CC BY
72УДК 551.312
Панов В.В.
Панов Владимир Владимирович, д. г. н., доцент, зав. кафедрой геологии, переработки торфа и сапропеля ФГБОУ «Тверской государственный технический университет». Тверь, Академическая, 12. [email protected]
Женихов Ю.Н.
Женихов Юрий Николаевич, д. т. н., проф., зав. кафедрой природообустройства и экологии ФГБОУ «Тверской государственный технический университет». Тверь, Академическая, 12. [email protected]
РЕЗУЛЬТАТЫ
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО
ОБСЛЕДОВАНИЯ
ОЗЕРНОГО САПРОПЕЛЯ
ТОРФЯНЫХ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ПЕРЕСЛАВСКОГО
РАЙОНА ЯРОСЛАВСКОЙ
ОБЛАСТИ
Аннотация. Обследование озерного сапропеля показало разнообразие строения залежей озерного сапропеля торфяных месторождений в относительно однородных условиях. Парагенетические системы озер и болот имеют сложный характер развития на протяжении голоцена, который трудно диагностировать по озерам-аналогам. Основу залежей составляют органический и органоминеральный классы сапропеля. Озера имеют первичное происхождение. Предположительно, определяющее влияние на их развитие оказывает изменение гидрогеологических условий в голоцене.
Panov V.V.
Panov Vladimir V., D. Sc., Associate Professor, Head. Department of Geology and processing of peat and sapropel FGBU VPO «Tver State Technical University». Tver, Academicheskaya, 12.
Jenichov Y.N.
Jenichov Yuri N. Prof., Head. Department of Environmental Engineering and Ecology FGBU VPO «Tver State Technical University». Tver, Academic, 12.
PRELIMINARY RESULTS SURVEY LAKE SAPROPEL PEAT DEPOSITS PERESLAVSKI REGION YAROSLAVL OBLAST
Abstract. The survey showed the diversity of lake sap-ropel structure of lake sapropel deposits of peat deposits in relatively similar conditions. Paragenetic system of lakes and wetlands are complex development throughout the holocene, and that is difficult to diagnose on the lakes counterparts. The basis of the deposits of organic and organo-classes sapropel. The lakes are of primary origin, presumably, that their development has a decisive influence change in the hydrogeological conditions of the ho-locene.
Ключевые слова: сапропель, торф, месторождения, генезис
Keywords: sapropel, peat deposits, genesis
Месторождения озерного сапропеля в России активно и целенаправленно исследуются на протяжении последних 100 лет. В основном это касается отложений сапропеля в озерах, имеющих голоценовый возраст и залегающих в котловинах сложенных минеральными отложениями. В меньшей степени исследованы отложения сапропеля, имеющие вторичное происхождение на торфяных болотах, которые возникают в результате торфонакопления.
Особый интерес имеют отложения сапропеля, сформированные в результате развития парагене-тических озерно-болотных комплексов. Отличием таких образований является наиболее сложный генезис сапропелевой залежи. В некоторых случаях наблюдается заболачивание озер, что отражается в смене озерного сапропеля торфяными отложениями. В другом случае торфяные и сапропелевые отложения формируются параллельно. Интересны комплексные месторождения торфа и сапропеля, в которых факторы, вызывающие изменения их эволюции, влияют на них неодинаково.
Наиболее важным фактором в этом случае являются гидрогеологические условия района. Их изменение на протяжении голоцена сказывается на форме озерной впадины, ионном и твердом стоках, интенсивности и направленности склоновых процессов, формировании системы поверхностного стока и др. Эти факторы в настоящее время слабо учитываются в анализе генезиса сапропелевых залежей. Преимущество в изучении генезиса отложений отдается химическому составу горных пород и не учитываются современные (голоценовые) динамические процессы изменения рельефа ландшафта.
Традиционно используемый при оценке сапропелевых отложений метод аналогов, когда по внешним признакам самого озера прогнозируются его отложения, имеет значительные ограничения. В настоящей работе сделана попытка на примере отдельных озерно-болотных комплексов в Переславском районе Ярославской области показать, насколько отлично может быть строение отложений сапропеля, формирующегося в относительно близких внешних условиях.
Выбраны три месторождения небольшой площади, расположенных в нескольких километрах друг от друга [1].
Торфяное месторождение Ямское-1 расположено в 5 км на Ю-З от г. Переславль-Залесский, в 9 км на Ю-З от ж.д. станции Переславль; в 1 км на В от с. Пожарское; в 0,5 км на С-В от с. Борисово; в 1,3 км на С от с. Потанино. На рис. 1 показано расположение месторождения.
Торфяное месторождение расположено в озерной котловине на месте заросшего озера
(рис. 1). Частично ускорение зарастания озера произошло под влиянием осушения за последние десятилетия.
Болото имеет естественную гидравлическую связь с небольшими выработанными торфяными месторождениями в западном направлении. Северо-западная часть месторождения была осушена и представлена заросшими картами. Магистральный канал, построенный от центра месторождения к его окраине, впадает в осушительную сеть соседних выработанных болот.
Наличие осушительного и работающего в настоящее время канала привело к снижению уровня болотных вод и повышению прочности верхнего слоя болота (сплавины). В результате озеро и открытая поверхность воды в настоящее время не отмечены.
Рис. 1. Схема торфяного месторождения Ямское-1 с указанием мощности отложений и пунктом отбора проб (ПО)
Fig. 1. The scheme of the peat deposit Yamskoe-1 showing the thickness of deposits and point of sampling (ОП)
Гривистые минеральные склоны на десятки метров возвышаются над поверхностью торфяного месторождения. Поверхность месторождения в основном безлесная, лишь в северо-восточной части наблюдается небольшой подлесок из березы и сосны. Растительность мезотрофного питания, частично олиготрофного и евтрофного. Практически вся поверхность представлена покровом из сфагновых мхов.
Глубина торфяного месторождения в среднем составляет 5,1 м (включая отложения сапропеля). Максимальная глубина - 9,5 м (включая отложения сапропеля). Залежь подстилается суглинком.
Торфяная залежь отмечена вдоль края болота шириной до 200 м (рис. 2). Верхние слои тор-
фа преимущественно травяно-моховые, ниже древесно-моховые и древесно-травяные высокой степени разложения, плотные. Средняя мощность торфяной залежи - 3,1 м. Максимальная мощность сапропелевой залежи составила около 6 м.
Сапропелевая залежь находится под слоем воды до 3,0 м. В среднем слой воды со сплавиной составляет 2,2 м. Слой сплавины - 65 см. Верхний слой разжиженный, а нижний уплотнен и затрудняет отбор проб.
Отмечены водорослевый и торфянистый са-пропели органического класса [2]. Содержание минеральной части - до 27%, влажность -до 96%, содержание окислов железа - не более 4%, а окислов кальция (за двумя исключениями - около 12%) - до 5% (таблица).
Рис. 2. Стратиграфический профиль торфяного месторождения Ямское-1
Fig. 2. Stratigraphic profile of the and sapropel deposit mires Yamskoe-1
Торфяное месторождение Марининское расположено в 5 км на Ю-З от г. Переславль-Залесский, в 10 км на Ю-З от ж.д. станции Пере-славль; в 0,5 и 0,7 км на С-В и В от с. Антуфьево; в 3 км на Ю от с. Дядькино; в 1,5 км на СВ от с. Семендяйка.
Торфяное месторождение расположено на правобережном склоне к р. Кубрь.
Торфяное месторождение имеет вытянутую форму с юго-востока на северо-запад. Расстояние с северо-востока на юго-запад - около 400 м (короткая сторона). Сапропелевая залежь находится в центральной части месторождения. В центре сапропелевого участка расположено зарастающее озеро с открытой водной поверхностью.
Поверхность торфяного месторождения в районе озера в основном безлесная. Растительность большей части месторождения представ-
лена переходным торфяно-болотным фитоценозом. Ближе к озеру преобладают евтрофные сообщества со сфагновыми мхами, травянистыми сообществами и кустарниками.
Вдоль озера заложен профиль (рис. 3).
Рис. 3. Расположение профиля исследования на месторождении Марининское
Fig. 3. Profile location research in the mire Marininskoe
По результатам исследования выполнены лабораторные анализы сапропеля (таблица) и построен стратиграфический разрез (рис. 4).
Рис. 4. Стратиграфический разрез торфяного месторождения Марининское
Fig. 4. Stratigraphic section of the peat and sapropel deposit mires Marininskoe
Торфяное месторождение залегает в слабопроточной (возможно, сточной) котловине, подстилаемой суглинком.
В месте расположения профиля торфяные отложения залегают в полосе шириной 40-60 м вдоль окраины. Торф низинный. Мощность отложений торфа - в среднем 4 м. Основная часть торфяной залежи предположительно расположена в северо-западной части месторождения.
Ведомость лабораторных анализов проб сапропеля на общетехнические
Глубина воды, м Глубина взятия пробы от поверхности отложения, м Номер пробы (жетона) Микроскопический площадной анализ
Аморфный детрит Биологические остатки, %
Водоросли Высшие растения Пыльца и споры Животные
Диатомовые Сине-зеленые Протококковые с у т о а 0 Золотистые е ы в е и и м с е Д В сумме Водные Болотные
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
3,5 4,0 1 20 60 10 10
4,5 2 10 10 30 10 20 20
5,0 3 10 10 30 35 15
5,5 4 30 40 30
6,0 5 10 5 5 60 20
6,5 6 5 5 5 5 50 30
7,0 7 10 10 10 50 20
8,5 8 5 5 5 5 60 20
9,0 9 5 5 10 60 20
Ведомость лабораторных анализов проб сапропеля на общетехнические
2,2 2,7 6102 40 30 10 5 5 10
3,5 0050 45 40 10 5
4,0 0045 40 45 10 5
4,5 0002 30 35 5 10 10 10
5,0 562 35 30 10 10 15
5,5 2355 25 35 10 20 10
6,0 0028 25 35 5 20 5 10
6,5 0058 15 45 10 30
7,0 0005 50 5 5 35 5
7,5 0173 5 5
8,5 0065
9,5 0081
Табл. 1. ТаЬ. 1.
свойства т. м. Ямское-1 Переславского района Ярославской области
Вид сапропеля, торфа со степенью разложения Зольность абс. сух. вещества, % Влажность естественная, % ■О 1— и О н 1- о л и и В % абс. сух. вещества
Минеральные образования, %
Песок Сульфиды железа Карбонаты Глина Химический состав золы
О го и го О (Ч 1_Ь
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Органический протококковый 26 96 5,45 1 2
Органический зоогеново-водорослевый 24 96 5,45 2 2
Органический торфянистый 21 96 5,8 2 2
Органический торфянистый 21 95 5,6 3 4
Органический Торфянистый 21 94 5,7 11 3
Органический Торфянистый 22 94 5,8 3 4
Органический Торфянистый 15 90 5,7 5 2
Органический Торфянистый 17 90 5,7 5 2
Органический Торфянистый 27 89 6,3 12 2
свойства т. м. Марининское Переславского района Ярославской области
Кремнистый диатомовый 42 93 6,85 2 2
Кремнистый диатомовый 51 92 1 3
Кремнистый диатомовый 53 92 6,45 2 3
Кремнистый диатомовый
Кремнистый диатомовый 56 91 6,45 1 2
Органо-силикатный органо-песчанистый 59 90 1 3
Органо-силикатный органо-песчанистый 57 90 6,8 2 4
Карбонатный органо-известковистый 55 90 8 4
Железистый лимонитовый 58 83 6,7 23 42
Карбонатный известковистый 57 81 28 6
Карбонатный известковистый 55 72
Карбонатный известковистый 54 71
Сапропелевые отложения имеют мощность до 9 м. Над сапропелевой залежью слой воды со сплавиной до 2,5 м. Мощность сплавины - 0,5 м. Сплавина непрочная.
Сапропелевая залежь представлена 3 классами [2]: кремнистым, органо-силикатным и карбонатным. Сапропель кремнистый имеет мощность в среднем 2,5 м, органо-силикатный - 1 м, карбонатный - 3,5 м. Максимальная мощность сапропеля - 8,3 м. На глубине 6,5-7,0 м мощностью
0,5 м установлена линза лимонитового сапропеля, не дающая самостоятельного класса при условии высокого содержания оксида кальция в пробе.
Торфяное месторождение Савельевское расположено от р/ц Переславль-Залесский на Ю-З в 18 км, от ж. д. ст. Александров Сев. ж. д. на С-З в 32 км, от с. Савельево на С-З в 0,2 км, от с. Воскресенское на ЮВ в 1,5 км.
Торфяное месторождение расположено вокруг озера Савельевское на склоне к р. Яхрома, являясь ее истоком, расположенным в северной части месторождения. При этом само озеро не имеет очевидной гидравлической связи с рекой.
Водное питание происходит за счет вод поверхности стока с окружающих суходолов, паводковых вод и атмосферных осадков.
Торфяник имеет вытянутую с юга на север и на восток форму при длине 2,5 км, ширина коле -блется от 300 м до 1200 м.
Рельеф поверхности месторождения ровный с уклоном к р. Яхрома.
Паводковыми водами торфяное месторождение не заливается.
Рельеф дна спокойный, с глубоким понижением в южной части (район озера Савельевское). Южная озерная часть и северная, включающая пойму реки Яхрома, условно разделены повышением отметок минерального дна с выступающим над поверхностью торфяного месторождения суходолом.
Обводненность поверхности средняя. В южной части торфяного месторождения имеется озеро Савельевское площадью 42,26 га (рис. 5).
Наибольшая глубина торфа достигает 3,7 м. Наибольшая глубина месторождения - 21,2 м в центре озера Савельевское (рис. 6). Последнее, возможно, указывает, в том числе, на карстовое происхождение озерной котловины
Минеральный грунт, подстилающий торфяную залежь - суглинок, супесь, песок.
Сапропелевые отложения представлены тремя классами: органическим, органо-силикатным, карбонатным и силикатным.
В озере Савельевское отмечены следующие виды сапропеля с процентом встречаемости: водорослево-зоогеновый - 26%, органопесчанистый - 5%, торфянистый - 50%, песчани-
Рис. 5. Расположение профиля исследования на месторождении Савельевское
Fig. 5. Profile location research in the mire Savelyevskaya
Рис. 6. Стратиграфический разрез торфяного месторождения Савельевское длинной 1,2 км и мощностью 21 м
Fig. 6. Stratigraphic section tons peat and sapropel deposit mires Savelyevskaya (length - 1.2 km, valley depth - 21 m)
стый - 5%, известковистый - 14%. Под торфяной залежью преобладает протококковый сапропель.
Показатели свойств сапропеля имеют значительные расхождения для озерного и подзалежно-го сапропеля - в пределах класса. Это указывает на сложность генезиса озерных отложений. Вероятно, что известковистый сапропель под торфяной залежью имеет значительно больший возраст
(доголоценовый), чем отложения в озере. Наличие торфяных остатков в озере при наличии животных водных организмов, возможно, указывает на переотложение органических остатков в озере.
Объем торфяных остатков в отложениях озерного сапропеля при близкой влажности и близкой плотности труднообъясним, учитывая, что озеро имеет открытую водную поверхность без следов значительного зарастания болотными и водными растениями. Остается предположить, что озеро в своем развитии имело периоды зарастания.
В целом сапропелевая залежь имеет простую сложность строения (1-я категория) и относится к органическому классу [2]. Отбор ниже 12 м не производился из-за отсутствия специального оборудования.
Условно залежь отнесена к органическому классу. В правой части залежи внизу отмечены отложения песчанистого сапропеля (забалансового), но и здесь целесообразно считать залежь органического класса.
Колебания показателей в целом по сапропелевой залежи: зольность - 16,2 91,2%, влажность - 52,5
^ 97,1%, кислотность обменная - 5,0 7,8, оксид
кальция - 0,8 ^ 22,2%, оксид железа - 0,7 ^ 2,2%.
Зольность сапропеля по слоям в среднем составляет 29,1%. Средняя влага сапропеля 90,1%, при колебании по слоям - от 54 до 95,8%. Среднее содержание оксида кальция в сапропеле - 1,9% при колебаниях 0,9-42, оксида железа -1,1% при колебаниях 1,0-2,0%.
В целом можно сделать следующие предварительные выводы.
1. В целом преобладает органический класс сапропеля. На торфяном месторождении Ямское-1
сапропель представлен органическим классом по всей толще сапропелевых отложений. На торфяном месторождении Марининское сапропель представлен от 3 до 6 м кремнистым классом. Ввиду преобладания диатомовых водорослей сапропель может быть отнесен по классификации Торфгеологии к смешанно-водорослевому классу, диатомовому виду. С глубины 6 до 7,5 м залегает сапропель органо-силикатного класса. Еще ниже до дна находится карбонатный сапропель. На торфяном месторождении Савельевское в озере сапропель органический с преобладанием торфянистого и водорослевого видов, под торфяной залежью сапропель карбонатный.
2. Исходя из строения залежей, можно предполагать, что водный объем озер имел нелинейные изменения во времени, и изменения его химического состава и минерализации также отличались от обычных для минеральных озер линейных трендов от дна к поверхности залежи.
3. Котловины озер имеют зауженный внизу профиль, что может указывать на связь с карстовыми процессами, продолжающимися на протяжении голоцена.
Библиографический список
1. Торфяные месторождения Ярославской области по состоянию на 1 января 2000 г. Территориальный центр государственного мониторинга геологической среды и водных объектов по Ярославской области, филиал ФГУП «Геоцентр-Москва». - 2002. - 481 с.
2. Инструкция по разведке озерных месторождений сапропеля РСФСР. - М.: 1988. - 96 с.
