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鏡泊湖為新生代第三紀(jì)中期所形成的斷陷谷地。第四紀(jì)晚期，湖盆北部發(fā)生斷裂，斷塊陷落部分奠定了今日湖盆基礎(chǔ)。 在現(xiàn)在鏡泊湖電站大壩附近與沿石頭甸子河斷裂谷處，曾經(jīng)有玄武巖溢出，與來自西北部火山群噴發(fā)物和熔巖匯集，在“吊水樓”附近形成一道玄武巖堤壩，堵塞了牡丹江及其支流，形成鏡泊湖。
鏡泊湖是中國最大的典型熔巖堰塞湖，是歷經(jīng)五次火山爆發(fā)，由熔巖溢流堰塞河流而成的高山堰塞湖。是世界上少有的高山湖泊。湖面海拔351公尺，面積95平方公里。最深可達(dá)62公尺。
