粒细小;当气候寒冷干燥的时候,沉积物的颗粒粗大;当气候温暖干燥的时候,沉积物中有机质含量低;当气候寒冷湿润的时候,有机质含量高。不同气候环境下生长的植物也会将自己的孢子或者花粉堆积在泥砂中,供我们解读气候信息。许多湖泊中的沉积物甚至能够将中世纪暖期、小冰期和现代温暖期的气候信息记录下来。□

(作者单位:中国地质调查局地质力学研究所)

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