湖泊水位低,湖岸堤沉積物顆粒大,這揭示了沉積學中一個核心原理:沉積物的顆粒大小直接反映了沉積時的能量(水動力)條件。
簡單來說,湖岸堤沉積物顆粒大,恰恰是因為湖泊水位低。這兩個現(xiàn)象是同一成因(氣候變得干旱)下的共生結(jié)果,并且存在因果關(guān)系。
下面我們來詳細分解這個過程:
1. 為什么湖岸堤的沉積物顆粒大?
湖岸堤是波浪將泥沙、礫石推向岸邊堆積形成的壟崗狀地貌。其沉積物顆粒大小主要受波浪能量控制。
(1)高能量環(huán)境:波浪越大,其攜帶和搬運沉積物的能力就越強。細小的泥沙和粘土顆粒很容易被懸浮起來并被水流帶走,而只有那些重量較大的粗砂、礫石甚至卵石才能在被波浪沖刷上來后,穩(wěn)定地留在原地堆積。
(2)分選作用:波浪作用就像一個“自然篩子”。它反復沖刷和篩選沉積物,將細顆粒物質(zhì)帶走,留下粗顆粒物質(zhì)。因此,形成的湖岸堤沉積物不僅顆粒粗,而且分選性好(顆粒大小比較均勻)。
所以,粗大的顆粒是強波浪高能量環(huán)境的直接證據(jù)。
2. 為什么湖泊水位會低?
湖泊水位的下降通常不是一個孤立事件,它往往反映了區(qū)域氣候或水文條件的變化:
(1)氣候變干(最常見原因):蒸發(fā)量大于降水量,導致入湖水量減少。
(2)構(gòu)造抬升:湖區(qū)地殼抬升或出水口被下切,導致湖水更容易排出。
(3)人類活動:例如上游修建水庫、過度取用水資源等。
3. 關(guān)鍵聯(lián)系:低水位如何導致顆粒變粗?
現(xiàn)在,我們把這兩個現(xiàn)象聯(lián)系起來。低水位不僅是一個結(jié)果,它也是導致岸邊波浪能量增強、從而形成粗顆粒湖岸堤的直接原因。
(1)湖盆形態(tài)效應(yīng)(“洗腳盆”效應(yīng))
①想象一個浴缸或一個碗。當水很滿的時候,波浪從深水區(qū)傳播到岸邊,需要經(jīng)過很長的淺水區(qū),能量在傳播過程中會被海底摩擦大量消耗,到達岸邊的波浪能量已經(jīng)較弱。
②當水位下降后,湖盆邊緣大面積的淺水區(qū)域出露成為陸地。波浪在深水區(qū)形成后,很快(經(jīng)過很短的淺水區(qū))就到達了新的湖岸。由于在淺水區(qū)摩擦損耗的能量大大減少,波浪的能量能夠更有效地傳遞到岸邊。
(2)波浪作用的集中
①低水位時,湖泊面積縮小,同樣的風力作用在更小的水域上,有時也可能更容易生成較大的波浪。
②波浪的能量更加集中地作用在更狹窄的湖岸帶上,沖刷和篩選沉積物的能力變得更強。
這個過程可以概括為: 氣候干旱 → 入湖水量減少 → 湖泊水位下降 → 淺水區(qū)面積減少,波浪能量更有效地到達岸邊 → 岸邊的水動力(波浪)能量增強 → 細顆粒物質(zhì)被帶走,粗顆粒物質(zhì)被篩選留下 → 形成顆粒粗大的湖岸堤沉積
4.總結(jié)與類比
你可以用一個簡單的類比來理解: 就像在海邊,當潮水(水位)高的時候,海浪沖到沙灘上力量較弱,留下的是濕潤平整的細沙。當潮水(水位)退去后,你會看到在高潮線附近留下的是一條由貝殼、礫石等粗大顆粒組成的灘脊,這就是因為退潮后,波浪能量更直接地作用在更高的位置,篩選出了粗顆粒物質(zhì)。
因此,地質(zhì)學家在研究中發(fā)現(xiàn)古老的湖相地層中有顆粒粗大的湖岸堤沉積時,會將其作為一個重要的指相標志,推斷該地層形成時的古湖泊正處于水位較低、氣候相對干旱的時期。
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