先说结论:
因为无论海有多深,它都会有个不深的大陆架,所以海岸通常坡度较缓。但淡水湖没有类似的“架”,所以深湖的岸边坡度极陡。
什么是大陆架?
大陆架示意图
图中的 continental shelf 就是大陆架。大陆架是大陆在海洋中的延伸。大陆架部分的海洋坡度很小,水深也比较浅,通常不超过 200 米。
在被动大陆边缘(passive continental margin)一侧,即没有活动的板块运动的海岸,大陆架的宽度可以上百公里。例如在中国的东海,离开海岸 400 公里处水深仍然不到 200 米,属于大陆架范围。南海的大陆架宽度也有 200 公里,而渤海和黄海的全部都属于大陆架。
在大陆架外面(以陆地为内)则是较为陡峭的大陆坡,也就是图中的 continental slope,水深会在较短距离内增加。例如在我国南海距离海岸线约 200 公里的大陆坡上,水深会在 30 公里的距离内从 200 米增加到超过 2000 米。
在主动大陆边缘(active continental margin)一侧,即有活动的板块运动的海岸,大陆架会很窄,但仍然会有大陆架。美国西部加利福尼亚的海岸线是典型的主动大陆边缘。这里地质运动活跃,著名的加州一号公路在悬崖峭壁上傍海而行。即便如此,这里的大陆架最窄处仍然有大约 2 公里宽。2 公里外水深不过 100 米深,然后坡度增加,进入大陆坡范围。
可以容易算出,主动大陆边缘的平均坡度不过 5%。在水中向前走一米,水深增加 5cm。按照普通人身高,水深达到 1.5 米时,脚仍然可以站在水底。此时距离岸边已经达到 30 米了。而在被动大陆边缘,大陆架平均坡度只有这 1/1000,在我国大多数沿海地区,往往距离海岸很远水仍然很浅。江苏北部的海岸甚至浅到除连云港外无法建设一座港口的程度。
不管海的中心有多深,人总是从岸边进入大海的。无论你是游泳还是坐船,在离开海岸相当距离时,海的深度仍然很有限,自然不会感到害怕。
为什么会有大陆架?
大陆架产生的原因是河流输送到大海的泥沙沿岸漂移后沉积的结果。听起来有点绕?允我慢慢道来。
所有注入大海的河流都会输送泥沙。泥沙进入大海以后会去哪里呢?是沉入海底还是浮在水面上呢?
小洋山港海水
上图是位于浙江省嵊泗县的洋山港的海水,一个字:浑。
洋山港服务的对象是上海,但是其所处的位置却是浙江省的嵊泗列岛。它距离长江口已经有一段距离了,但水仍然是浑的。
换个卫星地图,看得更清楚。
中国东南沿海地区卫星照片
长江输送的泥沙,不仅把整个杭州湾变黄,还一路南下直到福建宁德。整个浙江的沿海都被覆盖。
这并不是中国特有的现象,世界各国河流都有类似的情况。下面是美国密西西比河的入海口和法国吉伦特河入海口,也形成了羽状的浑水随海流漂移。
密西西比河入海口
吉伦特河入海口
为什么河流输送的泥沙会漂浮在海水上面呢?因为海水是咸的,即使是携带大量泥沙的河水,绝大多数情况下仍然比海水轻。因此,流入大海的河水,会在海水表面漂浮相当长的距离。
关于海洋沿岸流,这里不展开讲。大家只要记住:沿岸地区的海水的净流动方向通常是平行于海岸线的。这当然很好理解。从物质的连续性出发,显然海水不可能流进陆地,也不可能从陆地凭空产生海水流入大海(除了河流的入海口)。
在沿岸流的作用下,携带泥沙的河水会沿岸漂移到没有河流入海的海岸。河水中的泥沙会在这个过程中慢慢析出,沉淀到海底。经年累月,就形成了大陆架。
由于大陆架水深较浅(不超过 200 米),小于最大波浪可以影响到的最大深度,波浪可以将大陆架海底的泥沙重新搅起,输运一些距离后再落下,这样就将大陆架底部变得较为平整。
为什么淡水湖没有“架”?
了解了大海为什么有“架”,也就理解了淡水湖为什么没有“架”。因为淡水湖是淡的,任何携带泥沙的汇入淡水湖的河水,都比淡水湖的水重。河流携带的泥沙不会在水面漂浮,而是直接沉底。
贝加尔湖北岸 Goloustnaya 河入湖口
上图是入汇贝加尔湖的一条河流。贝加尔湖是世界第一深湖,最大深度 1637 米。可以看出河流携带了相当量的泥沙,所以形成了一片三角洲。但是显然,河流的泥沙并没有在水面漂浮,而是在进入湖水后直接沉底。
这就使得贝加尔湖除了入汇河流的河口外,其他湖岸都没有沿岸流携带的漂移泥沙沉积,也就没有“架”,湖底从岸边直接通向深处,非常陡峭。
贝加尔湖湖岸
贝加尔湖湖岸
一方面,贝加尔湖湖水确实十分清澈。另一方面,可以看出湖岸完全由湖岸本地产生的砾石构成,没有从水中输送来的泥沙。由于光在水中折射的原因,在岸上很难看出湖底有多陡。下水后会发现,湖水几乎可以说是深不见底。从岸边往湖里游四、五米,就已经够不到湖底了。往湖里游十几米,透过泳镜看到的就是一片幽深的青冥之境了。相比之下,无论是在北戴河、三亚,还是深圳大鹏半岛的海滩,任何人都可以没有恐惧地往水里走上二三十米,海水也就刚刚到胸口。
不知何种原因,我在评论区的回复无一通过审查,只好斗胆在这里回复。希望管理员高抬贵手。此篇文章不涉及任何 stentnoc evitisnes(反念)
关于夷洲东海岸
首先关于夷洲东海岸的问题。夷洲东海岸位于板块交界处,以陡峭著称,悬崖直通大海。但也正因为此,这里的河流含沙量极高,向海水输送大量泥沙。因此,这里的海岸仍然有一条很窄的大陆架。
上图是 nautical charts online 提供的夷洲东海岸海底地形。等深线为 200 米、500 米、1000 米、2000 米、3000 米。横向比例尺可以参考右侧纬度。纬度 1 分相当于 1.85 公里。
可以看出,即使是在夷洲东海岸,绝大多数地段浅于 200 米的大陆架仍然有至少 2 公里,平均宽度达到 4 公里。也就是说,在靠近海岸的地方,海底坡度为 5%-10%。海底最陡峭段是从 200 米等深线到 1000 米等深线。很多地方两条线距离只有 3-4 公里。也就是说这里海底坡度达到了 20%-27%。
关于杭州湾
杭州湾的上游当然是钱塘江而不是长江,但是钱塘江含沙很少。杭州湾里的泥沙几乎都是长江带来的。长江的泥沙绕过南汇嘴进入杭州湾。
关于峡湾
海岸普遍是有架的。但是也有例外,这个例外就是峡湾。峡湾的本质是什么?是海平面上升后,冰川融化后被海水充满的冰川 U 谷。能够在如此低海拔的地方出现冰川,必然是高纬度地区。因此,峡湾分布于挪威、冰岛、阿拉斯加、格陵兰、斯瓦尔巴德岛、新地岛、智利南部、阿拉斯加和加拿大北部海岸、新西兰南岛等高纬度地区海岸。
冰川在没有融化时是什么样子?我们今天可以在高纬度地区和高海拔地区见到。这是喀拉昆仑山脉中的 Baltoro 冰川:
冰川本身有上百米厚,其凿蚀的 U 形谷可以达到数千米深。
上图是我国西藏波密一处已经融化的冰川。可以清晰看出冰川形成的峡谷的 U 形特征:底部较平而两侧很陡。
Sognefjorden 是挪威著名峡湾,长达 200 多公里。图中水下等深线分别为 100 米、200 米、400 米、600 米、800 米、1000 米。可以看出,峡湾水下地形仍然完整保持了 U 形谷的特征:坡陡底平。峡湾的宽度约为 5 千米。可以看出,在岸边 1 公里距离内水深达到 1000 米,坡度达到 45 度,最大坡度接近 60 度,基本可以称为直上直下了。
究其原因,还是因为峡湾非常年轻。上一次冰河时代距今不过 10000 多年,还不足以有足够多的泥沙把坡填缓。
大陆架是不是冰河时代的平原?
有人说大陆架不是泥沙在海中沉积形成的,而是冰河时代的平原。最近一次冰河时代,海平面大约比现在低 120 米。有人认为,间冰期海平面上升到现在的位置,导致这些平原被淹没成为大陆架。
这种说法看似有道理,但解释不了一个问题:沿海地区并不都是平原,而大陆架却并不只在平原海岸外分布,而是在几乎所有大陆海岸和大型岛屿海岸外连续分布。
以我国的海岸为例,辽河平原、华北平原、长江中下游平原、杭绍甬平原、珠三角平原、漳厦泉平原、台湾西海岸、潮汕平原、雷州半岛、海南大部分沿海地区等地确实是平原,但是我国也有很多海岸线是山地甚至悬崖。比如著名的青岛崂山:
再比如香港地质公园西贡火山岩园区:
假如大陆架是沿海平原在海平面上升时被海水淹没形成的,那么只有下辽河平原、华北平原、长三角、珠三角等平原海岸外才会形成大陆架,而像崂山或香港西贡火山岩园区这样的地方,即使海平面再上升 100 米,被淹没的仍然是山坡,不会形成平坦、缓坡的大陆架。
然而事实是,除了台湾东海岸,我国所有海岸外都有相当宽的大陆架。香港的太平山顶海拔 554 米,距离山顶 2 公里就到了海岸。然而从海岸向外 60 公里,海水深度才增加到 50 米。青岛崂山顶峰海拔 1132.7 米,距离山顶 6 公里就是海岸。从青岛海岸向外 200 公里,海水深度才达到 50 米。
换句话说,无论是在平原海岸还是山地海岸,只要进了海里,地形的坡度一下子就变缓了,从海平面以上陡峭的山崖瞬间变成平缓的大陆架。这显然是很难用“大陆架是被淹没的冰河时代的平原”来解释的。最合理的解释,仍然是我之前提出的,大陆架是河流输送到大海的泥沙沿岸漂移后沉积形成的。