海ではないのに湖の水がしょっぱいことがあるのは、川や地下水が運んできた塩類が湖の中にたまり、水だけが蒸発して塩分が濃くなることがあるからです。
特に、湖から外へ流れ出す川がない「閉鎖湖」では、塩類を外へ運び出す経路が少なくなります。乾燥した地域では蒸発量が大きいため、長い時間をかけて塩類が濃縮され、海水より塩辛い湖になることもあります。
川の水にも少しずつ塩類が含まれている
雨水そのものは塩分が低くても、地面にしみ込み、岩石や土壌の間を通るうちに、カルシウム、ナトリウム、塩化物、硫酸イオンなどの成分を少しずつ溶かします。
その水が川や地下水として湖へ流れ込むと、溶けた成分も一緒に運ばれます。日本地理学会のイシククル湖に関する研究でも、流入河川や地下水がさまざまな溶存成分を湖へ供給し、それが湖水の化学組成に影響することが示されています。
つまり、湖の塩分は海水が入り込んだから生じるとは限りません。陸地の岩石や土壌から供給された成分が、長い時間をかけて蓄積することでも高くなります。
出口のある湖では塩類も外へ出ていく
川が流れ出す湖では、湖水と一緒に溶存塩類も下流へ運ばれます。
湖へ塩類が入ってきても、外へ出ていく水があれば、塩分が一方的に高くなり続けるとは限りません。雨や河川流入が多い地域では水の入れ替わりも起こりやすく、多くの湖が淡水湖として保たれます。
この違いを考えると、塩湖ができやすい条件として重要なのは、単に塩類が供給されることではなく、湖から塩類を外へ運ぶ出口が少ないことだと分かります。
出口のない湖では水だけが蒸発しやすい
地表に流出河川を持たない湖は「閉鎖湖」と呼ばれます。
米国地質調査所（USGS）は、閉鎖湖が乾燥・半乾燥地域に多く、こうした地域では降水量より蒸発量が大きくなりやすいと説明しています。
湖面から水が蒸発すると、水分子は水蒸気になって大気へ出ていきます。一方、ナトリウムや塩化物などの多くの塩類は蒸発せず、湖の中に残ります。
この状態が何年、何千年と続けば、湖水中の塩分濃度は次第に高くなります。
「水が減る」と同じ塩の量でも濃くなる
塩分濃度は、簡単にいえば「水の中にどれだけ塩類が含まれているか」です。
同じ量の塩類が湖に残ったまま水量だけが半分になれば、単純化すれば塩分濃度は約2倍になります。
実際の湖では、河川流入や地下水、鉱物の沈殿などもあるため完全に単純な計算にはなりません。それでも、渇水や高温で水位が低下したときに塩分が上がりやすい基本理由は、この濃縮にあります。
グレートソルト湖は代表的な塩湖
アメリカ・ユタ州のグレートソルト湖は、出口のない大きな塩湖として知られています。
USGSによると、この湖には河川や降水などから水が入りますが、主要な水の出口は蒸発です。そのため、湖へ運ばれた溶存塩類が蓄積してきました。
また、湖の水位が低下すると塩分が上がり、水位が上昇して水量が増えると塩分が下がる関係が観測されています。USGSの資料では、1963年に約28％だった塩分が、湖水位が大きく上昇した1986年には約6％まで低下した例が報告されています。
これは、塩湖の塩分が「塩の総量」だけでなく「水の量」に強く左右されることを示しています。
流れ込む水は短期的には塩分を薄めることもある
川の水は溶存成分を運びますが、多くの場合、塩湖の湖水よりは塩分が低いため、大量に流れ込むと短期的には湖を薄めます。
雨の多い年や雪解け水が多い年には、湖水量が増えて塩分濃度が下がることがあります。反対に、少雨や高温が続けば流入が減り、蒸発の影響が大きくなって塩分が上がりやすくなります。
したがって、同じ塩湖でも塩分濃度は一定ではなく、季節や年ごとの水収支によって変動します。
すべての出口のない湖が塩湖になるわけではない
地表に流出河川がないからといって、必ず塩辛い湖になるわけではありません。
湖底や湖岸から地下へ水がしみ出していれば、その水と一緒に溶存成分も外へ運ばれることがあります。また、降水量が多く蒸発量が小さい地域では、塩分が強く濃縮されにくい場合があります。
そのため、塩湖になるかどうかは、流出河川の有無だけではなく、蒸発量、地下水の流出、流入量、湖の大きさ、気候などの組み合わせで決まります。
塩分が非常に高くなると塩が結晶になる
蒸発が進み、湖水に溶けている成分の濃度が高くなると、ある時点で水に溶けきれなくなります。
すると塩化ナトリウムなどの鉱物が結晶として湖底や湖岸に沈殿します。白い塩の層や塩原が見られる湖では、過去または現在に強い蒸発濃縮が起きていることがあります。
ただし、すべての成分が同じタイミングで沈殿するわけではありません。水質の違いによって、湖に残りやすいイオンや先に沈殿する鉱物が異なるため、塩湖ごとに水質も違います。
塩分の高さは生き物にも影響する
塩分が高い環境では、一般的な淡水魚や淡水植物にとって体内の水分やイオン濃度を保つことが難しくなります。
その一方で、ブラインシュリンプのように高塩分に適応した生物や、好塩性の微生物などが暮らすことができます。
そのため、塩湖では淡水湖とは異なる生態系が形成されることがあります。塩分が上がったり下がったりすれば、生息できる生物の種類や量も変化します。
塩湖ができやすい条件を整理すると
- 流出河川がない、または塩類が外へ出にくい
- 乾燥した気候で蒸発量が大きい
- 河川や地下水から溶存成分が長期間供給される
- 水位低下によって湖水が濃縮されやすい
- 地下への流出が少なく、塩類が湖内に残りやすい
まとめ
海ではないのに湖の水がしょっぱいことがあるのは、流域の岩石や土壌から溶け出した塩類が川や地下水によって湖へ運ばれ、出口の少ない湖ではそれが外へ出にくく、蒸発によって水だけが失われて濃縮されるからです。
特に乾燥地域の閉鎖湖では、長い時間をかけて塩類が蓄積し、海水より塩分が高くなることもあります。一方、流出河川や地下水によって塩類が外へ出る湖では、淡水のまま保たれることがあります。
湖がしょっぱいかどうかを決めるのは、「海につながっているか」ではありません。塩類がどこから入り、水と一緒にどこへ出ていくのかという、湖の水収支と物質収支なのです。
参考資料
- 日本地理学会「河川・地下水の流入負荷と塩湖の水質形成」
- U.S. Geological Survey「Salinity and hydrology of closed lakes」
- U.S. Geological Survey「Great Salt Lake Hydro Mapper」
- U.S. Geological Survey「Hydrologic characteristics of the Great Salt Lake, Utah: 1847-1986」
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