CC BY
57
УДК 622.1:553.97:624.131.43+551.48:551.481.2 Г.Л. Макаренко
О ВЛИЯНИИ СТЕПЕНИ ТРОФНОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ НА ФОРМИРОВАНИЕ СОСТАВА И ПРИРОДНЫХ СВОЙСТВ ЗАЛЕЖЕЙ ТОРФЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Предложена методика установления генетически унаследованной взаимосвязи растительного покрова с отложениями верхнего слоя залежи и отложениями торфяной залежи. Выявлено, что каждый из этапов торфонакопления, независимо от стадии, отражает природные условия наиболее длительного периода их существования в рамках геологического времени и решающим образом отражает естественные условия залегания, особенности стратиграфии, закономерности распределения состава и природных свойств торфяных отложений.
Ключевые слова: торфяные отложения, строение залежи, режим болотообразования, торфонакопление.
Неделя горняка
~П зависимости от меняющегося воздействия тех или иных природных факторов процесс болотного почвообразования может приобретать определенную направленность, что в итоге приводит как к формированию различных видов торфяных отложений, так и к смене одного типа отложений другим [2]. В теоретическом плане для наиболее полного выявления природы процесса торфонакопления необходимо проведение исследований и получение информации на основе установления его причинно-следственной генетической взаимосвязи с почвенноботаническими, гидрохимическими, геологическими, геоморфологи-ческими и другими природными факторами.
В практическом плане, прежде всего, необходимо объяснение закономерностей современного состояния торфяных месторождений с целью эффективного проведения геологоразведочных работ, сознательного использования и преобразования в процессе жизнеобеспечения и хозяйственной деятельности общества, прогноза дальнейшего их саморазвития в естественных условиях. С этой целью
необходимо не только унифицировать существующие методы исследований, но и развивать новые. Поскольку ботанический состав торфяных отложений в условиях естественного залегания отражает исходный состав растительной группировки, особенно в верхних слоях залежи, то рядом авторов предпринималась попытка прогнозной оценки ее строения на основе растительного покрова [1, 3]. Однако был сделан вывод о том, что в силу многофакторности растительный покров не всегда отражает строение залежи. Поэтому встала проблема поиска новых альтернативных решений прогнозной оценки генетически унаследованной взаимосвязи растительного покрова, стратиграфии залежи, состава и природных свойств торфяных отложений отложений.
Одним из условий установления режима болотообразования и торфонакоп-ления является избыточное увлажнение суши, которое проявляется при наличии подвижного горизонта капиллярной каймы (ПГКК) на уровне или вблизи поверхности суши и определенной глуби-
не залегания грунтовой воды, соответствующей физическому состоянию, фракционному составу и пористости обломочной или трещиноватой минеральной геологической среды независимо от ее генезиса с обязательным присутствием капиллярных пор [5].
В качестве объекта исследований выбрано торфяное месторождение Ло-котенское (болото Максимково) Лихо-славльского района Тверской области, которое имеет овальную форму, несколько вытянутую с юго-запада на северо-восток. Болото имеет водораздельное залегание (на водоразделе рек Кава и Локотенка - на склоне к последней от водораздельной линии). Обе реки являются притоками реки Тверцы, впадающей в реку Волга. Образование болота связано с затофовыванием озерного водоема, происхождение которого относится ко времени отступания Калининского ледника. О водном пути образования свидетельствует наличие сапропеля мощностью до 3 м, подстилающего торфяную залежь в его центральной части, и зарастающего озера. Озеро почти округлой формы диаметром 100 м. Берега зыбкие из моховой подушки (сфагновый мох). Глубина озера у берегов свыше 3 м и в середине до 5 м, дно топкое торфяное, под торфом песок (рис. 1). Сапропель встречается в основном в средней части и в пониженной на выходе к реке Локотенка по дну тальвега, имеющего падение к реке. В целом крутизна склонов внешних суходолов нарастает с востока на запад до 19 м.
На поверхности торфяного месторождения распространены следующие основные растительные группировки (фитоценозы): сосново-кустарничковый,
пушицево-сфагновый, магелланикум-фитоценоз. Сосново-кустарничковый фитоценоз. Древесный ярус состоит из сосны Pinus silvestris uliginosa высотой
до i0 - i2 м. Для этого фитоценоза характерно наличие соснового подроста. Кутарничковый ярус развит хорошо, высота составляет до 4О - бО см, площадь покрытия 60 - ВО %, состоит из багульника (Ledum palustre), болотного мирта (Chamaedaphne calyculata) и голубики (Vaccinium uliginosum). Мощное развитие древесного и кустарничкового яруса создает сосновое затенение, которое угнетающе действует на сфагновый ковер. Число встречающихся здесь сфагнов невелико: Sph. magellanicum (с примесью Pleurozium schreber) образуют невысокие кочки, междукочечные понижения представлены Sph. angustifolium. Пушицево-сфагновый фитоценоз. Распространен в сильно обводненных частях торфяного месторождения. Нередко образует обширные безлесные участки с плоским ровным микрорельефом, покрытые ковром полутопяных и топяных сфагновых мхов (Sphagnales): Sph.
angustifolium, Sph. balticum, Sph. cuspidatum. Над моховым покровом поднимается травяной ярус, в котором преобладает пушица, иногда с примесью очеретника. Из кустарничков встречаются подбел (Andromeda polyfolia) и клюква (Oxycoccus quadripefalus). Ма-гелланикум-фитоценоз. Расположен в центральной части торфяного месторождения. Древесный ярус нередко изре-жен и угнетен, так как влажность субстрата здесь повышенная (90 - 9i %), сосна (Pinus silvestris sphagnicola) достигает высоты 2 - 5 м. В кустарничко-вом ярусе встречаются мирт болотный (Chamaedaphne calyculata) и подбел (Andromeda polyfolia), в травянистом -обильная пушица (Eriophorum gracile). Кочки высотой 30 см, занимающие более 50 % площади, образованы Sph. magellanicum, в межкочечных понижениях - Sph. angustifolium.
Рис. 1. Геолого-геоморфологическая характеристика торфяного месторождения Локотен-ское (болото Максимково). Литологический состав пород: 1 - пески (флювиогляциальные отложения времени отступания Московского ледника, fДqИms),
2 - суглинки, 3 - моренный суглинок (морена Московского оледенения, qllms), 4 - супесь
В основу исследований была положена обобщенная модель стадий и этапов развития торфяной залежи болот, основанная на степени трофности среды торфонакопления. Степень трофности среды торфонакопления в растительном покрове болот определяют эвтрофный и олиготрофный типы болотных расте-ний-торфообразователей, а в залежном слое трехкомпонентный состав торфяных отложений, куда входят: фактическое процентное содержание эвтрофной и олиготрофной групп растительных остатков, степень разложения [4]. Ранее выполненными исследованиями на этой основе была разработана генетическая классификация залежей торфяных ме-
сторождений, позволившая в общем виде рассматривать залежь по стадиям и этапам развития. Последовательно были выделены эвтрофная и олиготрофная стадии развития, каждая из которых включает в себя два этапа. На первом этапе эвтрофной стадии торфяные отложения залежи нацело состоят из эв-трофных растительных остатков (Э = 100%), на втором содержание эвтроф-ных преобладает над олиготрофными (Э > О). На первом этапе олиготрофной стадии торфяные отложения залежи нацело состоят из олиготтрофных растительных остатков (О = 100%), на втором содержание олиготрофных преобладает над эвтрофными (О > Э).
% Ботанический состав (%) отложений динамической части залежи
100
0 + 35 1 2 3 4 5 6 7 8 №№ПК
Характеристика торфяных отложений собственно залежного слоя
Э2 О■■ _2 Э|.2 0'_2 Э,-0,.2 Э,.2-0,_2 Эі 2^012! Э -2“01 2 3112 31/~01_2 Индекс
залежи
R3-CM0 Ra-Ro СМэ-О Э-О Э-0 Э-0 Э-0 СМэ-О Э-СМо Типы
контакта
I I II III III III III II III Группы
контакта
Преобладающая группа растительных остатков в нижней и верхней части контакта
д-д д-д т-д м-м м-м м-м м-м м-м м-д
ej-1 S-2 ш-з шз-* mm-*
Ш!§!1 -V ШЇШ1 -в -9
Рис. 2. Видовой ботанический состав отложений динамической части залежи торфяного месторождения по экспериментальному профилю (расстояние между пикетами 100 м), совмещенной с характеристикой залежного слоя. Виды растительных остатков:
1 - Sph. magellanicum, 2 - Sph. balticum, 3 - Sph. majus, 4 - Sph. angustifolium, 5 - Eriophorum, 6 - Sph. cuspidatum, 7 - Ericaceae, 8 - Pinus silvestris, 9 - степень разложения
При этом было отмечено, что развитие болото- и торфообразовательного процесса может начинаться на любом этапе и любой стадии. Разработаны: индекс строения залежи; 9 типов контактов перехода залежи из эвтрофной стадии развития в олиготрофную, объединенные в три группы; формула залежи, отражающая закономерности состава и природных свойств торфяных отложений в условиях естественного залегания [4, 5]. Исследования показали, что определенному ботаническому составу верхнего слоя залежи соответствует вполне определенный индекс строения торфяной залежи, тип и группа контакта перехода залежного слоя из эвтрофной стадии развития в олиготрофную и преобладающая группа остатков
растений-торфообразова-телей в области контакта, в его нижней и верхней части (рис. 2).
Определенный вид фитоценоза торфяного месторождения отражает вполне конкретный ботанический состав отложений динамической части залежи, закономерности относительной встречаемости классов торфяных отложений, относительного распределения мощностей слоев торфяных отложений по этапам и стадиям развития залежного слоя. Выявлено, что торфяные отложения для различных фитоценозов отличаются характерным разнообразием природных свойств, как по этапам развития, так и в области контакта перехода залежного слоя из эвтрофной стадии развития в олиготрофную (рис. 3 - 5).
Рис. 3. Пример сравнительной оценки взаимосвязи ботанического состава отложений верхнего слоя залежи с отложениями торфяной залежи с сосново-кустарничковыш фитоценозом ВС-К
Рис. 4. Пример сравнительной оценки взаимосвязи ботанического состава отложений верхнего слоя залежи с отложениями торфяной залежи с магелланикум фитоценозом ВМ в генетическом центре
Встречаемость классов торфяных отложений I%) в залежи болота
Рис. 5. Пример сравнительной оценки взаимосвязи ботанического состава отложений верхнего слоя залежи с отложениями торфяной залежи с пушицево-сфагновыш фитоценозом ВП-СФ
Среднегодо-
вая
Таким образом, результатами работы предложена методика установления генетически унаследованной взаимосвязи растительного покрова с отложениями верхнего слоя залежи и отложениями торфяной залежи. Выявлено, что каждый из этапов торфонако-пления, независимо от стадии, отражает
1. Абрамова Т.Г. О связи между растительным покровом болот и строением верхних слоев торфяной залежи // Учен. зап. ЛГУ. Сер. биол. геоботаника. 1954. Вып. 34. № 167. С. 64 - 92.
2. Бахнов В.К. Биогеохимические аспекты болотообразовательного процесса. Новосибирск: Наука, 1986. 193 с.
3. Боч М.С. К вопросу об использовании растительного покрова болот как индикатора строения торфяной залежи. Л.: Вестник ЛГУ, №3, сер. биол., вып.1, 1958. С.35 - 47.
природные условия наиболее длительного периода их существования в рамках геологического времени и решающим образом отражает естественные условия залегания, особенности стратиграфии, закономерности распределения состава и природных свойств торфяных отложений.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4. Макаренко Г.Л. Классификация залежей торфяных месторождений по степени трофно-сти среды торфонакопления. // Межвуз. науч. темат. сб.: Геология угольных месторождений. УГГУ: Екатеринбург, 2005. Вып. 15. С.60 - 67.
5. Макаренко Г.Л. Изучение геологической природы торфяных месторождений на основе степени трофности среды торфонакопления // Изв. вузов. Геология и разведка. М.: РГГРУ, 2006. № 4. С. 35 - 39.
1ИГД=1
г Коротко об авторе
Макаренко Г.Л. - доцент, кандидат геолого-минералогических наук, кафедра геологии, переработки торфа и сапропеля, Тверской государственный технический университет, факультет природопользования и инженерной экологии, Россия, г. Тверь, [email protected]; [email protected]
----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
ЯКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. М.К. АММОСОВА
ПАЗЫНИЧ Андрей Юрьевич Сейсмическое воздействие массовых взрывов на наземные сооружения (на примере разреза «Нерюнгринский») 25.00.20 к.т.н.
