ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ БОЛОТ

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 км², а торфяные залежи – массивы торфа, мощностью более 0,5 м – распространены на территории свыше 1,75 млн км². 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.

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.