Геологическая деятельность озер и болот

Озера и болота – изолированные водные бассейны. Возникают они обычно при условии близкого залегания от поверхности грунтовых вод. Болота отличаются от озер тем, что центральная часть зеркала вод у них покрыта растительностью.

Рис. 2.5.7 Озеро с котловиной ледникового происхождения

Происхождение озерных котловин весьма разнообразно. Многие из них связаны с экзарационной деятельностью ледников, другие — с обвалами или оползнями, ряд озер обусловлен тектоническими процессами, а некоторые располагаются в кратерах потухших вулканов или в карстовых воронках и котловинах.

По генетическим признакам М. А. Первухин и Б. Б. Богословский, выделили следующие типы озерных котловин.

Тектонические. Они возникают в результате тектонических движений земной коры, вызывающих складчатые и разрывные нарушения, и, по-видимому, в большинстве случаев представляют собой опущенные по разломам участки земной коры, называемые грабенами, или же крупные прогибы. К озерам такого типа относятся Байкал, Телецкое, Женевское, Севан, Танганьика и др.

Ледниковые. К этой группе относятся озера, котловины которых созданы как выпахивающей, так и аккумулятивной деятельностью лед­ников. Особенно широко они развиты в областях прежних материковых оледенений антропогенового времени. В Скандинавии, на Кольском полуострове, в Карелии наблюдается большое количество озер, котловины которых в значительной части выпаханы ледниками. Южнее Балтийского щита (до южной границы последнего оледенения) много озерных котловин образовалось в результате неравномерного накопления морен и в ряде случаев подпруживания конечноморенными грядами водных потоков. Озера ледникового происхождения (каровые и др.) развиты и в горных районах.

Вулканические. Озерные котловины этого типа представляют собой кратеры потухших вулканов и трубки взрыва (некоторые озе­ра Курильских островов, Камчатки, Исландии, Флегрейских полей в Италии, маары Баварии и другие), или подпруженные лавовым потоком долины (некоторые озера Армянского нагорья).

Пойменные и дельтовые. Озерные котловины представляют собой отшнурованные от основного русла старицы на пойме реки или

Водные массы большинства озер обязаны своим происхождением обычным поверхностным водам — рекам и атмосферным осадкам, заполняющим углубления рельефа. В ряде озер значительную роль играет подземное питание (за счет подземных вод). Вместе с тем есть и реликтовые озера, или остаточные, от прежних морских водоемов, т. е. такие, которые были когда-то соединены с Мировым океаном, а затем отчленены от него. Наиболее яркими чертами реликтовых морских вод обладают бессточные водоемы, созданные в конце плейстоцена. Таким молодым замкнутым озером-морем является Каспийское озеро-море, которое в хвалынский век было соединено проливом с Азовским морем по долине Маныча. По-видимому, еще более молодыми реликтовыми озерами являются Ладожское и Онежское, входившие в состав послеледникового, так называемого Иольдиевого моря, покрывавшего Скандинавию и значительную часть прилежащей территории, хотя последующая история их существенно отличается от Каспийского моря, в связи с различным режимом их и климатическими особенностями. Озера по гидрологическому режиму подразделяются:

1. Бессточные озера, распространенные в области аридного (сухого) и семиаридного (засушливого) климата. Они питаются реками, временными потоками или атмосферными осадками и не имеют стока, а расходуют воду только на испарение (Каспийское, Аральское, Балхаш, Иссык-Куль и др.).

2. Проточные зера, распространенные преимущественно в
областях гумидного (влажного) климата. Они питаются реками, атмосферными осадками и, помимо испарения, отдают воду через вытекающие из них реки и ручьи, или подземным стоком.

3. Озера с перемежающимся стоком (периодически проточные), у которых сток наблюдается лишь в период высоких вод.

У некоторых озер имеет место только подземный сток.

В зависимости от водного баланса и климатических особенностей формируется тот или иной химический состав озерных вод и местами происходит смена одного типа вод другим. Так, например, морские воды реликтовых озер, характеризующихся проточностью и расположенных во влажных климатических зонах, могут постепенно вытесняться и почти полностью замениться пресными поверхностными водами атмосферного происхождения (Ладожское и др.). С другой стороны, в бессточных озерах в условиях сухого и жаркого климата, где протекают интенсивные процессы испарения, часто наблюдается засоление, повышение концентрация раствора.

Разрушительная деятельность озер. Геологическая работа озер, так же как и морских водоемов, сводится к разрушению береговых уступов и прибрежных частей дна водоема (абразии), разносу и сортировке обломочного и растворенного материала внутри водоема и накоплению (аккумуляции) осадков. Движение водных масс в озерах проявляется в виде волн, течений, турбулентного перемешивания воды и сгонно-нагонных явлений, вызываемых деятельностью ветра. Кроме того, может происходить конвективное перемешивание вод, связанное с различиями в плотности их.

Наибольшее значение имеют движения, связанные с. ветром. При значительной силе ветра в крупных озерных водоемах возникают высокие волны, которые действуют разрушительным образом на берега, взмучивают осадки мелководной прибрежной зоны озера, разносят по озеру обломочный, материал и т. п. В разносе материала участвуют сгонно-нагонные движения, при которых колебания уровня могут достигать значительных величин, особенно у отмелых берегов. По данным Б. Б. Богословского, у южных отмелых берегов Ладожского озера они превышают 2 м, у приглубых северных берегов значительно меньше. Аналогичные сгонно-нагониые колебания уровня воды отмечаются в мелководных заливах Аральского моря.

Волновая абразия в озерных водоемах во многом сходна с морской. Разница заключается лишь в масштабах явления. Волны, ударяя в береговые обрывы озера, постепенно срезают их.

Существенное значение с точки зрения познания процесса абразии имеют наблюдения над срезанием и переработкой берегов водохранилищ, созданных на Волге, Днепре, на Дону и в других местах. Так, например, низкие, преимущественно песчаные берега Рыбинского водохранилища за первые 12 лет эксплуатации были размыты на 40—55 м. Следовательно, берег срезался в среднем на 4—5 м в год. Наибольшие разрушения происходили во время штормов. Имеются данные, что при штормах в июле 1951 г. в отдельных местах берег отступил за неделю на 5—8 м. Берега Цимлянского водохранилища на Дону за 5 лет (1952—1956) были срезаны в среднем на 50 м, а на отдельных участках до 110—115 м. В настоящее время на одних участках переработка берегов продолжается, на других прекратилась или проявляется очень слабо.

Разрушительная работа озер и водохранилищ зависит от состава горных пород, слагающих берега. Часто абразия вызывает образование крупных оползней, обвалов, что способствует дальнейшему срезанию берега.

Переносная и аккумулятивная деятельность озер. Обломочный материал, полученный от разрушения берегов абразией, путем приноса его впадающими в озеро реками, разносится по озерному водоему, в какой-то степени сортируется по крупности зерен и откладывается на дне водоема. Сила волнений и глубина взмучивания осадков в прибрежной зоне озер зависит от площади и объема водного бассейна. Чем больше площадь и объем озерного водоема, тем больше сила волнений и разрушение берегов, тем больше зона взмучивания, дифференциация и разнос обломочного материала.

Осадки озер. В деятельности озер наибольший интерес представляет накопление осадков, с которыми связано образование ряда полезных ископаемых. Осадки озер весьма разнообразны, и их характер опреде­ляется различными факторами: климатическими особенностями, усло­виями рельефа, геологическим строением окружающей местности, размерами, формой и глубиной озерного водоема, степенью его проточности и т. п. Озерные отложения в области сухого и жаркого климата совершенно отличны от осадков озер, расположенных во влажных зонах, а осадки крупных проточных пресных озер имеют совершенно иной характер, чем осадки мелких бессточных водоемов.

Озерные осадки по генетическим признакам и составу разделяются на три типа. 1. Терригенные (лат. terra — земля), или обломочные, которые образуются, главным образом, путем приноса реками и ручьями с окружающей суши большого количества обломочного материала, в меньшей степени в результате абразии. 2. Хемогенные или химические, образующиеся путем химического осаждения растворенных в воде солей или коллоидов. 3. Органогенные, или биогенные, накапливающиеся за счет скопления на дне водоема остатков различных животных и растительных организмов. Соотношение этих типов осадков неодинаково в различных озерах. Для накопления обломочных осадков благоприятными являются: расчлененный гористый рельеф окружающей суши, откуда идет снос обломков; впадение в озера крупных рек с большой живой силой; несущих обломочный материал; достаточно влажный климат, с которым связан интенсивный поверхностный сток. В распределении обломочных осадков в ряде озер намечается некоторое сходство с закономерностями, установленными для морских водоемов. В береговой полосе оседают более крупные частицы — пески, иногда галечник и гравий, а в центральных частях — более тонкие илы терригенного или смешанного — терригенно-органогенного или терригенно-химического состава. Ширина полос прибрежных песчаных и более грубых осадков в озерах обычно небольшая, и алеврито-глинистые илы располагаются на небольшой глубине и близко от берега. Местами же иловые осадки начинаются непосредственно у берега. Это свойственно обычно малым водоемам, в которых сила волнений небольшая, в связи с чем уменьшается взмучивание осадочного материала. В некоторых озерах наблюдается ленточная горизонтальная слоистость. В крупных пресноводных озерах гумидного климата преобладают терригенные осадки, но наряду с этим местами значительную роль играют органогенные и реже — хемогенные. В качестве примера можно рассмотреть Онежское озеро с необычайно пресной водой. По данным Л.Б.Рухина, в Онежском озере развиты преимущественно обломочные осадки — от галечно-песчаных (иногда валунных) в прибрежной части, до глинистых илов, содержащих то или иное количество гумуса, железа и марганца. Наибольшее количество последних наблюдается в мелководных заливах Онежского озера. В таких слабо минерализованных водах нет условий для химического осаждения растворенных солей. Только в некоторых озерах с водой, обладающей большей жесткостью (вследствие приноса в них грунтовыми водами карбонатов кальция), образуются известковые осадки (озерный мел и мергель), обычно занимающие небольшие площади. Более распространены в озерных глинистых осадках различные известковые конкреции. Чаще карбонатные осадки образуются в солоноватых озерах засушливых областей, где наряду с кальцитом иногда осаждается доломит CaMg(CO₃)2. Однако к пресноводные озера, расположенные в гумидных областях, поступает с речными водами большое количество коллоидальных веществ, возникающих в процессе выветривания и почвообразования. Такими коллоидальными продуктами являются окислы и гидроокислы железа, алюминия, иногда марганца, которые осаждаются на дно. Так местами образуются довольно значительные скопления окислов железа, называемые озерными бобовыми железными рудами.

В тропических и субтропических областях с мощной корой выветривания в осадках озер накапливаются, наряду с оолитовыми железными рудами, окислы алюминия — бокситы. По-видимому, озерное происхождение имеют древние месторождения бокситов у г. Тихвина.

В пресноводных озерах в ряде случаев встречаются органогенные осадки, состоящие из скоплений кремнистых панцирей мельчайших одноклеточных диатомовых водорослей, падающих на дно после их отмирания. Большие площади диатомовые илы занимают в озере Севан. Широкое развитие в пресноводных озерах гумидных областей, а местами и в солоноватых озерах засушливых областей, имеет органический ил — сапропель (греч. — гнилой, — глина). Он образуется в водоемах, богатых микроскопическими простейшими планктонными животными и растительными организмами.

Иной характер осадконакопления наблюдается в озерах аридных и семиаридных областей. В преобладающем большинстве случаев вода этих озер отличается высокой минерализацией и во многих из них содержание растворенных элементов близко к насыщению. Такие озера располагаются в условиях слабо расчлененного рельефа, где дренирования почти не происходит. Поэтому соли, вымываемые редкими дождями из засоленных почв или содержащиеся в грунтовых водах, приносятся в озера. Усиленное испарение, свойственное этим областям, приводит к пересыщению раствора и образованию рассола, в результате начинается химическое осаждение солей, или, как принято говорить, «садка» солей. Такие самосадочные озера встречаются в Западной Сибири, в Прикаспии и других местах.

В содовых озерах происходит осаждение карбоната натрия. В Кулундинской степи развиты несколько групп содовых озер. Наибольшие запасы соды приурочены к Танатарской группе, где мощность соленосной толщи достигает 8—10 м, и она представлена (снизу вверх): 1) обводненными песками с сильно минерализованными грунтовыми водами; 2) песками, сцементированными содой; 3) кристаллической содой мощностью 1—4 м (по данным М. Н. Кучина).

В сульфатных озерах откладываются различные соли: мирабилит (глауберова соль) Na₂SO₄-10Н₂О, тенардит Na₂SO₄, эпсомит MgSO₄-7H₂O, астраханит Na₂Mg[SO₄]₂-4H₂O, гипс CaSO₄-2H₂O. При этом некоторые соли могут образовываться, по мнению Л. Б. Рухина, в результате диагенеза ранее выпавших соединений. К числу таких минералов причисляют астраханит и тенардит, которые могут возникнуть при воздействии концентрированного рассола (рапы) на мирабилит.

Хорошо известны крупные соленые хлоридные озера Баскунчак, Эльтон, Индер и другие, где происходит осаждение солей, среди которых преобладает хлористый натрий (поваренная соль). Для Прикаспия характерно наличие мощных залежей солей в пермских отложениях. С ними связано образование многочисленных соляных куполов. Местами соль прорывает всю покрывающую толщу слоев и поднимается к поверхности, или располагается близко от нее. Подземные воды выщелачивают соли и приносят их в озерные впадины.

Хлоридные озера могут образоваться и из озер другого типа. Возможность такого перехода озер одного типа в другой видна из данных по Кара-Богаз-Голу, где при повышении концентрации наряду с мирабилитом начинает выпадать NaCl. Кроме того, результаты бурения донных отложений хлоридных озер показывают, что во многих из них корневые пласты состоят из мирабилита, астраханита и других солей, выпадающих раньше хлоридов.

Таким образом, озера отличаются большим разнообразием как по происхождению озерных ванн и воды в них, так и по характеру протекающих в них процессов, изучение которых представляет большой интерес. Особенно важен процесс современного осадконакопления. Зная закономерности его, можно в той или иной степени судить об образовании древних ископаемых осадков в озерах прошлых периодов и восстановить по ним палеогеографическую обстановку. Кроме того, в озерах накапливаются многие полезные ископаемые. Это сапропели, используемые как удобрения, как минеральный корм для скота, в качестве лечебных грязей; разнообразные соли, из которых наибольшее промышленное значение имеют галит (поваренная соль), мирабилит, сода, гипс и, наконец, железные руды, а в тропических и субтропических областях — бокситы.

Осадки с течением времени заполняют озерные котловины, происходит выравнивание отрицательных форм рельефа. По мере заполнения котловины озеро мельчает и с берегов начинает зарастать травяным и моховым покровом.

Рис. 2.5.8 Высохшая котловина озера.

Конечный этап зарастания озера – образование болота. В южных районах развитие озер может закончиться высыханием и возникновением на их месте такыров – понижений в рельефе с характерным глинистым дном, иссеченным многочисленной сетью трещин.

Болота

Первые болота появились 400 миллионов лет назад, в девонском периоде геологической историей Земли. Наибольшего расцвета они достигли в каменноугольном периоде. Растительный покров карбоновых болот – древовидные папоротники, хвощи, плауны – был тем материалом, из которого образовался каменный уголь. В течение этого периода накопилось угля около 23% от всех его мировых запасов.

В четвертичном периоде, в плейстоцене – в то время когда наступал ледник, - впервые возникли болота, на которых преобладающими растениями и торфообразователями стали мхи и травы. Соответственно резко изменились условия водно-минерального режима: если формирование угля шло в щелочной среде. Богатой натрием, алюминием, кремнием, то торф потребовал для своего образования кислой среды.

Болота возникают в результате взаимодействия многих объективных физико-географических факторов - климатических, геологических, гидрологических, почвенных. Процесс их возникновения широко распространён, особенно в умеренных широтах, где он представляет особый тип почвообразования-формирования торфянистых или торфяных почв, а в дальнейшем мощных торфяных отложений.

Озерные водоемы сравнительно не долговечны. Большинство из них в течении нескольких тысяч лет заполняются осадками и, зарастая растительностью, превращаются в болота.

Рис. 2.5.9 Схема зарастания озера донной растительностью:

1 –осоковый торф; 2 тростниковый и камышовый торф; 3 – сапропелевый торф; 4 – сапропелит

Болота – это ландшафты с избыточным увлажнением, специфической влаголюбивой растительностью и процессом образования торфа.

Существуют два основных пути образования болот – зарастание озер и заболачивание местности. Эти процессы могут развиваться на разных элементах рельефа. Болота разнообразны; в первом приближении их можно разделить на две небольшие группы континентальных и приморских болот.

Среди континентальных болот выделяют низинные, верховые и переходные.

Дата добавления: 2015-07-24