Геологическая деятельность озёр и болот
Озеро — естественный водоем с замедленным водообменном, представляющий собой заполненное водой углубление в земной поверхности. Источник питания — атмосферные воды, поверхностный сток и подземная разгрузка водоносных горизонтов; основную массу воды в озера поставляют реки. Озера делятся на проточные и бессточные. Главным классификационным признаком для озер является происхождение озерной котловины [12]. По генезису озера могут быть карстовыми (рис. 14), магматическими, тектоническими, ледниковыми.
Геологическая деятельность озёр по сути близка к деятельности
морей и уступает ей лишь по масштабам проявления. Её отличают, в
частности, меньшие масштабы явлений абразии и аккумуляции; интенсивное развитие во многих озерах влаголюбивой paстительности, способствующей превращению мелководных участков озер в болота; большой диапазон минерализации воды — от пресной до рассолов. В некоторых озерах минерализация в десятки раз превышает минерализацию морской воды, которая составляет обычно не более 3,5%.
Для озер характерны абразия и вдольбереговое перемещение наносов. Под абразией понимают разрушение берегов под действием энергии волн. Абразия на крупных озерах соизмерима с морской. Вдольбереговое перемещение происходит под воздействием течений, обусловленных волнением, нагоном воды, температурными градиентами, разной плотностью воды.
Обломочные осадки озер преимущественно приносятся реками, а также образуются при разрушении берегом озера. На дне озёр накапливаются осадки обломочных, органогенных и хемогенных пород, особенностью которых является тонкая слоистость, обусловленная сезонными колебаниями температуры, определяющими смену условий осадконакопления. В литологическом отношении обломочные осадки представлены илами, песками, гравием, галькой.
Озера в масштабах геологического времени недолговечны, Большинство из них заносится осадками, а затем, зарастая растительностью, превращается в болота.
Болото— это избыточно увлажненный участок земной поверхности, прикрытый слоем торфа мощности не менее 30см в неосушенном виде и не менее 20см — в осушенном. Все прочие избыточно увлажненные земли называются заболоченными землями». Заболачивание происходит вследствие уменьшения водопроницаемости почвы или ухудшения условий испарения, поверхностного стока и дренажа.
Геологическая работа болот проявляется в накоплении и разложении растительных остатков в переувлажненной среде. Отмирающая болотная растительность накапливается на дне водоема в большом количестве, но вследствие недостатка кислорода подвергается лишь слабому разложению. Из этих полуразложившихся растительных остатков и образуется торф, представляющий собой уплотненную, обогащенную углеродом массу отмерших остатков растений.
Площадь болотных массивов Пермской области несколько превышает 12 тыс. км 2 . Наиболее заболочена северная половина, где заболоченность растет от юга к северу. Горная часть заболочена сравнительно слабо, в основном это впадины на нагорных террасах, седловины перевалов и днища межгорных впадин. Равнинные междуречья предгорных районов Северного Урала характеризуются заболачиванием лесных суходолов и превращением лесных массивов в лесные мезотрофные и олиготрофные болота. Причиной заболачивания является поднятие уровня грунтовых вод вследствие наполнения торфяниками чаши водоёмов, слабого испарения и плохого дренажа междуречий. В равнинной части области болота приурочены главным образом к долине реки Камы и особенно к её левобережью, на участке от посёлка Гайны до посёлка Бондюг. Создание Камского и Воткинского водохранилищ способствовало повышению уровня грунтовых вод и значительному заболачиванию поверхностей низких надпойменных террас. Наиболее интенсивно этот процесс проявился на левобережье реки Камы, между устьями рек Яйва и Косьва (Камское водохранилище). В меньших масштабах заболачивание произошло в устьях рек Иньвы, Чермоза, в пригороде городов Березники (Камское водохранилище), Краснокамска, на левом берегу против села Частые (Воткинское водохранилище).
Заболачивание может происходить и под влиянием деятельности человека, особенно при создании водохранилищ и подъеме уровня грунтовых вод. Очень своеобразным является «заболачивание» территорий городов, промышленных предприятий, аэродромов, при сооружении которых нарушается естественный тепло — и влагообмен между атмосферой и литосферой. Это «заболачивание» не сопровождается торфообразованием, по сильно изменяет гидрогеологический режим зоны аэрации; уровень грунтовых под поднимается очень быстро, увеличивается естественная влажность пород, в связи с чем изменяются их свойства.
Карст
Под карстомследует понимать процесс растворения и выщелачивания растворимых трещиноватых горных пород движущимися подземными и поверхностными водами, которые вызывают образование специфических и разнообразных поверхностных и подземных форм [8].
Условия развития карста: наличие карстующихся пород – сульфатных (гипс, ангидрит), карбонатных (известняки, доломиты), соляных (галит, сильвин); наличие в породе трещин; наличие воды, имеющей атмосферное происхождение; способность воды растворять породу, зависящая от температуры, содержания в ней солей, газов, их состава.
К хорошо растворимым горным породам относятся галоидные и сульфатные породы — соли (галит, сильвин), гипсы и ангидриты. В меньшей степени – карбонаты (доломиты, известняки). В зависимости от состава растворимых пород различают карст карбонатный, гипсовый и соляной
Различают также открытый, или голый, карст, когда растворимые породы выходят на дневную поверхность, и закрытый, когда они залегают глубоко под землей и с поверхности перекрыты толщами нерастворимых пород.
К поверхностным карстовым формам относятся карры, поноры, карстовые ниши, воронки, котловины и полья, а также колодцы и пропасти.
Карры, или шрамы, — небольшие углубления в виде рытвин и борозд глубиной от нескольких сантиметров до 1-2 м на поверхности закарстованных пород.
Поноры — вертикальные или наклонные отверстия, через которые
поверхностные воды поглощаются и уходят в глубину.
Карстовые воронки — формы поверхностного рельефа, имеющие наибольшее распространение. Они встречаются в областях с различными климатическими условиями и имеют форму чаш или блюдец, то с крутыми, то с пологими склонами. Среди них выделяются: воронки поверхностного выщелачивания и воронки провальные, образующиеся в результате обрушениясводов подземных карстовых полостей (рис.15-16, фото 11-14).
Карстовые котловины — крупные формы поверхностного карстового рельефа, на дне которых развиваются карстовые воронки.
Полья — крупные замкнутые понижения, представляющие собой объединения нескольких небольших карстовых котловин.
Карстовые колодцы и пропасти — крупные провалы, уходящие на глубину до 1000 м.
Подземные карстовые формы представлены пещерами и каналами. Самыми крупными подземными формами карстового рельефа являются карстовые пещеры. Они представляют собой систему горизонтальных или несколько наклонных каналов, туннелей, сложно ветвящихся и образующих огромные залы или гроты, имеющие высоту в несколько десятков метров. Пещеры между собой могут соединяться туннелями, провалами или узкими щелями. По каналам нередко протекают подземные реки, а на дне пещер располагаются подземные озера. Подземные реки не только выщелачивают соприкасающиеся с ними горные породы, но и производят большое эрозионное воздействие. На поверхности карстовых массивов нередко имеются периодически исчезающие озера и реки. Последние чаще всего уходят в колодцы или провалы.
Пещера – подземная форма карста[2].
Кунгурская пещера находится в северо-западной части Уфимского плато. Поверхность его, осложненная ложбинами и воронками, поднимается над р.Сылвой на 80-90м. Придолинная часть платообразной возвышенности, называемая местным населением Ледяной горой, осложнена пластами гипса и ангидрита, разделенными маломощными слоями доломита и известняка. Ниже залегают плотные слабоводопроницаемые доломиты. Все эти породы относятся к кунгурскому ярусу пермской системы и имеют возраст более 250 млн лет.
Кунгурская Ледяная пещера открыта местными жителями более трехсот лет назад. В настоящее время в пещере оборудовано и открыто для посещения 20 гротов. Помимо этого ведутся спелеологические работы по исследованию неизученных гротов. Предполагаемая длина пещеры составляет более 10 км. Изучено 48 гротов, 70 озер ( самое крупное – Большое подземное озеро, площадью – 1460 м 2 ), общая длина которых составляет 5,7 км. и площадь 65000 м 2 . Помимо этого наблюдаются следующие карстовые объекты: открытые и закрытые органные трубы (146 труб, самая высокая в гроте Эфирный составляет 22м), ледяные сталактиты, сталагмиты и сталагнаты, лед, возраст которого равен 250 млн. лет, и кристаллики льда, образующиеся в результате кристаллизации воздуха в самых холодных гротах. Также пещера интересна камнями, оползнями необычной формы (рис.17-18, фото 15-20).
Источник
Геологические процессы в озёрах и болотах
По сути, геологическая деятельность озер имеет много общего с работой моря. Родственны как факторы, так и процессы, так и образующиеся осадки. Среди факторов, определяющих особенности геологических процессов в озерах, первостепенное значение принадлежит характеру озерных котловин, составу и динамике вод, специфике органического мира.
Разрушительная работаозер осуществляется теми же путями, что и у морских вод. Озернаяабразия почти исключительно обусловлена ветровыми волнами. Ее активность будет тем выше, чем больше площадь водного зеркала (следовательно, больше высота волны), чем выше берега и чем мягче слагающие берега породы. Высота берегов определяется происхождением озерной котловины и возрастом самого водоема. Так, интенсивному размыву подвергнутся высокие берега крупных рифтовых, провальных и плотинных котловин. Ярче всего это будет выражено в молодых бассейнах, где берега еще не разрушены абразией и их уступы подвергаются ударам волн. В подпрудных озерах абразия может разрушить плотину, что приведет к исчезновению водоема.
Транспортная работа озерзависит от характера движения воды. В проточныхозерах, обычно располагающихся в речных долинах, велика роль самого речного течения, которое может перемешивать значительную часть объема воды. В бессточных озерах аридных областей ветровыми волнами перемешивается только верхняя часть водной массы, тогда как нижние слои остаются неподвижными. Поэтому в проточных озерах крупные частицы могут заноситься в глубь котловины гораздо дальше, чем в бессточных.
Аккумулирующая работаявляется главным видом деятельности озер. Происходит накопление обломочных, органо- и хемогенных пород. Озерным осадкам характерны тонкодисперсность и горизонтальная слоистость. В озерах с сезонным осадконакоплением состав прослоев отличается: например, в покрывающихся зимою льдом озерах, зимний слой глинистый, а летний песчано-алевритовый. Терригенные осадки озер накапливаются примерно по той же схеме, что и морские. Как и в море, поступившие в озеро обломки подвергаются избирательной сортировке по весу: тяжелые остаются у берега, а легкие разносятся волнами по водоему. На границе воды близ высоких скалистых берегов возникают пляжи галечниковые, а на низких, сложенных рыхлыми породами берегах – песчаные. Крупные обломки оседают также в устьях впадающих в озеро рек, и вдоль стрежневой части проточных озер. Алевритовые и глинистые частицы, разносящиеся по всей акватории, преобладают в составе осадков центральной части бассейна, где они образуют озерные илы. Органогенные осадки в максимальном объеме формируются на прибрежном мелководье пресных озер, где наиболее активно развивается и отмирает высшая водная растительность, давая начало накоплению торфа. В результате гибели планктона (диатомовых, сине-зеленых водорослей и др.), на дне образуются органические илы,а при смешении органических останков с глинистыми частицами –органоминеральные илы.Благодаря разложению органики в анаэробных условиях, названные илы превращаются в специфический озерный осадок – сапропель. Кроме того, скопления раковин диатомовых водорослей могут создавать диатомовые илыкремнистого состава. Иногда в составе органогенных озерных отложений встречаются маломощные линзы ракушечников. Хемогенные осадкипреобладают в бессточных озерах областей аридного климата. Здесь накапливаются соли каменная и калийная, сода, мирабилити др. В пресных озерах также возможно образование хемогенных отложений, представленных карбонатными, железистыми или марганцовистыми илами или оолитами.Процесс аккумуляции осадков в озерах, не испытывающих тектонического погружения дна, постепенно ведет к обмелению и, следовательно, исчезновению водоема.
Геологическая работа болот сводится, в основном, к накоплению торфа.
Торф – горная порода органического происхождения, состоящая из растительных остатков. Следовательно, состав торфа зависит от состава растительности, а значит, от происхождения болота и его типа по местоположению и условиям образования. По происхождению болота бывают озерными, лесными и луговыми. Озерные болота возникают при зарастании (заболачивании) озер. Этот процесс идет от берегов озера к центру, причем главное значение принадлежит травяной растительности. Лесные и луговые болота возникают на локальных понижениях рельефа, где скапливаются атмосферные осадки (им свойственна кислая реакция и бедность минеральными солями). Просачиваясь сквозь грунты, кислые воды выщелачивают из почвы питательные вещества, а также, заполняя поры, препятствуют доступу воздуха к корням деревьев и трав. В итоге оказывается возможным развитие только таких нетребовательных к условиям произрастания растений, как сфагновые мхи. По местоположению и условиям образования болота можно разделить на четыре типа. Низинные болота являются озерными, питаются богатыми минеральными солями подземными водами, а значит, характеризуются богатой в видовом отношении растительностью (мхи, травы, кустарники, деревья). Торфяник здесь начинает накапливаться у берегов, поэтому в разрезе форма болота вогнутая. Верховые болота, формирующиеся как лесные и луговые, характеризуются бедной растительностью. Торфонакопление начинается в центре массива, поэтому поверхность болота выпуклая. Переходные болота возникают в результате накопления верхового торфяника поверх уже накопленного низинного, поэтому в их отложениях присутствуют как торфа низинного, так и верхового типа. Приморские болотасильно отличаются по месту и способу своего образования (см. литоральные отложения), одной из их разновидностей являются мангровые болота, формирующиеся в устьях впадающих в море тропических рек. Здесь пресные речные воды при максимальных по высоте приливах сменяются солеными морскими. Поэтому травы развиваться не могут, а господствует своеобразная древесная растительность с воздушными корнями, в силу чего накапливаются торфа древесного состава. Таким образом, торфапо их составу можно разделить на моховые, травяные, древесные и смешанные. Помимо торфяников, в болотах могут накапливаться также различные хемогенные осадки. Последние представлены известняком (СаСО3); сидеритом (FeCO3) – болотной железной рудой оолитовой структуры, которая в результате выветривания превращается в лимонит (Fe2O3 x 2 Н2О); изумрудно-синим вивианитом ((Fe3PO4)2 x 8Н2О), переходящим при выветривании сначала в фиолетово-синий керченит, а затем в желтовато-серый пицит.
Источник