Введение
Дельта реки – это рельеф, имеющий форму треугольника, образованный отложением наносов, переносимых рекой и попадающих в медленно текущие или стоячие воды. Это происходит в устье реки, при впадении её в океан, море, эстуарий, озеро, водохранилище или (реже) в другую реку, которая не способна унести поступившие наносы. Она получила своё название из-за сходства треугольной формы с греческой буквой дельта (Δ). Размер и форма дельты определяются балансом между процессами в водосборном бассейне, поставляющими наносы, и процессами в принимающей акватории, которые перераспределяют, накапливают и выносят эти наносы. Размер, геометрия и местоположение принимающей акватории также играют важную роль в эволюции дельты. Речные дельты важны для человеческой цивилизации, поскольку являются крупными центрами сельскохозяйственного производства и населёнными пунктами. Они могут обеспечивать защиту береговой линии и влиять на снабжение питьевой водой. Кроме того, они имеют важное экологическое значение, характеризуясь различными видовыми сообществами в зависимости от их положения в ландшафте. В геологическом масштабе времени они также служат важными накопителями углерода.
A river delta is a landform shaped like a triangle, created by the deposition of sediment that is carried by a river and enters slower moving or stagnant water. This occurs at a river mouth, when it enters an ocean, sea, estuary, lake, reservoir, or (more rarely) another river that cannot carry away the supplied sediment. It is so named because its triangle shape resembles the uppercase Greek letter delta, Δ. The size and shape of a delta are controlled by the balance between watershed processes that supply sediment, and receiving basin processes that redistribute, sequester, and export that sediment. The size, geometry, and location of the receiving basin also plays an important role in delta evolution. River deltas are important in human civilization, as they are major agricultural production centers and population centers. They can provide coastline defense and can impact drinking water supply. They are also ecologically important, with different species' assemblages depending on their landscape position. On geologic timescales, they are also important carbon sinks.
Этимология
Дельта реки получила свое название из-за того, что форма дельты Нила напоминает треугольную заглавную греческую букву "дельта". Треугольная форма дельты Нила была известна зрителям классической афинской драмы; в трагедии Эсхила "Прометей, прикованный" она упоминается как "треугольная нилотская земля", хотя и не как "дельта". Геродот в своей "Истории" упоминает Дельту четырнадцать раз как "Дельта, как ее называют ионийцы", включая описание выноса ила в море и выпуклую сторону треугольника, обращенную к морю.
Формирование
Дельты рек формируются, когда река, несущая осадочный материал, достигает водоема, такого как озеро, океан или водохранилище. При впадении потока в стоячую воду он перестает быть ограниченным руслом и расширяется в ширину. Это расширение потока приводит к уменьшению скорости течения, что снижает его способность транспортировать осадочный материал. В результате осадочный материал выпадает из потока и отлагается в виде аллювия, который накапливается, формируя дельту реки. Со временем этот единичный канал образует дельтаический лопасть (например, "птичий коготь" дельт рек Миссисипи или Урала), продвигая устье в стоячую воду. По мере продвижения дельтаической лопасти градиент русла реки уменьшается, поскольку длина русла увеличивается, но перепад высот остается прежним (см. уклон). С уменьшением градиента русла снижается напряжение сдвига на дно, что приводит к отложению осадочного материала внутри русла и подъему дна русла относительно поймы. Это дестабилизирует русло реки. Если река прорывает естественные береговые валы (например, во время паводка), она выходит в новое русло с более коротким путем к океану, тем самым приобретая более крутой и стабильный градиент. Как правило, при смене русла рекой таким образом, часть потока остается в заброшенном русле. Повторяющиеся смены русла формируют зрелую дельту с разветвленной сетью каналов. Другой способ формирования этих разветвленных сетей – отложение устьевых баров (срединных песчаных и/или гравийных баров в устье реки). Когда такой срединный бар отлагается в устье реки, поток обтекает его. Это приводит к дополнительному отложению на восходящем конце бара, который разделяет реку на два разветвленных канала. Хорошим примером результата этого процесса является дельта озера Воск. В обоих этих случаях процессы отложения приводят к перераспределению осадочного материала из областей с высокой аккумуляцией в области с низкой аккумуляцией. Это приводит к сглаживанию плана (или карты) формы дельты, поскольку каналы перемещаются по ее поверхности и отлагают осадочный материал. Поскольку осадочный материал откладывается таким образом, форма этих дельт приближается к форме веера. Чем чаще поток меняет направление, тем ближе форма становится к идеальному вееру, поскольку более быстрые изменения положения каналов приводят к более равномерному отложению осадочного материала на дельтовом фронте. Дельты рек Миссисипи и Урал, с их "птичьими когтями", являются примерами рек, которые недостаточно часто меняют русло, чтобы сформировать симметричную форму веера. Аллювиальные дельты, как следует из их названия, часто подвергаются авульсии и более близко приближаются к идеальной форме веера. Большинство крупных речных дельт впадают 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, впадают вдоль пассивных континентальных окраин. Это явление обусловлено главным образом тремя факторами: топографией, площадью бассейна и высотой бассейна. Когда осадочный материал не уносится далеко от источника, накопившийся осадочный материал имеет более крупную зернистость и менее прочно сцементирован, что затрудняет образование дельты. Тектоническая активность на активных окраинах приводит к формированию речных дельт ближе к источнику осадочного материала, что может повлиять на авульсию каналов, переключение дельтаических лопастей и автоцикличность, в зависимости от их силы. Другими двумя важными факторами являются положение в ландшафте и гранулометрический состав осадочного материала, поступающего в дельту из реки.
Дельты с преобладанием речных вод
Дельты с преобладанием речного стока формируются в районах с небольшим приливным размахом и низкой волновой энергией. Если плотность речной воды почти равна плотности воды в бассейне, дельта характеризуется гомопикновым потоком, при котором речная вода быстро смешивается с водой в бассейне и резко сбрасывает большую часть своего осадочного материала. Если речная вода имеет более высокую плотность, чем вода в бассейне, обычно из-за высокой концентрации взвешенных частиц, дельта характеризуется гиперпикновым потоком, при котором речная вода движется по дну бассейна как плотностной ток, откладывая осадки в виде турбидитов. Когда речная вода менее плотная, чем вода в бассейне, что типично для речных дельт на океаническом побережье, дельта характеризуется гипопикновым потоком, при котором речная вода медленно смешивается с более плотной водой в бассейне и распространяется в виде поверхностного веера. Это позволяет мелкозернистым отложениям переноситься на значительные расстояния, прежде чем они выпадут из взвеси. Слои в гипопикновом дельте имеют очень небольшой угол наклона, около 1 градуса. Дельты с преобладанием речного стока дополнительно характеризуются относительной важностью инерции быстрого течения воды, значимостью турбулентного трения русла реки за пределами устья и силой плавучести. Потоки, доминирующие инерцией, как правило, формируют дельты типа Гилберта. Потоки, доминирующие турбулентным трением, склонны к разветвлению каналов, в то время как потоки, доминирующие плавучестью, создают длинные распределительные каналы с узкими подводными естественными дамбами и небольшим количеством разветвлений каналов. Современная дельта реки Миссисипи является хорошим примером дельты с преобладанием речного стока, отток которой определяется плавучестью. Смена русел каналов происходила часто, и за последние 5000 лет было активно семь различных каналов. К другим дельтам с преобладанием речного стока относятся дельта реки Маккензи и дельта реки Альта.
Дельты Гилберта
Дельта Гилберта (названная в честь Гроув Карла Гилберта) – это тип дельты, формирующийся под преобладающим влиянием рек и сложенный из крупнозернистых отложений, в отличие от пологих илистых дельт, таких как дельта реки Миссисипи. Например, горная река, вносящая осадок в пресноводное озеро, формирует дельту этого типа. Обычно это результат гомопикнического потока. Такие дельты характеризуются трехчастной структурой, состоящей из намывного, косого и придонного слоев. Речная вода, поступающая в озеро, быстро откладывает более крупные осадки на подводном склоне дельты, формируя круто наклонные косые слои. Более мелкие осадки откладываются на дне озера за этим крутым склоном, образуя более полого наклонные придонные слои. За дельтовым фронтом, разветвленные русла откладывают полого наклонные намывные слои на дельтовой равнине. Хотя некоторые авторы описывают дельты Гилберта как в лагунных, так и в морских условиях, подобные структуры встречаются и в других местах, например, у устьев нескольких ручьев, впадающих в озеро Оканаган в Британской Колумбии, формируя заметные полуострова в Нарамате, Саммерленде и Пичленде.
Дельты с волновым доминированием
В дельтах, формирующихся под воздействием волн, волновой перенос осадочного материала определяет форму дельты, и значительная часть осадка, выносимого рекой, отклоняется вдоль береговой линии.
Дельты, где преобладают приливы и отливы
Эрозия также является важным фактором, контролирующим формирование дельт, где доминируют приливы, таких как дельта Ганга, которая может быть преимущественно подводной, с выраженными песчаными барами и грядами. Это способствует формированию "дендритной" структуры. Приливные дельты ведут себя иначе, чем дельты, формирующиеся под воздействием рек или волн, которые обычно имеют несколько основных рукавов. Когда рукав, сформированный рекой или волнами, заиливается, он забросывается, и в другом месте образуется новый канал. В приливной дельте новые рукава формируются в периоды обильного водоснабжения – например, во время паводков или штормовых нагонов. Эти рукава постепенно заиливаются с более или менее постоянной скоростью, пока не исчезают. Осадочное образование формируется на границе между речным потоком и устьем реки, в области, известной как "субэстуарий". Затопленные прибрежные речные долины, которые были затоплены повышением уровня моря в позднем плейстоцене и последующем голоцене, как правило, имеют дендритные эстуарии с множеством притоков. Каждый приток воспроизводит этот градиент солености от своего солоноватоводного соединения с основным эстуарием до пресноводного потока, питающего верхнюю границу приливного распространения. В результате притоки рассматриваются как "субэстуарии". Происхождение и эволюция приливной пресноводной дельты включают процессы, типичные для всех дельт. Сочетание процессов, создающих приливную пресноводную дельту, приводит к ее характерной морфологии и уникальным экологическим особенностям. Многие существующие сегодня приливные пресноводные дельты напрямую связаны с началом или изменениями в историческом землепользовании, особенно с обезлесением, интенсивным сельским хозяйством и урбанизацией. Эти идеи хорошо иллюстрируются многочисленными приливными пресноводными дельтами, протрагивающими Чесапикский залив вдоль восточного побережья Соединенных Штатов. Исследования показали, что накапливающиеся в этом эстуарии отложения происходят из-за вырубки лесов после европейской колонизации, сельского хозяйства и городского развития.
Эстуары
Другие реки, особенно те, что впадают в моря с существенным приливным размахом, не формируют дельты, а впадают в море в виде эстуария. Яркими примерами являются залив Святого Лаврентия и эстуарий реки Тежу.
Внутренние дельты
В редких случаях дельта реки располагается внутри большой долины и называется инвертированной дельтой. Иногда река разделяется на множество рукавов во внутренних районах, а затем снова сливается и продолжает свой путь к морю. Такие области называются внутренними дельтами и часто образуются на месте бывших озерных ложбин. Термин был впервые введен Александром фон Гумбольдтом для описания среднего течения реки Ориноко, которую он посетил в 1800 году. Другие известные примеры включают Внутреннюю дельту Нигера, дельту Пис-Атабаска, дельту рек Сакраменто и Сан-Хоакин, а также дельту Систана в Иране. На Дунае такая дельта находится в долине на словацко-венгерской границе между Братиславой и Ижей. В некоторых случаях река, впадающая в плоскую засушливую местность, распадается на каналы, которые постепенно испаряются по мере продвижения в пустыню. Примером является дельта Окаванго в Ботсване. См. эндорейный бассейн.
Мегадельта
Общий термин «мегадельта» может использоваться для описания очень больших азиатских речных дельт, таких как Янцзы, Жемчужная, Красная, Меконг, Иравади, Ганга-Брахмапутра и Инд.
Осадочная структура
Формирование дельты – сложный, многоступенчатый процесс, изменяющийся со временем, но в простой дельте можно выделить три основных типа напластований: днищенные отложения, косослоистые отложения и перекрывающие отложения. Эта трехчастная структура может быть прослежена в малом масштабе по перекрестной слоистости. Днищенные отложения формируются из самых легких взвешенных частиц, которые оседают на наибольшем расстоянии от активного фронта дельты, по мере того как речной поток замедляется, впадая в стоячий водоем и теряя энергию. Этот взвешенный материал откладывается под действием гравитационных потоков, образуя турбидиты. Эти отложения формируют горизонтальные слои и состоят из самых мелких фракций. Косослоистые отложения, в свою очередь, откладываются наклонными слоями поверх днищенных отложений по мере продвижения активной доли дельты. Косослоистые отложения составляют основную массу дельты (а также встречаются на подветренной стороне песчаных дюн). Частицы осадка в косослоистых отложениях состоят из более крупных и разнообразных по размеру зерен и представляют собой донный груз, который река перемещает вниз по течению, перекатывая и подпрыгивая по руслу. Когда донный груз достигает края дельтового фронта, он переваливается через край и откладывается в круто наклонных слоях поверх существующих днищенных отложений. Под водой уклон внешнего края дельты формируется под углом естественного откоса этих осадков. По мере накопления и продвижения косослоистых отложений происходят подводные оползни, которые корректируют общую устойчивость склона. Таким образом, созданный и поддерживаемый уклон косослоистых отложений расширяет дельтовую долю наружу. В поперечном сечении косослоистые отложения обычно представлены угловатыми, параллельными полосами и указывают на этапы и сезонные изменения в процессе формирования дельты. Перекрывающие отложения наступающей дельты, в свою очередь, откладываются поверх ранее сформированных косослоистых отложений, перекрывая или покрывая их. Перекрывающие отложения – это почти горизонтальные слои более мелкого осадочного материала, отложенные на вершине дельты и образующие продолжение аллювиальной равнины вглубь суши.
Экзистенциальные угрозы дельтам
Человеческая деятельность как в дельтах, так и в речных бассейнах выше по течению от дельт может радикально изменять дельтовые среды. Изменения в землепользовании выше по течению, такие как противоэрозионные сельскохозяйственные практики и гидротехнические работы, такие как строительство плотин в бассейнах, питающих дельты, в последние десятилетия привели к сокращению поступления речного осадка во многие дельты. Это означает, что доступно меньше осадка для поддержания дельтовых форм рельефа и компенсации эрозии и повышения уровня моря, что приводит к потере суши в некоторых дельтах. Широкомасштабная антропогенная деятельность в дельтах также нарушает геоморфологические и экологические процессы, происходящие в дельтах. Жители дельт часто строят защитные сооружения от наводнений, которые препятствуют осаждению осадков во время паводков, и, следовательно, осаждение не может компенсировать оседание и эрозию. Помимо вмешательства в аккумуляцию дельты, откачка грунтовых вод, нефти и газа, а также строительство инфраструктуры ускоряют оседание, увеличивая относительное повышение уровня моря. Антропогенная деятельность также может дестабилизировать русла рек из-за добычи песка и вызывать проникновение соленой воды. Предпринимаются небольшие усилия по исправлению этих проблем, улучшению дельтовых сред и повышению экологической устойчивости за счет стратегий, способствующих осадочному процессу. Хотя почти все дельты в той или иной степени пострадали от деятельности человека, дельта Нила и дельта реки Колорадо являются одними из наиболее ярких примеров разрушений, вызванных плотинами и перенаправлением воды. Исторические данные показывают, что во времена Римской империи и Малого ледникового периода (периоды значительного антропогенного воздействия) в дельтах происходило значительное накопление осадка. Промышленная революция лишь усилила влияние человека на рост и отступление дельт.
Дельты в экономике
Древние дельты приносят пользу экономике благодаря хорошо отсортированному песку и гравию. Песок и гравий часто добывают из этих старых дельт и используют в бетоне для строительства дорог, зданий, тротуаров и даже для ландшафтного дизайна. Только в Соединенных Штатах производится более 1 миллиарда тонн песка и гравия. Не все карьеры по добыче песка и гравия расположены на месте бывших дельт, но для тех, что расположены, большая часть сортировки уже выполнена силой воды. Городские районы и места проживания людей, как правило, располагаются в низменностях вблизи водоемов для обеспечения транспортного сообщения и санитарии. Это делает дельты распространенным местом для расцвета цивилизаций благодаря доступу к равнинным землям для сельского хозяйства, пресной воде для санитарии и орошения, а также к морю для торговли. В дельтах часто развиты обширные промышленные и коммерческие предприятия, а также сельскохозяйственные угодья, которые часто находятся в состоянии конфликта. Некоторые из крупнейших региональных экономик мира расположены в дельтах, таких как дельта Жемчужной реки, дельта реки Янцзы, Европейская низменность и район Большого Токио.
Примеры
Дельта Ганга – Брахмапутра, простирающаяся на большей части Бангладеш и Западной Бенгалии и впадающая в Бенгальский залив, является крупнейшей дельтой в мире. Дельта реки Селенга в российской республике Бурятия – крупнейшая дельта, впадающая в пресноводный водоём, а именно озеро Байкал.
Дельты на Марсе
Исследователи обнаружили ряд примеров дельт, сформировавшихся в марсианских озерах. Нахождение дельт – важное свидетельство того, что на Марсе когда-то было много воды. Дельты обнаружены в широком географическом ареале. Ниже представлены изображения некоторых из них.