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 км², 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. км²), Салымо-Юганское (732 км²), Лайменское (502 км²), 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 близповерхност- ный 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.

Болота приморских низин занимают обширные пространства побе­режий во влажных субтропиках и тропиках, где развиваются особые типы древесной растительности, корни которой расходятся от ствола еще над водой и погружены ниже уровня болота в виде растопыренных «пальцев». Особенно характерны тропические болота с мангровыми деревьями, имеющими ходульные и дыхательные корни (пневматофо- ры). Такие мангровые заросли на илистых приморских низинах перио­дически затопляются водами океанов во время приливов. Мангровые болота распространены в Южной Азии, Восточной Африке, в Австралии и на островах Тихого океана.

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.

Нередко болота образуются при зарастании озер, которое происхо­дит от берегов к середине. Осенью водные растения отмирают, падают па дно и формируют слой растительного ила, который постепенно пре­вращается в торф. Наконец озеро полностью зарастает и превращается в озерное болото. Иногда на сравнительно глубоких озерах водная по­верхность покрывается, как одеялом, слоем растений и мхов, называе­мым зыбуном, или сплавиной, ниже которого находится чистая вода, а на дне скапливается торф. Такой слоистый «пирог» постепенно лишается чистой воды в середине, и сплавина смыкается с донной торфяной залежью.

Болота служат консервантом воды, особенно в торфяных отложе­ниях. Так, в Западной Сибири при заболачивании 1 млн км² и запасах торфа 120 млрд т при влажности 40 % воды в торфе содержится при­мерно 1000 км³, 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 углеобразова- ния. 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).

К довольно типичным болотным отложениям относятся дерновые железные руды, формирование которых связано с привносом желези­стых соединений грунтовыми водами. Источником железа являются

Таблица 10 Состав углей (по Л. Б. Рухину) Тип углей Содержание, % С Н О и N Древесина       Торф       Бурый уголь   5,5 24,5 Каменный уголь       Антрацит

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 — FeC0₃, обладающего горохо­вой структурой.