4. Изучение основных видов грунтов дна водоема

Донные осадки (донные отложения, донные грунты, или грунты) – рыхлый материал, слагающий поверхность дна водоема. Образуются в результате эрозии на суше и различных химических, биологических и геологических процессов в водоеме. В океанических осадках встречаются частицы космического происхождения, образующиеся при сгорании метеоритов и болидов в земной атмосфере. Донные отложения оказывают влияние на химические свойства воды и на жизнь водных организмов, являясь решающим фактором, определяющим состав дойной фауны. Знание характера донных осадков необходимо для ведения промысла, особенно основанного на вылове донных организмов. Без изучения грунтов невозможно промышленное освоение морского дна.

Классификация донных осадков. По месту образования

– терригенные, состоящие из продуктов разрушения берегов и горных пород, происхождением связанные с сушей. Откладываются широкой полосой вокруг материков и островов. Они приносятся реками в виде речных наносов, а также плавучими льдами и айсбергами. У берегов откладываются наиболее крупные продукты разрушения, а по мере удаления от берега – все более и более мелкие.

– пелагические, формирующиеся в самом водоеме. Весьма разнообразны. Отлагаются по всей площади дна водоема, но преобладающими бывают в его открытых частях.

По происхождению донные отложения подразделяются на осадки органогенные, более 50% состава которых приходится на долю различных частиц органического происхождения, минеральные, или неорганические, более чем на 50% состоящие из частиц минерального происхождения, и полигенные, в формирующиеся при участии разных факторов.

К органогенным осадкам относятся илы, различающиеся тем, какие планктонные или бентосные организмы участвовали в их формировании (глобигериновые, птероподовые, радиолярневые, диатомовые, коралло-водорослевые, фораминиферовые, мшанковые, балянусовые, ракушечниковые). Скопления целых раковин – ракуша, битых – ракушечный детрит, скатанные обломки раковин – ракушечный песок.

К минеральным отложениям относятся обломки пород суши и продуктов разрушения берегов, вулканогенные, связанные происхождением с деятельностью вулканов, и хемогенные (аутигенные) формирующиеся в результате химических превращений – железомарганцевые и фосфоритные конкреции, глауконитовые и оолитовые пески. Оолиты – мелкие известковые шарики, конкреции имеют более разнообразную форму, состав и размеры (размеры 1-25 см, возможны – до нескольких метров в диаметре).

К полигенным осадкам относится глубоководная красная глина, являющаяся одним из распространенных типов отложений на океаническом дне.

Донные осадки различаются по размерам слагающих их частиц, они могут быть классифицированы по механическому составу на отдельные фракции, к каждой из которых относят частицы определенного размера. Наиболее мелкие (менее 0,01 мм) фракции выделяют в зависимости от количества частиц мельче 0,01 мм (табл. 6).

Таблица – 6. Классификация донных осадков по количеству частиц диаметром 0,01 мм.

Донные осадки	Количество частиц в % диаметром менее 0,01 мм
Глинистый ил	>50
Ил	30-50
Песчанистый ил	10-30
Илистый песок	5-10
Пылеватый песок (алевриты)	До 5%

Изучение донных осадков ведут двумя способами:

1. Прощупыванием дна промерными приборами (рис. 8, а, б), что дает возможность определить общий характер грунта: скальный, крупнокаменистый, гравий, песок, ил;

2. Отбором образцов (проб) донных осадков для определения механического и минералогического его состава.

Рисунок - 8. Приборы для взятия донных осадков с нарушенной структурой: а, б – лоты, в – дночерпатель.

Приборы для взятия проб донных отложений подразделяют на приборы для взятия грунта с нарушением его структуры и без нарушения. Из приборов первой труппы чаще всего применяются дночерпатели и драги различных конструкций, из приборов второй группы – донные щупы и грунтовые трубки.

Измерение расхода взвешенных наносов совмещают с измерением расхода воды, отбирая пробы на скоростных вертикалях. Для исследования дна морей и океанов используется гидроакустическая аппаратура, дающая непрерывную запись, а также различные радиоактивные методы, позволяющие определить возраст осадков и их мощность.

Для взятия проб речных наносов применяются специальные батометры различных систем (рис. 9, 10).

После отбора проб наносов и донных отложений в полевых условиях проводят их первичную обработку, заключающуюся в отделении наносов от воды, высушивании их, упаковке и транспортировке в стационарную лабораторию, где проводится определение количества наносов и донных отложений в пробах, механического состава, объемного и удельного веса, гигроскопической влаги и при необходимости их химического состава. Отделение наносов от воды осуществляется способом отстаивания или фильтрования.

Рисунок - 9. Приборы для взятия донных осадков с ненарушенной структурой (грунтовая трубка).

Рисунок - 10. Приборы для взятия проб донных речных наносов: а – батометр Г.И. Шамова; б – батометр сетка; в – батометр Б.В. Полякова: 1 – трамплин; 2 – ловушки; 3 – крышки на шарнирах; 4 – груз; 5 – хвостовая часть на шарнире; г – батометр «Дон»: 1, 2 – ловушка; 3 – кожух; 4 – руль; 5 – балластный груз; 6 – выходное отверстие со створкой; 7 – створка; 8 – подвес.

Для выделения наносов отстаиванием применяют стеклянную посуду из светлого стекла диаметром не менее 10 см и объемом около 3 л. Продолжительность отстоя зависит от крупности частиц в пробе, температуры воды (так как с изменением температуру меняется ее вязкость) и высоты слоя воды в сосуде. Время отстоя принято выражать уравнением

где t – продолжительность отстоя, сут;

h – высота слоя воды в сосуде, см;

k – коэффициент, учитывающий изменение вязкости воды в связи с изменением температуры. Его можно определить из таблицы 12.

Таблица - 7. Значение k в зависимости от температуры воды

Температура воды	30	25	20	15	12	10	6
Коэффициент	0,70	0,78	0,88	1,00	1,08	1,15	1,30

После отстоя верхний осветленный слой жидкости сливают, а нижний слой с опустившимися наносами разбалтывают и переносят в чистую склянку меньшой емкости, затем консервируют 10%-ным раствором формалина, плотно закрывают (можно для герметичности запарафинировать) и отправляют в лабораторию. Применение различных видов фильтрования проб позволяет быстро отделить наносы от воды. Наносы отфильтровываются на заранее подготовленные беззольные фильтры (фильтры предварительно высушиваются до постоянной массы при температуре 105-110°С). Существует несколько способов фильтрования, в том числе автоматическое фильтрование. Фильтры с наносами высушивают на воздухе, складывают так, чтобы наносы не высыпались, упаковывают в пакетики из плотной бумаги и пересылают в лабораторию.

Для определения мутности можно применять способ отстоя наносов в трубке; этот способ основан на существующей зависимости между высотой слоя наносов, осевших за сутки, и величиной мутности пробы р г/м³ .