.jpg/1280px-Above_Mantoloking_(48015407501).jpg)
Барьерные острова — это прибрежный рельеф , тип системы дюн и песчаных островов , где область песка была сформирована волновым и приливным воздействием параллельно побережью материка . [1] Обычно они встречаются цепями, состоящими из чего угодно, от нескольких островов до более чем дюжины. Они подвержены изменениям во время штормов и других действий, но поглощают энергию и защищают береговые линии и создают области защищенных вод, где могут процветать водно-болотные угодья . Цепь барьеров может простираться на сотни километров, с островами, периодически разделенными приливными заливами . Самый большой барьерный остров в мире — остров Падре в Техасе, США, длиной 113 миль (182 км). [2] Иногда важный залив может закрыться навсегда, превратив остров в полуостров , тем самым создав барьерный полуостров , [3] часто включающий пляж , барьерный пляж . Хотя многие из них длинные и узкие, длина и ширина барьеров и общая морфология барьерных побережий связаны с такими параметрами, как приливная амплитуда , энергия волн , поступление осадка , тенденции изменения уровня моря и контроль фундамента . [4] Количество растительности на барьере оказывает большое влияние на высоту и эволюцию острова. [5]
Цепи барьерных островов можно найти вдоль примерно 13-15% береговых линий мира. [6] Они демонстрируют различные настройки, предполагая, что они могут формироваться и поддерживаться в различных средах. Было предложено множество теорий для объяснения их формирования.
Искусственно созданная морская конструкция, возведенная параллельно берегу, называется волнорезом . С точки зрения прибрежной морфодинамики она действует аналогично естественному барьерному острову, рассеивая и уменьшая энергию волн и течений, ударяющихся о берег. Следовательно, это важный аспект прибрежной инженерии .
Береговая линия — это часть барьера, где океан встречается с берегом острова. Само тело барьерного острова отделяет береговую линию от заднего берега и лагуны / приливной отмели. Характерными особенностями верхней береговой линии являются мелкие пески с грязью и, возможно, илом. Дальше в океан осадок становится мельче. Влияние волн в этой точке слабое из-за глубины. Биотурбация является обычным явлением, и в геологической летописи в отложениях верхней береговой линии можно найти множество окаменелостей .
Средний береговой склон расположен в верхнем береговом склоне. Средний береговой склон сильно подвержен влиянию волн из-за своей глубины. Ближе к берегу песок среднезернистый, с ракушками. Поскольку волновое воздействие сильнее, биотурбация маловероятна.
Нижняя береговая линия постоянно подвергается воздействию волн. Это приводит к образованию елочных осадочных структур из-за постоянного разнонаправленного потока волн. Песок более крупный.
Береговая полоса — это область на суше между приливом и отливом. Как и верхняя береговая линия, она постоянно подвергается воздействию волн. Присутствуют косая слоистость и ламинарность , а также более грубые пески из-за высокой энергии, присутствующей при разбивании волн. Песок также очень хорошо отсортирован .
Берег всегда находится выше точки наивысшего уровня воды. Здесь также находится берма , которая отмечает границу между берегом и берегом. Важным фактором здесь является ветер, а не вода. Во время сильных штормов высокие волны и ветер могут переносить и размывать осадок с берега.
Прибрежные дюны , созданные ветром, типичны для барьерного острова. Они расположены в верхней части заднего берега. Дюны будут демонстрировать характеристики типичных эоловых дюн, надуваемых ветром. Разница в том, что дюны на барьерном острове обычно содержат корни прибрежной растительности и морскую биотурбацию.
Зона лагуны и приливной отмели расположена за дюной и прибрежной зоной. Здесь вода неподвижна, что позволяет мелкому илу, песку и грязи оседать. Лагуны могут стать средой обитания анаэробной среды. Это позволит сформировать большое количество богатой органикой грязи. Растительность также распространена.
Барьерные острова можно наблюдать на каждом континенте Земли, за исключением Антарктиды. Они встречаются в основном в областях, которые тектонически стабильны , таких как «побережья задней кромки», обращенные к (отдаляющиеся от) океаническим хребтам , образованным расходящимися границами тектонических плит, и вокруг небольших морских бассейнов, таких как Средиземное море и Мексиканский залив . [7] Области с относительно небольшими приливами и обильным запасом песка благоприятствуют образованию барьерных островов.
Moreton Bay , на восточном побережье Австралии и прямо к востоку от Брисбена , защищен от Тихого океана цепью очень больших барьерных островов. С севера на юг это остров Bribie Island , остров Moreton Island , остров North Stradbroke Island и остров South Stradbroke Island (последние два были единым островом, пока шторм не создал канал между ними в 1896 году). Остров North Stradbroke Island является вторым по величине песчаным островом в мире, а остров Moreton Island — третьим по величине.
Остров Фрейзер , еще один барьерный остров, расположенный в 200 км к северу от залива Мортон на той же береговой линии, является крупнейшим песчаным островом в мире.
Барьерные острова наиболее заметны на восточном и побережье Мексиканского залива Соединенных Штатов, где каждый штат, от Мэна до Флориды (Восточное побережье) и от Флориды до Техаса ( Побережье Мексиканского залива ), имеет по крайней мере часть барьерного острова. Во многих из них есть большое количество барьерных островов; например, во Флориде их было 29 (в 1997 году) всего на 300 километрах (190 миль) вдоль западного (Заливного) побережья полуострова Флорида, плюс около 20 других на восточном побережье и несколько барьерных островов и кос вдоль побережья Пэнхэндл . [8] Остров Падре в Техасе является самым длинным барьерным островом в мире; другие известные острова на побережье Мексиканского залива включают остров Галвестон в Техасе и острова Санибел и Каптива во Флориде. На восточном побережье находятся Майами-Бич и Палм-Бич во Флориде; остров Хаттерас в Северной Каролине; остров Ассатиг в Вирджинии и Мэриленде ; остров Абсекон в Нью-Джерси, где расположен Атлантик-Сити ; и острова Джонс-Бич и Файр-Айленд , оба у Лонг-Айленда в Нью-Йорке. На тихоокеанском побережье США барьерных островов нет из-за скалистого берега и короткого континентального шельфа, но барьерные полуострова встречаются. Барьерные острова можно увидеть также на арктическом побережье Аляски .
Барьерные острова также можно найти в Приморской Канаде и других местах вдоль побережья. Хороший пример можно найти в заливе Мирамичи , Нью-Брансуик , где остров Портидж, а также остров Фокс и остров Хей защищают внутреннюю бухту от штормов в заливе Святого Лаврентия .
Побережье Мексиканского залива в Мексике имеет многочисленные барьерные острова и полуострова.
Барьерные острова более распространены на севере обоих главных островов Новой Зеландии. Известные барьерные острова в Новой Зеландии включают остров Матакана , который охраняет вход в гавань Тауранга , и остров Рэббит , на южном конце залива Тасман . См. также Boulder Bank в гавани Нельсона ниже.
Остров Вайпин на юго-западном побережье Индии в штате Керала имеет длину 27 км. Он также является одним из самых густонаселенных островов в мире.
Индонезийские Барьерные острова лежат у западного побережья Суматры . С севера на юг вдоль этого побережья они включают Симёлуэ , острова Баньяк (главным образом Туангку и Бангкару), Ниас , острова Бату (в частности, Пини, Танахмаса и Танахбала), острова Ментавай (главным образом Сиберут , Сипура , острова Северный Пагай и Южный Пагай ) и остров Энгано .
Барьерные острова можно наблюдать в Балтийском море от Польши до Литвы, а также отчетливо на островах Вадден , которые простираются от Нидерландов до Дании. Лидо ди Венеция и Пеллестрина являются известными барьерными островами Венецианской лагуны , которые на протяжении столетий защищали город Венеция в Италии. Пляж Чесил на южном побережье Англии развивался как барьерный пляж. [9] Барьерные пляжи также встречаются на севере Азовского и Черного морей .
Уровень воды может быть выше острова во время штормовых событий. Такая ситуация может привести к затоплению , которое переносит песок с передней части острова на верхнюю и/или обращенную к суше сторону острова. Этот процесс приводит к эволюции и миграции барьерного острова. [10]
Барьерные острова часто формируются с определенной шириной. Термин «концепция критической ширины» обсуждался в отношении барьерных островов, затопления и отложений смыва с 1970-х годов. Концепция в основном утверждает, что процессы затопления были эффективны в миграции барьера только там, где ширина барьера меньше критического значения. Остров не сужался ниже этих значений, потому что затопление было эффективным в транспортировке осадка через барьерный остров, тем самым поддерживая скорость отступления береговой линии океана. Участки острова с большей шириной испытали отложения смыва, которые не достигли побережья залива, и остров сузился из-за отступления береговой линии океана, пока не достиг критической ширины. Единственным процессом, который расширил барьер сверх критической ширины, было прорыв, образование частично субаэральной отмели и последующее закрытие входа. [11]
Критическая ширина барьера может быть определена как наименьшее поперечное измерение берега, которое минимизирует чистую потерю осадка с барьерного острова в течение определенного срока службы проекта. Величина критической ширины связана с источниками и стоками песка в системе, такими как объем, хранящийся в дюнах, и чистый перенос песка вдоль берега и через берег, а также высота острова. [12] Концепция критической ширины важна для крупномасштабного восстановления барьерного острова, при котором острова реконструируются до оптимальной высоты, ширины и длины для обеспечения защиты эстуариев, заливов, болот и материковых пляжей. [13]
Ученые предлагали многочисленные объяснения образования барьерных островов на протяжении более 150 лет. Существует три основные теории: прибрежная отмель, нарастание косы и погружение. [4] Ни одна из теорий не может объяснить развитие всех барьеров, которые широко распространены вдоль береговых линий мира. Ученые принимают идею о том, что барьерные острова, включая другие типы барьеров, могут образовываться с помощью ряда различных механизмов. [14]
Похоже, существуют некоторые общие требования к формированию. Системы барьерных островов легче всего развиваются на побережьях с преобладанием волн и небольшим или умеренным приливным диапазоном. Берега классифицируются на три группы в зависимости от приливного диапазона : микроприливные, приливной диапазон 0–2 метра; мезоприливные, приливной диапазон 2–4 метра; и макроприливные, приливной диапазон >4 метра. Барьерные острова, как правило, образуются в основном вдоль микроприливных побережий, где они, как правило, хорошо развиты и почти непрерывны. Они реже образуются на мезоприливных побережьях, где они, как правило, короткие с обычными приливными заливами. Барьерные острова очень редки вдоль макроприливных побережий. [15] Наряду с небольшим приливным диапазоном и побережьем с преобладанием волн должен быть относительно низкий градиент шельфа. В противном случае накопление песка в песчаную отмель не произойдет, а вместо этого будет рассеяно по всему берегу. Обильный запас осадка также является требованием для формирования барьерных островов. [6] Сюда часто входят речные отложения и ледниковые отложения . Последнее важное требование для формирования барьерных островов — стабильный уровень моря. Особенно важно, чтобы уровень моря оставался относительно неизменным во время формирования и роста барьерных островов. Если изменения уровня моря слишком резкие, времени будет недостаточно для того, чтобы волновое воздействие накопило песок в дюну, которая в конечном итоге станет барьерным островом посредством аградации . Для формирования барьерных островов требуется постоянный уровень моря, чтобы волны могли концентрировать песок в одном месте. [16]
В 1845 году француз Эли де Бомон опубликовал отчет о формировании барьера. Он считал, что волны, движущиеся по мелководью, взбалтывают песок, который откладывается в виде подводной отмели , когда волны разбиваются и теряют большую часть своей энергии. По мере того, как отмели развиваются вертикально, они постепенно поднимаются над уровнем моря, образуя барьерные острова. [7]
Было замечено, что в результате этого процесса вдоль побережья залива полуострова Флорида образовалось несколько барьерных островов, в том числе: Северная и Южная отмели Анклот, связанные с Анклот-Ки , островом Три Рукер , Шелл-Ки и Саут-Бансес-Ки . [17]
Американский геолог Гроув Карл Гилберт в 1885 году впервые высказал мнение, что барьерные отложения произошли из прибрежных источников. Он предположил, что осадок, перемещающийся в зоне прибоя посредством волнения при прибрежном дрейфе, образует косы, простирающиеся от мысов параллельно побережью. Последующее разрушение кос штормовыми волнами образует барьерные острова. [18]
Уильям Джон Макги в 1890 году предположил, что восточное и побережье Мексиканского залива Соединенных Штатов подвергаются затоплению, о чем свидетельствуют многочисленные затопленные речные долины, которые встречаются вдоль этих побережий, включая заливы Раритан , Делавэр и Чесапик . Он считал, что во время затопления прибрежные хребты были отделены от материка, и лагуны образовались за хребтами. [19] Он использовал барьерные острова Миссисипи-Алабама (состоящие из островов Кэт , Шип , Хорн , Пти-Буа и Дофин ) в качестве примера, где прибрежное затопление сформировало барьерные острова. Позднее было показано, что его интерпретация была неверной, когда возраст прибрежной стратиграфии и осадков был определен более точно. [20]
Вдоль побережья Луизианы бывшие доли дельты реки Миссисипи были переработаны волновым воздействием, образовав комплексы береговых хребтов. Длительное опускание болот за барьерами превратило эти бывшие заросшие растительностью водно-болотные угодья в открытые водные пространства. За период в 125 лет, с 1853 по 1978 год, два небольших полузащищенных залива за барьером превратились в большой водоем озера Пелто, что привело к отделению островов Дерньер от материка. [14]
Необычная природная структура в Новой Зеландии может дать ключ к процессам формирования барьерных островов. Boulder Bank , у входа в Nelson Haven на северном конце Южного острова , представляет собой уникальный участок скалистого субстрата длиной 13 км и шириной в несколько метров. Это не совсем барьерный остров, так как он связан с материком одним концом. Boulder Bank состоит из гранодиорита из Mackay Bluff, который находится недалеко от точки, где банк соединяется с материком. До сих пор ведутся споры о том, какой процесс или процессы привели к этой странной структуре, хотя наиболее принятой гипотезой является дрейф вдоль берега . Исследования проводились с 1892 года для определения скорости движения валунов. Скорость движения гравия верхнего слоя оценивается в 7,5 метра в год. [21]
Ричард Дэвис различает два типа барьерных островов: с преобладанием волн и со смешанной энергией.
Острова, где преобладают волны, длинные, низкие и узкие, и обычно ограничены нестабильными заливами с обоих концов. Наличие вдольбереговых течений, вызванных волнами, приближающимися к острову под углом, будет переносить осадок на большие расстояния, расширяя остров. Продольные течения и результирующее расширение обычно имеют одно направление, но в некоторых случаях течения и расширения могут происходить в направлении обоих концов острова (как это происходит на Anclote Key , Three Rooker Bar и Sand Key на побережье залива Флориды). Конусы выноса на лагунной стороне барьеров, где штормовые нагоны перехлестнули остров, обычны, особенно на молодых островах барьеров. Барьеры, где преобладают волны, также подвержены прорыву штормами, создавая новые заливы. Такие заливы могут закрываться, поскольку осадок переносится в них вдольбереговыми течениями, но могут стать постоянными, если приливная призма (объем и сила приливного потока) достаточно велика. Более старые острова барьеров, на которых накопились дюны, меньше подвержены выносам и открытию заливов. Острова, где доминируют волны, требуют обильного запаса осадка для роста и развития дюн. Если барьерный остров не получает достаточного количества осадка для роста, повторяющиеся штормовые потоки будут перемещать остров в сторону материка. [22]
Острова, на которых преобладают волны, в конечном итоге могут превратиться в острова со смешанной энергией барьера. Острова со смешанной энергией барьера формируются как волновой энергией, так и приливным потоком. Течение приливной призмы перемещает песок. Песок скапливается как на прибрежной, так и на морской стороне залива, образуя дельту или отмель на стороне залива или лагуны (из песка, принесенного приливом), и дельту или отмель отлива на стороне открытой воды (из песка, вынесенного отливом). Большие приливные призмы, как правило, создают большие отмели отлива, которые могут подняться достаточно высоко, чтобы обнажиться во время отлива. Отмели отлива преломляют волны, приближающиеся к заливу, локально изменяя направление вдольберегового течения, перемещающего песок вдоль побережья. Это может изменить отмель отлива в косые отмели, которые мигрируют в конец острова вверх по течению от входа, увеличивая ширину барьера около входа (создавая барьерный остров в виде «барабанной палочки»). Этот процесс захватывает песок, переносимый течением вдоль берега, не давая ему достичь стороны нисходящего течения входа, истощая этот остров. [23]
Многие из островов Си-Айленд в американском штате Джорджия относительно широки по сравнению с их параллельной берегу длиной. Сиеста-Ки, Флорида, имеет характерную форму барабанной палочки с широкой частью на северном конце около устья ручья Филлипи-Крик.
Барьерные острова имеют решающее значение для смягчения океанских волн и других штормовых событий для водных систем на материковой стороне барьерного острова, а также для защиты береговой линии. Это фактически создает уникальную среду относительно низкоэнергетической, солоноватой воды . Множественные водно-болотные системы, такие как лагуны, эстуарии и/или болота, могут возникнуть в результате таких условий в зависимости от окружения. Они, как правило, являются богатыми местами обитания для разнообразной флоры и фауны. Без барьерных островов эти водно-болотные угодья не могли бы существовать; они были бы уничтожены ежедневными океанскими волнами и приливами, а также океанскими штормовыми событиями. Одним из наиболее ярких примеров являются барьерные острова Луизианы . [24]
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )