Полезные ископаемые в озерах и болотах

Озером называется водный бассейн, не сообщающийся с открытым морем. Общая площадь озер на Земле составляет 1,8% от поверхности суши. Они бывают разной величины, например Каспийское море занимает площадь 371 тыс. км2, Верхнее озеро 82 тыс. км2, Аральское море 66 тыс. км2, Байкал 31 тыс. км2, Ладожское озеро 18 тыс. км2, Женевское озеро 600 км2.

Геологическая деятельность озер не столь обширна, как деятельность подземных вод, рек и тем более морей, однако изучение ее имеет большое научное и практическое значение.

Оно помогает устанавливать климат минувших геологических эпох в областях развития озёр, характер происходивших эпейрогенических движений и обнаруживать залежи различных солей и других полезных ископаемых.

По генезису озера делятся на экзогенные п эндогенные (дислокационные).

Экзогенные озера по характеру углубления, заполненного водой, делятся на котловинные и плотинные (рис. 70).

2

Рис. 70. Схема котловинных (а) п плотинных (6) озер.

1 — коренные породы; 2 — плотина различного происхождения.

Котловинные озера в зависимости от происхождения котловины подразделяются на эрозионные и провальные (карстовые); эрозионные в свою очередь делятся на р е ч н ы е, ледниковые и эоловые; у речных озер котловина создана речной эрозией, у ледниковых — ледниковой эрозией, у эоловых — работой ветра. Котловины провальных (или карстовых) озер образуются в результате обрушения кровли пещер в карстовых областях. Это поля, воронки или бессточные впадины, заполненные водой.

! Плотинными называются озера, у которых одной из стенок углубления является плотина того или другого происхождения. В зависимости от того, как возникла плотина, они могут быть ледниковыми, лавинными, обвальными (осыпей п с к а л), р е ч ным и, моренными, дюнными, дельтовыми, береговых валов и др.

У ледниковых озер плотиной является лед, у лавинных — завалы снега или накопления пролювия, у обвальных — осыпи и обвалы (например, Саразское озеро на Памире). Речные плотинные озера возникают в пределах стариц, речных долин и часто имеют подковообразную форму. Моренные плотинные озера широко развиты в областях недавнего оледенения; плотиной у них является морена, чаще всего конечная и т. д.

Дюнные плотинные озера известны у берегов Аральского моря, к востоку от Каспийского моря, у берегов Балтийского моря, между Пиренеями и Роной и т. д., дельтовые — в дельтах Волги, Дуная, Аму-Дарьи, Сыр-Дарьи и других рек, озера береговых валов — во многих морских прибрежных областях.

Эндогенные (или дислокационные) озера имеют тектоническое происхождение. Примерами их могут служить Мертвое море, Тивериадское, Байкальское, Телецкое, Гокча, Онежское и многие другие озера.

Среди эндогенных озер особенно важное значение имеют р е л и к- т о в ы е. Они возникают в результате эпейрогенических движений н разрывов в земной коре. При воздымании участка земной коры, покрытого морем, возвышенные части неровного морского дна превращаются в сушу, а углубления — в озера.

Первоначальная морская фауна таких озер постепенно изменяется в зависимости от того, увеличивается или уменьшается соленость воды в нем. Отдельные организмы вымирают, другие, изменяясь,

! приспособляются к новой среде. Изучение характера осадков в озерах снизу вверх позволяет судить об изменениях солености воды в них,, о причинах, вызвавших образование озера.

Примером реликтовых озер могут служить Каспийское и Аральское моря, озера Ван, Урмия и др.

Особое положение среди эндогенных занимают вулканические озера, известные в СССР на Камчатке и Курильских

островах. Они образовались в кратерах потухших вулканов или в воронках маар — углублений, образовавшихся вследствие взрывов газов на сравнительно небольшой глубине. (Вулканические озера, у которых подпрудой является застывшая лава, нужно относить к экзогенным — плотинным).

Озера подразделяют еще по признаку их водного режима на проточные и бессточные. Первые питаются за счет рек и отдают воду в другие водоемы или реки (например, Ладожское, Онежское, Байкальское и др.), вторые также питаются речными водами, но расходуют их только на испарение (например, Каспийское и Аральское моря, Балхаш, Иссык-Куль и др.).

Когда мы говорим, что озера питаются речными водами (что не совсем точно), надо иметь в виду также атмосферные осадки и воду из горизонтов подземных вод.

В озерах откладываются обломочные, органогенные, химические и смешанные осадки, особенностью которых очень часто является их тонкая сезонная слоистость, обусловленная ритмичностью осадко- накопления. Такая слоистость нередко позволяет определить число лет, в течение которых накапливались озерные осадки на том или другом участке земной поверхности.

Обломочные осадки приносятся в озера главным образом реками. Они возникают также в результате процессов разрушения берегов озера прибоем волн. Обломочные осадки представлены галькой, гравием, песками и илами. Из них образуются конгломераты, брекчии, различные песчаники, глины, глинистые сланцы и др.

Органогенные осадки представлены скоплениями ракуши, органогенными илами, сапропелевым илом, сапропелем. Из них образуются ракушечники, известняки, горючие и битуминозные сланцы и т. д.

Химические осадки откладываются главным образом в бессточных озерах. Такие озера бывают солеными, когда в них постепенно увеличивается концентрация солей, и самосадочными, когда концентрация солей превосходит предел насыщения и избыток их выделяется из воды и отлагается по берегам или на дне озера в виде более или менее правильных слоев.

Чрезвычайно интересны в этом отношении озера на юго-востоке Европейской части СССР: Эльтон, Баскунчак, Индер и др., в которых постепенно накапливаются разнообразные соли.

Воду самосадочного озера, насыщенную солями, называют рассолом или рапой. Состав рапы и ее концентрация зависят от сезонных климатических условий и от состава солей, вносимых в озеро. Во время сильного притока в озеро пресных вод рапа разбавляется и не только не отлагает солей, но и частично растворяет ранее отложенные. Наоборот, во время сильного испарения она насыщается солями. На выпадение солей влияет температура. Зимой выпадают одни соли, летом — другие.              _

Соленость воды в современных озерах самая различная: неболь-^ шая в проточных озерах и довольно значительная в бессточных. Например, соленость Аральского моря равна 1,08% , Каспийского моря до 1,4%, Урмии 21,05%, Мертвого моря 23,75%, Индерского озера 26,15%, Саки 27,10%, Эльтона и Баскунчака 28—42%, Красного лимана (у Перекопа) 37,2%.

По наличию в геологических разрезах толщ химических осадков озерного происхождения можно судить о климате, существовавшем в данной области во время их отложения.

В зависимости от солей, растворенных в воде, соленые озера делятся на собственно соленые, содовые, борные и др.

На дне озер происходит накопление каменной соли, ангидрита, гипса, глауберовой соли, углекислого кальция, сидерита, водной окиси железа, окиси марганца, водной окиси кремния, доломита и т.

д.

В озерах, так же как в морях и лагунах, откладываются осадки, представляющие собой смесь обломочного и органогенного материала; обломочного и химического; органогенного и химического; обломочного, органогенного и химического. Эти осадки можно назвать смешанными. Из них возникают такие горные породы, как мергели, доломиты, опоки и т. д.

Если питающие озеро речные и грунтовые воды обогащены органическими кислотами и солями железа, то на дне его до глубины 10 м нередко откладывается железная руда в форме буроватого, черноватого или зеленоватого ила или в виде горошин лимонита (бобовая руда). В этом процессе принимают участие и бактерии.

В некоторых случаях на дне озер происходит накопление сапропелевого (гнилостного) ила. Он образуется из отмирающих растительных осадков, богатых жирами. Сапропелевый ил в дальнейшем в результате диагенеза может превратиться в битуминозные сапропелитовые сланцы (с апропелиты).

При сухой перегонке сапропелевого ила получаются такие ценные продукты, как ихтиол, бензин, масла и т. д.

§ 2. БОЛОТА, ТОРФООБРАЗОВАНИЕ И УГЛЕОБРАЗОВАНИЕ

Неглубокие, сравнительно небольшие озера часто зарастают от краев к центру, снизу вверх различными водяными растениями (кувшинками, камышами, тростниками, осоками, водяными хвощами, мхами) и постепенно превращаются в болота. Отмирающие части растений падают на дно зарастающего озера и довольно быстро распадаются. Этому способствуют бактерии. В результате распада выделяются углекислота, метан и органические кислоты, которые растворяются в воде. От органических кислот вода в болотах приобретает бурую окраску.

По мере увеличения в воде количества органических кислот бактерии погибают и процесс распада растительного вещества происходит

уже физико-химическим путем:              кислород,              входящий              в              состав

углеводов (клетчатки), идет на окисление углерода и образование углекислоты; водород углеводов идет на образование метана, или болотного газа (СН4). Кислорода и водорода все же оказывается недостаточно для превращения всего углерода, имеющегося в отмерших растениях, в углекислоту и метан. Вследствие этого растительная масса на дне болота по сравнению с первоначальным химическим составом растений относительно обогащается углеродом и обедняется кислородом и водородом.

Обогащенная углеродом растительная масса на дне болот называется торфом. Процесс распада растительного вещества (не только упомянутых водных растений, но и древесной растительности) и превращения его в торф называется оторфов ыванием или гумификацией. Скорость этого процесса колеблется от 0,5 до 1,7 см в год.

Растительность болот с течением времени меняется, поэтому изменяется снизу вверх и характер торфа.

Площадь болот в СССР достигает 1,5 млн. км2. Мощность торфяников обычно не превышает 4—5 м, редко достигая 10 м. Многие торфяники используют для получения торфа, служащего топливом для электростанций (например, Каширская электростанция работает на торфе).

Торфы, образующиеся в болотах областей умеренного климата, состоят главным образом из подвергшихся гумификации мхов. В приморских болотистых местах Флориды (США) в настоящее время формируются залежи древесного торфа. Здесь встречаются громадные лесные болота, поросшие болотным лавром, высокоствольным болотным кипарисом и другими древесными растениями, приспособившимися к влажной зоне субтропиков (мангровые леса). Стволы и ветви этих деревьев в бурой болотной воде подвергаются постепенно, гумификации, и скопления их превращаются в залежи древесного торфа.

Обычно в верхних слоях торфяная масса имеет бурый цвет и хорошо сохраняет растительное сложение, а в нижних —приобретает темный цвет, землистое сложение и постепенно переходит в б у- рый уголь, или лигнит.

Если участок земной коры, на котором накапливались залежи торфа и лигнита, под влиянием эпейрогенических нисходящих движений погрузится на некоторую глубину, на нем начнут накапливаться отложения морского или континентального происхождения. Своим весом они будут давить на слои торфа и лигнита. Последние по мере погружения будут испытывать всевозрастающее давление и в условиях повышенной температуры начнут терять кислород и водород и относительно обогащаться углеродом. В результате этого образуется каменный уголь, в дальнейшем может образоваться и антрацит, а на еще больших глубинах, возможно, и графит. Таким

превращением способствуют складкообразовательные процессы, происходящие под влиянием бокового (тангенциального) давления.

Из табл. 13 видно, что в горючих веществах, постепенно возникающих из растительного материала под действием повышенных давлений и температуры, относительное содержание углерода увеличивается, а водорода и кислорода уменьшается.

Таблица 13

Примерный химический состав продуктов преобразования древесины

Внедрение магмы в земную кору может способствовать превращению каменных углей в антрациты и даже графиты.

Раньше полагали, что с течением времени торфы обязательно превращаются в бурые угли, а затем в каменные и антрациты и что в этих превращениях главным фактором является время. Между тем известны торфы каменноугольного периода (например, в Тульской области), которые по своим свойствам мало отличаются от современных торфов. Они сложены из чешуек коры лепидодендронов, сигиллярий, произраставших в центральных областях Европейской части СССР в палеозойскую эру (сотни миллионов лет назад).

На западном склоне Урала, у городов Кизела и Губахи и в некоторых других местах имеются залежи каменного угля каменноугольного периода, а на восточном склоне Урала, близ Егоршина, месторождения антрацита того же возраста. Из этого следует, что в преобразовании торфов в бурый уголь, бурого угля в каменный и т. д. время существенной роли не играет. Установлено, что основными факторами в этом преобразовании являются давление и температура. Земная кора районов центральных областей Европейской части СССР со времени каменноугольного периода глубоко не погружалась; здесь не было ни складкообразовательных процессов, ни внедрений магматического вещества. На западном склоне Урала происходили процессы складкообразования, а на восточном склоне эти процессы сопровождались внедрениями расплавленных магматических масс.

Кроме торфяников и углей растительного происхождения (последние называют еще гумусовыми углями), известны

сапропелевые торфы и сапропелевые угли, в отличие от гумусовых обогащенные углеводородами. При перегонке их получаются те же продукты, что и при перегонке нефти.

К сапропелевым углям относятся богхед и кеннель- с к и й уголь.

Богхед на 80% состоит из остатков водорослей, сцементированных бурой массой, кеннальский уголь — в основном из спор, заключенных в бурую массу. Кроме того, в их образовании участвуют п животные организмы. Названные угли обладают большей теплотворной способностью (до 8—9000 кал). Из сапропелевых илов, обогащенных большим количеством глинистого материала, возникают горючие сланцы. Они загораются в тонких пластинках.

Богхеды, кеннальские угли и горючие сланцы возникают из сапропелевых илов, но в первых двух видах пород преобладает растительный материал в виде водорослей или спор, а в последних — глинистый материал, дающий при сгорании много золы.

Примерами месторождений горючих сланцев могут служить дик- тионемовые сланцы Ленинградской области, кукерские сланцы ордовика Эстонской ССР, девонские горючие сланцы Урала и Западной Сибири, пермские сланцы Казахстана.

Бурые и каменные угли болотно-озерного происхождения называют л и м н и ч е с к и м и. Угли, образовавшиеся из торфяников, возникших в приморских болотах, получили наименование паралич е с к і х. Последние возникают главным образом из древесного торфа приморских болот, заливаемых время от времени морской водой.

Лимнические и паралические угли являются первичны м’и (аутохтонными или автохтонными), т. е. возникшими в том месте, где произрастала растительность, послужившая для их образования. В качестве примера можно назвать месторождения лимнических углей в Подмосковном бассейне и паралических углей в Донецком каменноугольном бассейне.

Кроме первичных углей, известны угли вторичные (а л л о- х т о н н ы е). Залежи их представляют собой скопления растительного материала, снесенного текучими водами. Отложенный растительный материал впоследствии покрылся осадками. Подобные накопления возникали и возникают в дельтах крупных рек. Наши сибирские реки несут вустья, в области дельт, большое количество древесного лома, древесных стволов из лесов, сквозь которые они протекают. Растительный материал, покрываясь осадками, начинает распадаться, как описано выше, и относительно обогащаться углеродом. Так возникают аллохтонные залежи каменных углей. Месторождения аллохтонных углей, как правило, сравнительно небольшие.

В болотах, кроме торфов, нередко происходит образование железных руд в виде бурого железняка (лимонита), бобовых руд, сидерита, а также марганцовых и других руд.

Еще по теме § 1. ОЗЕРА. ОТЛОЖЕНИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ В НИХ:

1. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
2. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
3. § 15. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ ВЕРХНЕГО ПАЛЕОЗОЯ
4. § 6. РОССЫПНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
5. § 1І. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ КАЙНОЗОЯ
6. § 12. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ МЕЗОЗОЯ
7. 1.7. Налог на добычу полезных ископаемых
8. § 6. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ ДОКЕМБРИЯ
9. § 12. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ НИЖНЕГО ПАЛЕОЗОЯ
10. КЛИМАТ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ ДОКЕМБРИЯ