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莫諾湖的地質

概要

豐富的社群

在加州,莫諾湖和其周遭的水系形成一個獨特的區域,山艾樹、傑佛瑞松、火山、泉華塔、海鷗、鷿鷈、豐年蝦、鹼蠅、淡水溪流和鹼水,在內華達山脈與大盆地沙漠間,組成一個不可能的世界。叉角羚羊在博第山丘上啃食牧草,黃腹土撥鼠則在高山上晒太陽,傍晚大盆地犁足蟾蜍的叫聲不絕於耳,夜鷹在暮色中獵食昆蟲,無數的豐年蝦在莫諾湖的鹹水中覓食和交配,而威爾森氏瓣蹼鷸(Wilson’s Phalarope)正在享用鹼蠅大餐好為遷徙到南美的長途不著陸飛行作好準備。包含了14種不同的生態區,超過一千種植物,和大約四百種有紀錄的脊椎動物生活在莫諾湖和其周圍盆地水系,成為加州最豐富的自然生態區之一。

火山史

火山特

除了內華達山脈之西的那一側,莫諾湖被火山景觀所圍繞,從博第鎮到莫諾湖以北,從牛仔道山到莫諾湖以東,現在看來不太像火山,但是它們是莫諾湖形成前,數百、數千、數百萬年前早期火山年代殘存的遺跡。莫諾延伸到南方的莫諾火山口(Mono Craters)在地質年代上最近才噴發過,它和黑點(Black Point)、尼基島火山(Negit Island volcanoes)在莫諾湖中都具有明顯的火山特徵。 

莫諾火山口

這條火山帶從南到北延伸10英里,高度有九千英尺,可能是北美地區最年輕的火山,這條火山帶最後一次噴發距今不到700年,發生在噴南火山口(Panum Crater),噴南火山口就在莫諾湖南岸上,它並不是一個真的火山口,它其實是個「加蓋」(plug-dome)火山,冷卻的融岩形成一個圓拱狀的結構,火山融岩則從火山口底部宣洩掉。整個莫諾火山口鏈是一系列的加蓋火山,噴發存在了4萬年。莫諾火山口有再噴發的機率。

罕見的事件

想像一下:長谷地環狀山(Long Valley Caldera)北緣的莫諾湖以南20英里處的一座火山爆發了,爆發的規模比聖海倫火山在1980年爆發還要大2500倍!七十六萬年前,長谷地火山爆發,向天空噴出超過150立方英里的火山灰,好幾百呎深的岩屑掩埋了大部分的地區,火山灰最遠飄散到內布拉斯加州(Nebraska),噴發後地殼表面塌陷超過一英里深,形成200平方英里的下陷區,稱之為長谷地環狀山(Long Valley Caldera)。長谷地環狀山是猛山(Mammoth Mountain)到莫諾湖間龐大火山群中的一部分。

一個古老的湖

地質學家根據長谷地火山爆發來判斷莫諾湖的年紀。1908年,幾位石油探勘員在寶哈島鑽探石油,在幾百英尺深的湖底沉積物下發現了長谷地火山爆發的火山灰層。運氣不佳的石油探勘員並沒有發現石油,但是卻意外地發現了莫諾湖年紀的秘密。地質學家判斷莫諾湖自長谷地火山爆發後已蓄水七十六萬年之久,而火山灰層下方還有湖底沉積物,這顯示莫諾湖年紀可能更老,使它成為北美最古老的湖泊之一。

泉華

我們說的不是「豆腐」!

您可以說它奇特,也可以說它古怪,您怎麼說都行,但是這種讓莫諾湖畔深具魅力不尋常的岩石,地質學上叫作「泉華」,英文是「Tufa」(禿法),莫諾湖的泉華有各種不同的長相, 其中最常見也最值得注意的是莫諾湖岸的塔狀泉華,它就是讓莫諾湖魅力無窮之物。最大的一片塔狀泉華就位於南泉華樹林(South Tufa grove),從東向的120號公路下來就在莫諾湖的南岸。許多第一次到莫諾湖的遊客,並不清楚地質學「泉華」(Tufa)的名稱,問路時常說成「豆腐」(Tofu),因此距離最近的健康食品店就成了最佳答案,事實上夏季李文寧市場偶爾會賣「豆腐」。

一種以少見的形式展現的尋常岩石

「泉華」(Tufa)本質上是一般的石灰岩,不尋常的是它生成的方式,典型的情況是:富含鈣質(骨骼的主要成份)的地下湧泉碰到富含碳酸鹽(作麵包用的蘇打主要成份)的湖水,一種化學反應就會產生,生成了碳酸鈣,也就是所謂的石灰岩。碳酸鈣沉澱在湧泉口的四周,經過數十年到數百年,便慢慢長成泉華塔。泉華塔必須完全在水下形成,有些甚至可以長到超過30英尺。之所以在今天,遊客可以在莫諾湖四周看到那麼多的泉華,是由於1941年河水改道造成湖水戲劇性地下降所致。

泉華混雜物(Tufa Potpourri)

塔狀泉華並不是莫諾湖泉華的唯一形式,碳酸鈣結晶也會長出湖面,並且覆蓋湖底,像是浮石圓岩、熊罐頭、死菜、死鳥或任何可能死在湖中的生物(速成化石)。另一種泉華形成的方式是經由生物衍生,一種由有機生物的生物作用,像鹼蠅。當鹼蠅從水下的蛹孵化為成虫後,飛離水面,蛹殼便被棄置在又鹹又鹼湖水下的碳酸鈣中,所以鹼蠅雖小,它對於塔狀泉華的成長還是頗有貢獻的。

泉華的時光

還有哪裡有泉華呢?答案是世界上到處都有,在正確的化學環境下,泉華在很多地方都會生成,有些泉華甚至長在格陵蘭海岸附近的海中。在其他的大盆地沙漠湖泉華也是尋常之物,不過莫諾湖是泉華形成最活躍的地區,在加州、內華達州的一些大盆地乾涸的湖床上有些老泉華,它們生成的年代在上個冰河期湖水還很充足的時候。莫諾湖也有過它自己的冰河期,當時有好幾百尺的泉華長在湖的歷史水位之上。如果您看到目前的莫諾湖已經深受感動,您真該看看它在上個冰河期結束時的樣子,當時它有今日的五倍大。

化學

無處宣洩

為什麼莫諾湖會這麼鹹?群山環繞的莫諾湖形成了一個封閉的水文盆地—水只能流入,卻不能流出。唯一讓水離開莫諾湖的方法便是蒸發作用,每年莫諾湖蒸發掉4英尺深的水,因此如果沒有新鮮的溪水流入補充蒸發掉的水,就不會有湖了。新鮮的溪水和湧泉恆久以來挾帶礦物質進入莫諾湖,因為湖水沒有宣洩管道,因此自然含鹽,大約有二億八千萬噸的物質溶解在湖中,隨著每年湖面深度的波動,它比海水還鹹二到三倍不等。週期性噴發的火山灰也大量地增加莫諾湖的化學成份。

大盆地化學

和大多數的湖泊相比,莫諾湖有世界上獨一無二的化學環境。在莫諾湖水中溶解了氯化納鹽、碳酸鹽、硫酸鹽(莫諾湖中有大量的食鹽和烘焙蘇打)。對照大鹽湖(Great Salt Lake)來看,大鹽湖含有大量的氯鹽,但缺少碳酸鹽。莫諾湖同時也富含硼酸鹽和鉀(湖水中硼的濃度是有紀錄的最高水準),莫諾湖是大盆地中少數碩果僅存的內陸湖之一,而且沒有任何通往海洋宣洩的出口。莫諾湖、猶他州的大鹽湖,和奧瑞崗州的亞博特湖(Lake Abert)都是大盆地中碩果僅存的少數大形鹹水湖,形成豐富的生態系統,並吸引大量的候鳥駐留。

被當成肥皂

莫諾湖中高濃度的碳酸鹽和硫酸鹽使得它呈現高度的鹼性,莫諾湖水的PH值接近10(這種鹼度相當於家用玻璃清潔劑)。由於這樣的強鹼,莫諾湖水的味道很苦,觸感滑溜,有些人觀察莫諾湖水認為非常類似肥皂水(因為含碳酸鹽和硫酸鹽),威廉布爾(William Brewer)就這麼深信不疑,但是您不會想要重複布爾先生洗衣的經驗,因為經過強鹼性的莫諾湖水洗滌,衣物和鞋襪很容易就會損壞。

莫諾湖的配方

您可以在家或在學校配製和莫諾湖的湖水相似的溶液:首先取一加侖的清水,加入18湯匙的烘焙蘇打、10湯匙的鹽、8茶匙的埃普索鹽(Epsom salt),和一小撮的硼砂或洗衣粉(用來製造泉華,只要加入清水溶解氯化鈣)。如果您希望調配出更精確的莫諾湖水,您可能需要添加鍶、鎂、鈣、氟、砷、鋰、碘和鎢。如果您是極端的完美主義者,您可能還要添加一點放射線同位素碳14、一丁點鈾、釷和鈽,開始覺得危險了嗎?其實不會,因為其含量極微。但是奇怪的是為什麼有鈽?它是人造的射線元素,怎麼會跑到莫諾湖中呢?

化學拼圖

我們已經瞭解許多莫諾湖的化學組成,但還有許多我們不明白的地方。

溫度、風、氣候變化、水下湧泉和生物活動都會在不同的深度、位置和季節影響莫諾湖的化學組成,一位USGS的科學家曾經研究莫諾湖的化學組成多年,一度非常出名,他說:「每年都會有新的驚喜」,由於莫諾湖的化學特徵是這麼的獨特,無疑地它將繼續成為科學家研究的對象。

2002年4月1日 湖水水位(距海平面)6382.8英尺

目前水位下預測的含鹽量(克/公升):80.8

目前預測的含鹽量(%):8.1

湖水酸鹼度(ph):9.8