Геологическая деятельность болот

                                          Содержание

                                                                           

 

                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Болотные комплексы необычайнобылошироко распространены по всему земномузелёномушару. Они встречаются чуть ли не во всех природных зонах. ВнашейРоссии 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.

Геологическая сложная работа болот сводится, в основном, к накоплению торфа. Торф – горная порода органического происхождения, состоящая из растительных остатков. Следовательно, состав торфа зависит от состава растительности, а значит, от происхождения болота и его типа по местоположению и условиям образования.

Изучение болот представляет интересныйтеоретический 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 улучшением местности 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Общая информация

1. Определение

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.

Болото представляет собой аккумулятивные образования, характеризующиеся 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. кв. км и торфяные залежи распространены на площади в 113 гектаров.Для существования болота необходим высокий уровень стояния грунтовых вод, наличие впадин в рельефе поверхности Земли, достаточное количество осадков и отсутствие контраста их распределения по временам года и значительная биомасса влаголюбивой растительности.Типы болот определяются условиями их формирования и положением в рельефе местности.

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 Образование болот

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 досубтропической 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.

Болота возникают путем:

1)заторфовывания водоёмов (рис.1), при этом торфяная залежь болота подстилается озёрными отложениями большей или меньшей мощности;

2)заболачивание минеральных, чаще лесных почв, в этом случае  торфяная залежь лежит на минеральном  грунте.

Процесс заторфовывания водоёмов свойственно в основном в условиях умеренного климата, характерендля замкнутых водоёмов со стоячей и слабо проточной водой - озёр, речных заводей, стариц, морских мелководий и лагун. По мере формирования растительности и водных организмов (планктона и бентоса) в озёрах начинают накапливаться органогенные отложения в виде органического ила - сапропеля. Это однородная желеобразной консистенции масса, цвет которой может меняться от желтоватого, розово-серого до оливкового. В летнее время при усилении микробиологических процессов формируются слои сапропеля более тонкие и светлые,чем в другие сезоны. Сапропель образуется на дне водоёмов преимущественно из отмершей органической массы многочисленных микроскопических растений и животных, находящихся в воде во взвешенном состоянии. Кроме того, материалом для сапропеля служат нанесенные течением остатки высших прибрежно-водных растений, пыльца деревьев и кустарников, экскременты и трупы водных животных. Водоем начинает мелеть, в нем появляются высщие растения: сначала погруженные (рдест, роголистник), затем кувшинки с плавающими листьями, а позже тростник, камыш, рогоз. Неполное разложение растительных остатков приводит к образованию торфа. От водоема остаются небольшие «окна» воды, затем и они зарастают. Постепенно водоем превращается в болото. Часто описанный процесс сопровождается образованием на поверхности водоема зыбкого ковра из корневищ растений («зыбун», «сплавина»). В таком случае зарастание водоема идет со всех сторон – со дна, с берегов, с поверхности.Сплавины образуются в наиболее защищённых от ветра частях водоёма (бухтах, заливах и др.).

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

 

Рисунок 1. Стадии заболачивания водоема

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.

 

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.

1. 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, учавствующих 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.

2. Геолого-структурные особенности территории определяют рельеф местности, условия питания и разгрузки подземных вод. Крупные болотные системы расположены в глубоких геологических понижениях (депрессиях), в которые поступают с приподнятых окружающих участков поверхностные и подземные воды. Для того чтобы начался процесс заболачивания, необходим водоупор в виде грунта с малой водопроницаемостью. В качестве водоупора может выступать близкое к поверхности зеркало грунтовых вод. Тектонические процессы в земной коре также оказывают влияние на ход развития болот. Если происходит поднятие поверхности, то русла рек врезаются глубже, при этом улучшается дренаж территории и болотообразование ослабевает. Если поверхность опускается, то обводненность территории увеличивается и болотообразовательный процесс усиливается.

3. Геоморфологические условия — рельеф поверхности, степень естественной дренированности (густота речной сети, глубина вреза русла рек и пр.), уклоны поверхности земли — определяют степень ее переувлажненности. В районах с горным и всхолмленным рельефом, хорошо развитой речной сетью не наблюдается возникновение болот, поскольку избыточная влага удаляется в виде поверхностного и грунтового стока. При равнинном рельефе с малыми уклонами избыток влаги из поверхностных почвогрунтов отводится чрезвычайно медленно и создаются благоприятные условия для переувлажнения почвы застойными водами. В соответствии с этим в зоне избыточного увлажнения болота могут располагаться на любых слабодренированных элементах и формах рельефа — на водоразделах и пологих склонах, на речных и озерных террасах, в поймах рек.  От характера рельефа зависит также и скорость надвигания болота на прилегающие участки. По данным Н.И. Пьявченко (1985), при равнинном рельефе в условиях нашей лесной зоны надвигание болот на суходол становится заметным через 10-15 лет, при крутизне склона 5° болото надвигается на суходол со скоростью 1 м за 100 лет, при уклоне 20° - 1 м за 400 лет, при уклоне 40° - 1 м за 800 лет.

4. Гидрологические условия — режим уровней, стока, русловых процессов рек, озер и самих болот — определяют условия водного питания переувлажненных земель, их затопление и подтопление.

5. Гидрогеологические условия местности определяют степень участия подземных вод в водном питании болот.

6. Почвенные условия влияют на формирование избыточной влаги на поверхности и в почвенном слое, а также грунтовых вод. Почвы и подстилающие их грунты могут быть охарактеризованы следующими количественными показателями: водопроницаемостью почвогрунтов, степенью однородности по глубине, слоистостью и наличием слабоводопроницаемых слоев. Среди переувлажненных земель наиболее распространены глины, тяжелые и средние суглинки, торфяники, реже встречаются легкие суглинки, супеси и пески, когда они подстилаются слабоводопроницаемыми грунтами.

7. Растительность оказывает влияние на приходные (снегозадержание, уменьшение поверхностного стока и др.) и расходные (испарение) элементы водного питания земель. С изменением растительности связано, например, заболачивание вырубок.

 

1.3  Процесс  заболачивания

 

Болота, особенно в северной части территории России, возникли большей частью в результате заболачивания минеральных почв. Об этом свидетельствуют древесные торфа в основании торфяной залежи большей части болот. Основная причина заболачивания суходолов состоит в перенасыщении верхних горизонтов почвы влагой, поэтому болотообразование отмечается в наиболее пониженных местах рельефа (подножья склонов, притеррасные понижения в поймах рек, неглубокие плоские понижения водоразделов, окраины существующих болот). Заболачивание суходолов может вызываться переувлажнением почвы аллювиальными (паводковыми), грунтовыми и атмосферными водами.

1. Аллювиальный тип заболачивания наблюдается в поймах рек. Благоприятные условия для него создаются в притеррасной, наиболее пониженной части поймы. Следует отметить, что в чистом виде аллювиальный тип заболачивания встречается крайне редко, он совмещается с грунтовым типом.

2. Грунтовый тип заболачивания встречается значительно чаще и выражен во всех природных зонах. Он связан с переувлажнением почвы грунтовыми водами. В зависимости от их состава различают напорное (жестководное, солигенное) и безнапорное (мягководное) заболачивание. Напорное заболачивание характерно для притеррасных частей пойм, приозёрных понижений, подножий склонов, глубоких сточных котловин водоразделов, оврагов.

3. Заболачивание атмосферного типа преобладает на севере и северо-западе нашей страны. Оно обусловлено перенасыщением верхних горизонтов почв водой атмосферных осадков. Поэтому заболачивание начинается в пониженных местах рельефа, где накапливается и застаивается дождевая и снеговая талая вода.

 

1.4 Типы болотных массивов

 

В России сложились следующие направления в типологии болот: ботанико-географическое, эколого-фитоценотическое, гидрологическое, геоморфологическое и интегральное — биогеоценологическое (ландшафтно-генетическое).

Рисунок 2. Схема биогеоценологической классификации болот

В. Н. Сукачёв (российский, советский геоботаник, лесовод, географ) в качестве основных групп выделял болота грунтового питания (низинные и переходные) и атмосферного питания (верховые), а далее по растительному покрову разделял низинные на травяные, гипновые, лесные, а переходные на лесные и травяные. Таким образом, основные группы болот выделяются по богатству водно-минерального питания, а растительный покров занимает подчинённое положение.