长白山天池:蓄水20.4亿m³,水从哪来?中国科学家提出颠覆性观点

张勋评社会 2023-05-05 01:40:04

长白山是我国最著名的休眠火山,海拔超过五岳名山,其主峰之上还形成了闻名中外的天池,湖水湛蓝深邃,湖周略呈椭圆形,湖面南北长4850m,东西宽3350m,水面面积9.82平方公里。

长白山天池位于中国吉林省东部,与朝鲜接壤,是中国和朝鲜的著名界湖。该湖的面积并不算大,但水深却达到了我国淡水湖泊之最,平均水深高达204m,最大水深超过300m。地质勘探结果显示,天池的水位特点是四周浅、中间深,从湖边向中心延伸处几十米处突然变深,形成水下环状陡坎,中心位置有两处最深,我国境内的最大水深达373m,朝鲜一侧则为384m。

得益于水深的优势,长白山也成了我国蓄水能力最强的火山湖,常年蓄水量稳定在20.4亿m³左右,相当于整个三峡水库的5%,或者145个西湖的蓄水量之和。据监测,仅天池每年外泄的水量就高达1.23亿m³,人均用水量按450m³/年计算,每年外流的湖水就能满足27万人的用水需求。

长白山天池不仅蓄水量大,而且水量相当稳定,当水面海拔上涨到一定高程,湖水就会通过北坡的闼口外泄,并形成高达68m的长白山瀑布。该瀑布常年不断流,下注二道白河,为第二松花江正源的源头。同时,鸭绿江和图们江两条界江也发源于长白山,正因如此,天池也有“图们泊”的称谓,意思是“万水之源”,由此可以看出长白山对东北水系发育的重要影响。

作为中朝两国共同拥有的深水湖,天池的水源问题向来深受关注,但令人疑惑的是,天池位于长白山的主峰上,四周被群山包围,没有一条河流能自然汇入天池,湖水却能终年外溢并且绵延不绝,天池的水源究竟是从哪里来的?

对于长白山天池的来源,民俗和史料中提出了两种观点,一是以东海之水为源,二是以“龙王”兴水为源。

根据民间传统的说法,长白山天池平日没有潮涨潮落的现象,但每逢七日就有一潮,与海水的自然节律相呼应,故天池又名“海眼”。古人认为,长白山天池与东海相通,天池水滚滚外流,永不枯竭,除了东海之水可做源头,没有任何自然水域能胜任水源供给。

但这种说法并没有科学依据,首先在地理位置上,长白山最靠近的是渤海、黄海,然后才是东海。其次,东海属于高盐度水,长白山天池却是淡水,二者的理化指标大有不同。再者,即便天池与东海相连,水的流向也应该是从天池流向东海,因为天池湖面的海拔高达2819m,远高于海平面,根据“水流从高往低”的自然规律,东海也不可能是长白山水体的源头。

另一种说法是“龙王”兴水为源,但同样也不靠谱。在史料中,长白山天池也被称为“龙潭”,有文献记载称:每年三月间,有黑云自西北方向而来,大雨、冰雹不断,数日之后,天池湖面升起五色彩云,向东南方向飘去。相传,这是黑龙江龙王和天池龙王会同、朝宗东海的场景。当地也有传闻声称,天池中锁着一条独角龙,天池水深能潜龙,龙能兴水,这是中国民间自古就有的道理,所以有人认为天池是以“龙王”兴水为源。

当然,这种说法也没有科学依据,所谓的“湖怪”、“龙王”只存在于人们的想象之中。那么,从科学角度来看,天池水的来源究竟是什么呢?

目前的主流观点认为,天池水的来源有两部分,一是大气降水,二是地下涌水。

据气象部门观测,长白山区自古就多雨、多雪,其年均降雨量是吉林省最多的地区,也是我国东北降雨最丰沛的地区。长白山的主峰是欧亚大陆的高峰之一,降雨量显著高于周边地区,而天池正处于整个长白山脉的多雨中心,周边的集水面积达21.4平方公里,可以接收大面积的大气降水。

资料显示,长白山的年均降雨量高达1470mm,降雪量也相当可观,在正常年份,9月初主峰就开始下雪,直到来年5月停止,积雪时间超过6个月,厚度一般为30~50cm。每当气温升高,高山积雪融化,融水便成了天池水源的重大补给。

但科学家经过计算后发现,天池流域每年的降水量(含降雨量和降雪量)只有0.43亿m³,而湖水每年自然外泄的流量就高达1.23亿m³,中间有8000万吨的水“来历不明”。科学家认为,这部分水很可能来自于长白山的深层地下涌水。

科学工作者通过研究分析卫星照片,发现天池的底部存在大量的泉眼,源源不断地向外涌水。其中,在天文峰和华盖峰下部的湖面有一条长约200m,宽约20m的狭长水域,冬季不封冻,水面有大量气泡冒出;在朝鲜境内的将军峰西北侧,也有两处约1000㎡的湖面全年不冻,水温都在10℃以上,被称为天池湖畔温泉群,这也说明湖底确实有喷泉涌出。

根据1/100000地形图和《吉林省长白山区火山地质调查研究报告》介绍,天池深层地下水的补水面积高达50.57平方公里,远高于自然降水量的补水面积(21.4平方公里)。根据比例推算,天池地下水提供的水量也高于自然降水量,如此巨大的水量究竟来源于何处?

2021年7月,我国河海大学的陈建生教授提出了一个颠覆性的观点:即长白山的天池的大部分湖水都来自青藏高原。

这一结论是我国的河海大学、西湖大学联合美国加州大学、瑞士联邦理工大学的专家学者共同得出的研究成果,并在国际权威的地球科学期刊《地质学》上发表了相关论文。论文指出:青藏高原羌塘盆地存在常年地下水,大量淡水涌入地下裂谷,再通过玄武岩中的深层导水通道流向西侧、东侧的低海拔地区,最终有一部分水流到了长白山天池中。

陈教授等人在研究玄武岩中的地下水时发现,火山口中存在玄武岩导水通道,这是熔岩流在冷却过程中形成的天然裂隙,为地下水的渗透提供了自然通道和扩散路径。青藏高原是世界著名的“亚洲水塔”,其地下水资源不可估量,在引力均衡的作用下,青藏高原的地下水便向四周低海拔地区流动,而长白山拥有国内最大的天然火山口,实际上就相当于地下水的天然出水通道。也就是说,青藏高原、长白山以及地下输水通道共同构成了一条巨大的“U型水管”。

根据科学家的观点,在我国的华北平原、黄土高原等地区,理应也存在从青藏高原外渗的深层地下水。但受地质条件影响,我国西北、华北等地鲜有天然的火山口,也很少出现地壳断裂带的缺口,因而出露涌泉相对少见。

根据这一理论,我国科研团队已成功在内蒙古的巴丹吉林沙漠中打出了深层水,在实践层面验证了理论的正确性。研究者还认为,其中一路地下水沿着板块间的缝隙自西向东流动,经过阿拉善盟、鄂尔多斯、华北平原,直通大兴安岭和长白山地区,这一理论可谓颠覆了很多人的固有思维,为长白山天池的来源提供了新的思路。

最后再做简单总结:长白山天池的部分水源来自于天然降水,但主体来自于玄武岩地下水,这是一种特殊类型的地下水,能通过火山通道不断为天池补水。考虑到天池湖面的海拔高度,现实中能满足补给源区的只有海拔更高的青藏高原。

科学家认为,西藏内流区的河流、湖泊存在渗漏现象,因而可进一步确定:天池及周边的地下水主要来源于西藏的内流区域。由此也可以看出,青藏高原是真正的“水资源宝库”,高原地下水与长白山水系的关联再次体现了大自然的鬼斧神工。

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