Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
55
Добавлен:
28.04.2017
Размер:
14.08 Mб
Скачать

Глава 9 Донные отложения

9.1. Закономерности образования и накопления осадков в озерах

Озерный водоем в пределах его бассейна служит базисом аккумуляции. С момента возникновения озеро становится местом привноса, формирования и накопления разнообразных минеральных и органических веществ. Их состав, скорость накопления, мощность связаны с природными особенностями водосбора и совокупностью явлений, происходящих в озере. В числе современных факторов озерной седиментации следует назвать также деятельность человека.

Исследования озерных отложений начались в начале 20 столетия. В это время начинают проводиться специальные исследования сапропеля с точки зрения их генезиса. Накопленный опыт был обобщен в подробной инструкции по исследованию озер, в которой подробно рассматривались генезис котловин, процессы абразии, отложение наносов, и др. В этой же инструкции были описаны методы изучения грунтов озер, их химического анализа, развитие озер и превращение их в болота.

Труды М.И. Нейштадта, Н.В. Кордэ придали исследованию отложений озер прикладную направленность: были оценены общие запасы сапропелей, усовершенствованы методики их изучения. Л.Л. Россолимо рассматривал озера как накопители вещества: терригенного, хемогенного и органогенного. На этой основе была проведена типизация озер и их районирование.

Рис. 9.1. Дночерпатель Экмана-Берджа для взятия проб грунта

Для отбора проб образцов донных отложений используются дночерпатели (рис. 9.1.). Наиболее распространенны типом является дночерпатель системы Экмана- Бержи, который представляет собой металлический короб размером 0,2 . 0,2 . 0,4 м. С помощью пружинного механизма и сбрасываемого по фалу груза он закрывается снизу, что дает возможность подъема грунта в водной среде. Лучше всего дночерпатели работают на илах и сапропелях. Для работы на песках и более грубых грунтах удобен к использованию ковшовый дночерпатель Петерсена (рис. ) с площадью захвата 0,25 м2. Для отбора образцов грунта из толщи донных отложений применяются грунтовые трубки и буры, При небольших глубинах на малых озерах применяются штанговые буры. На практике хорошо зарекомендовал себя бур Лаборатории озероведения БГУ, прототипом для создания которого стал бур Института торф (рис. 9.2.). Бур состоит из

Рис. 9.2. Унифицированный бур Института торфа. 1 – вид сбоку; 11 – бур закрыт; 111 - бур открыт. 1- кернозаборная желонак; 2 – крышка желонки; – креплениекришкик вращающему стержню 3а; 3 – труба с прорезью и вращающимся стержнем 3а; 3б – фиксатор; – кольцо для страховочной веревки; – отверстие для соединения со штангой.

желонки в форме продольно усеченного цилиндра, ножа, подрезающего керн, одновременно он служит крышкой желонки, фиксатора и набора штанг с разметкой. Принцип работы заключается в последовательном отборе метровых кернов по всей толще залежи отложений. Бур с открытой желонкой опускается на необходимую глубину, поворотом штанги вокруг оси освобождается замок крышки желонки, что позволяет дополнительным нажатием закрыть ее. От бура Института торфа этот бур отличается большим объемом образца (длина 1 м при площади сечения 22 см2), а также возможностью отбора образцов с ненарушенной структурой и слоистостью отбираемых проб грунта. Буром удавалось на практике получать хорошие керны длиной до 10 м. Существенным недостатком бура является ограниченное его использование на глубинах более 5м и неудовлетворительное качество образцов из жидкого приповерхностного слоя. При больших глубинах используются грунтовые трубки ГОИН – 1,5. А для отбора поверхностных отложений с ненарушенной структурой используются приборы с использованием замораживания осадков, который широко использовался литовскими и эстонскими исследователями.

Рис. 9. 3. Отбор поверхностных проб донных отложений на Ладожском озере (сентябрь 2000 г.) с помощью дночерпателя «Экмана» с борта НИС «Талан». На палубе д.б.н. Н.Н. Давыдова и д.г.н. Д.А. Субетто

На крупных озерах приборы опускаются в воду с помощью лебедки (рис. 9.3).

При бурении описывается каждая метровая колонка, она разделяется на отрезки длиной 1 10 см. Из каждого отрезка отбирается сырой образец для гранулометрического, и других (палинологический и диатомовый) анализов. Сырые образцы импользуются при анализах других микро- и макроостатков. Для химического анализа грунт высышивают, раститают в специальных ступках.

Гранулометрический анализ является одним из основных методов изучения донных отложений, особенно при их классификации. По Н. М. Страхову определяется средний диаметр частиц, процент фракции каждого размера. Строится кумулятивная кривая, определяется доля содержания песчаных, глинистых, крупно- и мелкоалевритовых частиц. Минералогический метод представляет собой анализ породообразующих компонентов, последовательности их образования, структурных и текстурных особенностей породы. Геохимические методы используются для определения микро и макроэлементов в отложениях. Палинологические методы позволяют построить соотвествующие диаграммы содержния спор, пыльцы и др.

Минеральные и органические вещества в озере размещаются на различных глубинах ложа не только в зависимости от места их поступления и возникновения, но и в значительной степени под влиянием размера и удельных весов частиц, динамики водной массы. Постепенно вновь образованное вещество стабилизируется, покрывается более молодыми отложениями, изолируется от непосредственного воздействия воды и превращается в специфические породы озерного происхождения: озерные глины, пески, известняки, железо-марганцевые руды, разнообразные по составу илы и сапропели. Донные отложения, их химический и биологический состав, характер распределения, мощность отражают общее направление баланса вещества и энергии озера и являются его конечной продукцией.

По способу образования обычно выделяют отложения биогенного, хемогенного и терригенного (кластогенного) типов, но чаще всего они встречаются в разнообразных сочетаниях (рис. 9.4). Приведенные условные обозначения используются для составления карт распространения отложений по дну озер.

Рис. 9.4. Условные знаки донных отложений: 1 — сапропель тонкодетритовый; 2 — сапропель грубодетри-товый; 3 — сапропель грубодетритовый с ракушками; 4 — сапропель карбонатный; 5 — сапропель карбонатный с ра­кушками; 6 — сапропель кремнеземистый; 7 — сапропель сме­шанный; 8 — песок; 9 — песок заиленный; 10 — песок заилен­ный с валунами; 11 — песок с валунами; 12—гравийно-га-лечниковые отложения; 13— глина; 14 — глина карбонатная; 15 —ил глинистый; 16 — ил глинистый ожелезненный; 17 — ил глинистый с повышенным содержанием карбонатов; 18 — известняк озерный; 19 — песок с ракушками.

Терригенные осадки поступают в озерные ванны в результате абразии берегов, поверхностного стока, ветровой деятельности и размещаются согласно законам гравитации. Однако «классическая» дифферен­циация отложений нередко нарушается в результате проявления местных факторов Вблизи абразионных берегов ширина терригенной полосы уже, а механический состав грубее. Конфигурация берегов и направление ветров нередко стимулируют образование мелей и кос. Большое значение имеет кру­тизна сублиторального уклона. В озере Нарочь, например, в направлении от косы к югу разнозернистые пески составляют основу донных отложений до глубины 6—7 м. В районе «Гатовичских ям» песчано-алевритовый материал по крутому склону сублиторали распространяется до глубины 10—12 м, а в озере Долгом — до глубины 15—20 м. (рис. 9.5).

Рис. 9.5. Распределение донных отложений в озере Нарочь: 1 – кремнеземистый сапропель; 2 – карбонатный сапропель; 3 – глинистый ил с повышенным содержанием карбонатов; 4 – песок заиленный; 5 – валунно-галечниковые отложения; 6 – смешанный сапропель; 7 – песок; 8 – ракушечник; 9 – выходы глин.

В укрытых от ветра, заросших прибрежных участках, кроме минеральных, встречаются заиленные разновидности отложений; заиленные пески, опесчаненные илы. Наиболее мощные сапропели и илы залегают в глубоководной части озерных котловин (рис. 9.6).

Рис. 9.6. Профили мощности донных отложений озер Браславской озерно-речной системы

По характеру отложений литоральная и сублиторальная зоны озера Беларуси делятся на следующие типы.

  1. Песчано-галечниково-каменистые литорали, приуроченные к участкам абразионных берегов крупных водоемов: Нарочь, Снуды, Струсто, Иказнь. Отложения этого типа характеризуются слабой отсортированностью и преобладанием частиц >1 мм. В литологическом составе около 70 % приходится на долю кристаллических пород, 25—30 % составляют карбонатные.

2. Песчаные литорали и сублиторали получили наиболее широкое распространение и приурочены к незащищенным от ветра участкам берегов. В разрезе пески обнаруживают признаки слоистости. При значительном содержании фракций 1,0—0,25 мм (32—35%) преобладают фракции 0,25 —0,05 мм (до 50 %).

Более тонкие по механическому составу песчано-алевритовые отложения отсортированы лучше. Содержание характеризующей фракции (0,05—0,01 мм) в грануломе­трическом спектре достигает более 50 %. Глинистая фракция (<0,01 мм) увеличивается до 11 —15 %.

При изучении минералогического состава обращает на себя внимание полное преобладание в легкой фракции кварца (около 90 %), на втором месте — полевые шпаты, в разных количествах встречаются кар­бонаты, глауконит, мусковит. В состав тяжелой фракции входит до 30 минерале" В группе неустойчивых до 40 % приходится на долю амфибол, присутствуют также био­тит, мусковит, хлорит, апатит, пирит, бурые окислы же­леза. В числе устойчивых доминирует гранат, иногда придающий песку характерный сиреневый оттенок (озеро Нарочь), попадаются рутил, ставролит.

3. Песчано-глинистые и глинистые литорали и сублиторали изучены в озерах Свиты, Долгое, Волос Южный, Кривое, Отолово и др. Особенности механического состава определяются суглинистым характером окружающих пород и защищенностью от ветра участков берегов. Для глинистых литоральных отложений озера Долгое показательно уменьшение до 17,5 % содержания алевритовой и высокое содержание пелитовой (более 60 %) фракций. Глинистые литоральные отложения некоторых озер (Долгое, Свиты) относятся к древним, сформированным в начальную стадию развития водоемов. Глины, разные по цвету (красные, серые, шоколадные), нередко с признаками слоистости «просвечивают» из-под молодых современных песчано-гравелистых отложений, не смешиваясь с ними. Они часто обнаруживаются на профундальных глубинах под небольшим слоем илов. Типично в этом отношении также озеро Нарочь.

4. Песчано-заиленные литорали и сублиторали харак­терны для водоемов с плоскими котловинами, незначительными уклонами дна и слабым проявлением современных абразионных и аккумулятивных процессов.

5. Карбонатные литорали и особенно сублиторали встречаются реже других. В малом плесе озера Нарочь вдоль северного берега прибрежная зона на глубинах 1—8 м сложена тонкодисперсными карбонатными отло­жениями с содержанием СаО 50—45 %. Такой же состав отложений участками отмечен в сублиторали озер Долгoe, Мядель, Малые Швакшты, Глубля, Белое (Гродненское).

6. Особая разновидность мелководных осадков фор­мируется при значительном участии органических (грубодетритовых) составляющих. В водоемах, расположенных среди болотных массивов, минеральные литорали почти отсутствуют (Межужол, Яшчиня, Ольшица, Плавно).

Хемогенный и биогенный типы донных отложений, а чаще всего их генетическое сочетание распространены главным образом в глубокой части озера — в профундали. В ней формируется и накапливается основная масса типичных органо-минеральных осадков: высокозольных илов и сапропеля. богатых орга­ническим веществом.

Современные отложения озер настолько разнообразны, что до сих пор в литературе нет единого названия их разновидностей. Высокоорганические разности, на­пример, называются гиттией, дью, сапропелитом и т. д. Однако большинство авторов употребляют общий термин — сапропель. В составе последнего сочетается минеральное и органическое вещество. Первое обычно имеет аллохтонное происхождение и включает глинистые и пелитовые частицы разного химического состава.

Органо-минеральная порода — сапропель является специфическим образованием пресных oзер зоны смешанных лесов. Сапропель имеет только ему присущие свойства. Из физических свойств обращают на себя внимание повышенная естественная влажность, разнообразный цвет, текучая консистенция. Цвет обычно определяется визуально на свежем срезе, так как при высыхании сапропеля он изменяется.

Цвет служит индикатором минерального состава, содержания органического вещества, активной реакции и газового, режима придонного слоя воды. Как правило светлый сапропель имеет незначительное количество органического вещества, формируйся на небольших глубинах при ярко выраженной окислительной обстановке среды. В химическом составе минеральной части такого сапропеля наряду с SiO2 большую роль играет карбонат кальция. Светлоокрашенные отложения могут иметь глинистый состав зольной части. Это обедненные органическим веществом серые и светло-оливковые глинистые илы.

Цвет темного сапропеля варьирует от коричнево-оливкового до черного. Основа минерально составляющей такого сапропеля представлена кремнеземом. Самое большое содержание органического вещества, как правило, свойственно средним глубинам, где цвет сапропеля становится коричнево-оливковым. Оливковый и особенно черный сапропель и илы обычны на значительных глубинах, где господствуют восстановительные условия.

Верхний слой сапропеля заметно меняется в разные сезоны года. В периоды стагнации при недостатке кисло­рода и распространении восстановительных условий он темный, а в периоды осенней и весенней циркуляции заметно светлеет, отражая оттенки окисных соединений железа.

Консистенция сапропеля варьирует от жидкой, гелеобразной до относительно плотной, жирной, маслянистой. Гелеобразная консистенция чаще присуща высокоорганическому сапропелю, обогащенному аутигенным веществом. При повышенном содержании глинистых терригенных частиц обедненный органическим веществом сапро­пель приобретает более плотную, иногда маслообразную консистенцию.

Естественная влажность верхнего слоя отложений (пелогена) всегда высока и достигает 95-98%. Глубже слои уплотняются при одновременном уменьшении влажности до 90-80%. Меньше показатели естественной влажности в глинистых илах — до 60—50 %. Обычно наименьшая влажность (1-2%) свойственна глинистым илам, максимальная — тонкодисперсным высокоорганическим осадкам — превышает 8—10 %. Средняя величина гигроскопичной влаги в отложениях профундали 4,5 %.

К числу важнейших особенностей сапропелем следует отнести, кроме того, изменение его физических свойств при высыхании, что тесно связано с механическим и хи­мическим составом. Карбонатный сапропель при высы­хании мало изменяет свой цвет, легко разрушайся при растирании. Примерно так реагируют на механическое воздействие и глинистые илы. Что касается кремнеземистого малозольного сапропеля, то при высыхании он превращается в твердую массу серо-оливкового цвета с ржавыми пятнами. Эта масса очень устойчива против механического воздействия и не размокает в воде.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.