Геологическая деятельность озер

Работа озер очень близка к деятельности морских водоемов и отличается в основном масштабами своего проявления. Она складывается из разрушения берегов и прибрежной частей дна, переноса и сортировки материала внутри водоема, накопление осадков. Геологическая деятельность озер характеризуется как разрушительной, так и созидательной работой.

Разрушительная работа (озерная абразия) происходит в основном в прибрежной зоне и связана с воздействием ветровых волн. Под ударами волн берег разрушается и постепенно отступает. Интенсивность разрушения находится в прямой зависимости от величины водоема. У относительно небольших озер с установившимся уровнем абразия минимальна.

В целом в геологической работе озер разрушительная деятельность играет второстепенную роль.

Осадконакопление или аккумулятивная деятельность, играет наиболее важную роль в геологической работе озер. В озерах образуются все генетические типы осадков: терригенные, органогенные, хемогенные. Преобладание тех или иных типов осадков зависит от климатических условий рельефа, прочности озер и их солености. Озерные отложения часто обладают тонкой горизонтальной слоистостью, что обусловлено сравнительно спокойным гидродинамическим режимом среды осадконакопления.

Терригенные (обломочные) осадки наиболее характерны для пресноводных проточных озер, расположенных в районах влажного климата, с которым связан интенсивный поверхностный сток. Благоприятствующий их образованию расчлененный гористый рельеф окружающей суши.

Органогенные остатки, состоящие преимущественно из раковин гастропод и двустворок, встречаются сравнительно редко. Обычно они формируют маломощные прослои и линзы в озерных отложениях.

Хемогенные осадки откладываются в бессточных озерах. Как правило, бессточные озера характеризуются повышенной соленостью – до 30%. Когда концентрация солей превосходит предел насыщения, их избыток выделяется из воды и отлагается по берегам или на дне озера в виде более или менее правильных слоев.

Также в озерах откладываются смешанные осадки, из которых возникают такие горные породы, как мергель, доломит и др.

Осадки с течением времени заполняют озерные котловины, происходит выравнивание отрицательных форм рельефа. По мере заполнения котловин, озеро мельчает и с берегов начинает зарастать травяным и моховым покровом. Конечный этап зарастания озера – образование болот.

Наша практика проходила на территории Тверской и Новгородской областей. Тверская область богата озерами, значительных по размеру озер (площадью свыше 2 кв. км) насчитывается свыше 60. Общее число озер достигает 1760. Их общая площадь превышает 1000 кв. км (1,2% всей территории области), общий объем воды в озерах областей около 4 куб. км. Большинство озер области возникло в результате деятельности ледников и талых вод.

На территории геобазы «Залучье» мы наблюдали озеро Коломно (Академическое). Это была точка наблюдения №6. Она располагалась на западном берегу озеро Коломно в пределах геобазы «Залучье».Оно возникло в результате деятельности ледников и имеет форму треугольника обращенного острой вершиной к югу. Длина озера составляет 4 км, максимальная ширина у северного берега составляет 2,5 км. На озере имеются 3 острова размерами до 300 метров,один из них расположен в 200 метрах восточнее точки наблюдения, 2 других в центральной части озера. В настоящее время берега зарастают растительностью, что приведет в будущем к образованию болота.

В точке наблюдения №1 мы видели естественный переток из озера Коломно в озеро Шитовское (см. рис. 10.4). Эти озера составляют собой каскад Белое-Коломно-Шитовское, из которого поверхностные воды уходят в болотистые поймы реки Шлина. На этом каскаде мы видим, как развиваются озера. Их жизнь начинается с типичного озерного типа, потом в область озер, затем превращается в болото, а далее сплошное болото.

 

Рис. 10.4. Шитовское озеро

На точке наблюдения № 19 маршрут № 5 напротив города Валдай на берегу озера Валдай или Святое (см. рис.10.5), на острове Руднев находится Иверский святоозерский богородский монастырь. Данное озеро образовалось вследствие Валдайского оледенения. Валдайское озеро занимает особое место среди водных уникальных объектов природы. Оно является уникальным объектом природы, имеющим мировое значение. Валдайское озеро входит в десятку самых чистых озер с неповторимым волнистым рельефом, множеством островов, окруженное почти нетронутыми первозданными лесами. Об этом даже говорит само слово Валдай, что в переводе с древнего «Валда» означает «светлый», «чистый». Наибольшую его длину определяют в 10 километров, а в ширину — в 5. В сравнении с такими озерами, как Ильмень или Селигер, Валдайское озеро небольшое. Но тем более удивляет его глубина — в некоторых местах она достигает 52 метра. Такой глубины нет ни у одного из многих сотен озер Новгородской области. Данные геологоразведки (бурение) показали, что под этим озером находится огромное озеро в несколько раз больше верхнего, связанного с нижним расщелинами. Воды озера пополняются подземными ключами и 23 ручьями и речками. Имеется и маленькая плотина, построенная еще Петром I. Рядом имеется несколько мелких озер пересыхающих в определенные времена года и наполняющиеся (вместе с рыбой) из расщелин, прикрытых болотом в их середине.

 

Рис. 10.5. Озеро Валдайское (Святое)	Рис. 10.6. Научно- исследовательская гидрологическая лаборатория на берегу Валдая

Рис. 2.4.-2. Мшенские источники

Геологическая деятельность болот

Болото – это избыточно увлажненный участок земли, на котором происходит накопление неразложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф. В более узком понимании болото отождествляют с торфяником и определяют как избыточно увлажненный участок земли, покрытый слоем торфа глубиной не менее 30 см (в неосушенном виде). Избыточно же увлажненные земельные площади, не имеющие торфа или покрытые слоем торфа менее 30 см, называют заболоченными землями. Общая площадь под ними около 350 млн. кв.м

Болота образуются в результате заболачивания почвы или зарастания водоемов (см. рис.10.7). В умеренном климате заболачивание происходит при близком уровне грунтовых вод; накоплению влаги способствует живой растительный покров и еще больше – мертвый, влагоемкий растительный войлок; в почве создаются анаэробные условия и начинается заболачивание.

 

Рис. 10.7 Зарастание озера и образование болот

Заболачивание водоемов идет разными путями. В условиях зарастания на дне водоема сначала отлагается глина или песок и оседают остатки главным образом микроскопических водных (планктон) и донных (бентос) животных и растений. Эти остатки образуют сапропель. Водоем мелеет, в нем поселяются растения, сначала погруженные (узколистные рдесты, роголистники и др.), затем кувшинки с плавающими листьями или растения, стебли которых выдаются над водой (камыш, тростник). В донных отложениях начинают преобладать остатки растений (сапропелевый торф). От прежнего озера остаются лишь “окна” воды, и водоем превращается в болото. Позднее поверхность водоема затягивается зыбким ковром (зыбун, сплавина), образованным корневищами трав или мхами. Этот ковер нарастает с берегов и покрывает все озеро. В озерах с торфяными берегами рыхлый торф размывается, оседает на дно. Водоем мелеет и зарастает растительностью. По характеру растительности и режиму питания растений различают низинные, переходные и верховые болота.

Низинные болота являются озерными, питаются богатыми минеральными солями подземными водами, а значит, характеризуются богатой в видовом отношении растительностью (мхи, травы, кустарники, деревья). Торфяник здесь начинает накапливаться у берегов, поэтому в разрезе форма болота вогнутая.

Верховые болота, формирующиеся как лесные и луговые, характеризуются бедной растительностью. Торфонакопление начинается в центре массива, поэтому поверхность болота выпуклая.

Переходные болота возникают в результате накопления верхового торфяника поверх уже накопленного низинного, поэтому в их отложениях присутствуют как торфа низинного, так и верхового типа.

Таким образом, торфа по их составу можно разделить на моховые, травяные, древесные и смешанные. Помимо торфяников, в болотах могут накапливаться также различные хемогенные осадки. Последние представлены известняком (СаСО₃); сидеритом (FeCO₃) – болотной железной рудой оолитовой структуры, которая в результате выветривания превращается в лимонит (Fe₂O₃ x 2 Н₂О); изумрудно-синим вивианитом ((Fe₃PO₄)₂х8Н₂О), переходящим при выветривании сначала в фиолетово-синий керченит, а затем в желтовато-серый пицит. 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. По происхождению болота бывают озерными, лесными и луговыми. Озерные болота возникают при зарастании (заболачивании) озер. Этот процесс идет от берегов озера к центру, причем главное значение принадлежит травяной растительности.

Лесные и луговые болота возникают на локальных понижениях рельефа, где скапливаются атмосферные осадки (им свойственна кислая реакция и бедность минеральными солями). Просачиваясь сквозь грунты, кислые воды выщелачивают из почвы питательные вещества, а также, заполняя поры, препятствуют доступу воздуха к корням деревьев и трав. В итоге оказывается возможным развитие только таких нетребовательных к условиям произрастания растений, как сфагновые мхи.

Также в болота могут превращаться озера, в течение нескольких тысяч лет заполняются осадками и зарастая растительностью. Мы могли наблюдать заболачивание берегов озера Коломно и стариц реки Шлина (см. рис.10.8) возле Борисовского моста.

1)	2)

Рис. 10.8 Заболачивание 1)старицы реки Шлина; 2)берегов озера Коломны.

Болота смешанного типа питаются как подземными, так и атмосферными осадками.

Существование болот зависит от ежегодного прироста биомассы и процесса отмирания растений.

Когда эти процессы сравняются, наступает период деградации биомассы. В речных долинах, где вследствие развития меандр и стариц начинают укореняться ростки водных растений, замедляющих и так небольшую скорость течения, начинается зарастание дна. Возникает избыточное увлажнение и рост болотной растительности.

Геологическая деятельность болот заключается, в основном, в накоплении осадков. В пределах болот формируются органогенные осадочные породы: торф, лигнит, каменные угли, сопропелевый ил. Торф образуется из растительных осадков, разлагающихся в северных областях, особенно за полярным кругом.

Вследствие накопление значительных толщ осадков, преобразование органической массы происходит без доступа воздуха.

Процесс образования торфа называется оторфовыванием или гумификацией. В современных болотах прирост торфа идет со средней скоростью 1 т на гектар в год.

Торф имеет основное практическое значение. Он используется в качестве топлива на электростанциях, для производства удобрений. Общие запасы торфа только в Западно-Сибирской низменности оцениваются в несколько сотен миллиардов кубических метров.

Также в древних болотах часто встречаются ископаемые угли. Они образуются при дальнейшем захоронении торфа, когда они попадают в зоны повышенного давления и температуры. Вследствие этого торф уплотняется, в нем увеличивается содержание углерода, понижается количество кислорода и водорода. В результате этих процессов образуется бурый уголь.

При дальнейшем погружении пласта первоначальный продукт испытывает еще больший метаморфизм. Это приводит к неуклонному уплотнению вещества, увеличению содержания углерода и уменьшению кислорода и водорода. Так бурый уголь переходит в каменный, а затем преобразуется в антрацит.

В геологической истории заметное углеобразование стало возможным лишь начиная с девонского времени, когда появилась хорошо развитая растительность. Эпохи наиболее интенсивного угленакопления относятся к каменноугольному, пермскому, юрскому и палеогеновому периодами. С этими периодами связано наибольшее количество месторождений угля.

В районе практики болотами сильно заболоченными землями занято около 10% всей территории (см. рис.10.10). Основным фактором, определяющими возникновение заболачивания, и, как следствие, формирование и развитие болот, является равнинный рельеф территории области.

Путь к точке наблюдения №8 пролегал по заброшенной лесной дороге, по ходу маршрута наблюдалось обширное кочкарниковое болото (см. рис.10.9), на котором имеются мочажины с открытой водой, далее к западу от геобазы «Залучье» отмечаются слабо заболоченные места в низинах, однако дальше к западу заболоченность приобретает более интенсивный характер. Дорога пересекает несколько небольших и фрагментально сохранившихся озов вытянутых в юго-восточном и юго-западном направлениях. Змеиное болото располагалось за одним из таких озов. Поверхность сухая, покрыта торфяником. Наблюдаемое нами болото относилось к верховому типу. Болото примыкающее к Змеиному с востоку условно можно отнести к переходному.

Рис. 10.9. Болото в точке наблюдения №8

Характерно сплошное развитие заболоченных земель, переходящих в крупные болота, в районе междуречья рек Шлины и Мсты. Общая площадь заболоченных земель и болот 230 км.

 

Рис. 10.10. Карта заболоченности Тверской области

Отслеживается полоса шириной 200 км, проходящая в сторону Вышнего Волочка, где сконцентрировано большое количество болот и заболоченных земель. Крупный массив болот площадью 400 км расположен к югу от Вышневолодского водохранилища.

В районе практики многие озёра постепенно покрываются растительностью, что в последствие приведет к превращению в болота путём зарастания.