Дельта реки — это форма рельефа в форме треугольника, созданная в результате отложения наносов , которые переносятся рекой и попадают в медленно движущуюся или стоячую воду. [1] [2] Это происходит в устье реки , когда она впадает в океан , море , устье , озеро , водохранилище или (реже) другую реку, которая не может унести доставленный нанос. Он назван так потому, что его треугольная форма напоминает заглавную греческую букву дельта , Δ. Размер и форма дельты контролируются балансом между процессами водораздела, поставляющими наносы , и процессами принимающего бассейна, которые перераспределяют, изолируют и экспортируют эти наносы. [3] [4] Размер, геометрия и расположение приемного бассейна также играют важную роль в развитии дельты.
Дельты рек играют важную роль в человеческой цивилизации , поскольку они являются крупными центрами сельскохозяйственного производства и населенными пунктами. [5] Они могут обеспечить защиту береговой линии и повлиять на снабжение питьевой водой. [6] Они также важны с экологической точки зрения : сообщества различных видов зависят от их ландшафтного положения. В геологическом масштабе времени они также являются важными поглотителями углерода . [7]
Дельта реки названа так потому, что форма дельты Нила напоминает треугольную заглавную греческую букву «дельта» . Треугольная форма дельты Нила была известна зрителям классической афинской драмы ; в трагедии Эсхила «Прометей, связанный » она упоминается как «треугольная нилотская земля», но не как «дельта». [8] В описании Египта Геродотом в его « Истории » Дельта упоминается четырнадцать раз, как «Дельта, как ее называют ионийцы » , включая описание истечения ила в море и выпукло изогнутой обращенной к морю стороне треугольника. . [8] Несмотря на сравнение с дельтами других речных систем, Геродот не называл их «дельтами». [8] Греческий историк Полибий сравнил землю между реками Рона и Изер с дельтой Нила, назвав обе острова островами, но не применил слово «дельта». [8] По словам греческого географа Страбона , философ -киник Онесикрит из Астипалеи , который сопровождал завоевания Александра Македонского в Индии , сообщил, что Паталена (дельта реки Инд ) была «дельтой» ( греческий койне : καλεῖ δὲ τὴν νῆσον δέλτα , латинизировано: kalei de tēn nēson délta , букв. «он называет остров дельтой»). [8] Римский автор Арриана « Индика » утверждает, что «дельта земли индейцев образована рекой Инд не меньше, чем в случае с дельтой Египта». [8]
Как общий термин для обозначения рельефа в устье реки, слово «дельта» впервые встречается в англоязычном мире в конце 18 века в работах Эдварда Гиббона . [9]
Дельты рек образуются, когда река, несущая осадки, достигает водоема, например озера, океана или водохранилища . Когда поток попадает в стоячую воду, он уже не ограничивается своим руслом и расширяется в ширину. Это расширение потока приводит к уменьшению скорости потока , что уменьшает способность потока переносить осадки . В результате осадки выпадают из потока и отлагаются в виде аллювия , который накапливается, образуя дельту реки. [11] [12] Со временем этот единственный канал образует дельтовую долю (например, «птичья лапка» дельт рек Миссисипи или Урал ), вдавливая свое устье в стоячую воду. По мере продвижения дельтовой доли уклон русла реки становится ниже, поскольку русло реки длиннее, но имеет такое же изменение высоты (см. Уклон ).
По мере уменьшения уклона русла реки величина сдвигового напряжения на русле уменьшается, что приводит к отложению наносов внутри русла и подъему русла русла относительно поймы . Это дестабилизирует русло реки. Если река нарушает свои естественные дамбы (например, во время наводнения), она выливается в новое русло с более коротким путем к океану, тем самым получая более крутой и стабильный уклон. [13] Обычно, когда река таким образом меняет русла, часть ее стока остается в заброшенном русле. Повторяющиеся события переключения каналов создают зрелую дельту с дистрибьюторской сетью.
Другой способ формирования этих распределительных сетей - отложение устьевых кос (песчаных и/или гравийных отмелей в середине русла в устье реки). Когда эта перемычка в середине русла откладывается в устье реки, поток направляется вокруг нее. Это приводит к дополнительным отложениям на верхнем конце устьевой перемычки, которая разделяет реку на два водораспределительных канала. [14] [15] Хорошим примером результата этого процесса является дельта озера Вакс .
В обоих случаях процессы осадконакопления вызывают перераспределение отложений из областей с высоким уровнем осаждения в области с низким уровнем осаждения. Это приводит к сглаживанию формы дельты в плане (или на карте), поскольку каналы движутся по ее поверхности и откладывают осадки. Поскольку осадки залегают таким образом, форма этих дельт приближается к веерной. Чем чаще течение меняет русло, тем форма становится ближе к идеальному веерному, поскольку более быстрые изменения положения русла приводят к более равномерному отложению наносов на фронте дельты. Дельты рек Миссисипи и Урал с их птичьими ногами являются примерами рек, которые не так часто отклоняются , чтобы образовать симметричную веерообразную форму. Дельты аллювиальных вееров , как видно из их названия, часто отрываются и более близко приближаются к идеальной форме веера.
Дельты большинства крупных рек имеют сток во внутрикратонные бассейны на задних краях пассивных окраин из-за того, что большинство крупных рек, таких как Миссисипи , Нил , Амазонка , Ганг , Инд , Янцзы и Хуанхэ, разливаются вдоль пассивных континентальных окраин. [16] Это явление обусловлено главным образом тремя факторами: топографией , площадью бассейна и высотой бассейна. [16] Топография вдоль пассивных окраин, как правило, более постепенная и распространена на большей площади, что позволяет отложениям накапливаться и накапливаться с течением времени, образуя большие речные дельты. Топография вдоль активных окраин, как правило, более крутая и менее распространенная, что приводит к тому, что отложения не имеют способности накапливаться и накапливаться из-за того, что осадки перемещаются в крутую траншею субдукции, а не на мелководный континентальный шельф .
Есть много других, менее важных факторов, которые могут объяснить, почему большинство дельт рек формируются вдоль пассивных , а не активных окраин. Вдоль активных окраин орогенические последовательности вызывают тектоническую активность, приводящую к образованию чрезмерно крутых склонов, брекчированных пород, а также вулканическую активность, приводящую к образованию дельт, которые существуют ближе к источнику отложений. [16] [17] Когда отложения не перемещаются далеко от источника, отложения, которые накапливаются, становятся более крупнозернистыми и более рыхлыми, что затрудняет формирование дельты. Тектоническая активность на активных окраинах приводит к образованию дельт рек ближе к источнику отложений, что может повлиять на отрыв русла , переключение лепестков дельты и автоцикличность. [17] Активные окраинные дельты рек, как правило, гораздо меньше и менее многочисленны, но могут переносить такое же количество наносов. [16] Однако осадки никогда не накапливаются в толстых слоях из-за того, что осадки перемещаются и откладываются в глубоких траншеях субдукции. [16]
Дельты обычно классифицируются в соответствии с основным средством борьбы с отложениями, которое представляет собой комбинацию речных, волновых и приливных процессов, [18] [19] в зависимости от силы каждого из них. [20] Двумя другими факторами, которые играют важную роль, являются ландшафтное положение и гранулометрический состав исходных отложений, поступающих в дельту из реки. [21]
Дельты с преобладанием речных вод встречаются в районах с низким приливным диапазоном и низкой энергией волн. [22] Там, где плотность речной воды почти равна плотности воды бассейна, дельта характеризуется гомопикнальным потоком , при котором речная вода быстро смешивается с водой бассейна и резко сбрасывает большую часть наносов. Там, где речная вода имеет более высокую плотность, чем вода в бассейне, обычно из-за большого количества наносов, дельта характеризуется гиперпикнальным потоком , при котором речная вода окружает дно бассейна как плотный поток , который откладывает отложения в виде турбидитов . Когда речная вода менее плотная, чем вода в бассейне, что типично для дельт рек на побережье океана, для дельты характерен гипопикнальный поток , при котором речная вода медленно смешивается с более плотной водой бассейна и распространяется по поверхности. вентилятор. Это позволяет мелким отложениям переноситься на значительные расстояния, прежде чем они осядут из суспензии. Слои в гипоцинальной дельте падают под очень пологим углом, около 1 градуса. [22]
Дельты с преобладанием речных вод также отличаются относительной важностью инерции быстро текущей воды, важностью турбулентного трения дна за устьем реки и плавучестью . Отток, в котором преобладает инерция , имеет тенденцию образовывать дельты типа Гилберта. Отток, в котором преобладает турбулентное трение, склонен к раздвоению каналов, в то время как отток, в котором преобладает плавучесть, образует длинные рукава с узкими подводными естественными дамбами и небольшим количеством разветвлений каналов. [23]
Современная дельта реки Миссисипи является хорошим примером дельты с преобладанием речных вод, отток которой зависит от плавучести. Отказ от каналов происходил часто: за последние 5000 лет действовало семь отдельных каналов. Другие дельты с преобладанием речных вод включают дельту Маккензи и дельту Альты. [14]
Дельта Гилберта (названная в честь Гроува Карла Гилберта ) представляет собой тип дельты с преобладанием речных вод [24] , образованной из грубых отложений, в отличие от пологих илистых дельт, таких как дельта Миссисипи. Например, горная река, откладывающая осадки в пресноводное озеро, может образовать такую дельту. [25] [26] Обычно это результат гомопикнального течения. [22] Такие дельты характеризуются трехчастной структурой верхних, передовых и нижних отложений. Речная вода, поступающая в озеро, быстро откладывает более крупные осадки на затопленном склоне дельты, образуя крутопадающие лесные заросли. Более мелкие отложения откладываются на дне озера за пределами этого крутого склона в виде более пологих слоев дна. За передним краем дельты разветвленные протоки откладывают на дельтовую равнину пологие пласты верхней части. [27] [28]
В то время как одни авторы описывают как озерное, так и морское расположение дельт Гилберта, другие отмечают, что их формирование более характерно для пресноводных озер, где речной воде легче смешаться с озерной (в отличие от случая река, впадающая в море или соленое озеро, где менее плотная пресная вода, принесенная рекой, дольше остается на поверхности). [29] Сам Гилберт впервые описал этот тип дельты на озере Бонневиль в 1885 году. [29] В других местах подобные структуры встречаются, например, в устьях нескольких ручьев, впадающих в озеро Оканаган в Британской Колумбии и образующих видные полуострова в Нарамате , Саммерленд и Пичленд .
В дельтах, где преобладают волны, волновой перенос наносов контролирует форму дельты, и большая часть наносов, выходящих из устья реки, отклоняется вдоль береговой линии. [18] Взаимосвязь между волнением и дельтами рек довольно разнообразна и во многом зависит от глубоководных волновых режимов принимающего бассейна. Благодаря высокой энергии волн у берега и более крутому склону на море волны сделают дельты рек более плавными. Волны также могут быть ответственны за перенос отложений из дельты реки, вызывая отступление дельты. [6] Для дельт, которые формируются выше по течению в устье реки, существуют сложные, но поддающиеся количественной оценке связи между ветрами, приливами, речным стоком и уровнями воды в дельте. [30] [31]
Эрозия также является важным фактором контроля в дельтах, где преобладают приливы, таких как дельта Ганга , которая может быть в основном подводной, с заметными песчаными косами и хребтами. Это имеет тенденцию создавать «дендритную» структуру. [32] Приливные дельты ведут себя иначе, чем дельты с преобладанием рек и волн, которые, как правило, имеют несколько основных водотоков. Как только водоток, где преобладают волны или реки, заиливается, он забрасывается, и в другом месте образуется новый канал. В приливной дельте новые водотоки образуются в периоды, когда вокруг много воды – например, во время наводнений или штормовых нагонов . Эти водотоки медленно заиливаются с более или менее постоянной скоростью, пока не выветриваются. [32]
Приливная пресноводная дельта [33] представляет собой осадочные отложения, образовавшиеся на границе между нагорным потоком и устьем, в регионе, известном как «суэстуарий». [34] Затопленные прибрежные речные долины, которые были затоплены в результате повышения уровня моря в позднем плейстоцене и последующем голоцене , как правило, имеют дендритные устья со многими притоками. Каждый приток имитирует этот градиент солености от солоноватого соединения с главным устьем до пресного потока, питающего начало приливного распространения. В результате притоки считаются «суэстуариями». В возникновении и развитии приливно-пресноводной дельты участвуют процессы, типичные для всех дельт [4], а также процессы, уникальные для приливно-пресноводной обстановки. [35] [36] Сочетание процессов, которые создают приливно-отливную дельту пресной воды, приводит к отличной морфологии и уникальным характеристикам окружающей среды. Многие приливные дельты пресной воды, существующие сегодня, напрямую вызваны началом или изменениями в историческом землепользовании, особенно вырубкой лесов , интенсивным сельским хозяйством и урбанизацией . [37] Эти идеи хорошо иллюстрируются многочисленными приливными пресноводными дельтами, простирающимися до Чесапикского залива вдоль восточного побережья Соединенных Штатов. Исследования показали, что накопление отложений в этом устье происходит в результате вырубки лесов после европейских поселений, сельского хозяйства и городского развития. [38] [39] [40]
Другие реки, особенно на побережьях со значительным приливом , не образуют дельты, а впадают в море в виде устья . Яркие примеры включают залив Святого Лаврентия и устье реки Тежу .
В редких случаях дельта реки располагается внутри большой долины и называется перевернутой дельтой реки . Иногда река разделяется на несколько рукавов во внутренней части материка только для того, чтобы воссоединиться и продолжить путь к морю. Такая область называется внутренней дельтой и часто встречается на дне бывших озер. Этот термин был впервые введен Александром фон Гумбольдтом для обозначения среднего течения реки Ориноко , которую он посетил в 1800 году. [41] Другие известные примеры включают дельту Внутреннего Нигера , [42] Дельту Писа – Атабаски , [ 43] Дельта реки Сан-Хоакин , [44] и дельта Систана в Иране. [45] У Дуная есть один в долине на словацко-венгерской границе между Братиславой и Ижей . [46]
В некоторых случаях река, впадающая в равнинную засушливую местность, разделяется на русла, которые испаряются по мере продвижения в пустыню. Одним из примеров является дельта Окаванго в Ботсване . [47] См. бессточный бассейн .
Общий термин «мегадельта» можно использовать для описания очень крупных дельт азиатских рек, таких как Янцзы , Жемчужина , Красный , Меконг , Иравади , Ганг-Брахмапутра и Инд . [48] [49]
Формирование дельты сложное, множественное и сквозное во времени, но в простой дельте можно выделить три основных типа залегания: нижние, передние/фронтальные и верхние. Эту трехчастную структуру можно увидеть в небольшом масштабе путем перекрещивания слоев . [25] [50]
Деятельность человека как в дельтах, так и в речных бассейнах выше по течению от дельт может радикально изменить окружающую среду дельты. [53] Изменения в землепользовании вверх по течению , такие как противоэрозионные методы ведения сельского хозяйства и гидрологические технологии, такие как строительство плотин в бассейнах, питающих дельты, за последние десятилетия сократили поступление речных наносов во многие дельты. [54] Это изменение означает, что для поддержания форм рельефа дельты и компенсации эрозии и повышения уровня моря остается меньше отложений , в результате чего некоторые дельты начинают терять землю. [54] По прогнозам, снижение объема речных наносов продолжится в ближайшие десятилетия. [55]
Обширная антропогенная деятельность в дельтах также мешает геоморфологическим и экологическим процессам в дельтах. [56] Люди, живущие в дельтах, часто строят защитные сооружения от наводнений , которые предотвращают отложение отложений в результате наводнений в дельтах, и, следовательно, это означает, что отложение наносов не может компенсировать оседание и эрозию . В дополнение к вмешательству в агградацию дельты , откачка грунтовых вод , [57] нефти и газа , [58] и строительство инфраструктуры ускоряют опускание , увеличивая относительный подъем уровня моря . Антропогенная деятельность также может дестабилизировать речные русла из-за добычи песка [59] и вызвать проникновение соленой воды . [60] Предпринимаются небольшие усилия по исправлению этих проблем, улучшению окружающей среды в дельте и повышению экологической устойчивости посредством стратегий усиления седиментации .
Хотя почти все дельты в той или иной степени подверглись воздействию человека, дельта Нила и дельта реки Колорадо являются одними из наиболее ярких примеров опустошения, причиненного дельтам плотинами и отводом воды. [61] [62]
Документы исторических данных показывают, что во времена Римской империи и малого ледникового периода (времени, когда существовала значительная антропогенная нагрузка) в дельтах происходило значительное накопление отложений. Промышленная революция только усилила влияние человека на рост и отступление дельты. [63]
Древние дельты приносят пользу экономике благодаря хорошо отсортированному песку и гравию . Песок и гравий часто добывают в этих старых дельтах и используют для бетонирования дорог , зданий, тротуаров и даже ландшафтного дизайна. Только в США производится более 1 миллиарда тонн песка и гравия. [64] Не все песчаные и гравийные карьеры являются бывшими дельтами, но в тех из них, что большая часть сортировки уже осуществляется силой воды.
Городские районы и населенные пункты, как правило, располагаются в низинах вблизи доступа к воде для транспорта и канализации . [65] Это делает дельты обычным местом для процветания цивилизаций благодаря доступу к равнинным землям для сельского хозяйства, пресной воде для санитарии и орошения , а также доступу к морю для торговли. В дельтах часто проводятся обширные промышленные и торговые операции, а также сельскохозяйственные земли, которые часто находятся в конфликте. Некоторые из крупнейших региональных экономик мира расположены в дельтах, таких как дельта Жемчужной реки , дельта реки Янцзы , европейские низкие страны и район Большого Токио .
Дельта Ганга -Брахмапутры , которая охватывает большую часть Бангладеш и Западной Бенгалии и впадает в Бенгальский залив , является крупнейшей дельтой в мире. [66]
Дельта реки Селенги в Российской Республике Бурятия является крупнейшей дельтой, впадающей в водоем с пресной водой, в данном случае в озеро Байкал .
Исследователи нашли ряд примеров дельт, образовавшихся в марсианских озерах . Обнаружение дельт — главный признак того, что на Марсе когда-то было большое количество воды. Дельты были обнаружены в широком географическом диапазоне. Ниже приведены фотографии некоторых. [67]