PDF《南极冰下湖的发现及其意义》

2 ) 为底部唯一的热量来源时 大1.

5 ~ 2. 0倍, 说明距分冰岭越远, 冰层内部变形及底部滑动产生的热量越多. 这表明远 离分冰岭的某些地区, 在冰下湖的形成过程中, 冰盖运动产生的热量可能与地热流起到了 同等重要的作用. 冰盖底部产生的融水的流动和我们熟悉的地表情况一样, 也受重力的作用(Bentley, 1996). 流水的驱动力受两个因素的共同影响: (1) 不同厚度的上覆冰层产生的压力 (源头) 差, 使水甚至能沿水平底床流动 (象水库的水流过水平管子一样);

(2) 底床表面坡 度, 水在重力的作用下趋向于向下流, 就象水流下山坡一样. 尽管还不是十分清楚, 但一般

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1 第2期 温家洪: 南极冰下湖的发现及其意义 ? 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 认为冰川表面坡度(源头梯度) 驱动水流要比底床坡度有效十倍. 结果是, 在大多数冰川大 部分未冻结的底床, 水以冰面坡向沿底床流动. 然而, 冰盖特别是东南极中央, 表面坡度很小, 一般为1m km. 底床坡度只要有1° 大小, 就能控制水流方向, 这样水就将聚集在底床的低洼处, 就象水在冰面或在陆地上一样. 水将充满洼地一直达到某一出口, 通过出口水将继续流动. 当湖宽比上覆冰层厚度大得多 时, 冰层将以流体静力学平衡方式漂浮在湖上. 冰层变得象南极冰架一样非常平坦水平, 并且不再起到驱动力的作用(Cudlip and M cIntyre, 1987;

Shoem aker, 1990). Kap itsa et al. (1996) 根据精确的表面高程与湖上浮冰厚度的关系得出, V o stok 湖 为淡水, 含盐量极低, 在0.

00 ~ 0. 05‰之间. 这也说明南极冰下湖是由冰盖底部融化形成 的, 不是冰盖形成时封闭的残余海水.

3 冰下湖发现的意义 南极冰下湖的发现有多方面重要的科学价值. 南极冰盖底部存在大量的液态水, 对冰盖底部温度和热力状态具有重要影响, 它提供 了冰盖热力学分析重要的边界条件(Siegert et al. , 1996). 冰下湖的存在也影响到冰与底 床 的胶结程度, 进而影响到冰盖的运动、 蠕变及表面地形 (Shoem aker, 1991;

A lley, 1992). 冰下湖上的冰盖表面地形极为平坦, 作为卫星雷达测高仪的高程参照地面具有重要 价值 (Go rm an and D rew ry, 1984). 比如, V o stok 湖的冰面坡度很小 (为0. 1m km ) , 表面 平坦, 因此, 是理想的参照地面(Siegert and Dow desw ell, 1996). 冰下湖底存在较厚的沉积层, 估计V o stok 湖的沉积物可能在100m 以上, 这些沉积 物在地质学, 在过去全球环境气候变化研究中具有重要的潜在价值 (Ellis2Evans and W ynn2 W illiam s, 1996). 此外, 冰下湖还具有潜在的生物学研究价值. 我们知道, 在本世纪70年代深海生物学 出现了突破性发现. 在深海的某些热点(喷热口) 发现了完整的、 新形式的生物链, 它不依 靠海面的植物细胞而生存. 即使没有阳光, 靠地球内部不断涌出的热能和化学物质, 这条 生物链依然能够存在. 南极冰下湖可能成为可与深海环境类比的古代细菌生存的独特生境........