Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Месторождения торфа Северо-Запада России и их использование

ВАК РФ 04.00.16, Геология, поиски и разведка месторождений твердых горючих ископаемых

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Кузьмин, Геннадий Федорович

Актуальность проблемы

Использование торфяных ресурсов крупнейшего региона Европейской части России - Северо-Запада- исходит из нового представления об использовании болот - сложных многокомпонентных систем, на которых часто перекрещиваются интересы различных отраслей народною хозяйства. Для рационального использования болот и болотных ландшафтов необходим всесторонний физико-географический и геологический анализ их роли в природных процессах и системный подход при выборе оптимального решения по использованию торфа и площадей месторождений, как в естественном состоянии, так и после сработки запасов торфа. В связи с интенсивным расширением всестороннего использования болот как в естественном, так и в трансформированном состоянии и развитием различных видов переработки торфа актуальными являются принципиальные вопросы болотоведения: схемы образования и развития болотных систем, модели торфяных отложений, количественная оценка торфообразовательного процесса, изменчивость основных характеристик торфа, классификация торфяных залежей и торфа, методические вопросы оценки свойств торфа, научное обоснование рационального использования болот и основных требований при разведке и разработке месторождений.

Для реализации поставленных целей необходимо было решить ряд задач:

- разработать и проверить модели развития болотных систем;

- выявить и количественно оценить изменчивость основных свойств торфа (ботанического состава и степени разложения);

- выявить ход образования и развития грядово-мочажинных и озерково-грядово-мочажинных комплексов и строение торфяных залежей в них;

- дать количественную оценку процесса торфонакопления;

- дать анализ современных процессов заболачивания в зоне избыточного увлажнения;

- выявить экологическую роль болот в зоне избыточного увлажнения и возможные последствия их разработки и полной сработки;

- разработать методики оценки основных свойств торфа для производства различных видов торфяной продукции при геологоразведочных работах и добыче торфа;

- дать анализ применяемых в практике торфяного производства классификаций торфа и торфяных залежей с учетом компьютеризации информации;

- разработать методики формирования целевых торфяных фондов;

- на основе анализа массива данных разработать модели типичных отложений торфа для прогнозной оценки свойств торфяного сырья;

- дать анализ экологических и социально-экономических предпосылок использования выработанных площадей месторождений торфа и на его основе разработать инструкцию по прогнозной оценке направлений использования площадей месторождений торфа после выработки промышленных запасов торфа;

- дать анализ баланса накопления торфа и его добычи.

Методы и объекты исследований

Для решения проблемы использованы экспериментально-теоретические методы. Исследования проводились в полевых и лабораторных условиях. Проверка осуществлялась на опытных полигонах и в проектных решениях Гипроторфа. Объектами исследований служили месторождения торфа Северо-Запада (более 60 месторождений). Активно использовались материалы детальных разведок Севера и Северо-Запада ETC, Западной Сибири (более 400 месторождений). В качестве методологической основы использован системный анализ, методы математической статистики, а также традиционные методы исследования торфяной залежи.

При рассмотрении структуры болотных массивов использована классификация болотных мезоландшафтов Е.А Галкиной (1946,1959) и классификация болотной растительности С.Н.Тю-ремнова (1977). Для выявления динамики грядово-мочажинных комплексов, количественной оценки трансгрессии верховых болотных систем и характеристик качества торфов в процессе разведки и добычи использована методика, изложенная в работе /1 /

Основным районом наших исследований является Северо-Запад России, по которому приведены краткие геолого-геоморфологическая, неотектоническая и климатическая характеристики. Дан анализ заболоченноститерритории в зависимости от рельефа поверхности, литологического состава и мощности поверхностных отложений. Ведущими факторами заболачивания прм благоприятном для этого климате являются геолого-геоморфологические условия, определяющие интенсивность поверхностного стока при относительно одинаковом климате исследуемого региона. Рельеф и литологический состав поверхностных отложений способствовали подавляющему развитию на Северо-Западе России олиготрофных массивов (до 80% площади всех болот). Выполнен анализ торфообразовател ьного процесса более 60 болотных систем /1,2,3,7,9,13,21,23,29/.

На защиту выносятся:

1. Модель формирования болотных систем на Северо-Западе России состоит из шести этапов, входе развития которых происходит эволюция от болотных эвтрофных микроландшафтов через болотные мезотрофные мезоландшафты к болотным оли-готрофным макроландшафтам (болотным системам). Болотные системы совершают нечетко выраженный циклический эволюционный ряд от послеледниковых до современных болотных озер. Меняется роль болотных систем в формировании гидрологического режима лесоболотных экосистем - они становятся механически и биохимически агрессивными к окружающим лесам.

2. Все месторождения торфа подвергаются процессу олиго-трофизации, который активизировался в последние 100-200 лет и проявляется в резком понижении степени разложения торфа в верхних слоях и абсолютным господством в них сфагновых торфов.

3. Защитной реакцией болот от природного разрушения служит появление и развитие грядово-мочажинных, озерково-грядо-во-мочажинных комплексов и болотных озер, формирующих торф более низких кондиций.

4. Ведущими параметрами торфяной залежи являются степень разложения и зольность торфа, распределение которых подчиняется нормальному (логнормальному) закону математической статистики. При оценке этих параметров в залежи однородного участка объем выборки одинаков независимо ог площади участка, а количество проб торфа на участке определяется заданной величиной ошибки определения степени разложения (зольности).

5. Для достоверной информации о типе, группе, степени разложения торфа на глубину слоя торфяной залежи по торфяному бассейну, группе месторождений достаточно статистически обработать ограниченное число (10) видов строения торфяных залежей, именуемых моделями.

6. Система торфяных ресурсов, включающая целевые торфяные фонды: охраняемый, земельный, разрабатываемый, запасной предполагает количественную оценку каждого фонда и разработку методики их использования.

Научная новизна

Осуществлено теоретическое обобщение в области болотоведения (торфоведения) и решена актуальная задача использования месторождений торфа. Научная новизна обусловлена учетом совокупности взаимосвязанных факторов и последствий тех или иных направлений использования месторождений торфа. Подобные подходы развиваются впервые.

Впервые составлена и проверена общая схема образования и развития болотных систем, показана динамика генетического ряда: от однофациального болотного микроландшафта к много-фациальному болотному мезоландшафту и к системе одно- и многофациальных болотных мезоланд шафтов (болотных систем).

Выявлено, что разработанная схема действует в полной мере только в районах с коэффициентом увлажнения более единицы. Чем менее влажный климагг, тем более автономны отдельные болотные мезоландшафты, что и наблюдается в центральных областях Европейской части России и в Белоруссии.

Установлено, что за весь период голоцена болота в равнинных странах лесной зоны динамично развиваются, неуклонно увеличивая свои размеры в горизонтальном и вертикальном направлениях. Перерывы в торфонакоплении и в экспансии болот на окружающие территории практически отсутствовали на Северо-Западе России. В ряде ландшафтов Северо-Запада площади болот за весь период голоцена увеличились в 140-200 раз. В последние 100-200 лет масштабы расширения болот резко возросли (на порядок по сравнению с предшествующими временами).

На новой методической основе впервые разработаны модели типичных видов строения торфяных залежей и предложен новый вариант промышленной классификации торфов и торфяных залежей. Проведены исследования по выявлению роли болот в ландшафте и экологических последствий их разработки.

Впервые обоснована и разработана методика количественной оценки характеристик качества торфа в процессе геологической разведки и при паспортизации производственных площадей; - разработана методика прогнозной оценки использования торфяных ресурсов в народном хозяйстве и выявлены основные параметры формирования целевых торфяных фондов.

Практическая ценность

Рассматривая болотные системы как типичные для ландшафтов равнинных стран лесной зоны, теоретически и методически решена задача оптимального природопользования территорий с наличием болот, что нашло воплощение в разработанной системе использования болотных ландшафтов и в конкретной методике с количественной оценкой направлений использования.

Теоретические разработки по генезису болотных систем, их динамике, включая количественные оценки торфонакопления и изменчивости свойств торфа, позволили разработать комплекс методик, с помощью которых можно решать ряд сугубо практических задач:

- выбор объектов для получения определенной номенклатуры торфяной продукции;

- оценку точности и достоверности характеристик качества торфяных ресурсов;

- определение объемов и масштабов внедрения новых технологий и комплексов оборудования.

Проведен анализ действующих инструкций по разведке месторождений торфа и по паспортизации производственных площадей, который показал настоятельную необходимость коренной их переработки.

Разработана и обоснована сводка основных положений проектов инструкций по разведке месторождений торфа и по паспортизации производственных площадей в процессе добычи торфа.

Выявлены основные причины неудовлетворительной трансформации выработанных площадей месторождений торфа в лесные и сельскохозяйственные угодья. Обоснована необходимость ренатурации выработанных площадей месторождений торфа.

Апробация работы

Основные положения диссертации доложены на:

- трех Международных конгрессах по торфу (Дулут, США, 1980 г.; Ленинград, СССР, 1988 г.; Упсала, Швеция, 1992 г.);

- Международном симпозиуме по торфу (Хельсинки, Финляндия, 1986 г.);

- Международных конференциях (Ресурсы и экология переувлажненных земель, Чаньчун, Китай, 1994 г. и Генезис, эволюция и роль болот в биосферных процессах, Минск, 1994 г.);

- Международном симпозиуме "Топливно-энергетические ресурсы России и других стран СНГ, Санкт-Петербург, 1995 г.;

- Всесоюзных совещаниях (Геологической службы СССР по торфу, Таллин, 1995 г., Эксперимент и математическое моделирование в изучении биоценозов лесов и болот, г. Западная Двина, 1987г.);

- региональных совещаниях (Естественно-научные предпосылки интенсификации сельскохозяйственного производства и проблемы охраны природы, Псков, 1982,1985 гг.; Изучение озерно-бо-лотных формаций в целях палеогеографических реконструкций, Лохусалу, Эстония, 1986 г.; Гидролесомелиорация, задачи и координация исследований, пос. Сиверский, Лен. обл., 1994 г.);

- на научном Совете СО АН СССР по комплексному освоению таежных территорий на тему "Болота в экосистеме тайги", Иркутск, 1991 г.;

- на секциях болотоведения Всесоюзного ботанического общества (1973,1974,1978 гг.); на Гидрологической комиссии Географического общества СССР (1985 г.);

- на Всесоюзных полевых семинарах по болотоведению (1974, 1977,1980,1981,1984,1989,1991 гг.);

- В Совете по торфу при Президиуме ВАСХНИЛ (1984п);

- на научно-техническом семинаре "Охрана окружающей среды на предприятиях торфяной промышленности" (Москва, 1990 г.);

- на советско-финском научном семинаре (Ленинград, 1991 г.);

- на Ученых советах ВНИИТП (1980-1995 гг.).

Публикация результатов исследований По теме диссертации опубликовано 50 работ, в том числе две монографии. Новизна технических решений подтверждена тремя авторскими свидетельствами на изобретения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение Диссертация по геологии, на тему "Месторождения торфа Северо-Запада России и их использование"

Трудами Г.И.Танфильева, В.Н.Сукачева, В.С.Доктуровско-го, Р.И.Аболина, Д.А.Герасимова, В.В.Кудряшова, В.Г.Матюшен-ко, М.И.Нейштадта, С.Н.Тюремнова, Ю.Д.Цинзерлинга, ИДБогда-новской, Н.Я.Каца, Н.И.Пьявченко, ЕЛ.Галкиной, И.ФЛаргина, К.Е.Иванова заложены основы учения о происхождении, образовании и развитии болот. Д.А.Герасимовым и позднее С.Н.Тюрем-новым и их учениками были разработаны теоретические обоснования разведки месторождений торфа. К.Е.Ивановым, В.В.Романовым и их учениками обобщены материалы по гидрологии болот и создано учение о гидрологии болот.

Разработке критериев рационального использования торфяных ресурсов посвящены работы В.М.Александрова, Н.Н.Бам-балова, Б.А.Богатова, Н.Т.Короля, И.ФЛаргина, И.И.Лиштвана, А.С.Оленина, А.П.Пидопличко и других ученых.

Хотя отдельные теоретические положения, методики и приемы обобщения материалов, имеющиеся в работах автора, имеют некоторую оригинальность, но все они представляют дальнейшее развитие идей Р.И.Аболина, В.Н.Сукачева, В.В.Кудряше-ва, В.Д.Герасимова, И.Д.Богдановской-Гиенэф, Е.А.Галкиной, К.Е.Иванова, М.И.Нейштадта, Н.И.Пьявченко, С.Н.Тюремнова.

В процессе выполнения исследований, явившихся основой настоящей работы, автор многократно пользовался советами доктора геогр. наук, проф. СПбГУ К.Е.Иванова, докт. техн. наук С.С.Корчунова, канд. техн. наук Е.Е.Петровского, за что выражает им глубокую благодарность. Автор искренне благодарен докт. геолого-минер, наук Х.А.Арсланову и канд. геогр. наук ПИ Клейменовой за многолетнее научное сотрудничество, а также сотрудникам лаборатории торфяного сырья ВНИИТП А.А.Бойко, Н.М.Оленской, ЯЯ.Красильниковой, И.И.Шавриной, ЯА.Созино-вой за совместный многолетний труд по исследованию болот России.

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ БИВДШОТЕКА

1. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ БОЛОТНЫХ СИСТЕМ

1.1. Физико-географическая характеристика Северо-Запада России

Северо-Запад России включает в себя Ленинградскую, Новгородскую и Псковскую административные области. Кроме того, сюда тяготеет западная часть Вологодской области до границы по реке Шексне и Белому озеру. По Тюремнову С.Н. он входит в Северо-Западную торфяно-болотную область. По физико-географическому районированию регион входит в зону тайги, в ее подзоны: южной тайги и частично средней тайги (район реки Свирь) и зону смешанных и широколиственных лесов (подтайгу). По Н.Я .Ка-цу регион находится в зоне выпуклых олиготрофныхторфяников.

Естественными границами района исследований служат следующие рубежи. На севере с Карелией служит граница Балтийского Щита и Русской плиты. В геологическом плане Карелия и Северо-Запад существенно отличны. Северо-Запад - класс формаций - платформенный, а Карелия - геосинклинальный. Группа формаций: Севоро-Запад - осадочная, а Карелия - метаморфическая. Если придерживаться физико-географических границ, а не административных, то к Северо-Западу должно быть отнесено восточное побережье Ладожского озера (район Олонца - нижнего течения р. Видлица), а на Карельском перешейке по линии При-морск - Приозерск - район г. Пудож.

На востоке естественной геологической границей служат ледниковые отложения калининского возраста, совпадающие в основном с административной границей Псковской области со Смоленской и Тверской областям и далее по Рыбинскому водохранилищу - реке Шексне - оз. Белое - п. Анд ома - г. Пудож. Эту границу подтверждают данные неотектоники. Южной границей являются флювиогляциональные отложения калининского возраста полосой 15-30 км вдоль административной границы с Белоруссией. Западной границей является государственная граница с Латвией и Эстонией.

Рассматриваемая территория входит в состав Атлантико-кон-тинентальной климатической области. Климат территории формируется под воздействием умеренных и арктических масс воздуха и циклонической деятельности. Преобладает западный перенос воздушных масс. Территория относится к району озерного климата, отличающегося тем, что здесь умеренно теплая зима и значительное (по сравнению с другими районами) количество осадков, а также неустойчивый режим погоды. Изменчивость условий погоды - одна из основных особенностей климата территории, являющаяся следствием активной циклонической деятельности и частой сменой воздушных масс. Континентальность климата возрастает с запада на восток, с чем связано усиление суровости зим, уменьшение суммы биологически активных температур, длины вегетационного периода и количества осадков.

Рельеф Северо-Запада России в основном равнинный, сла-борасчлененный. Он представлен чередованием плоских возвышенностей и низин.

На западе - Балтийская низменность с осложняющими ее вытянутыми субмеридианально мелкими возвышенностями "островного" типа, которые делят ее на Псковско-Чудскую и Прииль-менскую низины. От Балтийского моря (Финского залива) низменность отделена глинтом. Абсолютные отметки в пределах низин до 100 м. Островные возвышенности внутри них (Лужекая, Су-домская, Бежаницкая) достигают отметок 170-200 м.

На севере расположены крупнейшие озера Русской равнины - Ладожское и Онежское.

Восточной границей служит ряд возвышенностей: Андомская, Вепсовская, Тихвинская и Валдайская. Эти возвышенности разделены поперечными низинами - долинами крупных рек и озерными котловинами. Абсолютные отметки междуречий достигают 230-300 м. Западная часть Вологодской области размещена на Молого-Шекснинской низине.

Особенности природы рассматриваемой территории в том, что она находится в зоне последнего (Валдайского) оледенения и ее ландшафты несут ясные следы молодости в рельефе, поверхностных отложениях, гидрографической сети и органическом мире.

1.2. Геолого-неотектоническая характеристика региона

Исследуемый район занимает северо-западную часть Русской плиты. В нем континентальный рельеф стал развиваться со второй половины палеозоя. В западной части Вологодской области в пределах погруженного склона Балтийского щита континентальное рельефообразование началось с мезозоя (Атлас литологопалеографических карт, тт. \Z-fV, 1967-1969 гг.).

Коренными породами территории являются протерозойские граниты и гнейсы, перекрытые мощной толщей палеозойских отложений ордовиковской, силурийской, кембрийской и девонской систем (Геология СССР, т. 1,1971).

Длительная денудация выработала структурно-денудационный рельеф. Крупнейшие депрессии дочетвертичного периода -Вытегорская, Волхов-Ильменская и Псковско-Чудская. К ним приурочены наиболее крупные современные низины региона. В восточных и южных частях территории, где породы дочетвертичного периода имеют залегание, близкое к горизонтальному, образовались участки повышенных плоских равнин. С поверхности вся территория перекрыта четвертичными отложениями, мощность которых не превышает 2-10 м и лишь на отдельных участках достигает 150-226 м.

Район наших исследований в геотектоническом отношении расположен в северо-западной части Русской плиты - субглобальной геострукгуры. На Русской плите выделены регионы второго порядка (геоблоки): низкая Беломорско-Балтийская геоступень (Б,) и Московская сред невысотная ступень (Б^. (В.И.Бабак, Н.И.Николаев, 1983). Геобпоки разделены на мегаблоки: Прибалтийский (1Г), Валдайский (Пх), Южно-Ладожский (1в), Невельский (1д) и Нелидово-Оршанский (Пк). В Прибалтийский мегаблок вошла почти вся территория Псковской области за исключением юго-восточных районов (Усвятского и Куньинского), а также территория Ленинградской области южнее границы глинта кроме двух ее восточных районов (Бокситогорский, Подпорожский и частично Ло-дейнопольский). В этот же мегаблок входят западные, центральные и южные районы Новгородской области. Остальная часть Новгородской области и восточные районы Ленинградской области входят в Валдайский мегаблок. В этот же мегаблок входит и вся западная часть Вологодской области (до границы р. Шексна - Белое озеро - Онежское озеро). Юго-восточные районы Псковской области входят в Нелидовско-Оршанский мегаблок. Территория Ленинградской области севернее границы глинта, южное побережье Ладожского озера и территория вдоль реки Свирь полосой около 10-20 км и южная часть Карельского полуострова входят в Южно-Карельскую зону опусканий (Южно-Ладожский мегаблок).

Южные районы Псковской области (Себежскйй и Невельский) входят в Невельскую ступень (Белорусский мегаблок (1д)).

Беломорско-Балтийская геостулень занимает северо-западную часть Русской плиты. От Московской геоступени она отделена зоной разломов фундамента вдоль подножья Валдайской возвышенности. Средние отметки поверхности 50-100 м, отдельные островного типа возвышенности достигают 150-200 м. К зоне сочленения Русской плиты и Балтийского щита помимо погребенных под четвертичными отложениями депрессий приурочены крупнейшие водоемы Северо-Запада - Финский залив, Ладожское и Онежское озера.

Прибалтийский мегаблок занимает одноименную низменность. Он распадается на структурные элементы более высокого порядка - макроблоки, вытянутые в субмеридиональном направлении. Это Новгородская и Псковская зоны (Г, и Гз) повышенной трещиноватости. Новгородская зона тянется полосой до 100 км вдоль рек Ловать - Волхов, а Псковская зона (Г^ протянулась вдоль западной границы Псковской области по линии р. Великая - Псковское - Чудское озеро. Обе зоны являются территориями относительных опусканий, проявившихся в позднечетвертичный и голо-ценовый периоды. Валдайский тектонический шов, протянувшийся по восточной границе Новгородской зоны и Ленинградский шов, идущий вдоль глинта, являются зонами возможного формирования наиболее активных очагов антропогенных изменений геологической среды. Все пространство между этими зонами занимает Лужский макроблок (Г2), объединяющий "островные " возвышенности. Это территория устойчивых на новейшем тектоническом этапе слабых поднятий.

Закономерным продолжением Псковской зоны является Ладожский макроблок (В2) Южно-Карельской зоны дифференцированных опусканий (зоны сочленений Русской плиты и Балтийского щита). Сюда входят южное побережье Финского залива (по границе глинта), южная половина Карельского перешейка по линии Приморск - озеро Суходольское и южная половина Ладожского озера с береговой полосой шириной 20-50 км. Здесь отмечаются территории абсолютных опусканий, проявившиеся преимущественно в четвертичный период и наложенные на предшествующие новейшие поднятия. Южнее Прибалтийского мегаблока расположена Невельская ступень Белорусского мегаблока. Для нее характерен плоскоравнинный, полого-холмистый и волнистый рельеф с отметками 150-200 м и широким развитием преимущественно ледниковых водно-ледниковых образований мощностью до 20 и редко до 50 м.

Московская средневысогная геоступень занимает восточные территории нашего региона: Усвятский и Куньинский районы Псковской области, всю восточную половину Новгородской области, восточные районы Ленинградской области и всю западную часть Вологодской области. Здесь расположены платообразные возвышенности: Валдайская, Тихвинская, Вепсовская, Андомская. Московский геоблок обладает четко выраженным единым новейшим тектоническим планом - вытянутостью основных структурных элементов в северо-восточном направлении, расчленением их на ряд мегаблоков. По структурному рисунку, преобладающим простиранием частных структурных элементов выделены следующие мегаблоки (в пределах нашего региона исследований): Веп-совский (Ж,), Белозерский (Ж^, отличающиеся широким развитием наложенных посленеогеновых опусканий, глубоко погруженной сети переуглубленных долин (их ложе опущено на 50 м и более ниже уровня моря). Самый западный Валдайско-Нелидовский макроблок (К,) выделяется своим весьма высоким гипсометрическим положением.

Вепсовский и Валдайско-Нелидовский макроблоки являются зонами проявления устойчивых на новейшем тектоническом этапе умеренных поднятий, а Белозерский - слабых поднятий.

Такова краткая геолого-неотектоническая характеристика Северо-Западного региона России.

1.3. Динамика торфообразовательного процесса в голоцене

В поздне- и послеледниковье на Северо-Западе России происходило интенсивное таяние ледников. Накапливались большие массы воды, собиравшиеся в понижениях в крупные водоемы. Эти воды сортировали валунные суглинки на пески, супеси, глины и скопления валунов. В водоемах отложения мелкозема имели очень ровную поверхность.

После стаивания льдов отложенные грунты до того, как покрывались растительностью, усиленно размывались потоками дождевых и талых вод. Таким образом, в позднеледниковье и в начале послеледниковья имела место сортировка фунтов и изменение рельефа местности.

С потеплением климата и по мере заселения растительности, микро- и макромира образовывались почвы, сначала тундровые, постепенно переходящие в современные подзолистые и дерново-подзолистые (преимущественно).

В районах избыточного увлажнения почвы в низинах и водоразделах полностью заполняются водой. Наступает анаэробио-зис, который приводит к оглеению минеральных горизонтов и появлению закисных соединений. Жизнедеятельность аэробных мик-роорганизмов-сапрофитов подавляется. Процесс минерализации резко тормозится. Над глеевым горизонтом начинает формироваться органогенный горизонт, состоящий из торфа. В генетических центрах месторождений торфа болотный процесс почвообразования (по Ефимову В.Н., 1986) не накладывался на какой-либо другой, т.е. он начинался "сразу" после дегляцинациитерритории и, как правило, с отложения сапропелей.

Анализ размещения болотных систем (БС) на Северо-Западе России (включая и западную часть Вологодской области) показал, что абсолютное большинство крупных (более 100 кв. км) массивов приурочено к "террасам" Волхов-Ильменской, Великорец-ко-Чудской и Молого-Шекснинской низменностей, через которые протекают многочисленные реки - притоки рек Волхов, Великая, Волга, озер Ладожское, Ильмень, Псковское и Чудское. На водоразделах этих притоков и размещены крупнейшие БС. Массивы площадью менее 100 кв. км обычно занимают водораздельно-скло-новые пространства. Массивы площадью 10 кв. км и менее занимают преимущественно котловины с разными величинами вреза ложа.

Первичными очагами абсолютного большинства крупных БС послужили небольшие мелководные водоемы - "лужи", где отложился сапропель небольшой мощности (0,1-1,0 м) или гипновый низинный (переходный) торф. Площади, занятые сапропелями и гипновыми торфами по отношению к современной площади БС составляют не более 1-5%. Из чего следует, что абсолютное большинство БС образовалось в результате заболачивания суходолов (преимущественно лесов).

Образование большинства крупных БС началось в преборе-альное время (РВ-1) с заболачивания открытых безлесных пространств. В более глубоких водоемах откладывался сапропель (очень редко мергель и другие органо-минеральные отложения), а в мелководных водоемах - "лужах" - гипновый, преимущественно низинный торф. В конце РВ-1 площади отложений сапропеля стали резко сокращаться, замещаясь в основном гипновыми торфами.

В бореале большинство первичных водоемов на болотах прекратило свое существование. На их местах возникли отложения гипнового, очень редко тростникового или древесно-травяного торфов. Вертикальный прирост торфяной залежи (накопление торфа) в различных, еще самостоятельных болотных мезоланд-шафтах современных БС имел существенные отличия (от 0,2 до 1,6 м). Отмеченные в настоящее время в отдельных точках того времени перерывы в торфонакоплении являются результатом действия пожаров.

В атлантическое время наблюдалось активное торфонакоп-ление в болотных мезоландшафтах. Большинство их "перешагнуло" границы своих западин. Начался бурный процесс образования БС, сопровождаемый активным заболачиванием окружающих лесов, где часто откладывался маломощный слой переходных торфов или в отдельных полосах слияния болотных мезоланд-шафтов со дна откладывался верховой торф нередко с участием торфов топяных ассоциаций.

В большинстве генетических центров болотных мезоланд-шафтов на место евтрофной и мезотрофной фазам развитая пришла олиготрофная. Поверхность БС от вогнутой (конец бореала -начало аглантики) Становится ровной, а затем и слегка выпуклой. Вертикальный прирост торфяной залежи за весь атлантический период составил от 0,25 до 2,5 м в различных болотных мезоландшафтах и их составных частях. Максимальный прирост торфяной залежи отмечался в "закрытых" болотных мезоландшафтах, т.е. не "перешагнувших" границ своих западин, где торф откладывался в условиях обильного увлажнения и малого выноса. В этих случаях накапливались преимущественно пушицево-сфаг-новые (шейхцериево-сфагновые) и сфагновые торфа средней степени разложения (20-25%)

В суббореальный период продолжалось формирование БС за счет трансгрессии на окружающие леса. В этот период отмечается активное Наступление олиготрофных растительных комплексесов на ёвтрофно-мёзотрофные, обусловленное процессами "перемещения" вершин роста из генетических центров болотных ме-золандшафтов на места бывших полос их слияния. Именно в этих местах отмечается максимальный вертикальный прирост торфяной залежи. Начинается массовое накопление сфагнового слабо-разложившегося торфа. В предыдущий период в отдельных частях БС началось образование грядово-мочажинных (ГМК) и озер-ково-грядово-мочажинных (ОГМК) комплексов. В еуббореале этот процесс становится массовым.

В субатлантический период БС оформились до своего современного положения и состояния. Продолжилось активное образование ГМК и ОГМК и вторичных озер, а также активное "наступление" олиготорофных растительных комплексов на эвтрофно-ме-зоторфные. В этот период накопились основные запасы слабо-разложившегося сфагнового торфа.

Современные поверхности большинства БС являются многовершинными, волнистыми и выпуклыми. Вершины роста, как правило, смещены относительно первичных генетических центров и находятся на склонах или вершинах бывших местных водоразделов болотных мезоландшафтов.

Анализ ключевых БС подтвердил тесную связь стратиграфии торфяной залежи с геоморфологическими и морфометрическими характеристиками ложа массивов*

При малых врезах ложа (до 1-2 м) отмечается маломощный слой низинных торфов и раннее их замещение верховыми торфами. Соответственно отмечается большая их мощность. С увеличением вреза ложа болотного мезоландшафта возрастает его обводненность, резко уменьшается количество пушицесодержа-щих торфов, уменьшается количество прослоек торфа повышенной степени разложения, понижается ереднешурфовая величина степени разложения торфа. Влияние области сноса растете увеличением топографических отметок окружающих суходолов и степени их освоенности. Оказывает влияние на стратиграфию торфяной залежи и степень континентальное™ климата при одинаковом количестве осадков. С увеличением влажности воздуха уменьшается количество травяных (пушицы) и возрастает коли*> Морфометрические характеристики "работают" только применительно к болотным мезопандшафтам, В крупных БС эти характеристики практически не информативны. чество сфагновых мхов. Торфяная залежь становится более однородной. Это позволило выделить приморский тип торфообра-зования, который протянулся вдоль побережий Балтийского, Белого морей и крупнейших озер: Ладожского, Онежского, Чудского, Ильмень.

Выявлено, что на Северо-Западе России распространены два типа торфонакопления - приморский и внутриконтинентальный. Второй преобладает. Для условий Северо-Запада России считаем не совсем корректным добавлять к внугриконтинентальному типу определение лимнический. Лимническими были только первичные очаги, занимающие не более 1-5% площади современных болот. Остальные площади - результат заболачивания суходолов.

По геоморфологическим обсгановкам выделены следующие типы торфонакоплений (по A.B. Македонову и др. 1973):

- отмелые побережья Балтийского моря, Ладожского (юг) и Онежского (восточное побережье) озер;

- побережий мелких внутриконтинентальных озер (Ильмень, Псковское-Чудское и ряда более мелких озер);

- водораздельных внутриконтинентальных болот, не связанных с водоемом, но также приуроченных к плохо дренируемым депрессиям.

Последний тип преобладает. Он относится ко второй группе углеобразующих ландшафтов - ландшафтов платформенных гу-мидных внутриконтинентальных равнин с речными долинами и мелкими озерами (А.В.Македонов, И.Э.Вальц, О.М.Головенок и др., 1973), Практически отсутствует торфонакопление широких речных долин.

Мощные (в будущем) и устойчивые по площади болота на Северо-Западе России возникли и развиваются как при медленном погружении субстрата (Новгородская и Псковская зоны тре-щиноватости), так и при стабильном режиме и даже в фазе слабых поднятий (Белозерский макроблок - Молого-Шекснинская низина).

Характерные отличия современного торфонакопления умеренного пояса от торфонакопления каменноугольного периода заключаются в следующем. Преобладает развитие торфообразо-вательного процесса от низинной стадии к верховой с существенным ослаблением гумификации и накоплением слабо- и негумифицированного органического остатка - преимущественно сфагновых мхов. Наложение процессов оледенения на большей части территории умеренного пояса приводило к неоднократным перерывам торфонакопления и часто к смещению болот в плане. И как следствие последнего - болота северного умеренного пояса земли молоды (погребенные не рассматриваются). Самым старым не более 10 тыс. лет. Поэтому они маломощные (максимальные глубины 8-10 м, а средние около 2,5- 3,5 м).Единичные небольшие болота площадью 0,5 -1,0 кв. км с глубинами до 15 - 25 м в расчет не принимаются. Но у них еще есть время подрасти, если ориентироваться на длительность межледниковых периодов (20-30 тыс.лет). Обязательным условием существования болот на поверхности земли является их рост (М.Н.Никонов, 1956). Изучение динамики торфонакопления показывает, что хотя высокие темпы современного торфонакопления обязаны совместному действию двух благоприятных факторов - умеренному избыточно влажному климату и аккумулятивному ледниковому рельефу, слабо переработанному эрозией, ожидать затухания торфонакопления по мере увеличения эрозионного расчленения рельефа при условии стабильности первого фактора не следует. Новые болота будут появляться, но с гораздо меньшей интенсивностью, чем в наше время. Существующие болота сохранят свои территории и будут прирастать по возможное™ вширь и обязательно вверх. Торфонакопление по своей сути препятствует развитию эрозии рельефа и тем самым способствует своему устойчивому состоянию (по О.Л.Лисс действует фактор наличия огромной массы болот) и становится устойчивым на площади.

Трудно согласится с группой авторов (А.В.Македонов и др., 1973), что при стабильном геотектоническом режиме предельная мощность торфяника определяется пределом высоты его над окружающей местностью (6-8 м во влажном климате). Этой высоты они достигли за 8-10 тыс. лет. И если не наступит какой-то глобальный катаклизм, то нет оснований считать, что прекратится рост болота вверх и вширь. Как указывает И.И.Потапов (1977) образованию каменных углей Донбасса предшествовал процесс торфонакопления, повторявшийся 250 раз. А у нас не более двух раз.

В настоящее время главным сдерживающим фактором торфонакопления становится антропогенный. Он поистине приобретает геологическую мощь. Возможна ли трансформация болот Северо-Запада России в ископаемый уголь?

Да, возможна, особенно болот Новгородской и Псковской зон повышенной трещиноватости и Южно-Карельской зоны опусканий, если не помешает человек.

1.3.1. Модель развития болотных систем

В работах Р.И.Аболина, В.В.Кудряшова, Е.А.Галкиной, К.Е.Иванова и других ученых рассмотрены, в основном, условия развития болотных мезоландшафтов и в меньшей мере затронуты вопросы динамики болотных макроландшафтов. Теоретические работы классиков болотоведения, экспериментальные исследования и анализ фактического материала (детальные разведки более 400 месторождений торфа) позволили составить общую схему развития БС и показать динамику генетического ряда: от однофациального болотного микроландшафта к многофаци-альному болотному мезоландшафту и к системе одно- и много-фациальных болотных мезоландшафтов или ВС.

В общем случае схема образования и развития БС на примере болот зоны с коэффициентом увлажнения более 1,0 может быть представлена в следующей последовательности (рис. 1).

Первый этап - заболачивание и заторфовывание мелководных послеледниковых западин, или незначительных углублений минеральных сильноувлажненных почв в депрессиях в пределах одной болотной фации. Обычно это евтрофная фаза развития растительного покрова, в том числе и лимническая - отложение маломощных и локальных залежей сапропеля при более значительных величинах вреза западин (2 м и более), обеспечивающая повышенное минеральное питание преимущественно за счет поверхностно-приточных вод. При меньших величинах вреза отдельных фаций евтрофная фаза выпадает и развитие начинается сразу с| мезотрофной фазы. Этап заканчивается заполнением отдельных! понижений в пределах мезоландшафта сапропелем или торфом до уровня их краев.

Второй этап начинается с момента слияния в одно целое отдельных изолированных фаций в процессе их разрастания в плане. Монофациальное урочище становится многофациальным. В связи с ухудшением условий стока и водно-минерального питания в центрах первичных очагов торфонакопления происходит

7/. /////✓/

Условные обозначена к рис.1 Название торфы

ГИПНОЕЫИ низанный торф

II) I» И) "I

•у

Лу /у/ «»V тпгпг сфагновый низинный торф сапропель

Верховые торфы шей.хцериевш верховой торф фускум торф (сфагновый) магелланикум торф комплексный торф пушицевый торф пушщево-сфагиовый. торф мочажины" озерки глины п выпадение травянистых растений и замена их сфагновыми мхами. Уменьшается вынос веществ, уменьшается степень разложения торфообразователей и в центральной части увеличивается торфонакопление. Поверхность болотной системы становится волнистой. При слиянии отдельных фаций заболачиваются разделявшие их леса на положительных элементах рельефа дна. Если болотные массивы находились далеко друг от друга, то они развиваются изолированно, достигая выпуклой поверхности. Если первичные болотные массивы находились вблизи друг от друга, в пределах единой депрессии, то начинает быстро формироваться болотный мезоландшафт с единым генетическим центром, размещенным на бывшем водоразделе между первичными массивами.

Третий этап. В новом центре скорость торфонакопления становится максимальной и поверхность мезоландшафта из волнистой становится выпуклой. Происходит полная смена евтрофной и мезотрофной фаз развития в олиготрофную. Смена фаз идет от центра к окраинам. Сток вод из поверхностного переходит в фильтрационный, при котором начинается дифференциация микрорельефа. Интенсивность развития и структуры микрорельефа зависит от площади мезоландшафта, рельефа окружающих суходолов, возможностей сброса из мезоландшафта болотных вод естественными водотоками и количеством выпадающих осадков. В конце этапа появляются первые мочажины в центральной части мезоландшафта или на верхних частях склонов при малой его площади (менее 4 кв. км).

Четвертый этап. Отдельные мезоландшафты, достигшие поздней стадии своего развития, заполняют всю депрессию до ее естественных границ и при благоприятных условиях наступают на разделяющие их суходольные земли и сливаются между собой. Происходит как бы повторение второго этапа на качественно новом уровне, обусловленном размерами сливающихся массивов и величиной их обводнения. В зонах слияния формируется внутренняя гидрографическая сеть (реки, ручьи, озера, озерки), а грядово-мочажинный комплекс разрастается по площади и углубляются мочажины за счет роста болота вверх. Поверхность макроландшафта становится многовершинной. В зонах слияния ме-золандшафтов формируются новые вершины роста.

Пятый этап. В сформировавшемся макроландшафте происходит рост новых вершин. Шейхцериевая топь зоны слияния оказывается погребенной, вместе с нею часто погребаются ручьи, речки, озерки. В результате быстрого роста новых вершин изменяются условия и направления стока вод в грядово-мочажин-ных комплексах отдельных мезоландшафтов. Эти комплексы начинают образовываться в новом центре и к концу этапа покрывают большую часть площади макроландшафта. С ростом обводненности в центральной части макроландшафта образуются первые озерки и озера.

Шестой этап является заключительным в эволюции олиго-трофных болотных систем, наблюдаемой нами в современном периоде голоцена. При образовании очень крупных (более 100 кв. км) и компактных (округлой формы) БС, в их централ ьных частях наблюдается очень высокая обводненность и происходит слияние мелких озерков в более крупные; появляются группы озер. Центральные части систем превращаются в озерно-болотные комплексы. Подобные системы сравнительно редки на Северо-Западе России, но имеют широкое распространение на Северо-Востоке Европейской части России и в Западной Сибири.

Рассмотренная схема развития олиготрофных БС объясняет механизм наблюдающейся конвергентной смены растительного покрова и торфяной залежи, происходящей каждый раз на качественно новой структуре болотного массива. Начиная с третьего этапа, наблюдается повторяемость отлагаемых торфов и смена растительных ассоциаций, обусловленная внутренними изменениями гидрологического режима в процессе развития и изменения рельефа массива. Внешние воздействия, такие как изменение климата, оказывают косвенное влияние. Первые пять этапов изложенной схемы относятся к центрально-олиготрофному ходу развития.

На шестом этапе ход развития системы обычно усложняется и связан с неустойчивостью структурных элементов - растительных фаций - при высоком обводнении массива. Из рассмотренной схемы логически вытекает, что к шестому этапу на массиве теоретически должен формироваться единый генетический эпицентр. Однако пока это не обнаружено в природе и крупные оли-готрофные БС, как правило, остаются многовершинными. Причиной этого, по-видимому, является разный возраст сливающихся мезоландшафтов и влияние их не вполне однородного геоморфологического положения (изрезанность границ массивов, врез первичных депрессий и котловин). Кроме того, большие локальные скопления вод в рельефе массива на шестом этапе начинают расчленять массив, образуя топи, озера и речки, между которыми могут возникать новые вершины роста.

Предложенная модель торфообразовательного процесса действует только в районах с коэффициентом увлажнения более единицы. При коэффициенте увлажнения менее единицы наблюдается слабое слияние отдельных болотных мезоландшафтов. В этих случаях в полосах слияния болотных мезоландшафтов не образуется того избытка влаги, который позволяет бурно развиваться сфагновым ассоциациям и подавлять травяные и другие ассоциации. Чем менее влажный климат, тем автономнее отдельные болотные мезоландшафты в БС. Что и наблюдается в центральных областях России и в Белоруссии.

Предложенная схема развития БС удовлетворительно объясняет скачкообразный характер торфообразовательного процесса, стратиграфические особенности тех или иных болотных мезоландшафтов и болотных макроландшафтов с учетом их геоморфологического и топографического положения. На основании данной схемы, зная этап развития конкретного болотного мезоланд-шафта можно прогнозировать на какую глубину возможна корреляционная связь современного растительного покрова и торфяной залежи.

Анализ топографического расположения олиготрофных БС относительно минерального дна, а также хода торфообразова-ния показывает, что подавляющее большинство внутриболотных озер являются вторичными озерами, т.е. образовавшимися в процессе неравномерного торфонакопления и изменения рельефа массивов. Этот вывод изменяет наши представления о влиянии подобных озер на ход торфообразования и их гидрологическую роль.

Всем крупным БС свойственно наличие на них ГМК и ОГМК. Площади распространения этих комплексов, глубина мочажин и озерков, а также соотношение площадей гряд и мочажин (озерков) находятся в зависимости от геоморфологического расположения массивов: глубины вреза их ложа, водопроницаемости подстилающих фунтов, площади болотной системы, ее формы в плане, а также этапа развития, обусловливающих рельеф поверхности. Экспериментальные данные показывают, что при быстром росте размеров болотных мезоландшафтов в плане, приводящем к прогрессирующему увеличению их обводненности, наблюдается более раннее появления на них ГМК и более быстрое их развитие.

Формирование на пятом и шестом этапах развития БС общей выпуклости ее рельефа, а также отдельных выпуклых мезоландшафтов, входящих в систему, создает общую приподнятость поверхности болота над его краями и коренным образом меняет характер водообмена между болотом и окружающими его минеральными почвами и грунтами/Если на первых этапах развития торфяная залежь, не заполняющая до краев котловины и депрессии, получала питание поверхностными и грунтовыми водами, стекающими в депрессии и котловины с более возвышенных незаболоченных участков рельефа, то начиная с третьего этапа тор-фонакопления появляется сток поверхностных вод с БС на окружающие незаболоченные территории, которые в естественных условиях зоны избыточного увлажнения обычно заняты лесами. Тем самым коренным образом меняется роль олиготрофных болот в формировании гидрологического режима лесоболотных экосистем зоны избыточного увлажнения: меняется сопряженность водного режима болот и окружающих лесов.

Так как в современный период голоцена подавляющая часть БС и их торфяные залежи находятся на шестом этапе своего развития, то ландшафты лесной зоны в условиях умеренного климата формировались и формируются под влиянием описанного типа гидрологической сопряженности лесов и болот.

1.3.2. Строение торфяных залежей грядово-мочажинных комплексов на верховых болотах

Анализ литературы по генезису грядово-мочажинных комплексов показал:

1. Выпуклые олиготрофные болота с ПИК имеют обширный ареал и приурочены, прежде всего, к климатическому поясу с коэффициентом увлажнения более 1,0.

2. Биологические факторы, как неравномерный прирост различных сфагнов (по Аболину), а также поселение в определенных условиях растений, не образующих торфа (лишайники, печеночники, водоросли и т.п.) также не могут образовать ГМК. Первые вообще не наблюдаются, а вторые поселяются, как правило, уже среди зрелого ГМК.

3. ГМК является закономерной стадией в развитии болота, которая обусловливается, прежде всего, определенным гидрологическим режимом: водонасыщенностью всего болота, как следствием затрудненного стока избыточных вод.

4. Разные авторы увязывают различные величины уклонов поверхности болот, к которым этот комплекс приурочен. Вместе с тем известно, что не на всяком склоне образуется ГМК. Причины этого не раскрываются.

5. В условиях равнинного рельефа явление солифлюкции как причина образования ГМК отсутствует. По данным Конойко М.А. (1974) и наблюдениям автора при определенных условиях отмечено движение гряд и мочажин к центру болота, т.е. вверх по склону. Исследования автора (1,7) показали, что очень часто гряды зарождаются среди шейхцериевой топи, где явления сползания не может быть в силу недостаточных уклонов или противоукло-нов (имея в виду нижние слои шейхцериевых торфов).

6. Последние исследования ГМК на Северо-Западе России и в Западной Европе и наши исследования (7,6) показали, что ГМК присущ цикличный характер развития. Но цикличность эти сложнее, чем просто смена гряды мочажиной и наоборот. Здесь и некоторые "перемещения" гряд и мочажин вверх по склону и влияние гидрологического режима олиготрофного массива и степень развития массива (достижение определенного этапа развития). И.Д.Богдановская - Гиенэф (1969) и К.Толонен (1971) отрицают цикличность на основе наблюдений за растительным покровом с интервалом наблюдений в 20-60 лет. Наши исследования показывают, что этот процесс длится несколько сот лет.

7. Разные авторы исследовали ГМК в разных географических районах, на разных частях болотных мезоландшафтов, часто не имели данных об общей динамике конкретных болот и, следовательно, не придавали значения именно этому обстоятельству, что порождало иногда излишние дискуссии.

Исследование структуры и генезиса грядово-мочажинных комплексов

При рассмотрении моделей развития ВС показано, что абсолютному большинству болотных систем с выпуклой формой поверхности присущ ГМК, нередко переходящий в О ГМК. Выявлено, что ГМК образуются и развиваются, в основном, в пластах слаборазложившегося торфа. Подтверждено, что мочажины бывают первичные и вторичные. Первичные мочажины всегда образуются в системах из выпуклых моховиков в полосах слияния болотных мезоландшафтов и по сути представляют остаточные явления бывших контактных топей. Первичные мочажины образуются и в изолированных моховиках - в их центральных частях, развивающихся в условиях обильного обводнения с большой (более четырех метров) глубиной вреза ложа.

Такие болота на Северо-Западе встречаются редко. Преобладают мочажины вторичные, которые зарождаются, как правило, с началом отложений слаборазложившегося торфа. Вопросы образования и развития этих мочажин наименее изучены и дис-куссион н ы.

На основе экспериментальных исследований на ряде БС покажем механизм образования вторичных мочажин /1, 6,7 /.

Выявлено, что ГМК обязательно появляются в тех частях болотных мезоландшафтов и болотных систем, где возникли устойчивые условия затрудненного как поверхностного, так и диффузионного стока. Если сток затруднен до самого суходола, то и ГМК почти достигают контакта болото-суходол, не доходя до него не более 100 м. Если сток в конце своего пути по болоту становится свободным, ГМК прекращает образовываться не доходя До границы болота не менее 500 м. Чем раньше появились условия затрудненного стока и чем они стабильнее, тем раньше появляются и ГМК. Исследования показали, что всегда отсутствуют ГМК в полосах дренирования рек, ручьев и озер (в пределах болот). Исчезает ГМК (мочажины зарастают грядовыми мхами, кустарничками и деревьями) и в полосах дренирования прорытых и действующих длительное время (десятки лет) каналов на болотах. Это отмечалось И.Д.Богдановской-Гиенэф (1928 г.) на болоте "Порзо-ловское" и подтверждено нами на болотных системах "Боровское", "Полистовское", "Осиновая Чисть".

Можно принять следующее объяснение образования ГМК. Болото как саморегулирующаяся система на определенном этапе своего развития ищет выход для сброса излишков вод и находит его за счет образования мочажин, вода в которых стоит на поверхности или близ нее. Известно (В.В.Романов и др., 1962 г.), что в мочажинах расход воды на испарение увеличивается на 1265% по сравнению с грядами, чем достигается некоторая разгрузка излишних вод. Не совсем ясен механизм начального образования вторичных мочажин. Имеющийся фактический материал позволяет высказать следующую гипотезу. Фильтрационный поток вод, а весной и осенью при большом количестве осадков и ничтожном испарении нередко переходящий в поверхностный, "давит" на рыхлые пласты сфагнового покрова и образуются небольшие канавки шириной 0,1-0,3 м и длиной не более 5-15 м, обычно очень извилистые. Образование этих канавок в сфагновом ковре способствуют следующие обстоятельства.

Летом на открытых выпуклых частях болот наблюдается сильное испарение воды и иссушение поверхностного (деятельного) слоя. В результате этого поверхность болота стремится сжаться. Но в то же время из нижних горизонтов торфяной залежи осуществляются восходящие потоки воды и газов, которые стремятся разорваггь поверхностный слой торфяной залежи в наиболее слабых пластах. Таковыми оказываются ассоциации сфагновых мхов. В канавках вода стоит на поверхности и в них поселяются только мочажинные сфагновые мхи. Такие канавки наблюдались нами на болотном мезоландшафте "Бор", на некоторых болотных ме-золандшафтах БС "Полистовское" и "Рдейское", а также на "Лам-мин-Суо". С поселением мочажинных мхов при обилии вод канавки расширяются, соединяются, образуя обширную мозаику ГМК, наблюдаемую на БС. Если обводненность падает, в залежи остаются прослойки различной мощности ангустифопиум-торфа, комплексного или шейхцериево-сфагнового торфа.

Следующий этап в развитии болота наступает тогда, когда мочажины уже не справляются с удалением избыточных вод. Появляются озерки, которые служат аккумуляторами воды и еще больше увеличивают расход вод на испарение. В районе образующихся озерков улучшается местный дренаж. О ГМК являются закономерным этапом смены ГМК, если нет внешних сильных воздействий антропогенного (осушение) или неотектонического характера (общее существенное понижение базиса эрозии в районе расположения болот).

1.3.3. Количественная оценка процесса торфонакопления

Торфонакопление на Северо-Западе началось после отступления последнего ледника. Этому способствовали высокий уровень стояния грунтовых вод ввиду наличия значительного количества позднеледниковых водоемов и слабого развития гидрографической сети. Последний ледниковый покров окончательно исчез в районе Санкт-Петербурга немногим более 12 тыс. лет назад (М.Б. Вигдорчук, О.М.Знаменская, 1969 г.). КакуказываетДионЖан Клод (1979 г.) в субарктическом Квебеке процесс заболачивания начал развиваться через 300 - 2100 лет после дегляциации района. С полным основанием мы можем перенести это положение и на Северо-Запад. Как считают Вигдорчук и Знаменская (1969 г.) во время дриасI - беллинг - дриас II - аллеред - дриас III (около 13 -10 тыс. лет назад) органические отложения в виде сапропелей и торфа были обычны. Их мощность достигала 1 м. Заложенная нами скважина в одном из генетических центров ВС Ширинские Мхи на глубине 6,9 - 7,0 м показала возраст придонных отложений тростникового торфа равным 10145+215 лет (КРИЛ 508). В то время процесс торфообразования только зарождался. Отложения торфа того периода послужили очагами значительного расширения торфообразоватепьного процесса в пребореал и особенно вбореал, когда произошло значительное потепление климата, наблюдалось массовое обмеление послеледниковых водоемов и даже исчезновение многих из них (Д.Б.Малаховский и др., 1969), послуживших первичными очагами многих крупных болотных систем. Наиболее древние болотные массивы формировались на водораздельных пространствах в местных углублениях рельефа - остаточных мелководных водоемах - "лужах".

В табл.1 приведены датировки оснований генетических центров ряда БС Северо-Запада. Образование болот на всей территории Северо-Запада началось одновременно около 9-10 тыс. лет назад. До этого времени в наиболее глубоких впадинах рельефа (более трех метров) откладывался сапропель или мергель (как на БС "Порзоловское").

Для изучения динамики торфонакопления в голоцене принята схема разделения голоцена по М.И.Нейштадту с хронологией Н.А.Хотинского, в которой в каждом климатическом периоде выделяются три подлериода.

Скорость прироста торфяной залежи следует понимать как итог взаимодействия следующих процессов: ежегодного прироста биомассы, частичного разложения этого прироста в деятель- 29 ном слое, вымывании и использовании растениями части разложившегося материала и уплотнения торфяной залежи под давлением деятельного слоя, а также атмосферных осадков. В таком смысле скорость прироста торфяной залежи можно оценить количественным определением всех составляющих компонентов или определением абсолютного (относительного) возраста всей торфяной залежи или отдельных ее стратиграфических разностей.

Для получения данных о накоплении торфяной залежи в различные периоды голоцена и о скорости аккумуляции сухого вещества и торфа в голоцене был выполнен комплекс исследований на ряде болотных систем Северо-Запада /1,13,20,23,26,29,36/.

В табл.2 приведены данные о накоплении торфяной залежи в разные периоды голоцена в генетических центрах болотных систем Северо-Запада по палинологическим данным. Из таблицы следует, что во все периоды голоцена величины накопления торфяной залежи существенно отличались между собой. При этом просматривается тенденция к выравниванию величин накопления по мере развития болотных систем. Особенно сильное выравнивание произошло в субапглантическое время. Лишь на массиве "Пятницкий Мох" отмечен некоторый спад торфонакопления, а на всех других получены близкие результаты.

Для более полной оценки динамики торфонакопления кроме линейных величин прироста торфяной залежи были получены данные о скорости аккумуляции сухого вещества, удельные запасы его на единицу поверхности, а также данные о накоплении торфа (табл.3).

Наблюдается существенная разница в скорости аккумуляции сухого вещества как по отдельным скважинам (генетическим центрам) в один и тот же период голоцена, так и по одной скважине в разные периоды голоцена. В заключительном этапе голоцена -БАз на БС аНикольско-Лютинскоев максимальные скорости аккумуляции сухого вещества отмечаются в генетических центрах болотных мезоландшафтов, которые находятся в центре современной болотной системы (скв. 17-35 и 16-11), а минимальные - на ее окраинах (13-37 и 22-20). Это связано с тем, что в последних происходит более интенсивный процесс разложения органических остатков и вынос продуктов разложения с фильтрационным потоком, Максимальные величины прироста сухого вещества торфа отмечаются в придонных слоях торфяной залежи. С ростом боло

Таблица 1

Возраст ряда крупных болотных систем Северо-Запада России

Наименование Площадь, кв. км Область, район Датировка, по С , лет

1 Пятницкий мох 200 Ленинградская, Кингисеппский 9430± 120 (ЛУИ 753)

2 Гладкое 49 Ленинградская, Тосненский 9650±110 (ЛУ-1752)

3 Порзоловское 31 Ленинградская, Ломоносовский 13510±90 (ЛУ-1793) 10480±100 (ЛУ-1794) отложения мергеля

4 Усть-Тосно 10 Ленинградская, Тосненский 9490±140 (ЛУ-1733)

5 Ширинское 85 Ленинградская, Киришский 101454215 (КРИЛ 508) 9670±125 (КРИЛ)

6 Никольско-Лютинское 32 Новгородская, Солецкий 9590Í65 (Т--1054) 9870+650 (КРИЛ)

7 Гальский Мох 25,4 Псковская, Великолукский 9700+90 (ЛУ-2100)

8 Ермошово 0,1 Псковская, Невельский 8560±130 (ЛУ-2105)

9 Сиголовский Мох 5 Ленинградская, Тосненский 8090±140 (ЛУ-1740)

10 Тарарайское 23,2 Ленинградская, Кингисеппский 9040±620

Таблица 2

Накопление торфяной залежи в разные периоды голоцена в генетических центрах верховых болот

Северо-Запада

Периоды голоцена Накопления торфяной залежи в метрах

Усть-Тосно" "Порзо-ловс-кое" "Гладкое" "Пятницкий мох" "Сиголо ВСКИЙ мох" "Никол ьско-Лютинское" "Гэльский мох" "Ширинское" Среднее

13-37 17-35 16-11 № 10 № 11 вА3 0,78 0,65 0,6 1,0 0,95 1,5 1,3 0,97 вА2 1,0 1,70 0,5 0,7 0,50 0,8 0,9 0,87

ЭА1 0,72 0,30 0,9 0,3 0,15 0,87

Всего 5А 2,5 2,65 2,5 0,9 2,3 2,0 2,0 1,60 1,8 2,3 2,2 2,07

ЭВ2 1,3 1,90 0,8 1,65 0,4 1,15 0,7 0,65 1,0 1,6 0,9 1,21

8В1 J 0,5 1,05 0,65 0,95 0,5 0,6 0,8 1,2 0,77

Всего вВ 1,8 2,95 1,45 2,6 0,9 1,15 0,7 0,65 1,6 2,4 2,1 1,65

АТ3 1,35 0,5

АТ2 0,6 0,65 1,5 1,3 1,85 1,8 0,9 2,1 1,4 1,4

АТт 0,9 0,7 0,8 0,6 0,6 0,5 0,6 0,8 0,6 1,1 0,72

Всего АТ 2,25 0,6 1,35 2,3 1,9 2,45 2,3 1,5 2,9 1,1 2,5 1,92

В02 0,2 1,0 о> 0,4 0,5 0,75 0,6 0,3

ВОп 1,15 0,45 0,75 0,6

Всего ВО 0,2 1,0 1,45 0,85 0,5 1,50 1,2 0,3 0,88

РВ2 0,8 0,35 0,3 0,4 0,45

РВт

Всего 6,75 7,2 7,55 7,0 5,9 5,6 5,0 3,75 8,2 7,0 7,0

Таблица 3

Среднегодовая скорость аккумуляции сухого вещества в голоцене на болотах Северо - Запада кг/кв. м в год)

Периоды голоцена Никольско-Лютинская болотная система Ширинская обс

Генетические центры Средняя величина Полосы слияния Средняя величина Генетические центры

Номера скважин н омера скважин Центральный

13-37 17-35 13-26 22-20 16-11 15-24 10-25 15-39 24-15 проф. 10 проф. 11

Бореал boi - - 0,126 0,054 0,040 0,073 - : - - - - 0,159 0,062

ВО2-ВО3 - - - - - 0,089

Атлантический ат-1 - 0,059 0,044 - 0,047 0,038 - - •' - - - 0,052 0,114 ат-2 0,097 0,094 0,023 0,011 0,030 0,024 - - - - - 0,016 0,049 ат-3 0,036 0,068 0,044 0,033 0,041 - 0,028 0,044 0,038

Суббо-эеальный sbi 0,034 0,030 0,103 0,031 0,140 0,061 0,074 0,104 0,145 0,024 0,084 0,128 0,196

SB2-SB3 0,057 0,027 0,008 0,025 0,026 0,032 0,014 0,021 0,060 0,040

SA1 0,079 0,028 0,023 0,018 0,012 0,030 0,081 0,031 0,047 0,018 0,042 0,028 0,032 иуоатлан-гический sa2 0,030 0,046 0,048 0,032 0,033 0.022 0,033 0,029 0,023

SA3 0,028 0,066 0,059 0,028 0,068 0,050 0,041 0,059 0,040 0,029 0,042 0,101 0,080 та удельные величины накопления сухого вещества торфа падают и достигают минимума к современному периоду, когда в составе торфообразовател ей абсолютное господство составляют сфагновые мхи. Максимальное удельное количество воды отмечается в горизонтах, приуроченных ко времени, когда болотные системы были еще плоским. На Никольско-Люгинской болотной системе это глубины 2,25-2,5 м, а на ШиринскихМхах-с 3 до 5,5 м.

1.3.4. Современные процессы заболачивания

В настоящее время заболачивание происходит путем возникновения новых очагов, что наблюдается весьма редко и роста существующих болот. Оно теснейшим образом связано с рельефом поверхности, литологическим составом поверхностных отложений и УГВ.

Н.И.Пьявченко, Р.П.Спарро, А АНемчинов показали, что в естественных условиях процесс возникновения новых очагов устойчивого заболачивания большого значения не имеет. Отмеченные очаги заболачивания лесов при строительстве дорог, трасс, других коммуникаций из-за отсутствия водосливных сооружений, запруживания и захламления ручьев и рек в зонах влияния создаваемых водохранилищ не имеют массового распространения. Наиболее активны процессы заболачивания по периферии БС, особенно в условиях равнинного рельефа. Необратимость заболачивания при избыточном увлажнении в лесной зоне признается всеми болотоведами. Наступление болот происходит путем качественных изменений и возможно везде, где динамическое равновесие между приходом влаги и стоком устанавливается на уровне заполнения влагой почвенных горизонтов или выхода поч-венно-грунтовых вод на поверхность. В европейской части России заболачивание суши происходит, в основном, вследствие расширения границ существующих БС.

Наши исследования БС Северо-Запада показали, что линейная скорость заболачивания в голоцене составила от 3,7 до 167 см в год. Получена формула скорости трансгрессии БС в зависимости от уклонов минерального ложа (¡): 85

V =—----2,9 (см/год)

10001 + 0,96

При нулевых уклонах (или близких к ним) поверхности окру- 34 жающих суходолов и отсутствии водостоков скорость трансгрессии всегда более 1 м/год и может достигать десятка метров и более. Всовременный период скорость трансгрессии болот максимальная по отношению к прошлым векам.

Наши исследования вертикального прироста торфяной залежи на БС Северо-Запада показали, что вертикальный рост торфяной залежи во времени подчиняется гиперболической зависимости: максимальная в современный период (около 100 лет) и по прошествии тысячи лет уменьшается и становится практически постоянной /1 /.

Средняя величина вертикального линейного прироста торфяной залежи с увеличением временного интервала уменьшается:

0-100 лет.7,14 мм/год

0-300 лет.2,29 мм/год

0-500 лет. 2,28 мм/год

0-1000 лет.0,97 мм/год

0-2500 лет.0,77 мм/год

0-4500 лет.0,89 мм/год

0-7000 лет.0,62 мм/год

0-9500 лет.0,59 мм/год

Своеобразие механизма заболачивания по периферии выпукл ых верховых болот проявляется в следующем:

1. В силу превышения центра массива над своими окраинами, достигающего до 5 - 7 м, высокой Проводимости деятельного горизонта и ничтожной проводимости инертного горизонта, наблюдается сброс паводковых и дождевых вод при условии насыщения влагой деятельного горизонта или фильтрации болотных вод от центра к периферии, причем и тот и другой способы стока происходят одновременно, но с разными скоростями;

2. Воды, попадающие на окраины болот и окружающие территории, имеют кислую среду, низкую минерализацию, повышенное содержание органических соединений, среди которых преобладают фульвокислоты и низкое содержание свободного кислорода. Весной дефицит кислорода в поверхностных водах доходит до 98%, в летне-осенний период он составляет 54-72%, причем поверхностные воды богаче кислородом, чем почвенно-грунтовые воды в одно и то же время (В.Н.Ефимов, З.С. Ефимова, 1970).

Таким образом, с учетом подпора грунтовых вод верховое болото своими специфическими водами вызывает дополнительное увлажнение почв окружающих территорий наряду с изменением гидрохимической обстановки. Наиболее сильно это проявляется в понижениях рельефа. Интенсивность проявления зависит от наличия водотоков на окраинах болот, отводящих воду за пределы болотных массивов и осуществляющих дренаж окружающих суходолов. Если болото расположено в замкнутой котловине, то следует ожидать в зависимости от уклонов поверхности окружающих территорий максимального роста болот. При наличии отводящих водотоков максимальное заболачивание может проявиться на участке разгрузки вод болота, не имеющих поверхностного стока.

Быстро стекающие с верховых болот талые воды в значительной степени аккумулируются окраинами и прилегающими лесами и в условиях бессточного или слабо диффузионного режима приводят к уменьшению периода вегетации лесной растительности. Н.И.Пьявченко (1967) пишет, что длительное переувлажнение торфяной почвы весной, ее относительно низкая температура, задержка оттаивания отдаляют начало вегетации древесных пород на 5-10 дней, а при условии сильной увлажненности почв в конце вегетационного периода приводит к его раннему завершению. Период, в течение которого кислорода в почвенной воде достаточно для нормальной жизнедеятельности корней, составляет в ельнике черничном около 2-2,5 месяцев, а в ельнике на торфянисто-перегнойной почве всего 40-45 дней. Дальнейшее усиление заболачивания сокращает и этот период и в почвенной воде сосняка кустарничково-сфагнового кислорода практически нет, после дождей он появляется, но через 1-3 дня полностью расходуется на окислительные процессы.

Попытаемся оценить в целом состояние заболоченности территорий Северо-Запада России. По данным МГУ заболоченность земель (в процентах от общей площади административного района) в рассматриваемом регионе колеблется от 5% (Приозерский район Ленинградской области) до 60-70% (Поддорский район Новгородской и ряд граничных районов Псковской облает), а также вся западная часть Вологодской области. Заболоченность в целом по областям составила: Ленинградская область - 42%, Новгородская область - 40%, Псковская область - 46%, западная часть Вологодской области - 60 % Таким образом, заболоченность территории Северо-Запада составляет более 40%. Эта огромная цифра показывает масштабность и серьезность указанного явления. В этой цифре около 2/3 площадей представлены как "заболоченные земли". Если не будут проведены соответствующие мелиоративные работы, эти земли превратятся в болота. К сожалению, в последние годы масштабы мелиоративных воздействий существенно сократились. '«■••■

2. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ БОЛОТ

Болота являются неотъемлемым элементом всех ландшафтов лесной зоны, а в некоторых доминируют. Поэтому их роль в природе лесной зоны и развитии ее производительных сил весьма значительна.

Торфообразовательный процесс представляет интерес в экологическом плане, так как наряду с накоплением больших масс остатков растительного мира происходит накопление еще больших масс воды на поверхности суши, связанной с органическими остатками.

Первым следствием подобной концентрации воды является активизация процессов заболачивания суши по периферии болот, особенно болот верховых. Торфообразовательный процесс является противоэрозионным, направленным на консервацию элементов микрорельефа, а в ряде случаев и мезорельефа. На заболоченных и заторфованных территориях прекращается плоскостной смыв минеральных почв. Но водная эрозия на этих территориях не прекращается. С минеральных почв она переносится на органические новообразования - торф и вместо смыва минеральных почв происходит смыв органического вещества, доказательством чего служит темно-коричневый цвет и высокая насыщенность органическими соединениями вод, вытекающих с болот.

В ходе развития болота выравнивают первичный послеледниковый рельеф местности, исчезают малые и средние западины с глубиной их вреза до 3-5 м и редко более. Появляются возвышенности, сложенные торфом, с превышением над окружающими суходольными частями рельефа от 2 до 5 м и более. Это выравнивание делает заторфованные территории в их естественном состоянии практически недоступными для человека.

Формируется так называемый обращенный рельеф при образовании и развитии болотного мезоландшафта. Если сформировалась болотная система, то в ней обращенный рельеф отсутствует (в условиях Северо-Запада и других территорий с коэффициентом увлажнения более 1), а современные вершины размещены, как правило, над повышениями минерального дна - бывших границах или склонах болотных мезоландшафтов. На месте изрезанною послеледникового рельефа с почти не развитыми малой речной сетью и почвенным горизонтом появляется новый специфический болотный рельеф, который развивается уже по своим законам и оказывает влияние на прилегающие территории. Болотный рельеф приводит к коренному изменению геохимических процессов значительных территорий. Уменьшается, а затем почти исчезает минеральная составляющая геохимического сноса и растет, а затем доминирует органическая составляющая. Плоскостной смыв в строгом смысле не исчезает с данной территории, а меняется его химическое содержание, направление и величина.

В равнинных районах торфонакопление как геологический процесс отличается весьма значительной интенсивностью. За ничтожный с геологической точки зрения период времени мощность торфяных залежей достигает 3-7 м и более. Эти величины дают представление о высотных изменениях рельефа. В большинстве ландшафтов Северо-Запада в целом изменение форм рельефа не выходит за пределы мезорельефа, в некоторых болотных районах, например, Уломском, Волхов-Тихвинском, Поли-стово-Ловатском, Чудско-Псковском эти изменения охватывают уже ландшафт. Так в Псковско-Чудском районе болота во многих случаях фиксируют современные берега Псковского озера и препятствуют расширению его границ. При образовании крупных БС смещаются границы водоразделов, часто на значительные расстояния (до 10-20 км). Следует упомянуть о малых реках. Многие из них протекали в долинах, которые к настоящему времени оказались сильно заторфованными, причем мощность торфяной залежи может достигать нескольких метров. На эту величину поднимается и базис эрозии для определенной территории, дренируемый этими реками, что способствует увеличению увлажненности, часто провоцирует процессы заболачивания, уменьшает возможности эрозионных процессов территории.

Важной чертой торфонакопления с позиции физико-географического процесса является изменение условий стока поверх- 38 ностных вод й питания в районе болот. Отложения торфа на поверхности минеральных пород и кольматация органическими коллоидами пор подстилающих минеральных грунтов ослабляют или даже прекращают инфильтрацию атмосферных вод в глубокие слои минеральных пород (образование оршейнового горизонта). При высокой заболоченности территории (более 30%) подземный сток за счет повышенного испарения с болот уменьшается на 1015% для верховых и до 20% для низинных болот (Е.А.Романов, 1961). Работами Л.К.Малик (1981) по Западной Сибири показано, что в зоне верховых болот этого региона густота речной сети в 78 раз меньше густоты рек в минеральных фунтах соответствующих геоморфологических условий. Этот пример показывает, что наличие болот и, прежде всего верховых, резко снижает поверхностный сток вод и препятствует развитию эрозии на окружающих территориях. Б.С.Маслов и А.Г.Булавко (1982) указывают, что естественные болота не имеют водорегулирующего и водоохранного значения, а их гидрологические функции в основном отрицательны. А мнение о большой водорегулирующей роли болот и негативном влиянии их осушения на речной сток является, по меньшей мере, заблуждением и не должно учитываться при разработке практических рекомендаций в мелиорации.

В.В.Рахманов (1977), анализируя водность 55 рек - притоков верхней Волги, 40 рек, стекающих с ее водораздела в гидрологическую сеть Северной Двины, Западной Двины и Оки, а также 100 небольших рек Белоруссии и Верхнего Приднепровья с различной степенью заболоченности водосборов, установил, что на каждый процент заболоченности водосбора слой годового стока рек уменьшается в среднем на 0,4-0,5 мм, что позволило ему сделать вывод об отрицательной роли болот и заболоченных территорий в формировании речного стока.

Ю.М.Корчоха (1982) на основании семилетних стационарных наблюдений на осушенных и естественных болотах пришел к выводу, что в условиях Белорусского Полесья естественные низинные болота безвозвратно поглощают от 40 до 100 мм воды в год, поступающей с осадками и поверхностным стоком. Он указывает, что при доле осушенных болот менее 10% площади бассейна рек влиянием мелиоративных мероприятий на водный режим и водный баланс речных бассейнов можно пренебречь. Впервые на отрицательную роль болот в формировании речного стока указал еще Е.В.Оппоков (1909) и заггем В.Н.Сукачев (1973). В.Д.Лопатин (1949) на основании изучения верховых бол от Ленинградской области отмечал, что верховые выпуклые болота отдают стоку воду только при полном впагонасыщении своего сфагнового покрова и в целом деятельного горизонта. А это наблюдается обычно ранней весной и редко поздней осенью, тем самым, увеличивая интенсивность паводков. В межень сток с верховых болот резко сокращается или прекращается совсем. В этот период выпадающие осадки с верхового болота в сток практически не попадают, а расходуются исключительно на испарение. Подобные выводы получил и К.Е.Иванов (1957) на основании обработки многолетних наблюдений на сети болотных стационаров Гидрометеослужбы на Северо-Западе РСФСР. Такие же выводы сделал и Государственный гидрологический институт (С.М.Новиков, Е.Л.Баля-сова, 1980). В резолюциях двух Всесоюзных совещаний по влиянию осушения и разработки болот на окружающую среду (1978 и 1981) было подчеркнуто, что регулирование водного режима болот в гидроклиматических условиях лесной зоны не приводит к уменьшению стока, а обычно вызывает его некоторое увеличение за счет сброса воды из дренируемой толщи болот (Значение болот в биосфере. Гидрологические аспекты, 1980).Аналогичны выводы и иностранных исследователей (Э.Берри, Д.Г.Болтер, 1973; Л.Хейкурайнен, 1973). Во многих публикациях указывается, что болота являются аккумуляторами воды, а потому оказывают положительное влияние на водный и тепловой баланс территории их размещения (К.Е.Иванов, 1977,Е.Д.Орлов, 1981). Действительно, все болото более чем на 90% состоит из воды, причем часто приподнятой на несколько метров над окружающими суходольными территориями.

Как и куда расходуется эта вода и расходуется ли она вообще? Чтобы получить достоверные выводы рассмотрим следующие ситуации.

В условиях Северо-Запада верховые болота, залегающие, как правило, на водоразделах или их склонах подстилаются суглинками и глинами, т.е. практически водонепроницаемыми грунтами. Выше уже было показано, что эти болота отдают воду в речную сеть только при весенних паводках и редко поздней осенью при полном влагонасыщении деятельного горизонта. В остальное время года (лето и зима) сток с них прекращается. Прекращается именно тогда, когда больше всего нужен ручьям и рекам. Почти все осадки, поступающие летом на верховые болота, остаются в них и испаряются. Известно, что при длительном засушливом периоде летом с верховых болот не только прекращается сток, но и резко уменьшается испарение за счет кристаллизации солями головок сфагновых мхов.

Таким образом, верховые болота своим появлением в ландшафте начинают сокращать, а затем и исключают поступление определенной част воды в подземный сток, уменьшают его. Из такого естественного "аккумулятора" вода на окружающие территории через гидрографическую сеть практически не попадает. Пользуется этой водой только болотная растительность этого болота. Часть вод из деятельного горизонта (до 50% и более) вообще не попадает в речную сеть, а стекает на окраины болот. Причем эти кислые воды поступают на окраины также преимущественно весной при полном влагонасыщении деятельною горизонта. Именно тогда, когда на этих окраинах и так полно воды. Они-то и являются основной причиной заболачивания лесов.

Другой случай. Низинные болота. Известно, что низинное болото может существовать как таковое только при наличии обильного минерального питания, которое обеспечивается или выходом грунтовых вод на поверхность, или за счет поверхностно-приточных вод с окружающих вышележащих суходолов, или за счет разлива рек (пойменное болото). Нередко в питании низинного болота участвуют все три источника. На верховых болотах эти источники питания отсутствуют. Значит, низинное болото аккумулирует влагу, которая в иных условиях сразу трансформировалась бы в сток. Низинные болота также имеют деятельный горизонт. Но мощность (глубина) этого горизонта и его аккумулирующая способность в большинстве случаев гораздо меньше, чем у верховых болот, за исключением тех случаев, когда современная поверхность низинного болота покрыта почти сплошным сфагновым покровом. Поэтому эти болота более чутко реагируют на величину осадков и притока воды, быстрее ее отдают. Нередко низинные болота гидрологически тесно связаны с речной сетью. В этом случае они изымают из рек определенную часть воды для поддержания своих функций, отдавая эту воду на испарение. По своей гидрологической роли в ландшафте низинные лесные болота близки к обычному лесу.

Рассмотрим еще одну функцию болот, о которой часто упоминается. Это болота как естественные биологические фильтры. Как же осуществляют эту функцию верховые болота?

Болота этого типа питаются только атмосферными осадками. В летний период эти осадки почти полностью уходят на испарение и на поддержание, необходимой для жизни болота влаго-емкости деятельного горизонта. Летние осадки, достигнув верхового болота, обратно в атмосферу поступают, испарившись через болотную растительность. Остаются весенне-осенние осадки и снег. Осенние осадки большей частью аккумулируются в деятельном горизонте и в небольшом количестве стекают с болота, захватив определенное количество растворенных органических соединений. Эта часть осадков должна бы подвергнуться очистке во время прохождения деятельного горизонта. Но это, как правило, поздняя осень и рост растений прекращается. Значит, прекращается и аккумуляция растениями питательных минеральных веществ. Таким образом, роль верховых болот как биологического фильтра в этот период года сомнительна.

Остаются еще зимние осадки - снег. Если в осенний период деятельный горизонт достиг полной влагоемкости, то по мере таяния снега внешние (они же вешние) воды довольно быстро скатываются в речную сеть и на окраины. Причем открытые верховые болота отдают воду гораздо раньше, чем окружающие суходолы - леса. Эти воды проходят частичную очистку, но неполную, т.к. растительный мир болота еще не заработал на полную мощность (он еще часто во льду). Воды же при нашем допущении (полная влагоемкость деятельного горизонта перед замерзанием) скатываются с верховых болот весьма интенсивно. Если же под зиму деятельный горизонт ушел не полностью насыщенным водой, то при таянии снега он добирает необходимую влагу, а оставшаяся уходит фильтрационными и поверхностными стоками. В этом случае очистка вод должна быть более глубокой. Правда этаже вода насыщается и органическими веществами. Совершенен ли подобный фильтр? Вряд ли. Если бы на месте такого верхового болота находился лес, он бы эту функцию выполнил гораздо лучше. В этом плане важно отметить следующее. При разведках месторождений торфа* как верхового, так и низинного типов специалистами-гидрогеологами на основании химических анализов всегда делается вывод, что воды, заключенные в торфяной толще, для питьевого снабжения не пригодны.

Посмотрим как выполняют эту функцию низинные болота, расположенные в поймах рек и на нижних террасах. Через эти болота, прежде чем попасть в реки обязательно проходят поверхностно-приточные воды с окружающих более возвышенных суходольных территорий. Соответственно они проходят определенную очистку. Действует этот фильтр особенно успешно весной и летом при больших осадках, когда на его поверхности остаются значительные остатки механических взвесей, а также и минеральные растворенные компоненты. Роль низинных пойменных и притеррасных болот как естественных биологических фильтров несомненна. К сожалению, такую функцию часто приписывают именно верховым болотам, роль которых в этом плане ничтожна. Эта функция низинных болот, особенно пойменных, часто не учитывается при выделении объектов охраны. В этом плане пойменные болота особенно ценны в районах большой сельскохозяйственной освоенности, на поля которых вносятся большие дозы минеральных удобрений, которые обязательно попадают в речную сеть.

Можно встретить утверждения, что верховые болота удерживают в себе соли и окислы тяжелых металлов, попадающих на них из атмосферы. Это так. Но никакие болота не спасут от этого загрязнения, если не предпринимать эффективных мер по предупреждению концентрации этих металлов в атмосфере. Ибо они в многократно большем количестве оседают и на лугах, полях и в лесах, поскольку этих территорий значительно больше.

Еще один аспект роли болот в природе. Е.Г.Нечаева для равнинно-таежных геосистем отмечает две серьезные проблемы. Одна из них связана с заболачиванием. Другая проблема связана с биогеохимической обстановкой, обусловленной резким ослаблением обмена веществ с изменением его кальциево-азотного типа на кремниево-азотный.

В условиях обильного увлажнения и богатства растворенным органическим веществом в болотах существенно повышается активность многих тяжелых металлов (коэффициенты водной миграции многих из них возрастают многократно). Повышенное содержание в болотных водах по сравнению с водами рек кремния, алюминия, железа, марганца, цинка, меди, никеля, кобальта, свинца, хрома создает предпосылки увеличения концентрации этих элементов и в речном стоке заболоченных водосборов. Из-за существенного понижения жесткости воды в условиях кислой реакции среды самоочищающая способность вод резко падает. В связи с избытком вышеназванных химических элементов и недостатком кальция на верховых болотах неблагоприятная биогеохимическая обстановка усугубляется и неблагополучным газовым режимом. Из-за низкой биохимической активности болот продуцирование на них необходимой для фотосинтеза углекислоты не обеспечивает этот процесс, что лимитирует биопродуктивность сопредельных с болотом территорий (А.НЛнтипов, Е.Г.Нечаева и др.,1987).

Следует подчеркнуть определенную роль болот в сохранении биоразнообразия в природе. Болота в естественном состоянии выполняют роль важных природоохранных функций. На верховых сфагновых болотах произрастают растения, свойственные только им: сфагновые мхи, багульник, подбел, мирт болотный, росянка, клюква и др. Болота в естественном состоянии используются для сбора ягод (клюквы, морошки, голубики), а также для сбора лекарственных растений (багульник, вахта, сфагновые мхи). Правде по данным А.Ф.Черкасова (1975) ягодоносные площади на болотах Северо-Запада составляют всего 11-17% от площади болот, а урожайность колеблется от 50 до 195 кг/га. Болота являются незаменимыми эталонами для восстановления истории развития растительности в голоцене.

3. ПРИНЦИПЫ ОЦЕНКИ основных свойств ТОРФЯНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ

3.1. Изменение основных свойств торфа по простиранию и глубине пласта.

Основными свойствами торфа являются его ботанический состав, зольность и степень разложения. Последняя является наиболее важной характеристикой, определяющей направления использования месторождений торфа и экономические факторы их разработки. В настоящей работе обосновываются мероприятия, обеспечивающие достижение необходимой точности и достоверности оценки степени разложения при разведках месторождений торфа и паспортизации производственных площадей.

Анализ материалов детальных разведок месторождений торфа показывает, что в целом для всего месторождения средние величины характеристик качества торфа определяются относительно точно. Характеристика качества торфа на относительно малых типовых и, тем более, стратиграфических участках (менее 10 кв. км) определяется всегда недостоверно. Для проверки типичности отбираемых единичных образцов проведены значительные исследования /1,2,4,7,9,11,23,24,27,38,39 /.

Выявлено, что в процессе отложения торфа облик микрорельефа и его границы сохраняются и растительный "скелет" микрорельефа покрывается и в дальнейшем погребается новыми растительными ассоциациями без существенных вертикальных и горизонтальных сжатий. При этом изменения свойств торфа происходят на достаточно малых отрезках пространства. Это обусловлено изменениями основных факторов торфогенного (деятельного) горизонта в вегетационный период. К ним относятся: увлажненность субстрата, аэрация (степень проточности вод), мозаич-ность растительного покрова и структура каркаса деятельного горизонта. Эти факторы и определяют основные технические свойства отлагаемых торфов (ботанический состав, степень разложения, зольность и др.). Они существенно изменяются на малых расстояниях - от десятков сантиметров до нескольких метров.

Исследования вариабельности степени разложения торфа болотных систем показало следующее. В растительных группировках евтрофного типа травяной и древесной групп коэффициент автокорреляции степени разложения торфа имеет существенное значение на расстоянии не более 1 м в слое 0,25-0,5 м. В растительных группировкахолиготрофного типа травяно-сфагно-вой и сфагновой групп этот коэффициент составляет 0,7-0,6 на первом метре и падает до 0,3-0,4 на шестом - восьмом метрах. Чем более стабилен УГВ в вегетационный период, тем больше величина коэффициента автокорреляции степени разложения торфа. Величина амплитуды УГВ в вегетационный период определяет и мощность деятельного горизонта. Чем меньше амплитуда УГВ, тем маломощнее деятельный горизонт. Отсюда следует, что зависимость величины степени разложения торфа в каждой конфетной точке от близлежащих проявляется в фитоценозах с высокой обводненностью и малой амплитудой колебаний УГВ на расстоянии до 4-6 м. С уменьшением обводненности и увеличением амплитуды колебаний УГВ (более 5-10 см) взаимовлияние отдельных точек на интенсивность торфообразовательного процесса затухает на первом метре. При размещении пунктов бурения в подобных фитоценозах на расстоянии более двух метров определение степени разложения в каждом пункте будет величиной независимой.

Приведенные выше выводы получены после обработки весьма малых (до двух метров длиной) и малых (до 50 м) линейных участков торфяных залежей. Изменение этих же свойств на площадях представляет несомненный практический и научный интерес. Для этого в центре крупной болотной системы (около 100 кв. км) был заложен квадрат со сторонами 500 м, на котором по сетке 50x50 м выполнен комплекс исследований: топографическая съемка, описание растительного покрова, зондирование и опробование торфяной залежи с определением мощности всей толщи торфяной залежи и пласта слаборазложившегося торфа. Проведена статистическая обработка полученного материала / 2/. Выявлено, что при малых выборках определение степени разложения торфа, ботанической характеристики, зольности и запасов производится с большими ошибками. Так средняя глубина торфяной залежи в малых выборках колебалась от 4,25 до 6,0 м при фактической ее величине 6,38 м, а мощность пласта слаборазложившегося торфа колебалась от 1,88 до 3,56 м при его фактической величине 2,79 м (рис.2).

Надежные результаты определения запасов слаборазложившегося торфа (показатель точности не более 10) получаются при сетке 150x150 м. Запасы торфа по категориям сырья при малых выборках также определяются с большими ошибками. Если сырье заданных кондиций составляет более 40% общего количества, то его запасы определяются с ошибкой 18 - 25%. При запасах сырья заданных кондиций от 40 до 20% общего количества ошибка в определении их запасов может достигать 150 - 200%. А запасы категорий сырья, составляющих менее 10% общего объема, определяются с ошибкой до 300% и более.

Выявлено для залежей верхового типа (глубокозалежный вариант), что с начала торфонакопления до глубины 1,0 м (со дна) степень разложения торфа возрастала и достигла на глубине 6,0 м почти 50%. После этого начался процесс неуклонного снижения степени разложения торфа. К настоящему времени она уменьшилась почти на порядок и составляет 5,5% в верхнем 0,25 м слое.

Эти данные еще раз подтверждают, что следует относиться с осторожностью к информации единичных пунктов и малых выборок, в которых нередко нижележащие слои имеют меньшую степень разложения, чем вышележащие.

Было проведено изучение изменчивости характеристик качества торфа на действующих полях добычи. Для этого на площади 0,2 кв. км (20 карт) по сетке 3x90 м на глубину 0,2 м были отобраны образцы торфа и проведена их обработка. Оказалось, что количество видов торфа на одной технологической карте (1 га) колеблется от трех до семи, а степень разложения от 8 до 46%. Здесь имеем практически ту же ситуацию, что и на нативных площадях. Единичный образец не может быть ни типичным, ни представительным. Из чего следует, что действующая методика опробования не удовлетворяет требованиям практики.

Анализ полученных экспериментальных данных показал, что на точность определения характеристик качества торфа наряду с

2.0

М 2,5 8.5 22513.5 3,25 \0 I2,2513.7518,75\

4А 2,75 2,5 2/1 4.0 3,0 3,25 \У £75

• I » « I* ■ V* Ли *

275 —----1,0 0,45 5.В 3,0 Ш^З.5 а,75 3.0

• I - * * • ч • 4

3.7)4г.0 з.о з,о V? зл5 зл5 /г.г5 гп гУкг,* гп 2.0 '(' ' ' ' ' г?5 2,75 гр г.75 3,0 г-в

425 т АЛ 2.75 2,75 275 2.0 225 В,35 • / • / • • • • < ••»•}*

5 3.0 2,0 ДуЧав 2,25 3,25 2.75 \3,01 2.5

У )' \ ' I \

2^5 8.25 Ц2,25 г,& 3.0 оА 2.75/$£5\ЗВ г.гХдг Ц5 2/1 Г?

Рис.2. Изменение мощности пласта слаборазпожившегося торфа на "квадрате" (площадью 0,25 км2) - комплексная верховая залежь. другими факторами должен оказывать и шаг отбора образцов по горизонтали и вертикали. Для выявления этого фактора были проведены соответствующие исследования на фускум и магеллани-кум залежах. Подтверждено, что для практических целей отбор образцов торфа по вертикали следует производить через какой-то равный интервал, например, общепринятый при геологоразведочных работах - 0,25 м, а не по генетическим горизонтам. В одной пробе с одного горизонта должно быть больше двух порций торфа.

3.2. Оценка однородности участков торфяной залежи

При решении вопросов использования месторождений торфа важно знать степень однородности выделяемых при разведке стратиграфических участков торфяной залежи. В практике геологоразведочных работ на торф количество пунктов опробования на стратиграфическом (типовом) участке задается в зависимости от его площади. Были проведены исследования по выявлению степени однородности стратиграфических участков верховых залежей. Пласт торфяной залежи на каждом пункте опробования разделялся на три качественно отличных категорий: слаборазло-жившийся торф (К до 20% включительно), верховой торф с Р более 20% и переходные и низинные торфа вместе взятые. Степень однородности определялась коэффициентом сходства Сье-ренсена. Установлено, что торфяная залежь однородна по степени разложения К при различном сочетании видов торфа и их мощности, если они представлены всеми тремя категориями. Заданному критерию однородности (К>0,7) не удовлетворяют окраины участков, а также участки с неполно представленным набором типов торов, т.е. участки слияния отдельных болотных мезоланд-шафтов. Выявлено, что заданная мера сходства обеспечивается не расстоянием ме>еду пунктами отбора проб торфа, а их количеством. В целом для участка заданная мера сходства (К=0,7) обеспечивается при отборе проб не менее чем в шести пунктах на всю глубину торфяной залежи. Для оценки однородности отдельных слоев залежи (например по 0,25 м) необходимо в отдельных слоях иметь от 6 до 20 определений, чтобы уложится в заданную меру сходства. Чем более разнообразна залежь по количеству представленных в ней видов торфа, тем большее количество пунктов отбора требуется. При уровне доверительной вероятности 0,9 и допускаемой ошибке определения степени разложения +2,5% для слаборазпожившихся торфов и ±3,5% для торфов со степенью разложения более 20% количество пунктов опробования не зависит от площади и колеблется от 11 до 35,

В заключение отметим, что многолетние научные исследования по болотоведению и торфоведению в России и за рубежом и практика показали, что существует ограниченное количество разновидностей формирования торфяных залежей для физико-географических регионов. Эти разновидности в достаточно полном объеме охватываются предлагаемой стратиграфической классификацией видов строения торфяных залежей.

С достаточной степенью достоверности можно принять, что участок, выделенный в пределах одного болотного мезоландшаф-та является однородным по условиям отложения торфов, их чередованию и свойствам. Подчеркнем, что выделяемый участок, который можно считать стратиграфическим, должен размещаться только в границах одного болотного мезоландшафта. Окраинная полоса его должна рассматриваться как самостоятельный участок. В случае болотной системы полосы слияния болотных мезоландшафтов должны также опробоваться, как отдельные участки. Контуры болотного мезоландшафта надежно выделяются по гипсометрии его минерального ложа. Окраинные части болотного мезоландшафта и полосы слияния (если рассматривается болотная система) выделяются по комплексу признаков: смене растительного покрова, степени обводненности, меньшим глубинам, особенностям стратиграфии торфяной залежи.

3.3. Обоснование основных положений методики оценки торфяного сырья

Проведена статистическая оценка материалов детальных разведок, выполненных по инструкциям разных лет (1964, 1973, 1983), показавшая, что в процессе разведок относительно верно определялись средние величины степени разложения и зольности торфа в целом по массивам или крупным стратиграфическим (типовым) участкам. Точность же определений степени разложения по слоям 0,25 м очень низка (т до ±20%, а показатель точности достигал 60%). В абсолютном большинстве случаев такова же точность определения степени разложения торфа и по категориям торфяного сырья.

Проведенные исследования позволили отвергнуть принцип представительности отбираемых образцов торфа при разведке месторождений торфа и паспортизации производственных площадей соответствию торфяной залежи исследуемого участка (горизонта). Можно считать установленным, что при оценке^ как запасов, так и характеристик качества торфов наиболее приемлемы статистические методы (Н.Т.Король, 1981,1989,/9,11/). В этом случае объем выборки должен быть статистически обоснован и определяться величиной изменчивости определяемых параметров.

При выборе параметров статистической оценки объектов, для которых характерно нормальное или логарифмическое распределение ошибок наиболее надежной величиной является дисперсия, полученная из генеральной совокупности, на основе которой можно получить достоверное значение коэффициента вариации. Этот коэффициент принят в качестве основного параметра в действующей инструкции по разведке торфяных месторождений (1983). Его получают из материалов предварительных разведок из случайных выборок, объем которых по слоям в пределах типовых участков не велик, а по стратиграфическим участкам и совсем мал (обычно не более 20).

Исходя из вышеизложенного, следует отказаться от коэффициента вариации как основного параметра статистической оценки, т.к. его величина, получаемая из материалов разведки месторождений торфа недостоверна.

По результатам экспериментальных работ были получены достоверные величины дисперсий степени разложения торфа для различных видов строения торфяной залежи как по слоям в 0,25 м, так и в целом по пластам торфов. В качестве основной статистической оценки приняты две производные: дисперсия - средняя ошибка (mR) определения степени разложения и показатель точности (Р), характеризующий надежность результатов определений: oR mRx100 mR=±——; Р = ±--;

Vn R

Задаваясь величинами m и Р для степени разложения торфа с учетом требований к сырью и готовой продукции, можно получить требуемое количество порций торфа на исследуемом участке. Статистическая обработка большого фактического материала (более семи тысяч образцов) позволила выявить зависимость точности определения К от количества порций торфа на однородном участке. При уровне доверительной вероятности 0,95 получены зависимости гиперболического вида значений т и Р от количества порций торфа на исследуемом участке (рис.3).

Огибающая кривая на рис.3 отбивает границу максимально возможных ошибок определения 14 (Я* ± т^) при заданном количестве отобранных порций торфа на стратиграфическом участке. На основе полученных результатов разработана методика оценки торфяного сырья для производства различных видов торфяной продукции (1985 г.).

3.4. О классификациях торфа и торфяных залежей

Месторождение торфа представляет собой сложное по составу и структуре образование. Каждому этапу его развития присущи свои черты и отличия. Последнее значительно увеличивает разнообразие структурных и иных свойств месторождения. Это подтверждается обилием видов торфа (более 40) и видов строения торфяной залежи (не менее 30), которые можно найти в полном объеме не только в группе, но и на одном месторождении.

В практике торфяной промышленности России широко используется классификация, разработанная Д.А. Герасимовым (1932), С.Н.Тюремновым (1949) и одобренная Междуведомственным техническим советом Главторффонда РСФСР (1951). Классификация разработана по геоботаническому принципу, т.е. в ее основу полажено процентное содержание остатков растений-тор-фообразователей. Классификация явилась логическим завершением разработок Л.фон Поста, В.С.Доктуровского, В.Н.Сукачева и др. Торф подразделяется на три типа - верховой, переходный и низинный. В каждом типе выделено по шесть групп торфа: древесная, древесно-травяная, древесно-моховая, травяная, травя-но-моховая и моховая. Первичной таксометрической единицей является вид торфа, который". характеризуется определенным достаточно постоянным сочетанием доминирующих остатков отдельных видов растений, отражающих насколько возможно, исходные растительные ассоциации" (Классификация видов торфа

Рис.3 Определение ошибки (т^) в зависимости от количества проб на стратиграфическом (технологическом) участке для торфов повышенной степени разложения. и торфяных залежей, 1950). Кроме этого, введено понятие - пла-стообразующий (сборный) вид торфа. Это "пространственно значительно выраженные отложения, обычно состоящие из нескольких первичных формаций или комплексов ассоциаций". Таких видов в классификации выделено тридцать сёмь. В дальнейшем количество видов выросло до сорока (С.Н.Тюремнов, 1977).

Данная классификация подвергалась неоднократной Модернизации, и каждый раз количество видов торфа возрастало. Так для Западной Сибири Геологоразведкой в 1975 г. была предложена классификация на тех же принципах, но в которой выделено 76 пластообразующих видов торфа (а всего 134 вида). И.ФЛар-гин предложил классификацию, в которой насчитывается 24 группы и 80 видов торфа (1979).

Карельские исследователи предложили свой вариант классификации, в которой насчитывается 19 групп и 58 видов торфа (1984). Вполне вероятно, что количество видов торфа еще увеличится. Автор согласен с утверждением, что можно выделить почти столько же видов торфа, сколько имеется торфообразовате-лей и их комбинаций.

Для научных исследований желательна классификация как можно более подробная. Как справедливо отмечал М.И.Нейштадт - Классификация должна быть всеобъемлющей, т.е. учитывать и систематизировать все торфы, независимо от того, где они находятся, какой объем занимают и какую роль играют в производственной практике" (1948).

Но насколько удобна подобная классификация на практике, особенно если мы хотим внедрить машинную обработку геологической информации?

При таком большом количестве групп исходной информации мы практически всегда будем иметь не репрезентативные выборки. Ввиду того, что при геологоразведочных работах на торф и при паспортизации производственных площадей отбираются так называемые представительные образцы торфа, статистическая оценка результатов разведки в пределах выделенных структурных единиц в большинстве случаев невозможна из-за малого объеме выборок.

Считается, что образец торфа массой не более 0,4 кг в естественном состоянии (40-60 г абсолютно сухого вещества), взятый в одной точке, достаточно достоверно характеризует площадь в несколько десятков или сотен гектаров, т.е. массу торфа в несколько тысяч или десятков тысяч тонн абсолютно сухого вещества. Это возможно при условии высокой степени однородности изучаемого объекта. Исследования последних лет показали, что торфяная залежь по всем своим техническим характеристикам (степени разложения, зольности, ботаническому составу и др.) имеет существенную изменчивость, как в плане, так и по глубине (Н.Т.Ко-роль, НАСтеклов, 1981,1983) / 9,11,27,38/.

Нашими исследованиями выявлено, что радиус коэффициента автокорреляции по степени разложения торфа составляет не более четырех метров, т.е. образцы торфа, отобранные на расстоянии 10 и более метров друг от друга, являются независимыми величинами / 2, 9/. Из этого следует, что как при разведке месторождений торфа, так и при паспортизации производственных площадей отбираются не представительные пробы торфа, а единичные случайные образцы.

Учитывая вышеизложенное, предлагается для практических целей модернизированный вариант действующей классификации торфа, т.е. производственная классификация. В предлагаемом варианте сохраняются все типы торфов. Количество групп торфа сокращено до 11. Для низинного типа это древесная, травяная, гипновая и сфагновая группы. Для переходного типа выделяются древесная, травяная и сфагновая группы. Для верхового типа -древесная, травяная, травяно-сфагновая и сфагновая группы. В древесную группу вошли все комбинированные группы: древес-но-травяная (травяно-древесная) и древесно-моховая. В травяную группу вошли как собственно травяная, так и травяно-мохо-вая группа. В моховую группу вошли только сфагновые виды торфа. Все гипновые торфы низинного и переходного типов объединены в одну гипновую группу.

Все виды торфа выделяются только в процессе ботанического анализа, а затем они объединяются в группы и в таком виде участвуют в дальнейшей обработке. Количество единиц исходной информации при этом удалось сократить до 11. Получена возможность увеличить объем выборки при том же количестве пунктов опробования. Появилась возможность машинной обработки информации. Предлагаемый вариант производственной классификации созвучен предложению Первой комиссии Международного торфяного общества, в котором по ботаническому со- 54 ставу выделяются три вида торфа: моховой, осоковый и древесный (Е.Кивинен, 1980).

В процессе производства геологоразведочных работ на торф выделяются достаточно выраженные пространственно стратиграфические единицы - виды строения торфяной залежи (виды залежи), "под которыми мы разумеем то или иное сочетание торфов в данном пункте торфяного месторождения" (Классификация видов торфа и торфяных залежей, 1951, с.42). Номенклатура залежей в большинстве случаев совпадает с номенклатурой торфов, так как в основу подразделения типов залежей на виды положен признак преобладания торфов того или иного вида.

Все разнообразие видов строения делится на четыре типа: низинный, переходный, смешанный и верховой.

Каждый тип залежи делится на подтипы. Всего их 11. Видов залежей выделяется 25. Причем в низинном типе их выделено 15, переходном - 2, смешанном - 3, а в верховом - 5.

Представляется, что подобная классификация имеет ряд существенных недостатков. В природе редки случаи, чтобы по всей глубине пласта торфа залегал только один тип. Как правило, их несколько, т.е. мы почти всегда имеем дело со смешанной залежью. Далее, выделение столь большого количества видов залежи низинного типа вряд ли целесообразно. Очень часто мы имеем пространственно выраженные малые участки, количество которых даже в пределах одной карты (1 га) может быть значительным, а в пределах одной технологической площадки тем более. При этом достоверность выделения границ этих участков очень низкая из-за малого количества пунктов опробования. Слишком неопределенное и условное понятие - смешанный тип залежи. Подобная классификация не полно отражает генезис торфяной залежи и современную стадию ее развития.

Более приемлемо предложение А.ПДубовца (1981), который, полностью принимая понятие низинный, переходный и верховой тип торфа, выделяет семь типов строения залежи: низинный (Н), низинно-переходный (Н-П), низинно-переходно-веховой (Н-П-В), низинно-верховой (Н-В), переходный (П), переходно-верховой (П-В), верховой (В), Вре напластования типов (и видов) строения рассматриваются со дна торфяной залежи и до современной поверхности. Предлагается ключ для определения типов торфяных залежей 121. По каждому типу торфяной залежи выделяются виды строения, представляющие сочетания выделяемых четырех групп торфов: древесная, травяная, гипновая и сфагновая. Такихсочё-таний получается 20.

Предложенный вариант классификации торфа и торфяных залежей наглядно отражает смену водного питания (смену троф-ности) и соответственно смену растительных формаций в процессе развития болота. В этом его преимущество перед действующими классификациями. Кроме того, сокращение количества классификационных единиц позволяет более достоверно выделять пространственно достаточно выраженные однородные участки залежи.

3.5. Разработка моделей типичных отложений торфа для прогнозной оценки свойств торфяного сырья

Надежные прогнозы о возможностях производства разнообразной продукции из торфа можно получить только при наличии достоверной информации о запасах и характеристик качества торфов по простиранию и глубине.

Анализ требований к торфяному сырью для производства любой торфяной продукции показал, что в большинстве случаев достаточно знать тип, группу торфа и его степень разложения. Поэтому принят вариант производственной классификации торфов (см.3.4). Для удобства машинной обработки каждой группе торфа присвоен свой индекс. Ввиду того, что обрабатывались материалы уже выполненных детальных разведок, применялась действующая в торфяной отрасли классификация видов строения торфяных залежей с существенной ее генерализацией. Количество видов строения торфяных залежей уменьшено до 10. Также исключен смешанный тип залежи. Залежи этого типа отнесены к верховому или переходному типам.

Учитывая, что в большинстве случаев мощность торфяной залежи определяет этап и стадию развития месторождения (соответственно и свойства торфа) каждый вид строения залежи по мощности пласта разбит на три группы: залежи до двух метров мощности, от двух до четырех и мощностью свыше четырех метров. Залежи первой группы в большинстве случаев представляют окраины месторождений со своим специфическим обликом. Залежи третьей группы, как правило, представляют генетические центры болотных мезоландшафтов и систем. Залежи второй группы - преимущественно склоны болотных мезоландшафтов и полосы их слияния в болотных системах.

Практику интересует распределение потребительских свойств торфов по глубине и простиранию как на отдельных месторождениях, так и в болотных районах, торфяных бассейнах, административных областях. Все многообразие торфов по потребительским свойствам разбито на пять классов. В основу разделения торфов на классы полажены ботанический состав, степень разложения и зольность. В действующей инструкции по разведке месторождений торфа принято 17 категорий сырья (33 вида). Уменьшение количества видов исходной информации резко увеличило объем информации по выделенным градациям, что позволяет по материалам геологоразведочных работ на торф строить модели торфообразовательного процесса, получать статистически достоверную информацию о характере и интенсивности торфообразовательного процесса, потребительских свойствах торфов на разных глубинах.

Предложены следующие классы торфяного сырья:

I класс - сфагновые верховой и переходный торфы со степенью разложения 1-15% и сфагновый низинный торф со степенью разложения 1-10%. Зольность торфов до 5% включительно.

II класс - верховой и переходный торфы всех групп со степенью разложения 16- 25% и низинный торф всех групп со степенью разложения 11-20%. Зольность торфов 1-10%.

III класс- верховой и переходный торфы всех групп со степенью разложения свыше 25%. Зольность торфов 1-23%.

IV класс- низинный торф всех групп со степенью разложения свыше 20%. Зольность торфов 1-23%.

V класс-торфы всех типов и групп с зольностью свыше 23%, а также торфа I и II классов с зольностью свыше соответственно 5 и 10%. По вышеприведенной методике с применением ЭВМ были обработаны материалы детальных разведок основных торфяных бассейнов России: Уломского (Череповецкого), Полистовского, Воже-Лачского, Западно-Сибирских - центрального и южного и частично Ленинградской области. В процессе отработки методики моделирования выявилось, что для практического использования модели торфообразовательного процесса должны быть региональными и объединять группы месторождений, близких по своему генезису.

Для проверки адекватности моделей и натуры были проведены специальные исследования на комплексной верховой залежи Северо-Запада (вариант с глубиной свыше четырех метров). Исследования проведены в генетическом центре на площади 0,25 кв. км с отбором образцов торфа послойно через 0,25 м на всю глубину по сетке 50x50 м. Сводные результаты исследования с высокой точностью (объем выборки -121 точка) можем считать проведенными в одной "точке". На рис. 4 приведены кривые изменения степени разложения торфа в "точке", двух бассейнах и на месторождении "Порзоловское" Ленинградской области. Из рис.4 следует, что на моделях торфяных залежей, близких по условиям отложений к "точке", степень разложения торфа в интервале глубин от современной поверхности до 5 м отличается от величин степени разложения в "точке" не более, чем на 7%. Глубже отклонения достигают ±10% и более. Последнее обусловлено рядом специфических особенностей отложения торфа в "точке" на глубинах свыше 5 м. Полученные данные позволили сделать вывод, что модели, полученные по репрезентативным выборкам, достоверны для своих болотных областей и групп месторождений.

Для иллюстрации возможностей предложенной методики моделирования в табл.4 приведены сводные данные прироста площадей всех групп торфа в голоцене части Упомского торфяного бассейна. Из таблицы видно, что с начала торфонакопления неуклонно возрастала площадь сфагновых торфов, достигнув максимума в настоящее время. Такая же тенденция наблюдается и для травяных и древесных торфов. Но они достигли своего максимума раньше (на глубинах 1,25 м и 1,0 м от поверхности). После чего их площади стали резко сокращаться. Площади травяных торфов сократились в 3,2 раза, а древесных - в 1,8 раза. Это указывает на высокую активность болотообразовательного процесса на окраинах крупных верховых болотных систем в последнюю тысячу лет и в настоящее время. Постоянство площади болот торфяного бассейна с глубины 1,0 м и до современной поверхности объясняется тем, что вне промышленной глубины месторождения образцы торфа не берутся (промышленная граница проводится по глубине 0,7 м). Площадь окраек болот исследуемой части торфяного бассейна составила 1173 кв. км, а общая

Условные обозначения: О - "точка" х - Полистовский торфяной бассейн □ - месторождения торфа "Порзо-ловское" - Западно-Сибирский центральный торфяной бассейн 15 го 25 30 35 40 Ю

Рис. 4. Изменение степени разложения торфа комплексной верховой залежи в "точке", торфяных бассейнах и одном месторождении Северо-Запада.

Таблица 4

Прирост промышленных площадей болот основных групп торфа части Уломского торфяного бассейна в голоцене

Глубина пласта торфа, м Площадь торфа сфагновой группы, кв. км Площадь торфа травяной группы, кв. км Площадь торфа древесной группы, кв. км Всего площадь торфов всех групп, кв. км.

0,25 2033,6 407,3 395,9 2836,8

0,50 1623,6 687,4 525,8 2836,8

0,75 1165,8 1004,9 666,1 2836,8

1,00 795,7 1286,0 750,4 2832,1

1,25 634,0 1311,3 658,2 2513,5

1,50 566,5 1259,1 434,4 2260,0

1,75 504,6 1128,6 325,4 1958,6

2,00 443,3 1108,0 243,3 1794,6

2,25 399,4 1004,6 148,8 1552,8

2,50 364,1 925,8 125,8 1415,7

2,75 335,5 829,2 90,0 1254,7

3,00 321,0 745,9 84,0 1150,9

3,25 320,6 589,7 54,9 965,2

3,50 288,8 513,0 50,8 852,6

3,75 243,9 435,4 38,0 717,3

4,00 183,5 405,4 28,7 617,6

4,25 127,5 320,2 28,8 476,5

4,50 105,4 264,5 17,4 387,3

4,75 75,8 196,6 12,0 284,4

5,00 59,0 145,4 9,7 214,1

5,25 40,5 67,8 1,8 110,1

5.50 15,9 53,7 2,6 72,2

5,75 7,0 21,1 1.8 29,9

6,00 6,2 13,2 0,9 20,3 площадь болот исследуемой части бассейна на годы их разведки составила 4010 кв. км. На рис. 5 показан прирост площадей болот того же бассейна за всю историю его образования и развития. На территории бассейна ежегодно заболачивалось в среднем 1,4 кв. км за весь голоцен, а за последние 100 лет темпы заболачивания резко возросли и составили около 4 кв. км в год.

Отметим, что площади распространения древесных торфов за время от начала образования болот до глубины 1,25 м от поверхности возросли почти в 853 раза, а травяных торфов только в 100 раз. Заболачивались преимущественно леса, после гибели которых утверждались сфагновые сообщества. Подобные же данные получены по Полистовскому, Лача-Вожегодскому и ЗападноСибирскому торфяным бассейнам.

Выше приведенные данные диаметрально противоположны утверждениям М.С.Боч об увеличении доли древесной растительности и об уменьшении площадей сфагновых сообществ в настоящее время на болотах Северо-Запада (М.С.Боч, Е.О.Кузьмина, 1992).

77

6,0 5,5 5.0 к,5 Ч,П 3.5 3.0 2.У 2.0 1.5 1.0 0,5■

Рис. 5. Прирост площадей болот Уломского торфяного бассейна за всю историю его образования и развития.

4. НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОРФЯНЫХ РЕСУРСОВ

4.1. Формирование целевых торфяных фондов

Разработанные методические основы выбора оптимального решения исходят из того, что для каждого объекта такое решение существует и является оптимальным. Для принятия оптимального решения необходима достаточная информация, которой мы иногда не располагаем. При трех возможных направлениях использования болот и с учетом неопределенности по ряду объектов резервный фонд может быть разделен на четыре группы объектов:

- охраняемый фонд, включающий все объекты, использование которых будет осуществляться в неизменном естественном состоянии;

- земельный фонд, включающий все объекты, которые будут осушены и будут использоваться в качестве земельных угодий без сработки торфяной залежи, включая и площади под сооружения;

- разрабатываемый фонд, включающий все объекты, которые будут использоваться для добычи и переработки торфа, по окончании добычи выработанные площади будут использоваться в качестве угодий различного назначения;

- запасной фонд, включающий объекты, информация о которых недостаточна для определения направления их использования в настоящее время.

Принять решение об оптимальном использовании любого конкретного объекта невозможно лишь на основе информации о нем самом. Необходимо рассматривать совокупность болот на определенной территории, т.е. учитывать объективно существующие связи и взаимозависимости. Поскольку болота играют определенную роль в ландшафте, наименьшей территориальной единицей, которая должна рассматриваться при принятии решения об использовании, может быть водосборный бассейнов пределах которого расположен объект. Выделение водосборных бассейнов имеет следующие преимущества: территория любого региона может быть объективно и единообразно разделена на участки (водосборные бассейны), исчерпывающие всю его площадь и не перекрывающие друг друга. Каждое болото (месторождение торфа) или его часть может быть однозначно отнесено к одному водосборному бассейну. Последствия использования болот могут быть достоверно предвычислены, а результаты проверены. Недостаток подхода - большая вариация размеров площадей водосборных бассейнов. В качестве первой придержке принимаем, что минимальная площадь водосборного бассейна должна быть не менее 500 кв. км.

При рассмотрении других функций болот в природе границы принимаемой во внимание территории для принятия решения должны быть расширены до уровня физико-географической области, а принимаемые решения должны входить в общую схему мероприятий оптимального природопользования ландшафта. Таким образом, решение об оптимальном природопользовании болотами не может носить ведомственный характер. Методически поиск такого решения всегда носит итерационный характер, при этом количество приближений к оптимальному распределению объектов зависит от полноты информации, которой мы располагаем. Для того, чтобы следующая итерация позволила существенно улучшить полученный план, необходима дополнительная информация.

Формирование целевых торфяных фондов производится по приоритетам с учетом последовательных операций над информацией о резервном торфяном фонде водосборного бассейна. Первым этапом является выявление объектов, разработка которых может привести к отрицательным экологическим последствиям или использование которых в естественном состоянии экономически более выгодно, чем их предварительная трансформация.

Системы критериев ранжируются от общих к частным (более сильным). В каждом целевом фонде неизбежно будет оставаться некоторое количество месторождений торфа, которые из-за недостатка информации трудно определить в тот или иной целевой торфяной фонд. Они будут образовывать запасной фонд, который при возникновении потребности в торфяных ресурсах должен быть подвергнут дополнительным изысканиям. В работах /1, 2) подробно изложено описание модели и дана сводка критериев для формирования условий торфяных фондов. Используется единый методический подход для количественной оценки качественных признаков. Для каждого критерия разработан перечень признаков. Наличие соответствующего признака оценивается коэффициентом 1, отсутствие - нулем. В ряде случаев мера признака оценивается количественно соответствующим коэффициентом.

По каждому признаку получают бальную оценку

Б^П.х^, где П - значимость (| = 1,2,3,.), К^ коэффициент, характеризующий различные оценки ¡-го признака.

Затем рассчитывается балльная оценка по каждому рассматриваемому объекту

Бк = £ Б, где Бк- балльная оценка К-го объекта по критерию.

Предлагаемая система критериев позволяет производить балльную оценку каждого предлагаемого к охране месторождения торфа с максимально возможным учетом всех факторов.

Полученное в результате описанных процедур первоначальное распределение месторождений торфа по направлениям использования анализируется и сопоставляется с соответствующими системами соседних уже рассмотренных водосборных бассейнов. Что позволяет исключить излишнее дублирование объектов одинакового назначения, наиболее рационально распределить разрабатываемые объекты с учетом компенсаторов, укрупнить земельные и другие угодья. Работа завершается подготовкой документов с обоснованием для директивных органов, где решается вопрос о целевых фондах.

4,2. Возможные последствия разработки месторождений торфа

Рассмотрим возможные последствия полной трансформации болот верхового и низинного типов.

На верховых болотах при добыче торфа срабатывается залежь мощностью более 1 м. Окраины болот остаются нетронутыми. На них уменьшается увлажненность и растительный покров получает лучшие условия для своего роста. Происходит некоторое угнетение сфагнового покрова, а древесные породы, кустарники и травы получают улучшенные условия для развития. В результате изъятия большей части диффузного стока с разрабатываемых возвышенных частей болота и перевода его в русловой, заболачивание окружающих территорий резко уменьшается, но не исчезает совсем. Оно исчезнет только при отсутствии поверхностного притока вод с окружающих возвышенных суходолов, если таковые имеются. В дальнейшем торфообразовательный процесс на окраинах резко затормаживается, а затем может и совсем прекратиться, если их ширина менее 200 м. Болото как таковое полностью исчезает, т.е. исчезает болотная растительность, гидрологические и гидрохимические функции, ему присущие. Нарушается взаимодействие компонентов ландшафта, в которых находилось болото. На крупных БС или молодых болотах при ширине окраинных полос более 200 м торфообразовательный процесс на них не прекращается. Изменяется только его характер. Вместо торфов топяных ассоциаций будут откладываться торфы преимущественно древеснр-травяных ассоциаций. В этом случае нарушение взаимодействия компонентов ландшафта будет минимальным. Понятие "равновесие" к болотам, особенно верховым, по нашему мнению, мало подходит в силу большой динамичности этих образований. Динамичность проявляется в значительном росте верховых болот как вверх, так и вширь, а тем самым все время нарушается равновесие в системе болото-окружающие территории.

При полной сработке торфяной залежи верховых болот и дополнительном осушении окраин произойдут коренные изменения гидрографической сети в границах бывших болот. Исчезнут внутриболотные озера, контактные и окраинные топи, некоторые ручьи и речки в пределах болот. Изменяются границы и площади водосборов всех ручьев и речек, вытекающих из болота. Некоторые водосборы увеличатся, другие уменьшатся, третьи в пределах бывшего болота совсем исчезнут. Последнее произойдет в случае, если ручей (речка) вытекали из болотного мезоландшаф-та с мощной торфяной залежью (более 5 м), который сформировался в западине с глубиной вреза более 3 м. Так как верховые болота залегают на водоразделах или их склонах, то вся гидрологическая сеть вне пределов болот сохранится практически без изменений, а на бывших болотах она будет канализированной.

Произойдут и изменения и в окружающих болото суходолах. Исследования Московского филиала ВНИИТП в районах интенсивного осушения болот и добычи торфа - Мещерской низменности установлено, что на прилегающих суходолах УГВ понижается. Зона влияния разработки болот зависит от конфетных гидрологических и геоморфологических условий. На Мещерской низменности, сложенной песчаными флювиогляциальными отложениями, эта зона простирается до трех километров. В пределах первого километра понижение УГВ составило 44-80 см, а на границе зоны - 7-20 см. Это изменение УГВ не вызвало отрицательных явлений в растительном покрове песчаных надпойменных террас.

В зоне же влияния болот, которые сформировались на плоских заболоченных водоразделах, прекратился болотообразова-тельный процесс, улучшился микроклимат и аэрация почв, что способствовало повышению продуктивности лесов вокруг бывших болот, увеличению урожайности сельскохозяйственных культур. Этими же исследованиями установлено, что при прекращении ухода за осушительной сетью, УГВ восстанавливается, вновь развивается болотообразовательный процесс, а через 10-15 лет возобновляются болотные комплексы растительности. Представленное самому себе выработанное болото вновь приобретает все черты, свойственные мелкозалежному болоту.

Весьма острым является вопрос чистоты вод, сбрасываемых с разрабатываемого болота. По данным Калининского политехнического института и института торфа АН БССР, в процессе осушения и разработки месторождений торфа происходит увеличение содержания минеральных компонентов в водах осушительной сети (картовых, валовых и магистральных каналах), а также увеличивается в этих водах содержание органики.

Так по данным Е.Т.Базина за три года разработки болот рН торфяной воды возросла на 0,4-0,6, содержание НСО - соответственно на 0,1-3,3 мг/л, цветность воды увеличилась на 30-50 градусов. На участках с длительным осушением (до 20 лет) минерализация воды увеличилась в 1,5-2,0) раза (от 19,3 до 34 мг/л), содержание органики в 1,5 раза, катионы кальция и магния в два раза, рН возросла с 3,1 по 4,6, цветность воды - в 2 раза, бихро-матная окисляемость - в 1,6 раза. Исследования Московского филиала ВНИИТП на разрабатываемых месторождениях торфа Мещерской низменности показали, что состав и свойства воды водоприемников в акваториях сброса сточных вод из осушительной сети торфопредприятий в результате процессов самоочищения и разбавления водами поверхностного и грунтового стока в основном удовлетворяют требованиям, предъявляемым к водоемам рыбохозяйственного и культурно-бытового назначения. Цветность воды водоприемников находится на уровне цветности тор-фяно-болотных вод, поступающих в водоприемники с неосушен-ных участков торфяных месторождений.

Исходя из анализа литературных источников и экспериментальных исследований применительно к Северо-Западу, имеющему до 50% избыточно увлажненных земель, сложенных преимущественно суглинками, супесчаными и тинистыми грунтами, можно сделать следующие выводы.

Осушение и разработка верховых болот, снижающие увлажнение окружающих территорий, имеет только положительный эффект за счет прекращения периферийного заболачивания, улучшения роста древостоя, его продуктивности. В случае рекультивации выработанных площадей верховых болот под лес и поддержании их водного режима в заданном состоянии возрастает также продуцирование кислорода и углекислоты относительно нативного болота. На окружающих лесах вследствие прекращения их заболачивания также возрастает продуктивность, выработка кислорода и поглощение углекислого газа. Осушение и разработка верховых болот несколько увеличивает загрязненность вод, сбрасываемых с них в водоприемники. Эту проблему решают отстойники, которые одновременно могут выполнять и роль пожарных водоемов.

При осушении и разработке низинных болот, особенно болот пойменных, исчезает естественный геохимический барьер перед водами, стекающими в речную сеть, а также пополняющими грунтовые воды. Существенных изменений в стоке ожидать не следует. Несомненно, будет наблюдаться локальное снижение УГВ в прилегающих к массиву территориях. Величины этого снижения и размеры зоны будут зависеть от условий залегания болота, лито-логического состава подстилающих и окружающих грунтов.

Возможны изменения теплового баланса в результате осушения и разработки болот. Исследования В.Н Адаменко (1979) показали, что на территориях с широтой 54-58° с.ш. изменения теплового водного баланса при любых вариантах осушения не будут значительными. В более северных районах затраты тепла на испарение с болот в 1,5-1,6 раза превышают таковые на испарение с суходолов. Осушение и полная выработка торфа соответственно уменьшают затраты тепла на испарение на ту же величину и увеличат сток на 18-20%, что приведет к увеличению турбулентного потока тепла и теплоаккумуляции в почве. Но это при условии полной сработки торфяной залежи. Осушенное и "обнаженное" болото, типичное для условий добычи торфа, в условиях Белоруссии испаряет воды на 300 мм меньше, чем неосу-шенное и на 100-150 мм меньше, чем водная поверхность.

Встречаются утверждения, что разработка верховых болот увеличивает опасность пожаров на них. Несомненно, на осушенных и разрабатываемых болотах пожарная опасность повышена по сравнению, например, с лесами и лугами. Но при разработке болот ведутся систематические наблюдения за этой опасностью с соответствующими техническими средствами для борьбы с пожарами. Нативное верховое болото в жаркое и сухое лето представляет большую опасность, чем разрабатываемое. При длительном отсутствии дождей УГВ понижается до 40 см и ниже, головки сфагновых мхов закупориваются, испарение через них прекращается и верхние части мхов высыхают настолько, что достаточно искры, чтобы они загорелись. В такое время верховые открытые сфагновые болота являются самыми пожароопасными среди других растительных группировок. Во время известных лесных пожаров 1972 и 1992 годов горели не только разрабатываемые болота, но и в большем количестве нативные. В последнем случае многократно сложнее наладить за ними контроль и тушение. Н.И.Пьявченко указывает, что роль болот в биосфере с прохладным и влажным климатом в основном отрицательная. Пересыщение почвы водой, ее застой, медленный сток приводят к пониженной температуре и увеличению влажности воздуха, обилию рос и туманов. Все это в сочетании с бездорожьем и обилием гнуса создает неблагоприятные условия для жизни людей (1980).

Осушение болот преобразует природу, улучшает состояние биосферы. Леса и луга обогащают атмосферу кислородом, дают пристанище зверям и птицам, интенсифицируют процессы метаболизма. Положительный более чем 100-летний опыт осушения болот Северо-Запада, центральных районов России, Прибалтики и Финляндии показал, что осушение болот положительно влияет на леса (С.Э.Вомперский, 1968, Н.И.Пьявченко, 1980).

4.3. Экологические и социально-экономические предпосылки использования выработанных площадей месторождений торфа

Торфяная промышленность существенно отличается от других горнодобывающих отраслей по качественной оценке и пригодности для использования в народном хозяйстве земель, временно занимаемых производственными площадями торфопред-приятий. Торфопредприятиям для разработки торфяных залежей передаются во временное пользование неосушенные месторождения торфа, которые до этого не являлись объектом хозяйственного использования.

Осушая месторождения торфа и проводя болотно-подгото-вительные работы торфяная промышленность не нарушает почвенный слой. Он еще должен быть создан и указанные работы, являясь по существу мелиоративными, направлены на его создание. Отличие от обычных агромелиоративных работ заключается в том, что использованию месторождений торфа в качестве земельных угодий предшествует добыча торфа.

Работы по подготовке отработанных полей добычи торфа для последующего постоянного землепользования не направлены на восстановление первоначального состояния болот, т.е. не являются рекультивацией. Они являются последним этапом процесса создания культурных земельных угодий, начатого осушением болот и включающего в себя промежуточную стадию - добычу торфа.

Речь идет не о рекультивации, а о культуре болот в Системе их комплексного использования. Термин "рекультивация" в данном случае не приемлем по существу, его применение допустимо только условно.

Из оценки работ, проводимых торфяной промышленностью по осушению болот, подготовке их поверхности, послойно-поверхностной добыче торфа фрезерным способом и подготовке отработанных площадей к постоянному землепользованию, как работ единого цикла, конечным результатом которых является не восстановление, а создание культурных земельныхугодий, вытекает следующее. В отличие от других отраслей добывающей промышленности, к торфяной не приемлемо по существу включение в себестоимость ее продукции затрат на так называемую рекультивацию, как своего рода плату за нарушение земель, якобы имевших непосредственную хозяйственную ценность.

Проанализируем практику использования выработанных площадей месторождений торфа на примере Северо-Запада России. Обследование выработанных площадей, переданных в лесное хозяйство, показало, что в лесопокрытые площади переходит лишь небольшая часть указанных площадей. Основные причины этого следующие:

- в результате водной и воздушной эрозии происходит обнажение корней саженцев и основная их часть погибает в первые 2-3 года;

- осушительная сеть, предназначенная для добычи торфа, не рассчитана на осушение выработанных площадей. Летом эти площади пересыхают и становятся источником пожаров, весной и осенью затопляются;

- отсутствуют необходимые элементы обустройства (мосты-переезды, дороги, пожарные водоемы и др.).

Практика использования выработанных площадей месторождений торфа показала, что для их продуктивного использования требуются значительные финансовые затраты, гораздо большие, чем при эксплуатации старопахотных земель. Отсутствие таковых у государства и у торфяной промышленности ставит задачу утилизации выработанных площадей с минимальным ущербом.

Определяющими факторами, на основании которых до сего времени решался и решается вопрос будущего использования выработанных площадей месторождений торфа, были агрохимические. В этом направлении проведена масса исследований различными учреждениями, в том числе и ВНИИТП. В этих исследованиях и рекомендациях практически не учитывались условия образования и формирования месторождений торфа, которые наложили свой отпечаток, как на агрохимические свойства придонных слоев торфа, так и на его гидрологический и гидрохимический режимы, а также на его роль в ландшафте. В работе /40/ указанные недостатки по возможности были учтены.

Основными критериями пригодности месторождений торфа после сработки на нем промышленных запасов торфа были приняты геоморфологические условйя его залегания, стратиграфия торфяной залежи и характеристика прйдонного слоя торфа. В качестве выбранного направления использования выступают экологические и социально-экономические факторы. Использование площадей должно рассматриваться в общей концепции природопользования территории ландшафта (района, области). Под этим углом зрения рассматриваются экологические предпосылки освоения выработанных месторождений. Назначение экологической оценки - выявить влияние использования выработанных месторождений на окружающую среду с целью исключения экологически опасного воздействия на природные системы.

В тесной связи с экологическими находятся и социально-экономические факторы освоения выработанных месторождений торфа. До недавнего времени господствовало мнение, что в связи с активным поглощением промышленностью сельскохозяйственных угодий резервом их пополнения могут и должны быть месторождения торфа, в том числе и выработанные площади. При этом совершенно не учитывалось, а в состоянии ли данный ландшафт вынести все увеличивающийся объем и уровень антропогенной нагрузки. В настоящее время получает права гражданства концепция ограничения антропогенных экосистем, ставится задача сохранить в значительном количестве природные экосистемы и восстановить полуприродные экосистемы. В качестве последних, по нашему мнению, могут и должны выступить выработанные площади, если на них будут культивироваться леса или будут развиваться болота. По некоторым представлениям в зонах южной тайги и хвойно-широколиственных лесов площадь природных и полу природных (восстановленных) экосистем должна составлять 40-50% всей площади этих зон (Н.Ф.Реймерс, Ф.Р.Штильмарк, 1978; А.В.Яблоков, САОстроумов, 1983). Иногда называют цифры 30-35%.

Учитывая, что использование месторождений в качестве сельскохозяйственных угодий всегда сопряжено с большими затратами на единицу продукции по сравнению со старопахотными землями, следовало бы пересмотреть концепцию их использования. В условиях зон тайги и хвойно-широколиственных лесов на территории России целесообразно в большинстве случаев предусматривать использование выработанных площадей только под леса, водоемы и вторичное образование болот, и только в исключительных случаях - в качестве сельскохозяйственных угодий.

Отметим, что для создания на основе выработанных площадей высокоэффективных угодий требуется квалифицированное проведение изысканий с составлением точно очерченных мероприятий как по освоению массивов, включая комплекс мелиоративных и культуртехнических работ, так и по рациональному их использованию. Поскольку имеется большое разнообразие торфяных почв и условий их развития не только в целом по торфо-обеспеченной зоне России, ной в пределах отдельных массивов, требуется составление обособленных технологических карт для отдельных участков массивов.

По вышеприведенным причинам современная практика предварительной подготовки к освоению почв выработанных площадей самими предприятиями представляется паллиативом. Практика показывает, что освоенные таким примитивным способом выработанные площади в самое короткое время бывают заново переосвоены в должном направлении (что наблюдается исключительно редко) или, оставаясь без соответствующего технического контроля, подвергаются вторичному заболачиванию. Во всех случаях средства, затраченные на рекультивацию, оказываются использованными нерационально.

Одним из решений проблемы использования выработанных площадей может быть их ускоренная ренатурация, т.е. возврат выработанным площадям в максимально возможной степени функций естественных болот. Принципиальное отличие ускоренной ренатурации от известных технологий состоит в создании отличных гидрологических режимов, совмещаемых с биологическим воздействием. В результате этого восстанавливаемая площадь покрывается фитоценозами, создающими повышенную экологическую производительность территории, и исключается возможность возникновения пожаров.

4.4. Баланс накопления торфа и его добычи.

Проблема воспроизводства торфа

Исследования болотных ландшафтов показывают, что в гу-мидной зоне естественный ход болотообразовательного процесса (без антропогенного воздействия) направлен на максимальное покрытие равнинных территорий болотами, которое достигает 7080% всей площади отдельных ландшафтов. Таковы почти вся северная и средняя части Западно-Сибирской низменности, отдельные районы Прибеломорья, Северо-Запада России и многих других районов мира. Причем оказывается, что это оптимальный для природы вариант на подобных территориях, т.е. исторически сложившийся при данном климате, геоморфологических и других физико-географических условиях. Исходя из задач экологии следовало бы оставить эти районы нетронутыми в их сегодняшнем состоянии в качестве заповедных и других приближенных к ним территорий.

Но этот путь отпадает, т.к. человеческое общество нуждается как в новых освоенных территориях, так и в торфяных ресурсах этих территорий. Остается второй путь- максимально приспособить эти районы для современного проживания человека с минимальным нанесением ущерба природе. Это путь активного вмешательства в процессы с целью улучшения (для человека) и обогащения природной Среды. Смысл и цель улучшения - повышение экологического и производственного потенциала природного комплекса. Одним из направлений повышения экологического и экономического потенциала природных комплексов лесной зоны является создание условий для положительного баланса добычи и воспроизводства торфа. Сложилось устойчивое мнение, что ежегодный прирост торфяной залежи на болотах России не превышает 1 мм в год. Наши исследования на болотах Северо-Запада России, в целом не противореча этому мнению, дали и новые результаты/1/.

Если рассматривать весь пласт торфяной залежи, то действительно ее вертикальный прирост на больших глубинах за длительный период времени колеблется около 1 мм в год. С уменьшением абсолютного возраста ежегодный прирост торфяной залежи возрастает и в последние 100 лет достигает 5-13 мм в год. Во временном масштабе вертикальный прирост торфяной залежи подчиняется гиперболической зависимости, постепенно его величина уменьшатся, а по прошествии около 10ОО лет становится практически неизменной.

Подобные величины вертикального прироста торфяной залежи за последние 200 лет отмечались неоднократно (О.Л.Лисс, НАБерезина, 1981;М.И.Нейштадт, 1967; П.Пакаринен, 1976). По наблюдениям автора максимальные величины ежегодного вертикального прироста торфяной залежи в современный период отмечены как в генетических центрах болот (12,82 мм в год), так и на их окраинах (10,26 мм в год). В обоих случаях залежь была представлена слаборазложившимся сфагновым торфом. Если откладываются торфы древесной и древесно-травяной групп средней и высокой степени разложения, то скорость вертикального прироста торфяной залежи резко падает (от 0,63 до 0,43 мм в год /1/. Эти новые данные о приросте торфяной залежи на болотах Северо-Запада России в современный период позволяют существенно изменить величину вертикального прироста, по крайней мере, для болот этого региона.

Учитывая, что в торфяном фонде России, перспективном для добычи торфа, преобладают олиготрофные растительные ассоциации (60-65% площади фонда), а среди последних господствуют сфагновые сообщества, можно принять среднюю величину вертикального прироста для болот России в 3-4 мм в год.

Для болот Северо-Запада России, Западно-сибирских рямов и болот центрального и южного Сахалина эта величина составляет 4-5 мм в год. Для выявления величины ежегодного прироста торфа существенное значение имеет знание "линейного наступления" болот на окружающие территории. Наши исследования на болотах Северо-Запада показали, что эти величины составляют около 0,3-0,5 м в год на контактной линии болото-суходол. За последние 200 лет эта величина достигла 0,53 м в год. В естественных условиях верховое болото площадью около 1 кв. км способно поглотить до 0,002-0,004 кв. км суходола ежегодно, а болото площадью порядка 10 кв. км - до 0,0065 кв. км. В целом по России эта величина может составлять от 13 до 320 кв. км ежегодно.

В настоящее время в России выявлено около 668 тыс. кв. км болот. Из них разрабатываются около 20 тыс. кв. км, произведена гидролесомелиорация на площадях порядка 40 тыс. кв. км. Выработанные площади составляют 8 тыс. кв. км. Болота в естественном состоянии (без нарушения растительного покрова) составляют 600 тыс. кв. км. Приняв среднюю величину вертикального прироста 3 мм в год, получим, что ежегодный прирост торфа на болотах России равен 252 млн. т при средней величине плотности торфа 0,14 т/м3 и степени разложения 7-8%, приведенной к массовой доле влаги 40%.Если годовая добыча торфа в целом по России не превышает эту цифру, то запасы торфа можно принимать за постоянную величину, при условии, что выработанные площади будут вновь подвергнуты заболачиванию и этот процесс будет интенсифицирован.

Накоплен определенный опыт ренарурации выработанных площадей месторождений торфа. Анализ материалов международных конгрессов и симпозиумов по торфу показал, что низкие темпы ренатурации и растягивание сроков восстановления запасов торфа на многие столетия вызван следующими основными причинами:

- процессы ренатурации планируются и проводятся как самостоятельные технические решения, не связанные в единое целое с подготовкой месторождений к добыче торфа и разработкой запасов;

- для ренатурации используются медленно протекающие природные процессы;

- не используются имеющиеся возможности интенсификации повторного отложения торфа.

Полученные данные позволяют сделать предварительный вывод, что на выработанных площадях при создании соответствующих гидрологических условий, минерального режима, подбора оптимального состава растительных сообществ, возможно восстановить болотообразовательный процесс и так его интенсифицировать, чтобы за год прирост торфяной залежи составлял несколько сантиметров. В этом случае можно ставить вопрос о переводе торфа из исчерпаемого ресурса в ресурс возобновляемый. При определенных условиях для образования трехметровой толщи торфа достаточно 500-800 лет.

Кпючем к решению проблемы использования торфа как возобновляемого природного ресурса является последовательное применения принципа компенсационного природопользования. Если для разработки торфа требуется нарушить растительный покров болота на определенной площади, то на ренатурирован-ной площади в принципе необходимо создавать более продуктивный фитоценоз, в частности, на основе прибрежно-водной растительности, обеспечивая его функционирование на площади, обеспечивающей постоянство фиксации углерода в новых отложениях на уровне потребляемых запасов. Наиболее близким к оптимальному решению по способу разработки месторождения торфа на компенсационной основе может быть создание органически связанного в единое функциональное целое добывающе-ре-натурирующего комплекса, в пределах которого осуществляются процессы осушения, подготовки площади, разработки промышленных запасов и ренатурация выработанных площадей до стадии начала торфонакопления. В этом случае девственное болото превращается в воссозданное болото на базе продуктивных фи-тоценозов, в котором начались процессы торфонакопления.

При такой организации возможно создание полузамкнутого водооборотного цикла, практически ликвидирующего сточные веды с разрабатываемых площадей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате многолетних исследований, проведенных лично автором и под его непосредственным научным руководством с использованием современных научных методов, осуществлено теоретическое обобщение и решена крупная научная проблема, заключающаяся в разработке:

- моделей генезиса, строения и развития болотных систем;

- количественной оценки процесса голоценового торфонакопления и современного заболачивания;

- изменчивости основных свойств торфа по простиранию и глубине с обоснованием основных положений количественной оценки этой изменчивости при геологической разведке и эксплуатации месторождений торфа;

- методических основ прогнозной оценки свойств торфяного сырья и моделей использования болот с количественной оценкой каждого направления их использования;

- экологических и социально-экономических критериев использования выработанных площадей месторождений торфа;

- оценки экологической роли болот в ландшафте и возможных последствий разработки месторождений торфа.

Основные выводы и результаты диссертационной работы сводятся к следующему.

1. На базе разработанных схем образования и развития верховых болотных систем, преобладающих в промышленном торфяном фонде России, созданы модели торфяных отложений, позволяющие решать научные и практические задачи.

2. Статистическая обработка фактического материала геологоразведочных работ на торф основных торфяных бассейнов России по разработанной автором методике показала, что в последние сотни лет на всех месторождениях торфа развивается процесс олиготрофизации. На верховых и переходных залежах он сопровождается резким понижением степени разложения торфа в верхних слоях и абсолютным господством сфагновых торфов в них. На низинных залежах процесс олиготрофизации четко проявляется на крупныхболотных системах (сотни кв. км) и особенно на топяных, где в верхнем 0,25 м слое объем сфагновых торфов достигает 60% и более. На мелких месторождениях этот процесс выражен слабее.

3. В структуре торфяных залежей перспективного к разработке торфяного фонда существенную роль играют грядово-мочажин-ные и озерково-грядово-мочажинные комплексы. Детальное изучение структуры торфяных отложений позволило оценить их роль в образовании и развитии болотных систем и изменчивости основных свойств торфа на них. Предложена методика оценки свойств торфа в указанных комплексах.

4. Большая мощность однородной верховой залежи и продолжающийся рост болот вверх и вширь свидетельствует о благоприятных климатических условиях, обеспечивающих достаточное и часто избыточное увлажнение в лесной зоне России. При переходе болот в олиготрофную фазу развития их поверхность приобретает выпуклость и олиготрофные болота становятся активными агрессорами по отношению к окружающим растительным сообществам (преимущественно - лесным). Евтрофные болота расширяются на фоне благоприятного для них климата в результате подпора почвенно-грунтовых вод суходолов. Олиготрофные болота сохраняют это свойство и добавляют к нему подтапливание окружающих территорий паводковыми кислыми водами.

5. Выполнена количественная оценка торфообразовательного процесса в голоцене. Полученные величины прироста торфа в различных частях одной болотной системы позволили сделать вывод: единичные палинологические скважины как с датировкой по С14, так и без них дают случайную информацию о динамике как болотной системы в целом, так и ее отдельных болотных мезо-ландшафтов, соответственно могут привести к ошибочным палеографическим выводам.

6. Доказана несостоятельность принципа представительности отбираемых единичных образцов торфа соответствию торфяной залежи исследуемого участка (горизонта) и подтверждено, что распред еление основных технических характеристик торфа в торфяной залежи (степень разложения и зольность) подчинено статистическим закономерностям. Выявлено, что одна порция торфа, отобранная в любой точке исследуемого участка, является величиной случайной с существенным радиусом автокорреляции по простиранию не более четырех метров.

7. Разработаны и теоретически обоснованы основные положения количественной оценки, позволяющие при заданной средней ошибке определения степени разложения торфа и показателя точности: определять его характеристику при геологической разведке и разработке месторождений торфа.

8. Предложен и обоснован вариант решения проблемы использования торфяных ресурсов на примере областей Северо-Запада России. При решении задач оптимального природопользования нужно учитывать двойственный характер месторождений торфа, являющихся одновременно элементом ландшафта и месторождением полезного ископаемого. Корректные решения получаются при совокупном рассмотрении болот в пределах водосборного бассейна различного ранга с обязательным анализом ситуации соседних водосборных бассейнов.

Методически задача оптимального природопользования решается формированием целевых торфяных фондов: охраняемого, земельного, разрабатываемого и запасного.

Полученные целевые фонды водосборного бассейна должны быть оптимизированы. Для этого итерационными методами должны быть выделены наилучшие варианты решений с учетом аналогичных в сопредельных бассейнах.

9. Разработаны модели типичных видов строения торфяных залежей со статистически достоверной информацией о степени разложения торфа, его типе и группе по глубине торфяного слоя. Разработанные модели потребительских свойствторфа типичных видов строения торфяных залежей позволяют строить надежные прогнозные расчеты запасов целевых торфяных фондов.

10. Анализ фактического использования выработанных площадей месторождений торфа на Северо-Западе России позволил выявить основные причины неудовлетворительной их эксплуатации. Трансформация выработанных площадей в сельскохозяйственные и лесные угодья должна рассматриваться с приоритетом временного фактора и только при наличии существенных финансовых вложений. В противном случае наиболее эффективна как с экологической, так и экономической позиций ренатура-ция этих площадей.

11. На основе многолетних научных исследований разработаны методики, с помощью которых можно решать следующие практические задачи:

- выбор объектов для получения определенной номенклатуры торфяной продукции;

- оценка достоверности и точности характеристик качества торфа;

- формирование целевых торфяных фондов по конкретным территориям;

- определение объектов и масштабов внедрения новых технологий и комплексов оборудования.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Болота и их использование. -Спб ; ВНИИТП, 1993. - 140 с.

2. Торфяные ресурсы Северо-Запада России и их использование. - СПб:ВНИИТП, 1997.- 148 с.

3. Перспективы промышленной разработки торфяного фонда Северо-Западной торфяно-болотной области // Труды ВНИИТП, вып.34, СПб: Энергия, 1974, -С 3-10. (Соавт. Е.Е.Петровский).

4. Некоторые данные об изменчивости свойств торфа низкой степени разложения по глубине и простиранию торфяной залежи //Исследование торфяных месторождений.-Калинин: КГУ, 1978, С. 77-87. (Соавт. Н.М.Оленская, АА.Бойко).

5. Опыт выделения объектов охраны для болот Сахалина // Болота и болотные ягодники. Труды Дарвинского гос.заповедни-ка, вып. XV, - Архангельск, Северо-Западное изд., 1979, С.74-81. (Соавт. Е.Е.Петровский).

6. Raissed Bog systems, their structure and influence on the Environment. Bod protection //6-th international Peat Congress, Duluth, Minnesota, USA, 1980, p. 55-58 (Соавт. К.Е.Иванов, С.С.Корчунов).

7. Строение торфяной залежи под грядово-мочажинными комплексами верховых болот // Вестник Ленинградского Университета, 12. Геология, география, вып. 2,1982, С. 70-81. (Соавт. К.Е.Иванов).

8. Выделение классов торфяного сырья при детальных разведках месторождений // Торфяная промышленность. № 2,1983, С. (Соавт. Л.Я.Красильникова).

9. Результаты исследований верховых болотных систем Северо-Запада //Труды ВНИИТП, вып.50, Л.; 1983, С. 17-26. (Соавт. А.В.Никифоров, Н.М.Оленская).

10. Качественные показатели и ресурсы сырья для производства торфобл оков//Торфяная промышленность, № 5,1981, С.23-31. (Соавт. И.В.Карпенко, В.Г.Селеннов, ЕАЩипитйн).

11. Оценка однородности стратиграфических участков верховых болот // Труды ВНИИТП, вып. 54, Л.; 1985, С.40-52 (Соавт. А-А.Бойко, Л.Я.Красильникова, Е.Е.Петровский).

12. Выработанные площади торфяных месторождений и их использование в народном хозяйстве //Рациональное использование торфяных почв и выработанных торфяных месторождений в народном хозяйстве. Сб. научных трудов ВНИИГиМ; М.; 1985, С.60-63. (Соавт. Л.М.Кузнецова, В.И.Чистяков).

13. Динамика торфонакопления верховой болотной системы // ВестникЛенинградского университета, № 28, Геология и география, вып.4, 1985, С. 103-113 (Соавт. О.Ф.Дзюба, Г.И.Клейменова).

14. Использование торфяных ресурсов Нечерноземной зоны РСФСР в сельском хозяйстве // Торф и торфяная продукция в сельском хозяйстве Нечерноземья. Труды ВНИИТП, № 55, Л.; 1985, С.6-20. (Соавт. А.А.Бойко, Е.Е.Петровский).

15. Предпосыл ки использования площади выработанных торфяных месторождений Новгородской области // Торфяная промышленность, 1985, № 10, С.24-27. (Соавт. В.Е.Смеловский).

16. Роль верховых болот в природе и экологические последствия их осушения и разработки // Использование торфяных месторождений, Труды ВНИИТП, вып. 56, Л.; 1986, С.5-25.

17. Методические основы выбора оптимального использования болот // Использование торфяных месторождений, Труды ВНИИТП, вып. 56, Л.; 1986, С.25-43. (Соавт.Е.Е.Петровский).

18. A model of utilization of mires dominating watersheds // Socioeconomic impacts of the utilization of peatlands in industri and forestry. Proceedings of the IPS Sumposium Oulu, Finland, 1986. Helsinki,

Finland, p. 81-86. (Соавт. Е.Е.Петровский).

19. Place of raised bogs in nature, consegnences of their drainage and development // Socio- economic impacts of the utilisation of peatlands in indastry and forestry. Hroceedings of the IPS Symposium Oulu, Finland, 1986, Helsinki, Finland, p. 310,(Соавт. Л.М.Мал ков).

20. Восстановление динамики болотных систем Северо-Запада СССР // Изучение озерно-болотных формаций в целях палеогеографических реконструкций. Таллинн, 1986, изд. АН ЭССР, С.27-29. (Соавт. О.Ф.Дзюба). 21. Направления использования торфяных ресурсов Северо-Запада // Переработка и использование торфа. Труды ВНИ-ИТП, вып. 59,1987, С. 13-28.

22. Моделирование состава торфяных отложений // Эксперимент и математическое моделирование в изучении биогеоценозов лесов и болот. М.; 1987, изд. АН СССР, С. 111-113. (Соавт. Е.Е.Петровский). 23. Mire formation in the northwestern part of the Russian SFSR // Palaehydrology of the temperate zone, vol. Ill, Mires and Lakes. Tallinn "Valdus", 1987, p. 7-22. 24. Background of the Bog utilization system // Proceedings VIII International Peat Congress, Leningrad; 1988, vol. Ill, p. 3-9, (Соавт. Е.Е.Петровский).

25. Природная Среда и охрана природы Псковской области. ГУГК при СМ СССР, М.; 1988. Комплект карт по охране природы. (Соавт. А.С.Карпенко и др.).

26. Реконструкция процесса аккумуляции торфа в голоцене на верховых болотах Северо-Запада // Структура и развитие болотных экосистем и реконструкций палеогеографических условий. Таллинн, 1989, Изд. АН ЭССР, С.60-64. (Соавт. О.Ф.Дзюба).

27. Исследования ВНИИТП в области торфяного сырья// Торфяная промышленность, № 9,1989, С.8-12.

28. Сырьевая база торфяной промышленности, ее проблемы и пути решения // Научно-технический семинар "Охрана окружающей Среды на предприятиях-торфяной промышленности'',

- 1990, ВДНХ СССР. М.; 1990, Изд.ЦБНТИ МТП РСФСР. 0,3-14. > 29. Развитие верховых болот Ленинградской области в голоцене //Вестник Ленинградского гос.университета, серия 7, Геология, география., 1991, вып. 2 (№ 14), С.74-80. (Соавт. Г.И.Кпейме-нова, Н.МЛаггышева, Д.П.Пономарева).

30. К вопросу о классификации торфа и торфяных залежей / / Комплексное использование торфа в народном хозяйстве. Сб. трудов ВНИИТП, вып.67, СПб.; 1991, С.107-114.

31. Экологические и социально-экономические предпосылки освоения выработанных площадей месторождений торфа (на примере Северо-Запада России)// Комплексное использование торфа в народном хозяйстве. Сб.трудов ВНИИТП, вып.67, Спб.; 1991, С. 115-121.

32. К вопросу об охране болот лесной зоны // Болота охраняемых территорий: проблемы охраны И мониторинга. Тезисы докладов XI Всесоюзного полевого семинара-экскурсии. Л.; 1991, изд. ВБО. С. 19-21.

33. Modeling of Peat deposits // Proceedings of the 9th International Peat Congress, Upsala, Sweden, 1992, vol. 1, p. 270-277.

34.0 воспроизводстве торфа // Гидролесомелиорация: задачи и координация исследований. СПб.; 1994, изд. СПб НИИЛХ. С.78-79.

35. Принципы использования торфа как возобновляемого ресурса // Генезис, эволюция и роль болот в биосферных процессах. Тезисы докладов Международной конференции, Минск, 1994, С.33-35. (Соавт. Е.Е.Петровский, Л.А.Созинова).

36. То the balance of peat winning and recreation // International Conference 94 on Wetland enviroment and Peatland utilization, 1994, Changchun P.R. China, vol.l, p. 70-74.

37. Торфяные ресурсы России - главный резерв местного топлива // Международный симпозиум "Топливно-энергетические ресурсы России и стран СНГ", 1995, СПб, изд. СПб горного института, С.85-90. (Соавт. В.Г.Селеннов). 38. Методика оценки торфяного сырья для производства различных видов торфяной продукции. Л.; ВНИИТП, 1985,30 с. (Соавт. Е.Е.Петровский, А,А.Бойко, Н.М.Оленская, И.И.Шаврина).

39. Инструкция по паспортизации участков добычи сырья для производства формованной продукции из торфа низкой степени разложения. Л.; ВНИИТП. 1985,19 с. (Соавт. ААБойко, Л.ЯКра-сильникова, Е.Е.Петровский, В.Г.Селеннов). ' 40. Инструкция по прогнозной оценке направлений использования площадей месторождений торфа после выработки промышленных запасов торфа. Л.-Минск, изд.ВНИИТП, 1986, 72 с. (Соавт. Е.Е.Петровский, ФА.Малышев и др.).

4.1. Способ осушения болот. А.с. СССР №1062337, 1989. (Соавт. В.И. Суровое).

4.2.Radiocarbon chronolgy of vegetation and paleoclimatic stadis of North-Western Russia during Late Glacial and Holocene //Radiocarbon, 1998, vol.40(in press). (Соавт. Х.А.Арсланов, Л.А.Савельева и др.).

С'.

Оглавление

Общая характеристика, рабрты.3

Введение. .9

1. Закономерности образования и развития болотных систем.10

1.1 Физико-географическая характеристика

Северо-Запада России.10

1.2 Геолого-неотектоническая характеристика региона.11

1.3 Динамика торфообразовательного процесса в голоцене.14

1.3.1. Модель развития болотных систем.20

1.3.2. Строение торфяных залежей грядово-мочажинных комплексов на верховых болотах.25

1.3.3. Количественная оценка процесса торфонакопления.28

1.3.4. Современные процессы заболачивания.34

2. Экологическая роль болот.37

3. Принципы оценки основных свойств торфяных залежей.44

3.1. Изменение основных свойств торфа по простиранию и глубине пласта.44

3.2. Оценка однородности участков торфяной залежи.48

3.3 Обоснование основных положений методики оценки торфяного сырья.49

3.4. О классификациях торфа и торфяных залежей.51

3.5. Разработка моделей типичных отложений торфа для прогнозной оценки свойств торфяного сырья.56

4. Некоторые проблемы использования торфяных ресурсов.62

4.1. Формирование целевых торфяных фондов.62

4.2. Возможные последствия разработки месторождений торфа.64

4.3. Экологические и социально-экономические предпосылки использования выработанных площадей месторождений торфа.69

4.4. Баланс накопления торфа и его добычи. Проблема воспроизводства торфа.72

Заключение.,.76

Месторождения торфа Северо-Запада России и их использование

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Кузьмин Г.Ф., канд. географических наук

Подписано в печать 22.09.9iBr, Бумага типографская №3. Печ.Л.5,5. Формат 60x90/16 Заказ № 791 Тираж 100 экз.

Издательский отделТОО «НПЦ «Техноторф». Санкт-Петербург, Фермское шоссе д.22 Тел./факс (812) 553-12-30