Барьерный остров

Мантолокинг, штат Нью-Джерси, расположен на барьерном острове в заливе Барнегат . Обратите внимание, как барьерный остров защищает внутреннюю часть залива Барнегат (слева) от более мощного волнового воздействия открытого Атлантического океана (справа).

Барьерный остров контрастирует с другими прибрежными формами рельефа.

Барьерные острова представляют собой прибрежную форму рельефа , разновидность системы дюн и песчаного острова область песка, и приливов образовалась , на котором под воздействием волн параллельная материковому побережью . Обычно они встречаются цепочками, состоящими из от нескольких островов до более чем дюжины. Они подвержены изменениям во время штормов и других действий, но поглощают энергию, защищают береговые линии и создают зоны защищенных вод, где могут процветать водно-болотные угодья . Цепь барьеров может простираться на сотни километров, острова периодически разделяются приливными заливами . Самый большой барьерный остров в мире — остров Падре в Техасе, США, длиной 113 миль (182 км). Иногда важный залив может закрыться навсегда, превратив остров в полуостров , создав таким образом барьерный полуостров . часто включая пляж , барьерный пляж .Хотя многие из них длинные и узкие, длина и ширина барьеров и общая морфология барьерных побережий связаны с такими параметрами, как диапазон приливов , энергия волн , поступление наносов , тенденции уровня моря и контроль фундамента . Количество растительности на барьере оказывает большое влияние на высоту и эволюцию острова.

Цепочки барьерных островов встречаются примерно на 13-15% береговой линии мира. Они отображают разные настройки, что позволяет предположить, что они могут формироваться и поддерживаться в различных средах. Для объяснения их образования было предложено множество теорий.

Созданное руками человека морское сооружение, построенное параллельно берегу, называется волнорезом . С точки зрения прибрежной морфодинамики , он действует аналогично естественному барьерному острову, рассеивая и уменьшая энергию волн и течений, ударяющих о берег. Следовательно, это важный аспект береговой инженерии .

Составные части

Верхний берег

Береговая поверхность — это часть барьера, где океан встречается с берегом острова. Тело барьерного острова само по себе отделяет береговую линию от прибрежной и лагунной / приливной равнинной зоны. Характерной чертой верхней береговой линии является мелкий песок с илом и, возможно, илом. Дальше в океан осадок становится мельче. Эффект волн в этой точке слабый из-за глубины. Биотурбация является обычным явлением, и многие окаменелости можно найти в верхних береговых отложениях геологической летописи .

Средний берег

Средний берег расположен в верхнем береговом склоне. Средняя береговая линия находится под сильным влиянием волн из-за своей глубины. Ближе к берегу песок среднезернистый, с обычными кусочками ракушек. Поскольку волновое воздействие более тяжелое, биотурбация маловероятна.

Нижний берег

Нижняя береговая линия постоянно подвергается воздействию волн. Это приводит к развитию елочных осадочных структур из-за постоянного разнонаправленного потока волн. Песок более крупный.

Береговая полоса

Береговая полоса – это участок суши между приливом и отливом. Как и верхняя береговая линия, он постоянно подвергается воздействию волн. Присутствуют поперечная слоистость и слоистость , а также более крупный песок из-за высокой энергии, возникающей в результате разбивающихся волн. Песок также очень хорошо сортируется .

Бэкшор

Берег всегда находится выше самой высокой точки уровня воды. Здесь также находится берма , обозначающая границу между береговой и задней береговой полосой. Важным фактором здесь является ветер, а не вода. Во время сильных штормов высокие волны и ветер могут доставлять и размывать осадки с побережья.

Дюны

Прибрежные дюны , созданные ветром, типичны для барьерного острова. Они расположены в верхней части береговой линии. Дюны будут иметь характеристики типичных эоловых дюн, переносимых ветром. Разница в том, что дюны на барьерном острове обычно содержат корни прибрежной растительности и морскую биотурбацию.

Лагуна и приливные отмели

Лагуна приливно - и отливная равнина расположены за дюнами и прибрежной зоной. Здесь вода спокойная, что позволяет осесть мелкому илу, песку и илу. Лагуны могут стать местом обитания анаэробной среды. Это приведет к образованию большого количества грязи, богатой органическими веществами. Растительность также обычна.

Расположение

Барьерные острова можно наблюдать на всех континентах Земли, кроме Антарктиды. Они встречаются в основном в районах, которые тектонически стабильны , таких как «задние края побережья», обращенные к океанским хребтам (отдаляющиеся от них), образованные расходящимися границами тектонических плит, а также вокруг более мелких морских бассейнов, таких как Средиземное море и Мексиканский залив . Районы с относительно небольшими приливами и обильным запасом песка благоприятствуют образованию барьерных островов .

Австралия

Залив Мортон , расположенный на восточном побережье Австралии и непосредственно к востоку от Брисбена , защищен от Тихого океана цепью очень больших барьерных островов. С севера на юг это остров Бриби , остров Мортон , остров Норт-Страдброк и остров Южный Стрэдброк (последние два раньше были одним островом, пока в 1896 году шторм не создал канал между ними). Остров Норт-Страдброк — второй по величине песчаный остров в мире, а остров Мортон — третий по величине.

Остров Фрейзер , еще один барьерный остров, лежащий в 200 км к северу от залива Мортон на той же береговой линии, является крупнейшим песчаным островом в мире.

Соединенные Штаты

Барьерные острова чаще всего встречаются на восточном побережье США и на побережье Персидского залива, где в каждом штате, от Мэна до Флориды (восточное побережье) и от Флориды до Техаса ( побережье Мексиканского залива ), имеется хотя бы часть барьерного острова. Многие из них имеют большое количество барьерных островов; Во Флориде, например, их было 29 (в 1997 году) всего на расстоянии 300 километров (190 миль) вдоль западного побережья (Залива) полуострова Флорида, плюс еще около 20 на восточном побережье, а также несколько барьерных островов и кос вдоль побережья Панхандл . Остров Падре в Техасе — самый длинный барьерный остров в мире; Другие известные острова на побережье Мексиканского залива включают остров Галвестон в Техасе и Санибел и Каптива острова 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 Атлантик-Сити расположен ; и острова Джонс-Бич и Файер-Айленд , оба у Лонг-Айленда в Нью-Йорке. На тихоокеанском побережье США из-за скалистого берега и короткого континентального шельфа барьерных островов нет, но можно встретить барьерные полуострова. Барьерные острова также можно увидеть на . арктическом побережье Аляски

Канада

Барьерные острова также можно найти в Приморской Канаде и в других местах вдоль побережья. Хороший пример можно найти в заливе Мирамичи в Нью-Брансуике , где остров Портедж, а также остров Фокс и остров Хей защищают внутреннюю бухту от штормов в заливе Святого Лаврентия .

Мексика

Побережье Мексиканского залива в Мексике имеет множество барьерных островов и барьерных полуостровов.

Новая Зеландия

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 Кролика в южной части залива Тасман . Нельсон-Харбора» См. также «Боулдер-банк ниже.

Индия

Остров Випин на юго-западном побережье Индии в штате Керала имеет длину 27 км. Это также один из самых густонаселенных островов в мире.

Индонезия

Индонезийские Барьерные острова лежат у западного побережья Суматры . С севера на юг вдоль этого побережья они включают Симеулу , острова Баньяк (в основном Туангку и Бангкару), Ниас , острова Бату (особенно Пини, Танахмаса и Танахбала), острова Ментавай (в основном острова Сиберут , Сипура , Северный Пагай и Южный Пагай ). ) и остров Энгано .

Европа

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 — известные барьерные острова Венецианской лагуны , которые на протяжении веков защищали город Венецию в Италии. Пляж Чесил на южном побережье Англии развивался как барьерный пляж. Барьерные пляжи встречаются также на севере Азовского и Черного морей .

Процессы

Миграция и перемывка

Во время штормов уровень воды может быть выше, чем на острове. Эта ситуация может привести к затоплению , в результате которого песок с передней части острова переносится на верхнюю и/или обращенную к суше сторону острова. Этот процесс приводит к эволюции и миграции барьерного острова.

Концепция критической ширины

Барьерные острова часто образуются с определенной шириной. Термин «концепция критической ширины» обсуждался применительно к барьерным островам, намывным и намывным отложениям с 1970-х годов. Концепция в основном утверждает, что процессы перемыва были эффективны при миграции барьера только там, где ширина барьера меньше критического значения. Остров не сужался ниже этих значений, потому что затопление эффективно переносило наносы через барьерный остров, тем самым не отставая от скорости отступления береговой линии океана. На участках острова с большей шириной наблюдались отложения, которые не доходили до берега залива, и остров сужался из-за отступления береговой линии океана, пока не достиг критической ширины. Единственным процессом, который расширил барьер за пределы критической ширины, был прорыв, образование частично субаэральной паводковой отмели и последующее закрытие залива.

Критическая ширина барьера может быть определена как наименьший поперечный размер, который сводит к минимуму чистую потерю наносов с барьерного острова в течение определенного срока действия проекта. Величина критической ширины связана с источниками и поглотителями песка в системе, такими как объем, хранящийся в дюнах, и чистый перенос песка вдоль берега и поперек берега, а также высота острова. Концепция критической ширины важна для крупномасштабного восстановления барьерных островов, при котором острова реконструируются до оптимальной высоты, ширины и длины для обеспечения защиты эстуариев, заливов, болот и материковых пляжей.

Теории формации

Внешний барьер на Лонг-Айленде

Барьерные острова Миссисипи -Алабама, охраняющие залив Мобил и пролив Миссисипи.

Ученые предлагали многочисленные объяснения образования барьерных островов на протяжении более 150 лет. Существует три основные теории: морской бар, нарастание косы и затопление. Ни одна теория не может объяснить возникновение всех барьеров, которые широко распространены вдоль береговых линий мира. Ученые признают идею о том, что барьерные острова, включая другие типы барьеров, могут образовываться с помощью ряда различных механизмов.

Кажется, существуют некоторые общие требования к формированию. Системы барьерных островов легче всего развиваются на побережьях с преобладанием волн и диапазоном приливов от небольшого до умеренного. Побережья делятся на три группы в зависимости от диапазона приливов : микроприливные, диапазон приливов 0–2 метра; мезоприливный, диапазон приливов 2–4 метра; и макроприливный, диапазон приливов> 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 обычно короткие и часто встречаются приливные бухты. Барьерные острова очень редки вдоль макроприливных побережий. Наряду с небольшим диапазоном приливов и волнистым побережьем должен существовать шельф с относительно низким уклоном. В противном случае скопление песка в песчаной косе не произойдет, а будет рассеяно по всему берегу. Обильное поступление наносов также является необходимым условием для образования барьерных островов. Это часто включает 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 будут слишком резкими, времени будет недостаточно для того, чтобы волны накопили песок в дюну, которая в конечном итоге станет барьерным островом в результате аградации . Для формирования барьерных островов требуется постоянный уровень моря, чтобы волны могли концентрировать песок в одном месте.

Теория оффшорного бара

В 1845 году француз Эли де Бомон опубликовал отчет об образовании барьеров. Он считал, что волны, движущиеся на мелководье, взбивают песок, который откладывается в виде подводной полосы , когда волны разбиваются и теряют большую часть своей энергии. По мере вертикального развития бары постепенно поднимались над уровнем моря, образуя барьерные острова.

Было замечено образование нескольких барьерных островов в результате этого процесса вдоль побережья Мексиканского залива полуострова Флорида, в том числе: Северный и Южный Анклот-Барс, связанные с Анклот-Ки , островом Три Рукера , Шелл-Ки и Южным Банс-Ки .

Теория нарастания слюны

Американский геолог Гроув Карл Гилберт в 1885 году впервые заявил, что барьерные отложения произошли из прибрежных источников. Он предположил, что осадки, перемещающиеся в зоне прибоя за счет волнения при прибрежном дрейфе, образуют косы, идущие от мыса параллельно берегу. Последующее прорыв кос штормовыми волнами приведет к образованию барьерных островов.

Теория погружения

Острова Дерньер в 1853 и 1978 годах. Волны отделяют острова Дерньер от материка.

Уильям Джон МакГи в 1890 году пришел к выводу, что восточное побережье и побережье Персидского залива Соединенных Штатов подвергаются затоплению, о чем свидетельствуют многочисленные затопленные речные долины, расположенные вдоль этих побережий, включая Раритан , Делавэр и Чесапик заливы . Он считал, что при погружении прибрежные хребты отделились от материка, а за хребтами образовались лагуны. Он использовал барьерные острова Миссисипи-Алабама (состоят из островов Кэт , Шип , Хорн , Пти-Буа и Дофин ) в качестве примера, где в результате прибрежного затопления образовались барьерные острова. Позже выяснилось, что его интерпретация неверна, когда возраст прибрежной стратиграфии и отложений был более точно определен.

Вдоль побережья Луизианы бывшие доли дельты реки Миссисипи были переработаны воздействием волн, образуя комплексы пляжных хребтов. Длительное затопление болот за барьерами превратило эти бывшие водно-болотные угодья с растительностью в открытые водные территории. В течение 125 лет, с 1853 по 1978 год, две небольшие полузащищенные бухты за барьером превратились в большой водоем озера Пельто, что привело к отделению островов Дерньер от материка.

Боулдер Банк

Необычная природная структура Новой Зеландии может дать ключ к разгадке процессов формирования барьерных островов. Валунная отмель у входа в Нельсон-Хейвен на северной оконечности Южного острова представляет собой уникальный участок скалистого грунта длиной 13 км и шириной несколько метров. Это не строго барьерный остров, поскольку на одном конце он связан с материком. Валунная отмель сложена гранодиоритом из Маккей-Блафф, который находится недалеко от места, где отмель соединяется с материком. До сих пор ведутся споры, какой процесс или процессы привели к образованию этой странной структуры, хотя прибрежный дрейф наиболее распространенной гипотезой является . Исследования проводились с 1892 года по определению скорости движения валунов. Скорость движения гравия верхнего слоя оценивается в 7,5 метров в год.

Типы

Ричард Дэвис различает два типа барьерных островов: с преобладанием волн и со смешанной энергией.

Доминирование волн

Барьерные острова, где преобладают волны, длинные, низкие и узкие и обычно ограничены нестабильными заливами на обоих концах. Наличие прибрежных течений, вызванных волнами, приближающимися к острову под углом, будет переносить осадки на большие расстояния, расширяя остров. Береговые течения и возникающее в результате расширение обычно направлены в одном направлении, но в некоторых случаях течения и расширения могут возникать по направлению к обоим концам острова (как это происходит на островах Анклот-Ки , Три-Рукер-Бар и Сэнд-Ки на побережье Мексиканского залива). Флорида). Веера смыва на лагунной стороне барьеров, где штормовые нагоны захлестнули остров, являются обычным явлением, особенно на более молодых барьерных островах. Барьеры, в которых преобладают волны, также подвержены разрушению штормами, создавая новые заливы. Такие бухты могут закрываться, поскольку осадки переносятся в них прибрежными течениями, но могут стать постоянными, если приливная призма (объем и сила приливного потока) достаточно велика. Старые барьерные острова, на которых накопились дюны, менее подвержены смыву и открытию заливов. Острова, на которых преобладают волны, требуют обильного запаса наносов для роста и развития дюн. Если барьерный остров не получает достаточного количества осадков для роста, повторяющиеся смывы штормов будут мигрировать остров в сторону материка.

Смешанная энергетика

Остров Джекилл в американском штате Джорджия.

Барьерные острова с преобладанием волн могут в конечном итоге превратиться в барьерные острова со смешанной энергией. Острова барьера смешанной энергии формируются как волновой энергией, так и приливным потоком. Поток приливной призмы перемещает песок. Песок накапливается как на прибрежной, так и на прибрежной стороне залива, образуя дельту паводка или мель на стороне залива или лагуны залива (из песка, приносимого приливом), а также дельту отлива или мель на открытой воде. боковой (из песка, вынесенного отливом). Большие приливные призмы имеют тенденцию образовывать большие отливные отмели, которые могут подниматься настолько, что обнажаются во время отлива. Отливные отмели преломляют волны, приближающиеся к заливу, локально меняя направление прибрежного течения, перемещающего песок вдоль побережья. Это может превратить отливную отмель в автоматы перекоса, которые мигрируют в конец острова вверх по течению от входного отверстия, увеличивая ширину барьера возле входного отверстия (создавая барьерный остров в виде «голени»). Этот процесс захватывает песок, переносимый прибрежным течением, не позволяя ему достичь нижней части залива, вызывая голод на этом острове.

Многие из морских островов в американском штате Джорджия относительно широки по сравнению с их длиной, параллельной берегу. Сиеста-Ки, штат Флорида , имеет характерную форму голени с широкой частью на северном конце, недалеко от устья Филлипи-Крик .

Экологическое значение

Барьерные острова имеют решающее значение для смягчения океанских волн и других штормов для водных систем на материковой стороне барьерного острова, а также для защиты береговой линии. Это эффективно создает уникальную среду с относительно низкой энергией и солоноватой водой . В результате таких условий в зависимости от окружающей среды могут возникнуть многочисленные системы водно-болотных угодий, такие как лагуны, устья рек и/или болота. Обычно они представляют собой богатую среду обитания для разнообразной флоры и фауны. Без барьерных островов эти водно-болотные угодья не могли бы существовать; они будут уничтожены ежедневными океанскими волнами и приливами, а также океанскими штормами. Одним из наиболее ярких примеров являются барьерные острова Луизианы .

См. также

• Северо-Фризский барьерный остров
• Внешние банки
• Вирджиния Барьерные острова
• Нью-Йоркские Барьерные острова
• Техасские барьерные острова
• Морские острова
• Остров Лонг-Бич
• Остров Лысой головы

Источники

• Дэвис, Ричард А. младший; Фитцджеральд, Дункан М. (2004), Пляжи и побережья , Соединенное Королевство: Blackwell Publishing , ISBN  978-0-632-04308-8
• Дэвис, Ричард А. младший (2016). Барьерные острова полуострова Флорида . Сарасота, Флорида: Pineapple Press . ISBN  978-1-56164-8085 .
• Мортон, Роберт А. (2007), Исторические изменения на барьерных островах Миссисипи-Алабама и роль экстремальных штормов, уровня моря и деятельности человека (PDF) , Геологическая служба США.