8.5: Дельта

Вступ

Дельта - це тіло осаду, що осідає у точці вздовж водойми, де каналізований потік води, що транспортує осад, потрапляє у водойму. Дельти варіюються за розміром від тих маленьких тіл дециметрового масштабу, які ви можете побачити, утворюючи, коли річечка дощової води потрапляє в калюжу під час і відразу після дощу, до гігантських тіл у гирлах великих річок, таких як Міссісіпі. Причина форми дельти - і я вважаю, що це очевидно - полягає в тому, що коли потік каналу потрапляє у водойму, він поширюється і тим самим сповільнюється, скидаючи значну частину свого осадового навантаження в гирлі або недалеко від нього.

Концепція дельти проста, але геометрія великих дельт в реальному світі досить складна і дуже різноманітна, завдяки безлічі факторів. Детальніше про це пізніше; по-перше, деякі матеріали про гідродинаміку дельт.

Гідродинаміка дельт

Щоб зрозуміти дельти, потрібно щось знати про струменях. У динаміці рідини струмінь - це рух рідини, створений там, де високошвидкісний потік у трубі або іншому трубопроводі потрапляє у велике тіло відносно нерухомої рідини. Візуалізувати класичний струмінь легко (рис. 8-35). Труба надходить у великий бак негазованої води. Коли вода, що протікає в трубі, потрапляє в резервуар, вона більше не відчуває сили (градієнт тиску нижче за течією), яка керувала потоком в трубі. Його імпульс здійснює його у воду резервуара, але тертя з навколишньою рідиною позбавляє його імпульсу, і він врешті-решт сповільнюється до зупинки. Більшість таких струменів турбулентні—якщо вони не дуже малі, дуже повільні та/або складаються з дуже в'язкої рідини - і змішування вихрових речовин на краях струменя втягує навколишню воду в струмінь, викликаючи її розширення.

Малюнок 8-35. Струмінь, що надходить в тіло нерухомої рідини з труби. Це вид поперечного перерізу, прорізаний через вісь потоку труби і струменя.

Як ви можете собі уявити, змішування на межі струменя має тенденцію вирівняти властивості як струменя, так і навколишньої рідини, що може бути температурою, солоністю або концентрацією зважених твердих речовин. Зверніть увагу на малюнку 8-35, що в струмені є залишковий сердечник, який ще не постраждав від граничного перемішування. Це ядро стискається ні до чого в напрямку нижче за течією.

Ви, напевно, думаєте: Яке відношення має вся ця гідродинаміка до дельт? Щоб зробити з'єднання більш прямим, подумайте з точки зору струменя з навколишньою рідиною з навколишньою рідиною змішування серцевини змішування розсіювання дещо іншої геометрії: потік каналу з вільною поверхнею, що надходить у тіло негазованої води, як і річка, що впадає в озеро (рис. 8-36). Суттєва природа струменя нічим не відрізняється; чим відрізняється геометрія. Струмінь все ще змішується з навколишньою рідиною, але вона не може змішуватися вгору, лише вбік і вниз. Якщо канальний потік - каламутна вода, можна уявити, як би з'являлася струмінь з повітря: розкидається маса каламутної води, оточена чистою водою, з серцевиною найбруднішої води, що йде назовні від входу і каламутність поступово зменшується назовні на всі боки.

Малюнок 8-36, за винятком того, що форма струменя не осьово симетрична.)

Зараз я кину ще один ускладнює фактор. Струмінь, описана в попередньому пункті, є хорошою моделлю річки, що входить в прісноводне озеро або водосховище. Але, як ми всі знаємо, океан солоний, і, оскільки він солоний, його щільність значно більша, на важливі кілька відсотків, ніж у прісної води. Це перешкоджає вертикальному змішуванню струменя з його оточенням, при цьому не впливаючи на його горизонтальне змішування сильно. Причина полягає в тому, що розшарування щільності, що розвивається між вищерозташованим струменем прісної води та підлеглим середовищем солоної води, є гравітаційно стабільною, і потрібна робота, щоб порушити або зруйнувати цю стратифікацію шляхом змішування. Струмінь може бути в змозі зробити деяке вертикальне змішування, але ступінь значно зменшується. Струмінь закінчується значною мірою у вигляді своєрідного горизонтально орієнтованого вентилятора, поширюючись збоку, але не вниз (рис. 8-37).

Осадження осаду в дельтах

Тепер, коли ви маєте гарну уявну картину гідродинаміки середовища дельти, подумайте про відкладення осаду в середовищі дельти. Подумайте з точки зору струменя, показаного на малюнку 8-36 або малюнку 8-37, з застереженням, що глибина води у водоймі не є нескінченно глибокою - можливо, лише в кілька разів перевищує глибину стоку в підхідному руслі (тобто струмка або річка).

Малюнок 8-37: хіба що форма струменя не аксіально симетрична.)

Припустимо, що потік несе як постільний вантаж, так і підвішений вантаж. Ви знаєте, що буде відбуватися: навантаження на ліжко, як правило, випадає швидко, на вході струменя і поблизу нього, тому що частинки осаду мають відносно великі швидкості осідання, але більш тонка частина навантаження переноситься на більші відстані від входу, беручи участь в бічному перемішуванні при цьому він повільно осідає на дно водойми.

Подумайте зараз конкретно про відкладення навантаження ліжка. Спочатку, звичайно, він просто робить купу осаду біля основи водойми нижче входу струменя. Врешті-решт купа накопичується, щоб дістатися до входу струменя. Відтоді, коли осад приходить у спокій, коли струмінь виходить у водойму, клин грубого осаду будується вперед у водойму, оскільки осад осідає на межі осадового тіла і ковзає вниз по куту нахилу спокою. На малюнку 8-38 показані три етапи процесу, а на малюнку 8-39 показаний вид в плані.

Зверніть увагу, зокрема, на малюнку 8-38, що на пізніх стадіях тіло дельти складається з трьох досить чітких частин : вершини, ліси та нижні вершини. Ліси ми тільки що мали справу. Нижні вершини також легко зрозумілі: коли ліси будуються вперед, вони закопують раніше відкладений більш тонкий осад, який впав із суспензії на деякій відстані від входу струменя.

Топсети вимагають трохи подальшого пояснення. Майте на увазі, що річка, що впадає у водойму, має якийсь ненульовий схил. (Ось що тримає воду тече, пам'ятайте.) Я навмисно показав цей ухил на малюнку 8-38. Флігель лісів має ефект зміщення точки входу струменя в напрямку назовні у водойму. Це призводить до того, що нижня частина профілю річки піднімається у всіх точках. Це відбувається шляхом відкладення осаду. Більш конкретно, дуже мала частина прохідного пластового навантаження витягується з потоку, щоб прийти на постійний відпочинок на руслі річки, тим самим вибудовуючи профіль річки вгору. Це верхні набори дельти

Малюнок 8-38. Будівля дельти як річка входить в водойму стоячої води. А) Найраніша стадія. Б) Дещо більш пізній етап. C) Ще більш пізній етап, показуючи вершини, ліси та нижні набори.

Нарешті, на малюнку 8-39 показаний план дельти на малюнку 8-38 після того, як дельта вибудувалася у водойму на помітну відстань. Край дельти утворює дугу, тому що осад будує не просто вперед, але і з бічною складовою. Чому? В основному тому, що тенденція до осадження вздовж осі потоку призводить до невеликого осьового гребеня, а потім потік має тенденцію стікати збоку від цього хребта, вниз по невеликим бічним нахилам тіла дельти.

Малюнок 8-38. Т, вершини; F, ліси; B, нижні вершини.

Великі дельти в природі

Дельта, описана в попередньому розділі, і показана на малюнках 8-38 і 8-39, є репрезентативною способу розвитку дельт, коли відносно невеликий потік або річка потрапляє у водойму, в якому течії і хвилі незначні. Такі дельти називаються дельтами Гілберта, на честь раннього геоморфолога Г.К. Гілберта, який зробив перші систематичні дослідження таких малих дельт на заході США наприкінці 1800-х років.

На цьому етапі нам потрібно вирішити різні ускладнюючі фактори, які виникають, коли річка, що будує дельту, більша, а водойма, в яку будується дельта, не настільки спокійна, як передбачалося в попередньому розділі. На малюнку 8-40 показана одна з декількох класифікацій дельт.

Давайте розберемося спочатку з поведінкою річки. Верхня поверхня, яку ми будемо називати дельта-рівниною, не є гладкою поверхнею. Однією з причин його негладкості, навіть якщо річка несе тільки піщано-гравійне навантаження, є те, що дельта рівнини плетені. (Поверніться до глави про річки, щоб переглянути характер плетіння в струмках і річках.)

Малюнок 8-40. Класифікація дельт. (Від Картера, 1988.)

Більш важливою причиною, застосовною до великих річок зі змішаним навантаженням, є те, що існує сильна тенденція до облаштування каналу, що несе потік, осадження природних дамбів та епізодичної авульсії для переміщення русла в трохи нижчі ділянки на зростаючій дельта-рівнині. Зазвичай є два і більше активних каналу, що несуть воду і осад, що працюють на дельта-рівнині одночасно. Весь час, ці зрушення навколо, спалахують, і стають покинутими, і нові утворюються. Таким чином, з часом вся дельта-рівнина забудовується рівномірно, але з дуже складною внутрішньою структурою в деталі. Окремі проточні канали називаються розподільними каналами. Наступного разу, коли ви подивитеся на карту Луїзіани, зверніть увагу, як останній активний район дельти Міссісіпі будується в Мексиканській затоці у вигляді тіла, схожого на руку, з декількома активними розподілами (локально називаються «перевалами»).

Тепер нам належить боротися з різними впливами, які сам водойма має на зростаючу дельту. Ми повинні бути особливо стурбовані дією хвиль, припливів і течій. Кожен з цих факторів здатний формувати морфологію дельти, комплексно.

течії: Наслідки наскрізних берегово-паралельних океанських течій найлегше зрозуміти. Вони, як правило, змітають доставлений осад в одному напрямку, викликаючи незначну до крайньої асиметрії дельти. Течії на шельфі гирла Амазонки настільки сильні, що навіть з огляду на величезну осадове навантаження річки дельта не сильно виступає в океан, як це робить дельта Міссісіпі.

хвилі: океанські хвилі, наближаючись під великим кутом до берегової лінії, прагнуть затупити край дельти, надаючи їй досить правильну, дугоподібну форму. Дельта Нілу - класичний приклад.

припливи: У регіонах з великим діапазоном припливів і сильними приливними течіями дельти формуються сильним потоком назад і вперед у різних розподільних каналах, що робить сильно розсічене дельта-тіло. Класичним прикладом є дельта Рейну, в Нідерландах.

Дельта Міссісіпі є чудовим прикладом дельти, в якій домінує сама річка, а не водні рухи у водному об'єкті. Саме тому дельта здатна вибудовуватися назовні довгими вилинами. Таку дельту мальовничо називають дельтою пташиної стопи. (Подивіться ще раз на карту дельти Міссісіпі, щоб отримати концепцію.)