Геологическая деятельность болот реферат

Обновлено: 05.07.2024

Болотом называют постоянно увлажненный участок земной поверхности с типичной гидрофильной растительностью, покрытый слоем торфа мощностью не менее 30 см в неосушенном состоянии. Если мощность торфа составляет менее 30 см, такие земли называют заболоченными.

Для создания условий заболачивания необходим равнинный рельеф с небольшими понижениями. Питание болот водой может быть атмосферным, подземными водами и смешанным.

Глубина залегания уровня грунтовых вод обычно небольшая — несколько десятков сантиметров.

Геологическая деятельность болот заключается в накоплении болотных отложений и в природном регулировании поверхностного стока.

Обозначения на картах болотных отложений — hQ или bQ.

Состав болотных отложений — различные виды торфа и сапропель. Торф различается составом растительности, из которого он сформирован, и степенью ее разложения. Сапропель — это пресноводный ил, находящийся в текучем состоянии. Форма залегания торфяных отложений горизонтальная, мощность может достигать нескольких метров.

При строительстве слой болотных отложений обычно удаляется, а при использовании земли под сельскохозяйственные угодья чаще может быть срхранен. В случае полного водонасыщения и высокой степени разложения органического материала болотные отложения превращаются в труднопроходимую трясину.

Торф и сапропель могут использоваться в качестве полезных ископаемых, как удобрения, слабо разложившийся торф — как топливо.

В центральной и северной части России болота выполняют важную геологическую роль как регулятор поверхностного стока воды. Весной болота накапливают запасы воды и далее в меженный период, когда осадков выпадает немного, постепенно отдают свою воду, поддерживая речной сток. В XX в. в европейской части России были выполнены большие объемы осушительных работ. К сожалению, при этом был нарушен и подорван природный процесс саморегуляции водного режима многих территорий, что привело к обмелению рек в летний период.

Как уже отмечалось, в пределах болот глубина залегания грунтовых вод небольшая и вода целый сезон может стоять практически на поверхности. Вместе с тем в маловодные годы уровень грунтовых вод уходит на глубины в несколько метров, зона аэрации осушается, высыхает, и создаются условия для торфяных пожаров, которые возможны как в естественных условиях, так и на осушенных территориях. При этом горит торф, находящийся на некоторой глубине.

Небольшой дождь потушить такой пожар не способен, так как небольшое количество воды проникает в сухой торф на глубину всего в несколько сантиметров. Чтобы потух торфяной пожар, необходим период времени в несколько недель, когда дождевая вода сможет проникнуть сверху вниз в зону горения. По времени это происходит осенью, зимой или даже под конец зимы.

Цели работы:
проанализировать экологические и ландшафтные условия возникновения болот и особенности их трансформации под действием техногенных процессов в связи с их освоением;
выявить географические закономерности размещения болот на Земном шаре.

Содержание работы

Введение
Физико-географические особенности болот
1.1 Общая характеристика болот
1.2 Происхождение болот
1.3 Строение, морфология и гидрография торфяных болот
1.4 Классификация типов болот
1.5 Распространение болот на Земном шаре
Геологическая деятельность болот
2.1 Образование торфа
2.2 Использование торфа
Заключение
Список используемой литературы

Файлы: 1 файл

Болота.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУВПО Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева

кафедра физичеcкой географии

Геологическая деятельность болот

1.1 Общая характеристика болот

1.2 Происхождение болот

1.3 Строение, морфология и гидрография торфяных болот

1.4 Классификация типов болот

1.5 Распространение болот на Земном шаре

2.1 Образование торфа

2.2 Использование торфа

Список используемой литературы

Болота – это молодость Земли.

Болотные комплексы необычайно широко распространены по всему земному шару. Они встречаются, чуть ли не во всех природных зонах. В России болота и заболоченные земли занимают более 10% ее площади. Считают, что в нашей стране сосредоточено не менее 60% всех болот мира. Они играют заметную роль в природе, имеют важное научное и хозяйственное значение.

Изучение болот представляет теоретический интерес не только для геологов, ботаников, гидрологов, но также и для географов и ландшафтоведов как своеобразный комплекс природных явлений. В последние десятилетия антропогенная нагрузка на болотные ландшафты постоянно возрастала в связи с мелиорацией и торфоразработками. Это привело к ухудшению экологической ситуации в болотных системах. Большим пробелом в освоении болот и стабилизации экологической обстановки является отсутствие данных об особенностях функционирования болотных систем после техногенного воздействия на них, а также взаимодействия и влияние их на сопряжённые с ними системы рек и озёр. Поэтому проблема изучения болотных экосистем очень актуальна.

Цели работы:

проанализировать экологические и ландшафтные условия возникновения болот и особенности их трансформации под действием техногенных процессов в связи с их освоением;

выявить географические закономерности размещения болот на Земном шаре.

Задачи:

рассмотреть геологические факторы образования болот;
выявить ведущие эколого-ландшафтные факторы развития болот и торфообразования;
рассмотреть географические закономерности размещения болот на Земном шаре;
рассмотреть экологическую роль болот;
рассмотреть экологические последствия осушения болот.

Объект исследования: болотные системы.

факторы образования болот и их характеристика;
факторы торфообразования

Методы исследования: аналитический, сравнительный, изучение монографических публикаций и статей, исторический, метод обобщения.

Курсовое исследование написано при использовании литературы по геологии, гидрологии, специализированным исследованиям, раскрывающим затронутую в работе проблему, а также материалам периодической печати. Библиографический список представлен в конце курсовой работы.

1. Физико-географические особенности болот

1.1 Общая характеристика болот

Болота, как и другие природно-территориальные комплексы, составляющие биосферу, служат важным элементом в системе взаимосвязи, взаимодействия отдельных её компонентов: климата, почв, вод, литогенной основы и т.д.

Одни болотоведы считают обязательным признаком болота торфообразование и торофнакопление (Р.И. Аболин, 1914; И.А. Богдановская-Гиенэф, 1946; Е.А. Галкина, 1946; К.Е. Иванов, 1975; С.Н. Тюремнов, 1976; и др.), другие в принципе допускают существование болот без торфа (В.Н. Сукачев, 1926; В.В. Докучаев, 1949; Н.И. Пьявченко, 1963; Ф.З. Глебов, 1969; Нейштадт, 1971; Е.М. Брадис, 1974). Другие учёные (О. Зендтнер, 1854; А.Ф. Флеров, 1914) отожествляли болото с типом растительности.

Наиболее последовательны в отстаивании позиции, согласно которым существуют торфяные и минеральные болота (А.А. Ниценко, 1967; Н.Я. Кац, 1971). К ним же относятся торфяники, минеральные болота с мелким слоем торфа или аллювиальным субстратом, заболоченные земли (леса, луга, тундры), пресноводные и солоноводные сообщества гидрофитов с минеральными, органоминеральными, минерально-органическими или органическими водными седиментами (сапропели) и даже солончаки.

Большинством авторов было принято, что болото – природный комплекс, обладающий рядом признаков, таких как избыточное увлажнение земной поверхности, произрастание особой влаголюбивой растительности и накопление неразложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф, глубиной не менее 30 см. При слое торфа менее 30 см. участок относится к заболоченным землям. Главным критерием разграничения болот и заболоченных земель служит глубина расположения корневых систем растений. Если корневые системы растений остаются связанными с минеральным грунтом, то данный участок земной поверхности следует относить к заболоченным землям. Заболоченные земли представляют собой начальные этапы развития болот. В болотах содержится от 80% до 90% воды в связанном состоянии (капиллярная, адсорбированная, химически связанная) и лишь 10-20% сухого вещества (торфа).

1.2 Происхождение болот

Первые болота на нашей планете появились на стыке двух геологических периодов – силура и девона (350 млн. лет назад). Именно в этот период вышли из водной среды предки современных растений и болота сыграли роль переходного моста, по которому растительность перешла из водной среды в сухопутную.

Первыми представителями растений болот считаются псилофиты. Они просуществовали недолго: появились в конце силура и во второй половине девона вымерли. В карбоне и перми растительный покров формировали представители голосеменных (кордаиты) и папоротникообразные (папоротники, плауны, хвощи и др.). В основном остатками этих растений в указанные периоды были сформированы болотные почвы, широко представленные в наше время в виде залежей каменного угля.

Следует отметить, что древние болота послужили основой для эволюционного развития почв, растений, животных, то есть в становлении современной биосферы.

Современные болота существенно отличаются от ископаемых и насчитывают максимальный возраст – 12 тысяч лет.

Абсолютные датировки самых древних болот в России оценивают их возраст в девять и несколько более тысяч лет. Массовое болотообразование на территории современной таежной зоны началось семь-восемь тысяч лет назад.

Образование болот возможно практически на любом участке суши, если на нем нарушается равновесие между общим приходом влаги и ее расходом (испарение, сток), сопровождающееся заполнением влагой почвенных горизонтов или выходом грунтовых вод на поверхность. Поэтому болотообразовательные процессы наблюдаются фактически во всех климатических зонах — от холодной арктической до субтропической и тропической, отличаясь лишь интенсивностью накопления торфа на поверхности минеральных пород. Интенсивность роста торфяной массы зависит от двух основных причин: общей увлажненности той или иной территории суши и количества тепла.

В целом переувлажнение земель и образование болот определяется суммарным воздействием комплекса физико-географических факторов. Основными из них являются: климат, геоморфологические и гидрогеологические условия.

Широко известно, что распространение болот носит четко выраженные черты зональности, определяемые зональными причинами переувлажнения (климат). Но тип болота, площадь и мощность торфяного горизонта, характер водного питания и водного режима болота, место его расположения, стадия развития и интенсивность болотообразования и прочие особенности каждого конкретного болота в значительной мере зависят от местных факторов.

Климатические условия — количество атмосферных осадков, их распределение во времени, испарение, температура и другие факторы определяют общее увлажнение территории. В зоне избыточного увлажнения среднее многолетнее значение годовых осадков значительно превышает испарение с суши. Не израсходованная влага накапливается и значительно перенасыщает грунт. Вода, заполняя поры почвы, вытесняет из неё атмосферный кислород, т.е. создаются условия анаэробиоза. В почве получает развитие восстановительный процесс, происходит накопление закисных соединений железа и других элементов, которое влечет за собой оглеение грунта. Вследствие недостатка кислорода в почве подавляется жизнедеятельность микроорганизмов, участвующих в разложении отмерших остатков растений, они накапливаются, образуя торф.

Общеизвестно, что в областях с жарким и сухим климатом болот нет или они встречаются крайне редко и лишены торфа. В областях же с прохладным и влажным климатом болота встречаются повсеместно и имеют развитую торфяную залежь. В условиях степи малое количество осадков при высоких летних температурах обусловливает низкую относительную влажность воздуха и повышенную транспирацию, что не способствует болотообразованию. Но тоже количество осадков при низких летних температурах в тундре создаёт повышенную относительную влажность воздуха, благоприятствующую заболачиванию. Кроме того этому способствует залегание на небольшой глубине водоупорного горизонта из вечной мерзлоты.

Болотом называют избыточно увлажненный участок суши, покрытый гидрофильной растительностью, обладающий слоем торфа мощностью более 30 см. Формирование болот и специфика протекающего в них осадконакопления определяются следующими факторами: климат, рельеф, геологическое строение территории, растительность. Если заболачивание сопровождается торфонакоплением, возникают торфяные болота. Мощность слоя торфа в них должна превышать 30 см, если же она меньшая, то избыточно увлажненные территории называют заболоченными землями.

Болотами на Земле занято около 2 млн км 2 , а торфяные залежи – массивы торфа, мощностью более 0,5 м – распространены на территории свыше 1,75 млн км 2 . В пределах Беларуси современные торфяники охватывают примерно 12,5 % площади, их средняя мощность составляет 1,9 м, наибольшая достигает 12 м в массиве Ореховский Мох в Узденском районе.

Главный результат геологической работы болот – накопление торфа. Помимо торфа, нередко образуются и другие осадки, в том числе минеральные.

Торф – органогенная горная порода от желто-коричневого до черного цвета, состоящая из растительных остатков, разлагавшихся в условиях высокой влажности и дефицита воздуха. Состав торфа зависит от состава растительности, а значит, от климата, от происхождения болота и от его типа по местоположению и условиям образования. Главное значение в торфообразовании принадлежит процессам биохимической гумификации, осуществляемым микроорганизмами. Процентное содержание возникающего при этом гумуса характеризует степень разложения торфа. Последний показатель увеличивается вниз по разрезу во всех типах торфяников и определяет структуру и текстуру торфа. Вниз по разрезу возрастает также плотность торфа, его окраска становится темнее. Среднегодовая скорость прироста торфяников составляет около 1 мм, хотя может сильно колебаться в зависимости от местных природных условий.

Структура торфа изменяется от биоморфно-детритусовой, волокнистой при низкой степени разложения, до аморфной при высокой. Содержание влаги в невысушенном торфе достигает 80–95 %, доля минеральных веществ – зольность – колеблется от 2–4 % в верховых торфяниках до 4–18 % в низинных.

Текстура торфа, как правило, пористая и неслоистая. Пористость составляет от нескольких процентов при высокой степени разложения до 70–80 % при низкой.

По происхождению различают болота озерные, лесо-луговые и приморские. Соответственно условиям образования они отличаются составом отложений и выраженностью в рельефе.

Озерные болота возникают при зарастании (дистрофии) озер (рис. 7). Зарастание водоема идет от берегов к центру, и главное значение в этом процессе принадлежит травяной растительности, укореняющейся на дне озера, или же плавающей по поверхности. Среди отложений господствуют травяные торфа. В зависимости от формы озерной котловины процесс заболачивания приобретает некоторые особенности.

Рис. 7. Стадии заболачивания озера (по К.И. Лукашеву, 1971):

А – открытое водное пространство; Б – прибрежно-водная растительность;

В и Г – осоковое низинное болото; Д – сосновый лес на сфагновом торфе.

1 – сфагновый торф; 2 – осоковый торф; 3 – сапропель; 4 – минеральный грунт;

5 – сапропелевый торф.

Озера, берега которых полого уходят под воду, зарастают укореняющимися травами. Травы распределяются по глубине, образуя концентрические полосы. На прибрежном мелководье глубиной до 1 м в озерах умеренных широт произрастают осоки, рдесты, ситник, стрелолист и др. На глубине 2–3 м распространены камыши, тростники. Еще глубже (4–5 м) их сменяют водяные лилии и широколиственные рдесты. В центральной и самой глубокой части котловины обитают сине-зеленые, зеленые и диатомовые водоросли. Соответственно зонам растительности накапливаются осадки разного состава. Близ берега отлагается осоковый торф, глубже – камышовый и тростниковый торф, затем – торфянистый сапропель и, наконец, сапропель карбонатный или кремнистый. По мере заполнения водоема осадками, площадь водного зеркала уменьшается, зоны растительности сдвигаются ближе к центру. Это влечет за собой смену состава торфа: на первоначально накопившийся тростниковый торф оседает осоковый и т. д. Постепенно озеро превращается в вогнутое низинное болото, которое со временем может трансформироваться в выпуклое верховое (рис. 8).

Рис. 8. Разрез верхового болота,

возникшего путем зарастания озера (по К.И. Лукашеву, 1971):

1 – минеральное дно; 2 – пресноводный мергель; 3 – сапропелит; 4 – тростниковый торф; 5 – хвощовый торф; 6 – осоковый торф; 7 – лесной торф; 8 – гипновый торф; 9 – шейхцериево-сфагновый торф; 10 – пушицево-сфагновый торф.

Глубокие, с круто погружающимися берегами озера зарастают также от берега, но уже плавающей растительностью: сабельником, белокрыльником и проч. Вначале возникает сплавина – слой водных и болотных корневищных растений, наползающий с берега на водоем. Со временем сплавина утолщается и уплотняется. Иногда на самых мощных сплавинах растут деревья. Отмирающая растительность сплавины создает плавающий торфяник-зыбун травяного или древесно-травяного состава. На дне под зыбуном отлагаются озерные осадки – сапропели, сложенные смесью минеральных частиц и органических остатков, вымытых из сплавины. Иногда погружающаяся сплавина смыкается с нижележащим сапропелем. Тогда зыбкое болото (трясина) превращается в сплошное плотное болото. Таким образом, зарастание озера и заполнение его осадками происходят в двух направлениях: от берегов к центру, а также от поверхности ко дну (или от дна к поверхности).

Лесо-луговые болота образуются за счет подтопления поверхности подземными водами или атмосферными осадками. Соответственно условиям водного питания болот, выделяют три типа торфов: низинные, верховые и переходные. Посмотреть самые прикольные картинки вы сможете на сайте prostoklevo.ру. Также здесь вы найдете уйму увлекательных карикатур, анекдотов, афоризмов и многое другое!

Торфа низинного типа возникают либо в понижениях рельефа, подтапливаемых грунтовыми водами, либо на месте заросших озер. Питающие их подземные воды эвтрофны – богаты минеральными солями. Растительность болот разнообразна: мхи, травы, кустарники, деревья. Торфа отличаются высокой зольностью (6–18 %, иногда до 50 %), содержат до 3,8 % азота и до 1 % серы. В составе золы преобладают окислы магния и кальция, иногда значительно содержание фосфора. Низинные торфа характерны для гумидных условий лесных зон умеренных и низких широт. На территории Беларуси низинные торфяники господствуют, занимая около 80 % площади всех торфяных массивов. Встречаются повсеместно, наиболее распространены в пределах Полесья. Приурочены к отрицательным формам рельефа; сложены гипновыми, осоковыми, тростниковыми и древесными торфами.

Торфа верхового типа приурочены к понижениям рельефа, где в рыхлых поверхностных породах над близлежащим водоупором скапливаются атмосферные осадки. Дождевым водам свойственна кислая химическая реакция и олиготрофность – бедность минеральными солями. Просачиваясь сквозь грунты, кислые воды выщелачивают из почвы питательные вещества, заполняя поры, препятствуют доступу воздуха к корням деревьев и трав. Такие условия выдерживают лишь самые нетребовательные растения – мхи. Вначале распространяются мхи зеленые – гипновые (кукушкин лен), затем – сфагновые. Во мхах скапливается вода, не пропускающая атмосферный кислород, поэтому органические остатки полностью не разлагаются и формируют торф. Составу сфагнового мха присущи биохимически обусловленные особенности. Ферменты, содержащиеся в сфагнуме, разрушают протоплазму клеток после их отмирания. Высвободившиеся при этом азот и минеральные соли усваиваются живыми растениями. В итоге вверх по разрезу прогрессивно уменьшается зольность: содержание минеральных элементов питания в горизонте живого сфагнума несравнимо большее, чем в подстилающем торфе. Зольность верховых торфов не превышает 4 %. В составе минеральной части господствует SiO₂. Гораздо ниже, чем в низинных торфах, содержание азота (1,5 %) и серы (0,2 %). Торфонакопление активно протекает в центре массива, поскольку на края поступают минерализованные воды, стекающие с окружающей местности и препятствующие развитию сфагнума. Образуется торфяная залежь с выпуклой поверхностью. На верховом торфянике может расти болотная сосна, кустарники и кустарнички, корневищные травы: осоки и злаки. Однако бедность питательными веществами не позволяет всем группам растений развиваться одновременно. Поэтому в жизни сфагнового болота наблюдаются смены растительности, отражающиеся в составе и строении торфа. Особенность разреза верховых торфяников – чередование горизонтальных слоев торфа разного состава: мохового (слои широкие и светлые) и древесного (слои узкие и темные). Верховые торфяники характерны зонам тундры, лесотундры и тайги: их мощность соответственно достигает 2, 10 и 20 м. В Беларуси верховые торфяники чаще всего встречаются на территории Поозерья и Центрально-Березинской равнины; сложены торфами сфагновыми, пушицево-сфагновыми, шейхцериевыми, иногда содержат остатки древесины.

Торфа переходного типа возникают, когда начинается образование верхового торфяника поверх низинного: болото питается как подземными, так и атмосферными водами. Отложения представлены остатками растительности, присущей болотам низинным и верховым. Накопления обладают небольшой мощностью, образуют прослои между низинными и верховыми торфами, характеризуются невысокой зольностью – до 8 % и средним содержанием азота – до 2,6 %. Среди всех торфяников Беларуси на долю переходных приходится лишь 2 % площади, и встречаются они там же, где и верховые.

Помимо торфов, в болотах могут накапливаться различные терригенные (песчано-глинистые) и хемогенные осадки, образующие прослои, линзы и гнезда внутри торфа.

Хемогенные накопления характерны для низинных болот. Они представлены белесым известняком СаСО₃, приносимым жесткими подземными водами. В болотах умеренных широт, особенно в зонах тайги и смешанных лесов накапливаются железные руды: светло-серый сидерит FeCO₃, превращающийся в результате окисления в бурый лимонит Fe₂O₃ × nН₂О. Нередко в восстановительной среде образуется изумрудно-синий вивианит (Fe₃PO₄)₂ × 8Н₂О, который, окисляясь на воздухе, быстро меняет свою окраску на белую. При выветривании вивианит переходит сначала в фиолетово-синий керченит, а затем в желтовато-серый пицит.

Приморские болота встречаются на пониженных участках отмелых (полого погружающихся) морских берегов и характеризуются сменой соленых вод пресными. Среди приморских болот наиболее распространены болота маршей и мангровые болота. Мангровые болота характерны низким берегам тропических морей, устьям рек. Здесь пресные речные воды сменяются во время приливов солеными морскими. Господствует своеобразная древесная растительность с воздушными и опорными корнями, между которыми на дне накапливаются черные зловонные илы, насыщенные сероводородом, и торфа древесного состава и повышенной зольности.

Озеро — это углубление на поверхности суши — котловина, частично заполненная водой. Озера не обладают непосредственной связью с океанами или морями и наиболее широко развиты в областях гумидного климата, занимая чуть больше 2 % поверхности континентов. Некоторые озера ввиду своих больших размеров называются внутренними морями. Например, Каспийское озеро — это море, имеющее площадь около
37 600 км 2 , максимальную глубину почти в 1000 м и лежащее на 28 м ниже уровня океана. Аральское — бессточное, соленое озеро-море, сейчас почти пересохшее. Имеется ряд других. Озера располагаются как в низменностях, так и в горных районах. Озеро Титикака в Андах находится на высоте почти 4 км. В горной местности располагается самое крупное в мире пресноводное озеро Байкал, содержащее 23 тыс. км 3 прекрасной пресной воды, обладающее площадью 66 тыс. км 2 , максимальной глубиной 1741 м и находящееся над уровнем моря на высоте 455 м.

Образование озерных котловин. Озерные котловины имеют различное происхождение, как экзогенное, так и эндогенное. Озера экзогенного происхождения распространены наиболее широко. На пространствах Севера России они связаны с выпахивающей, т. е. экзарационной, деятельностью последнего оледенения и во многих местах, особенно в Карелии, имеют общую субмеридиональную ориентировку. Многие озера старичного, пойменного, дельтового типа связаны с деятельностью рек и распространены на обширных пространствах Западно-Сибирской низменности, Восточной Сибири и Северо-Востока России. Эти озера обладают небольшими размерами и часто имеют серповидную в плане форму. Маленькие и неглубокие озера связаны с карстовыми котловинами, иногда с провальными суффозионными воронками. В горных областях озера нередко возникают в связи с обвалами, перегораживающими речные долины.

В областях развития криолитозоны многие озера имеют термокарстовое происхождение, а также связаны с любыми участками местного протаивания, в том числе вызванного техногенными причинами.

Эндогенные по происхождению озера связаны с молодыми грабенами или их системами в активных рифтовых зонах. В Восточной Африке расположена позднекайнозойская рифтовая зона, в отдельных грабенах которой находятся глубокие озера: Мверу, Ньяса, Рудольф, Танганьика и др. В России озеро Байкал приурочено к молодому, активному рифту, как и еще ряд озер в этом же районе.

Много небольших озер в вулканических областях, например на Камчатке, где озера приурочены к кальдерам, к кратерам на вершинах потухших вулканов. Лавовые потоки нередко играют роль плотин, перегораживающих долины, а выше плотин возникают озера.

Крупные озера-моря типа Каспийского, Аральского, Виктории и Чад в Африке и др. приурочены к тектоническим опусканиям в земной коре.

В последней половине ХХ в. возникло много больших озер-водохранилищ на крупных реках как в России, так и в зарубежных странах, которые существенно влияют на окружающую, в том числе геологическую, среду, изменяют климат целых регионов. Достаточно привести в пример зарегулированную Волгу, Днепр, Енисей, Нил и многие другие реки. В России сейчас 2220 больших, средних и малых водохранилищ с суммарным объемом 793 км 3 , что составляет 18,6 % от стока всех рек России, их общая площадь — 65 тыс. км 2 , а это 0,4 % площади всей России.

Состав озерной воды.

Подавляющее большинство озер заполнено пресной водой — речной, родниковой, таящих льдов, снегов. Реже озера имеют соленую или солоноватую воду — Каспийское и Аральское озера-моря, Алаколь, Лобнор, Убсу-Нур в Джунгарии и на Южном Алтае; Ван и Урмия на Кавказе; Мертвое море-озеро на Ближнем Востоке; Большое соленое озеро в США. Соленость озерной воды в Мертвом море достигает 310 г/л, а в озере Эльтон в Прикаспийской впадине 280 г/л, т. е. это уже почти рассолы. В Каспии соленость вод в среднем 12,85 ‰, но есть участки, где она составляет 0,2–0,3 ‰.

В озерной воде в зависимости от климатической зоны существенно меняются содержание биогенных веществ, щелочности, кислорода, температура поверхностных и глубинных вод, их циркуляция и другие параметры. Характер минерализации в озерах различный. Есть озера хлоридные, сульфатные, карбонатные. В связи в тем что в озера впадают реки, последние приносят в воды озер как механические, так и различные органические взвеси. В пресных мелководных озерах много гуминовых веществ, обусловленных широким развитием растительности. В зависимости от сезонов в озерах преобладают либо механические взвеси, обычно весной и осенью, либо органические летом. В Байкале вода исключительно чистая и прозрачная. Это самое крупное хранилище пресной воды на планете, превышающее по своему объему (23 тыс. км 3 ) объем вод всех Великих озер Северной Америки и содержащее 20 % мировых запасов пресных вод. Надо отметить, что и возраст Байкала один из древнейших на планете, т. к. озеро образовалось 25–30 млн лет назад, но в нем не наблюдается признаков старения. Огромная масса рачков — эпишура — способна за один год три раза профильтровать
50-метровый слой байкальской воды, в которой и так очень мало взвешенных и растворенных примесей, но много кислорода, т. к. вода холодная. Минерализация байкальской воды составляет 94,4 мг/л, тогда как в других озерах она превышает 200–300 мг/л.

Перемещение воды в озерах, если они не проточные, ограниченно. Волновые процессы, связанные с ветром, также не очень сильные, хотя волны в несколько метров на крупных озерах не редкость. Если ветер, да еще сильный, дует длительное время в одну сторону, то образуются нагонные волны, или сейши, при этом на наветренной части озера его уровень повышается, а в другой части, наоборот, наблюдается сгон воды. Какие-то движения характерны для верхних горизонтов водной массы в застойных озерах, тогда как нижние остаются неподвижными. В таких условиях они насыщаются сероводородом за счет разложения органических остатков.

Геологическая деятельность озер характеризуется как разрушительной, так и созидательной работой, т. е. накоплением осадочного материала.

Абразия берегов осуществляется только волнами и редко течениями. Естественно, в крупных озерах с большим водным зеркалом разрушительное действие волн сильнее. Но если озеро древнее, то береговые линии уже определились, профиль равновесия достигнут и волны, накатываясь на неширокие пляжи, только переносят песок и гальку на небольшие расстояния.

Если же озеро молодое, то абразия стремится срезать берега и достигнуть профиля равновесия. Поэтому озеро как бы расширяет свои границы. Подобное явление наблюдается в недавно созданных крупных водохранилищах, в которых волны срезают берега со скоростью
5–7 м в год. Как правило, озерные берега покрыты растительностью, что уменьшает волновое воздействие.

Осадконакопление в озерах осуществляется как за счет привноса обломочного материала реками, так и биогенным, а также хемогенным путями. Реки, впадающие в озера, как и временные водные потоки, несут с собой различный по размеру материал, который откладывается у берега либо разносится по озеру, где взвесь выпадает в осадок. Как правило, в озерных терригенных отложениях наблюдается очень тонкая слоистость, которая связана с сезонными колебаниями климата,
т. к. весной привнос материала больше, чем зимой, и он более грубый, а в горных озерах больше летом, когда тают снега и ледники. В крупных озерах, в устьях впадающих в них рек формируются небольшие дельты.

Органогенное осадконакопление обусловлено обильной растительностью на мелководьях, хорошо прогреваемых солнцем. Берега покрыты разнотравьем, а под водой растут водоросли. Зимой, после отмирания растительности, она скапливается на дне, образуя слой, богатый органикой. В поверхностном слое воды развивается фитопланктон, цветение которого происходит летом. Осенью, когда водоросли, трава и фитопланктон погружаются на дно, там образуется илистый слой, насыщенный органикой. Так как на дне в застойных озерах кислорода почти нет, то анаэробные бактерии превращают ил в жирную, желеобразную массу — сапропель , содержащую 60–65 % углерода, которую используют как удобрение или лечебную грязь. Сапропелевые слои имеют мощность в несколько метров, хотя иногда достигают 30 и даже
40 м, как, например, в Переяславском озере на Русской равнине. Запасы ценного сапропеля огромны и только в Белоруссии составляют 3,73 млрд м 3 , хотя там и происходит их усиленная добыча.

В некоторых озерах формируются невыдержанные слои известняков — ракушечников или диатомитов, образующихся из диатомовых водорослей, имеющих кремневый скелет.

Многие озера в наши дни подвергаются большой антропогенной нагрузке, что изменяет их гидрологический режим, уменьшает прозрачность вод, резко увеличивается содержание азота и фосфора. Поступление в озера этих биогенных веществ вызывает их эвтрофикацию и даже гиперэвтрофикацию. Техногенное влияние на озера заключается в сокращении площадей водосборов, перераспределении потоков грунтовых вод, использовании озерных вод как охладителей для электростанций, в том числе АЭС.

Хемогенные отложения особенно характерны для озер аридных зон, где вода интенсивно испаряется и поэтому происходит выпадение в осадок поваренной и калийной солей (NaCl), (KCl, MgCl2), мирабилита (Na2SO4 · 10H2O), соды (Na2CO3 · 10H2O), соединений бора, серы и др. В зависимости от наиболее характерных хемогенных осадков озера подразделяются на сульфатные, хлоридные, боратные. Последние характерны для Прикаспийской низменности (Баскунчак, Эльтон, Индер). Сезонные климатические изменения выражаются в чередовании тонких слоев, т. к. выпадение солей интенсивнее происходит летом, чем зимой. Нередко в озерах накапливаются железистые и марганцевые конкреции размером до нескольких сантиметров, которые иногда образуют сплошной слой мощностью в несколько метров. Такие железные руды в древности шли в разработку.

В настоящее время многие озера нуждаются в восстановлении, в частности те, которые подверглись антропогенному эвтрофированию. Необходимо уменьшить приток в них биогенных веществ и продуктов эрозии.

10.2. Геологическая деятельность болот

Болото представляет собой аккумулятивное образование, характеризующееся временным или постоянным избыточным увлажнением, наличием влаголюбивой растительности и присутствием торфяных залежей. Влажные зоны теплого и умеренного климата — основные участки суши, где болотный процесс является ведущим, а общая площадь современных болот на земном шаре превышает 2 млн км 2 , и торфяные залежи распространены на площади в 113 тыс. га. В России болота Западной Сибири содержат 39 % мировых запасов торфа и занимают три физико-географические зоны: лесостепь, тайгу и тундру. Такие болота, как Васюганское (53 тыс. км 2 ), Салымо-Юганское (732 км 2 ), Лайменское (502 км 2 ), являются крупнейшими в мире.

Для существования болота необходимы высокий уровень стояния грунтовых вод, наличие впадин в рельефе поверхности Земли, достаточное количество осадков и отсутствие контраста их распределения по временам года, а также значительная биомасса влаголюбивой растительности.

Типы болот определяются условиями их формирования и положением в рельефе местности.

Низинные болота характерны для понижений в рельефе и приурочены к плоским, иногда обширным низинам, окаймленным возвышенностями. В таких низинах водный сток обычно замедленный, питаются они за счет либо поверхностных текучих вод, либо подземного стока при наличии неглубоко залегающего водоупора. В низинных болотах влаголюбивая растительность обладает большой массой и представлена осокой, тростником, различными мхами, кустарниками. Нередко озера, постепенно зарастающие, превращаются в болота низинного типа.

Верховые болота имеют меньшие размеры, чем низинные, и располагаются во впадинах на возвышенных участках рельефа. Питаются верховые болота за счет атмосферных осадков, т. к. на водоразделах уровень грунтовых вод залегает глубоко и необходим близповерхностный слой водоупорных пород, чтобы задерживать влагу. В верховых болотах, бедных минеральными солями, распространен белый сфагновый мох, а также различные кустарники и древесная растительность,
т. к. верховые болота быстро зарастают.

Переходный тип болот характеризуется питанием за счет как подземных вод, так и атмосферных осадков, и в таких болотах развита растительность, не требующая большого количества минеральных веществ.

Происхождение болот и отложения. Крупные болотные районы с интенсивным накоплением торфа приурочены к обширным пространствам в Западно-Сибирской низменности, на севере Восточно-Европейской равнины, в Прибалтике. Горизонтальная климатическая зональность, радиационный баланс, количество атмосферных осадков обеспечивают высокую степень увлажненности и замедленный, почти до полного его прекращения, сток в условиях очень слабо расчлененного рельефа. Возникают торфяно-болотные ассоциации, как, например, в Мещере, Припятском Полесье, на Обь-Иртышском междуречье в Западной Сибири.

Существование болот зависит от ежегодного прироста биомассы и, одновременно, от процесса опада — отмирания растений. Когда прирост биомассы и величина опада сравняются, за этим наступает период деградации биомассы и болота в целом.

В речных долинах, где развиты многочисленные меандры и старицы, скорость стока вод замедляется настолько, что в илистом грунте начинают укореняться ростки водных растений, которые, в свою очередь, еще более замедляют и так невысокую скорость течения, и начинается зарастание дна. Река уже не дренирует пойму, в ней возникают избыточное увлажнение и рост специфической болотной растительности. Образуется пойменное болото , обычно развивающееся там, где преобладает аккумулятивная деятельность поверхностных вод.

Болота служат консервантом воды, особенно в торфяных отложениях. Так, в Западной Сибири при заболачивании 1 млн км 2 и запасах торфа 120 млрд т при влажности 40 % воды в торфе содержится примерно 1000 км 3 , что значительно больше годового стока рек во всем этом регионе.

Болота обогащают атмосферный воздух кислородом и поглощают углекислый газ, тем самым консервируя углерод. В то же время болота выделяют большое количество метана (СН4) за счет разложения растительных остатков в анаэробных условиях. Болота дают до 50 % метана, поступающего с территории России.

Среди болотных отложений наибольшее значение имеет торф , образующийся в результате накопления отмершей болотной растительности — различных трав, мхов, кустарников и деревьев. Погрузившаяся в воду растительность постепенно образует слой в несколько метров, в котором при недостатке кислорода происходят неполное разложение остатков растительности с помощью микроорганизмов, формирование гумуса — темного аморфного органического вещества — и увеличение содержания углерода до 55–60 %. Следовательно, торф — это полуразложившиеся растительные остатки бурого цвета. Различные виды торфа связаны с преобладающим типом болотной растительности — осоковой, тростниковой, древесной, сфагновой (моховой) и др. Для образования торфа необходимы избыточная увлажненность, замедленный водообмен, низкая степень аэрации, формирование особой геохимической среды. В торфе содержится не более 50 % минеральных компонентов в пересчете на сухое вещество.

Районы с интенсивным торфонакоплением приурочены к зоне умеренного климата в Северном полушарии и в бассейне Конго в Центральной Африке. Торф используется как топливо, хотя и невысокого качества из-за большой зольности. Под Москвой уже почти 100 лет работает Шатурская ТЭС, потребляющая торф из обширных болот, где мощность торфа превышает 10 м, а всего в Московской области торфом покрыто 260 тыс. га и находится 1668 торфяных месторождений, из которых 562 уже выработаны. Второе по важности применение торфа — удобрение в сельском хозяйстве. Из торфа получают также теплоизоляционный материал, деготь, парафин, воск, красители для дерева, различные фильтры и др. Мировые запасы торфа превышают 500 млрд т, из них на Россию приходится около 190 млрд т, а по некоторым данным — 250 млрд т,
т. е. половина мировых запасов.

Говоря о болотных отложениях, нельзя не упомянуть углеобразования . Пласты торфа, погружаясь при отрицательных движениях земной коры, подвергаются давлению вышележащей толщи пород и воздействию повышающейся с глубиной температуры, в связи с чем торф претерпевает изменения, проходя несколько стадий.

Буроугольная стадия изменения торфа заключается в обогащении его углеродом и в сильном превращении остатков растительности. Так образуется бурый уголь, сравнительно рыхлое вещество, в котором появляются более сложные гумусовые кислоты, отсутствующие в торфе.

В дальнейшем под влиянием более высоких температур и давлений количество углерода возрастает, и на новой стадии бурые угли переходят в каменные , которые сильно отличаются от бурых. Это твердая, плотная порода.

При дальнейшем изменении каменные угли на антрацитовой стадии переходят в наиболее углефицированные породы, состоящие почти из чистого углерода. Антрацит — порода черного цвета, иногда с золотистым оттенком, однородная, подвергнутая сильному метаморфизму. От неизмененной древесины к антрациту закономерно возрастает содержание углерода и уменьшается — водорода, кислорода и азота (табл. 10).

Таблица 10. Состав углей (по Л. Б. Рухину)

К довольно типичным болотным отложениям относятся дерновые железные руды , формирование которых связано с привносом железистых соединений грунтовыми водами. Источником железа являются моренные отложения четвертичных оледенений. Болотные руды связаны в основном с низинными болотами, куда поступает железо с водосборов, где оно входит в состав кор выветривания, или ледниковых морен. Железистый сток в гумидной зоне, где образуются болота, связан с уменьшением поступления в воду силикатных компонентов, а перестройка всей геохимической системы ведет к увеличению подвижности железа и его концентрации до сотни миллиграммов на литр, что отвечает уже уровню настоящих рудоносных растворов. Для того чтобы начали формироваться железные руды, необходимы особые условия рельефа в виде заливов, затонов и других ловушек с ослабленной динамической деятельностью водных масс. Болотные железные руды состоят чаще всего из сидерита — FeCO3, обладающего гороховой структурой.

Читайте также: