Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ / Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Типы и инженерно-геологические особенности многолетнемерзлых торфяных массивов севера Западно-Сибирской плиты

Диссертация

Автор: Кашперюк, Павел Иванович

Заглавие: Типы и инженерно-геологические особенности многолетнемерзлых торфяных массивов севера Западно-Сибирской плиты

Справка об оригинале: Кашперюк, Павел Иванович. Типы и инженерно-геологические особенности многолетнемерзлых торфяных массивов севера Западно-Сибирской плиты : диссертация ... кандидата геолого-минералогических наук : 04.00.07 Москва, 1985 293 c. : 61 85-4/296

Физическое описание: 293 стр.

Выходные данные: Москва, 1985






Содержание:

Введение
Глава I Краткий обзор исследований торфяных массивов и изученность вопроса S
§1 История изучения торфяных массивов Западной Сибири в инженерно-геологических целях
§2 Краткие выводы: об изученности вопроса и вытекающие задачи
Глава 2 История геологического развития севера Западно-Сибирской плиты в голоцене и условия формирования торфяных массивов
Глава 3 Типы торфяных массивов севера Западно-Сибирской плиты и особенности их распространения
§1 Характер распространения и морфологические особенности многолетнемерзлых торфяных массивов 1/
§2 Морфогенетическая классификация торфяных массивов
Глава 4 Инженерно-геологическая характеристика многолетнемерзлых торфяных массивов и методика их полевого инженерно-геологического изучения и картирования
§1 Состав, состояние и строение многолетнемерзлых торфяных массивов gj
§2 Физические и физико-механические свойства торфяных грунтов многолетнемерзлых торфяных массивов УЯ/
§3 Региональная инженерно-геологическая классификация торфяных, массивов MS
§4 Некоторые особенности методики полевого инженерно
• 3 геологического изучения и опробования многолетнемерзлых торфяных массивов
§5 О методике составления средне- и мелкомасштабных карт торфяных массивов при их инженерно-геологическом изучении •
Глава 5 Районирование Западно-Сибирской плиты по инженерно-геологическим особенностям многолетнемерзлых торфяных массивов ? ?2^

Введение:
Планами развития, народного хозяйства страны, большая роль отводится экономическому развитию и интенсивному использованию природных и энергетических: ресурсов Западной Сибири. В связи с дальнейшим освоением и эксплуатацией крупнейших газовых- месторождений Севера Западной Сибири /Медвежьего, Уренгойского, Харасовейского, Ямбургского/, здесь предусматривается широкое строительство промышленных, гражданских и транспортных комплексов. Однако, освоение севера Западной. Сибири сопряжено с большими трудностями, которые в значительной, степени обусловлены сложными инженерно-геологическими условиями этой, территории и, в частности, широким развитием с поверхности многолетнемерзлых и талых торфяных массивов. Это предопределяет настоятельную потребность решения целого ряда проблем теории и практики инженерной, геологии и геокриологии, связанных с- изучением состава, строения и физико-механических свойств грунтов, слагающих торфяные массивы, с разработкой методов инженерно-геологических исследований многолетнемерзлых торфяных массивов, возможности воздействия на них инженерных сооружений.
Исследования торфов и их свойств в нашей стране ведутся уже давно. Широко известны труды советских, ученых - Л.С.Амаряна, С.Н» Вассермана, М.П.Воларовича, С.С.Вялова, С.Е.Гречищева, К.Е.Иванова, Г.ЛЛСагана, С.С.Корчунова, А.А.Коновалова, Н.С.Костюка, И.И.-Лиштвана, Л.Т.Роман, А.И.Сергеева, В.Л.Трофимова, М.А.Шапошникова и др„ - которые содействовали решению многих вопросов, связанных с исследованием инженерно-геологических свойств торфа. В последние годы исследования торфяных массивов /отдельных вопросов строительства на торфах/ в Западной Сибири проводятся в Гипротю— меннефтегазе,. НИИ оснований и подземных сооружений, Ленинградском инженерно-строительном институте, Калининском политехническом институте, Геолторфразведке, Красноярском промстрой НИИ проекте,
ПНИИИСе, ВСЕГИНГЕО, Фундаментпроекте, СоюздорНИИ и др. Однако, все эти исследования направлены в основном на изучение немерзлых торфов, в то время как мерзлые торфа изучаются узким кругом исследователей и преимущественно в лабораторных условиях. Таким образом, несглотря на широкую распространенность многолетнемерз-лых торфяных отложений и постоянную необходимость вовлечения их в инженерную деятельность, они остаются пока во многих отношениях недостаточно изученными.
Целью настоящей: работы является изучение инженерно-ге©логических особенностей многолетнемерзлых торфяных массивов севера Западно-Сибирской плиты и районирование территории региона по инженерно-геологическим свойствам многолетнемерзлых торфяных массивов. Это предопределило постановку и решение следующих основных задач: I/ выявление характера распространения и условий формирования морфологических разновидностей многолетнемерзлых торфяных: массивов и их типизация; 2/ изучение основных инженерно-геошгических свойств торфов и подстилающих их минеральных грунтов с целью выявления закономерностей их пространственной изменчивости как внутри массива, так и в региональном плане; 3/ уточнение принципиальной, схемы классификации торфов и разработка инженерно-геологической классификации многолетнемерзлых торфяных массивов; 4/ разработка методики мелко- и среднемасштабного картирования многолетнемерзлых торфяных массивов; 5/ проведение инженерно-геологического- районирования территории региона по особенностям торфяных массивов.
Решение широкого круга вопросов позволило разработать следующие новые научные положения: I/ установлена зависимость мор-фоскульптуры многолетнемерзлых торфяных массивов от парагенезиса слагающих их торфяных и минеральных грунтов в процессе их
• 6 криолитогенеза и на основании этого разработана морфогенетичес-кая классификация многолетнемерзлых торфяных массивов; 2/ дана комплексная характеристика инженерно-геологических особенностей грунтов, слагающих различные типы многолетнемерзлых торфяных массивов; определены корреляционные связи между основными инженерно-геологическими свойствами торфяных грунтов и выявлены закономерности изменения этих свойств в массиве; 3/ разработана инженерно-геологическая классификация многолетнемерзлых торфяных массивов; 4/ рассмотрены отдельные вопросы методики их полевого инженерно-геологического изучения и опробования в целях строительства линейных сооружений; предложена методика мелко- и сре-днемасштабного картографирования многолетнемерзлых торфяных массивов; 5/ осуществлено районирование территории севера ЗападноСибирской плиты на основе учета инженерно-геологических: особенностей многолетнемерзлых торфяных массивов.
Полученные данные позволяют вынести на защиту следующие положения:
I. Закономерности распространения торфяных массивов на севере Западно-Сибирской плиты и морфогенетическую классификацию многолетнемерзлых торфяных массивов.
2. Комплексную инженерно—геологическую характеристику выявленных типов и видов многолетнемерзлых торфяных массивов и особенности пространственной изменчивости их основных инженерно-геологических свойств.
3. Инженерно-геологическую классификацию многолетнемерзлых торфяных массивов севера Западно-Сибирской плиты.
4. Признаки и схему районирования Западно-Сибирской плиты по инженерно-геологическим особенностям многолетнемерзлых торфяных массивов.
Постановка и практическая реализация указанных выше задач была выполнена автором в процессе цроведения многолетних тематических и площадных инженерно-геологических исследований в составе Тюменской инженерно-геологической, экспедиции кафедры грунтоведения и инженерной геологии геологического факультета МГУ. Помимо собранных автором материалов в работе используются данные, полученные в последние годы в процессе инженерно-геологических работ сотрудниками Биологического факультета МГУ, ВСЕГИНГЕО, ГШ, Геол-торфразведки, Гипротюменнефтегаза, Гипролястранс, ЗапСибНИГНИ, КПИ, Ленгипротранс, Мосгипротранс, НИИ торфа АН БССР, НИИ оснований и подземных сооружений Госстроя СССР, ПНИИИСа, СоюздорНЙИ, Фундаментпроекта, Новосибирского, Томского, Уральского геологических управлений и других научно-исследовательских и производственных организаций, а также литературные источники.
Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам Тюменской инженерно-геологической экспедиции геологического факультета МГУ, способствовавшим сбору и обобщению фактического материала по инженерной геологии многих районов севера Западной Сибири, за постоянную поддержку и помощь в работе. Он также признателен всем сотрудникам кафедры грунтоведения и инженерной, геологии, советами, консультациями и помощью которых он пользовался в работе над диссертацией.
Особую признательность и благодарность автор приносит профессору В.Т•Трофимову за постоянную помощь, руководство, внимание и советы, которые он получал в процессе написания настоящей работы.
Глава КРАТКИЙ ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ. ТОРФЯНЫХ МАССИВОВ И
ИЗУЧЕННОСТЬ ВОПРОСА Интерес к изучению торфяных массивов был вызван необходимостью их сельскохозяйственного освоения и использования их как среды возведения инженерных сооружений, а торфа, как топлива, химического сырья и строительного материала. Особенно важно их познание в инженерно-геологическом отношении, так как они служат основанием для целого ряда сооружений.
В связи с широким профилем использования торфяных болот и их отложений, к настоящему времени накоплен большой опыт их изучения и строительства на торфяных массивах. В настоящей главе мы остановимся только на тех работах, которые непосредственно освещают, наш регион, либо были написаны на основании материалов, собранных в Западной Сибири.
§il. История изучения торфяных массивов западной Сибири в инженерно-геологических целых История изучения торфяных массивов северной части Западной Сибири в инженерно-геологических целях тесно связана с изучением болот всей территории Западной Сибири и может быть разделена на три основных периода. Первый период начался после Великой Октябрьской революции и продолжался до 1950 года. Этот период знаменуется началом проведения целенаправленных маршрутных, в основном геогра- -фических исследований на севере территории и инженерно-геологических изысканий на юге, планомерным увеличением объемов работ на болотах вдоль трасс первых железных дорог и в районах изысканий под гидротехнические сооружения.
Наиболее ранние сведения о болотах Западной Сибири встречаются в работах А.Я.Гордягина, Г.И.Танфильева, И.НЛяшинского. Они рассматривают болота как объекты осушения вдоль Сибирской железной дороги . В 1920 году при Главторфе был создан научный отдел по изучению торфа и торфяных залежей, преобразованный впоследствии /в 1926 году/ в Научно-исследовательский институт торфяной промышленности /Инсторф/, который во многом способствовал изучению болот на территории нашей страны,в том числе и Западной Сибири.
С 1925 по 1930 годы экспедиция Государственного лугового института под руководством А.Я.Бронзова занималась изучением растительного покрова и стратиграфии торфяных болот средней части Западной Сибири. На основании собранного материала М.К.Барышников описал сосново-гипновые болота Васюганья, тяготеющие к поймам современных рек. В строении осоково-гипновых болот им выделены нормаль-нозольные и высокозольные торфа. Материалы этой же экспедиции позволили Н.Я.Кацу /1929/ описать наиболее характерные типы болот Западной Сибири. В своей работе он говорит о широтной зональности в распространении болот.
В работах А.Я.Бронзова /1930, 1936/ дано описание строения, а также динамики развития и возраста различных типов болот Западной Сибири. Полученные им пыльцевые диаграммы до настоящего времени не утратили своего значения. К основным факторам заболачивания он относит равнинность, благоприятные климатические условия и слабую водопроницаемость пород.
Исследования этого времени проводились преимущественно на юге Западно-Сибирской равнины, а если появлялись работы, освещающие северные участки, то, как правило, они были связаны с изучением биологических ресурссов и проблемами организации хозяйства коренных народов Севера.
В северных районах Западно-Сибирской равнины геоботанические, гидрогеологические и мерзлотные исследования, в процессе которых был накоплен материал, имеющий важное инженерно-геологическое значение, начались по существу лишь после 1930 года. Различные данные о болотах севера, криогенных явлениях и мерзлых торфяных JO массивах приводятся в работах Б.Н.Городкова /1928/, М.И.Сумгина-/1934/, В .Н .Андреева /1938/, В.С.Говорухина /1947/, Н.В.Власто-вой, /1936/, М.И.Нейштадта /1938/, НЛ.Када и С.В.Кад /1929, 1948/, И.Ф.Жарковой. /1939/, Е.Ф.Петрова /1939/ и других.
В.Н.Андреев различает в своих работах по Ямальскому Северу крупнобугристые, плоскобугристые, трещиновато-бугристые, тетрагонально-бугристые и полигонально-валиковые комплексные болота, распространение которых подчинено широтной зональности. E.HJ?o-родков /1928/ дает более укрупненную классификацию торфяников, говоря лишь об аппа, крупнобугристом, плоскобугристом, мелкобугристом и полигональном комплексах. Он связывает зольность торфяных болот Севера с характером, вечной мерзлоты, считая что полосе сплошной и неглубокой вечной мерзлоты в минеральных и торфяных грунтах Западной Сибири соответствуют плоские мерзлые торфяники, на севере преимущественно реликтовые, а полосе спорадической мерзлоты в торфяных грунтах типичны крупнобугристые торфяники.
С 1945. по 1948 год на севере Западно! Сибири, в районах развития многолетнемерзлых пород, проводились экспедиционные исследования
Института мерзлотоведения АН СССР, возглавленные А.И.Поповым. Они носили маршрутный, характер и сопровождались бурением., электрозондированием и электропрофилированием. На основании этих работ А.И. Поповым впоследствии был опубликован ряд статей и составлена монография /1953/, которая до конца 60-х годов явилась наиболее полной работой, освещающей распространение многолетнемерзлых торфяных массивов, их криогенное строение и механизм образования различных типов торфяных массивов.
Таким образом освещенный период инженерно-геологического исследования торфяных массивов северной половины Западно-Сибирской плиты, характеризуется, особенно в конце, целенаправленными, хотя, и разрозненными,, маршрутными исследованиями, которые ставили перед собой довольно широкий и разнообразный круг вопросов инженерной геологии.
Второй период изучения торфяных массивов севера Западной Сибири /1950-1970/ характеризуется резким увеличением объемов исследований в целях народнохозяйственного освоения территории. Целым рядом крупных геологических организаций страны /ВАТТ, ВСЕГЕИ, НИИГА, ЗСГУ, ВНИГРИ, ТТГУ и др./ начала проводиться планомерная Государственная мелкомасштабная съемка, сильно возрос объем нефте-поисковых работ, а также инженерно-геологических изысканий для обоснования крупных строительных объектов. Наиболее важные мерзлотные и инженерно-геологические исследования в начале этого периода. были проведены /1953-1957 гг./ экспедицией Гидропроекта МЭС СССР совместно с кафедрой мерзлотоведения и кафедрой грунтоведения и инженерной геологии геологического факультета МГУ при изысканиях под строительство Салехардской ГЭС и в зоне ее затопления. В процессе этих работ были исследованы геологические, мерзлотные и инженерно-геологические свойства горных пород. В 1958 году были составлены схема гидроэнергетического использования Оби и схематичес
• <!l кий проект Нижне-Обской гидроэлектростанции, а также проведено инженерно-геологическое районирование долины Оби для целей гидротехнического и промыщленно-гражданского строительства.
Наиболее значительные работы по исследованию торфяных болот Западной Сибири стали проводится с 1951 года экспедициями Гипра-торфразведка под руководством П.Е.Логинова и С.Н.Тюремнова по заданию Главного управления торфяного фонда при Совете Министров РСФСР. Была обследована /с применением аэрометодов/ огромная территория зоны тайги Западно-Сибирской равнины. Полученные экспедицией результаты послужили основой для районирования торфяного фонда Западной Сибири. Многолетний труд по изучению торфяных болот Западной Сибири систематизирован и обобщен в книге "Торфяные месторождения Западной Сибири" /1957/. В ней приводятся сведения о степени заболоченности, типах болот и залежей, строении, глубине, возрасте, растительном покрове торфяных болот и технических характеристиках различных видов торфа отдельных районов, областей и всей Западной Сибири в целом. В написании отдельных глав Торфяного фонда Западаой Сибири принимали участие С.Н.Тюремнов, А.С.Оленин, Е.А. Виноградова, Ю.ВЛркова^ ВЛЗ.Янушевский, Д.И.Рунов и Н.И.Меднин,
Исследования болот Западной Сибвдж связанные с изучением их типологии, процесса заболачивания и возраста, ведутся институтом географии АН СССР. В работах Н.Я.Каца и М.И.Нейштадта дано районирование болот обширных территорий центральной и северной части Западной Сибири. Н.Я.Кац и Е.П.Покрасс на основании анализа повторных нивелировок установили связь болотообразования с рельефом и новейшими тектоническими движениями. Позднее Г.Ф.Лунгерсгаузен /1955/, проводивший аэрогеологические исследования на севере Западной Сибири, отметил связь динамики развития болот с жизнью озер и неотектоникон и высказал некоторые соображения о направленности развития болот в пространстве.
С.Б.Кац,/1957/ дала характеристику этапам развития Западной Сибири в голоцене. Позднее Н.Я.Кац и С.В.Кац проанализировали историю флоры севера Западной Сибири в позднеледниковое и голоцено— вое время. Однообразный характер пыльцевого спектра, захватывающего казанцевские, зырянские и позднеледниковые отложения до голоцена, по их мнению, указывают на устойчивый, континентальный климат Западной Сибири. Позднеледниковое время они характеризуют как время возникновения и роста торфяников. С похолоданием,- соответствующим субатлантическому ухудшению климата, они связывают возникновение постоянной мерзлоты в торфяниках и олиготрофизацию болот севера Западной Сибири,
М.И.Нейштадт /1957/ в Западной Сибири выделил: X/ область полярных реликтовых торфяников, 2/ область верховых сфагновых торфяников полосы хвойных и смешанных лесов и 3/ область низинных торфяно-гипновых лесостепной зоны. Применительно к выделенным областям он рекомендует типичные пыльцевые диаграммы, дает схему расчленения торфяников в абсолютной хронологии в соответствии с климатическими стадиями Блитта-Сернандера /табл.1/ и характеристику динамики смещения природных зон растительного покрова и условий формирования торфяных болот.
Значительный вклад в дело изучения болот Западной Сибири внесен Красноярским институтом леса и древесины СО АН СССР. Под руководством Н.ИЛьявченко и его учеников Ф.З.Тлебова и М.Ф.Елизаровой были осуществлены комплексные исследования биоценозов различных растительных зон на болотах и заболоченных территориях Западной Сибири. В 1955 году вышла монография Н.И.Пьявченко "Бугристые торфяники", где на основании анализа данных об условиях питания, характера растительного покрова и стритиграфии торфяных залежей, дано подробное описание основных вариантов бугристых комплексов, сделана попытка установить генетические связи между ними, вы
• т сказаны взгляды на механизм их образования. Б последующих работах
Н.ИЛьявченко /1964-1971/, изучая типы болот и характер заболачивания, образование, наиболее глубоких торфяников относит к атлантическому периоду голоцена и утверждает, что на протя/жении всего времени развития торфяников в Западной Сибири не было существенных изменений климата.
К концу 50-х годов появился ряд интересных работ, целью которых является попытка систематизации и классификации торфяных массивов севера Западной Сибири. Так, развивая идею В.Р.Вильямса о едином почвообразовательном процессе на протяжении всей истории формирования торфяных, болот, А.М.Жаркова /1957,1963/ выделила три стадии развития болот: I/ травяную, 2/ гипновую, 3/ сфагновую. По характеру болотообразования, по господствующему растительному покрову и по существующим ландшафтным зонам, ею разработана генетическая схема болотных формаций Западно-Сибирской низменности по ландшафтным зонам. М.С.Кузьмина /1957/ установила характерные черты болот центральной части Сибири и произвела их районирование с выделением зон по условиям питания, районов по типу болот и подрайонов по месту расположения в рельефе.
Большой вклад в познание геокриологических процессов внесли геологи ВНИГРИ. В.Н.Андреев /I960/ и Ж.М.Белорусова /1963/ детально описали криогенные образования на Тазовском полуострове и Обь-Пурском междуречье. Ценные материалы о мерзлоте, а следовательно, и инженерно-геологических условиях севера Западной Сибири также приводят Л.Ф.Куницын /1958/, А.А.Земцов /1957-1962/, Н.И.Обидин /1959/.
Гидрологические исследования болот Западной Сибири начались в 1958 году с комплексных работ Западно-Сибирской экспедиции Государственного гидрологического института. Эти исследования велись по программе, включающей изучение типологии и морфологии болот,
• #. - ' строения торфяной, залежи, уровненного режима, стока с болот малых речных водосборов,испарения, теплового режима и радиационного баланса, водоотдачи торфяной залежи и метеорологического режима болот. Эти работы проводились в районе оз.Нумто, в бассейне р.Пима и на болотных массивах расположенных вдоль железной дороги йв-дель-Обь.
Таким образом к концу 60-х годов были поставлены вопросы, а в ряде случаев получены очень интересные материалы об истории формирования и современных гидрогеологических, геоботанических, геокриологических и инженерно-геологических особенностях голоценовнх органогенных отложений некоторых районов севера Западной Сибири.
Третий, период истории инженерно-геологического изучения Западной Сибири -с 1970г. и по настоящее время/ характеризуется дальнейшим увеличением объемов многочисленных тематических исследований по всем вопросам геологии и широким размахом площадных инке-нерно-геологических. исследований, и инженерных изысканий под самые разнообразные инженерные объекты9выполнением обобщающих работ по инженерной геологии территории Западной Сибири. Для этого периода характерно резкое и главное качественное изменение инженерно-геологических исследований: Западной Сибири, причем, наибольшие по объему и значению работы были выполнены в ее северной и центральной частях, отличающихся наибольшей сложностью инженерно-геологических условий.
Существенную роль в познании региональных инженерно-геологических особенностей. Севера Западной Сибири сыграли работы сотрудников кафедры грунтоведения и инженерной геологии геологического факультета МГУ, которые с 1961 года проводили региональные площадные мелкомасштабные инженерно-геологические исследования. Материалы их исследований позволили проектным и изыскательским организациям целеустремленног со знанием общих особенностей, инженерно-геологической обстановки подходить к решению вопросов на ранних стадиях проектирования сооружений и главное составлять программы детальных инженерно-геологических исследований и выбирать методику их проведения наиболее рационально и геологически обосновано.
С конца шестидесятых годов на севере Западной Сибири обширные геологические,гидрогеологические, геокриологические и инженерно-геологические изыскания выполнены институтами ВНИГРИ, ВСЕГЕИ, ВСЕГИНГЕО, Востокгипрогаз, ГГИ, Геолторфразведка, Гипрогор, 2ГГУ, ЗапСибНИГНИ, ВНИИторфпром, Ленгипротранс, КПИ, НИИГА, ПНЙЙИС, СШЖТИМС, СО АН СССР, СоюздорНИЙ, Тюменнефтегаз, УралТИСИЗ, Фун-даментпроект, Южгипрогаз, Тюменским, Новосибирским, Томским, Уральским геологическими управлениями и другими научно-исследовательскими, проектно-изыскательскими и производственными организациями. Материалы этих изысканий позволили получить достаточно полные данные о составе, строении грунтовых толщ,, мерзлотных и инженерно-геологических условиях севера Западной Сибири, успешно провести освоение крупных газовых и нефтяных месторождений, строительство газо— и нефтепроводов и других объектов. Результаты этих исследований изложены в столь многочисленных публикациях и отчетах, что их на этих страницах невозможно даже перечислить.
Изучению процессов современного /и древнего/ промерзания пород /в том числе и торфов/^ формирования их криогенного строения посвящены работы Ю.Б.Баду /1978/, В.В.Баулина /1965, 1970/, Е.Б.Бе-лопуховой /1963,- 1981/, Н.Ф.Григорьева /1969/, И.ДДанилова /1971, 1975, 1978/, Г.И.Дубикова /1962-1980/, В.П.Евсеева /1973,1976/ В.Т.Трофимова /1975-1980/ и многих других исследователей.
Особенности распространения, строения и температур многолет-немерзлых пород различных районов севера Западной Сибири рассматриваются в работах В.Н.Андрианова и др. /1973/, ЕВ.Баулина /19621976/, Ю.Б.Баду /1975/, Е.Б.Белопуховой /1966-1980/, А.В.Груздова /1976/, Г.И.Дубикова /1964-1980/, Д.И.Дьяконова и Н.П.Уточкина
1969/, М.М.Корейши /1964-1975/, Л.Н.Крицук /1966-1983/, Т.П.Кузнецовой /?1969-1972/, Е.С.Мельникова /1970-1983/, А.И.Попова /1967-1972/, В.А.Соловьева /1969-1975/, Б.И.Втюрина /1967-1972/, В.Т.Трофимова /1969-1980/, Ю.Т.Уваркина /1970-1976/, И.ИЛамано-вой /1970-1979/, Н.А.Шполянской /1969-1981/ и многих других исследователей.
Первые инженерно-геологические данные о составе и строении непосредственно болотных отложений северных районов региона были получены в результате исследований МГУ, ПНИШСа, ВСЕГИНГЕО, Фун-даментпроекта, Южгипрогаза и других организаций. Материалы всех этих исследований обобщены в известной степени в работах В.Н.Андрианова и др. /1973/, В.В.Баулина и др. /1967 и др./, Г.И.Дуби-кова /1972/, М.Й.Горальчука и А.НЛСозлова /1972/, В.П.Евсеева /1973/, Е.С.Мельникова /1973-1983/, И.П.Новикова /1971/, В.Т.Трофимова /1975-1982/, В .А .Усова /1967/, Н.А.Шполянской /1971-1981/ и других исследователей.
Большое внимание уделялось изучению особенностей развития и влияния комплекса мерзлотных процессов на освоение территории. Основные черты проявления сезонного и многолетнего пучения рассмотрены Е.Б.Белопуховой /1971/, В.В.Смирновым /1973, 1980/, АЛ. Чеховским и др. /1973/, термокарста - Г.И.Дубиковым /1970/, Е.А. Втюриной и др. /1972/, В.П.Дьяковым /1968/, Ю.Т.Уваркиным /1970, 1973/, И.И.Шамановой /1972, 1973/, Л.А.Крицук /1973/, Л.Т.Роман /1970/, А.П.Тыртиковым /1969-1979/, В.П.Чернядьевым /1970/ и др. Специфические формы современного мерзлотного рельефа описаны Ю.Ф.Андреевым /1960-1962/, Е.Б.Белопуховой /1962-1973/, П.П.Гордеевым /1972/, Б.И.Втюриным и Е.А.Втюриной /1980/, ГЛГ.Скрылышк и Д.-АТимофеевым /1966/, И.В.Тодосийчук /1973/, АЛ.Тыртиковым /1966, 1979/ и др.
Большой интерес исследователей севера Западной Сибири вызвали пучинные формы рельефа и бугристые торфяники. За последние пятнадцать лет был опубликован целый ряд региональных и тематических работ по пучению в многолетнемерзлых породах /Баулин и др.r 1967; Белопухова, 1971; Данилов, 1973; Евсеев, 1973-1976; Тыртиков, 1979; Невечеря, 1973; Орлов, 1968; Хомичевская, 1967/.
Важнейшей специфической особенностью территории западной Сибири, чрезвычайно осложняющей ее изучение и освоение, является сильная заболоченность и активное развитие болотообразовательного процесса. Закономерности его развития, зависимость от климатических, неотектонических и других факторов природной среды рассмотрены Л.ГЛфонской и Е^М.Сергеевым /1970/, НЛ.Березиной. и др. /1970, 1973/, Л.С.Вендровым и др. /1966/, ОДЛисс /1975-1983/, МЛ.Нейштадтом /1971-1979/, С.М.Новиковым /1971/, В.И.Орловым /1968, 1978/, Н.И.Пьявченко /1963-1979/, ЕД.Романовой /19671976/, К.Е.Йвановым/1975, 1976/, Ю.А.Львовым/1971, 1976/, А.И. Сергеевым /1974/, В Л^Трофимовым /1977/, А.П.Тыртиковым /1969 , 1974/ и другими исследователями» Наиболее полно результаты изучения этого процесса охарактеризованы в монографии "Болота Западной Сибири их строение и гидрологический режим" /1976/, а также отражены на специальной тематической" мелкомасштабной карте, составленной сотрудниками ГГИ /К.Е.Иванов, С.М.Новиков и др./.
Общая оценка изменения природных условии при освоении нефтегазодобывающих районов и возникновение антропогенных процессов, а . также основные задачи научных исследований освещены в работах Ю.Ф. Захарова /1974, 1975/, в работах СЛ^Вассермана /1969-1974/ для центральных нефтедобывающих районов, А.И.Дементьева и Р.М.Саркисяна /1968/, В.В.Баулина /1969/ для районов распространения многолетнемерзлых пород.
СоюздорНИИ, трест Тюмендорстрой, институт Гипротюменнефте— газ, в первые годы обустройства нефтепромыслов, приступили к ис
• # следованию осадок, торфяного основания и устойчивости откосов земляного полотна магистральных и внутрипромысловых автомобильных дорого /Гришин, Забелин, 1968; Труды ГТНГ, 1971, 1975/, что позволило совершенствовать методы проектирования и строительства автодорог на болотах.
Строительство разветвленной сети насыпных сооружений /дороги, насыпи трубопроводов и другие/ в заболоченных районах Западной Сибири выдвинули проблему изучения динамики процессов болотообра-зования на осваиваемых- участках. В связи с этим с 1975 г. Ленинградский гидрологический институт совместно с Гипротюменнефтега— зом, а с 1976 г. кафедрой геоботаники МГУ проводят специализированные исследования с целью выяснения масштабов и скорости изменения процессов заболачивания и для прогноза развития процессов в будущем.
В последние годы появился довольно большой круг работ, в той или иной степени освещающих инженерно-геологические особенности торфяных грунтов. Изучение свойств торфов стало более успешным после того, как была выяснена и подчеркнута необходимость генетического подхода при инженерно-геологическом" изучении этих очень сложных грунтов. Их специфические свойства рассмотрены Л.С.Амаря-ном /1966-1980/, П.Е.Казаковым /1969/, Л.Т.Роман /1974-1981/, А.^Сергеевым /1969-1974/, Г.Г.Гришиным /1969/, В.Т.Трофимовым /1969-1982/, В .Л.Трофимовым и др. /1971, 1972/, Н.С.Вассерманом и др» /1968, 1970/, С.С.Вяловым и др. /1980/, С.Е.Гречшцевым /1974/ Ю.Б.Шешиным /1975/» И.Ф.Ларгиным /1970/, М. А .Шапошниковым /1974, 1977/ и др. Исследования торфяных грунтов во многом способствовали разработке рациональных методов строительства полотна автомобильных и железных дорог газо- и нефтепроводов на торфяных массивах, разработке схем, методов инженерной подготовки и освоения болот и заболоченных, территорий для городского и промышленного строительства.
Таким образом, третий: период характеризуется широким проведением. региональных площадных и тематических инженерно-геологических исследований во всех районах севера Западной Сибири; это период значительных объемов инженерно-геологических изысканий для обоснования проектов различных строительных объектов; период выявления важнейщих инженерно-геологических особенностей торфяных массивов Западной: Сибири, закономерностей их формирования и пространственной изменчивости.
§ 2. Краткие выводы об изученности вопроса и вытекающие задачи
Рассмотрение работ по изучению торфяных массивов и озерно-болотных отложений, существенных для решения инженерно-геологических задач, позволяет сделать следующие выводы:
Г. Наиболее подробно и детально разработаны вопросы условий происхождения, характера питания, возраста торфяных отложений, охарактеризованы факторы, способствующие развитию торфяных болот в различных физико-географических зонах Западной Сибири. Следует отметить, что разные авторы при характеристике основных факторов, обуславливающих характер развития болотообразовательного процесса, отвечают на этот вопрос не одинаково. Слабо освещена связь заболачивания и формирования различных типов болот с геологическим строением района их распространения, недостаточно учитываются условия их залегания и взаимоотношения с подстилающими породами. Слабо освещены вопросы генетической взаимосвязи между морфологическими видами мерзлых торфяных массивов.
2. Разработаны методики полевого и лабораторного определения ботанического состава, степени разложения и зольности торфов. Слабее изучены химический состав твердой и компонентный состав газообразной фазы торфов. Недостаточно изучены различные виды и
• 21 формы связи воды с твердой фазой. Совершенно не изучены вопросы взаимосвязи криогенного строения торфов с водно-физическими свойствами торфов до промерзания.
3. Достаточно полно освещены вопросы изучения структуры, ме -тодики изучения физических и физико-механических свойств талых торфов в лабораторных и частично полевых условиях. Слабо изучены структурно-текстурные особенности мерзлых торфов и вопросы их полевого определения, недостаточно разработана методика изучения физических и физико-механических свойств многолетнемерзлых торфов как в лабораторных, так и в полевых условиях.
4. Показана возможность использования растительного покрова торфяных массивов в качестве индикационного признака гидрологического режима болот, глубины болотных вод, отчасти строения и мощности торфяных залежей. Слабо разработаны вопросы взаимосвязи морфологии мерзлых торфяных массивов /как наиболее мощного индикационного признака/ с их строением, мощностью и физико-механическими свойствами.
5. Несмотря на наличие большого количества строительных классификаций торфяных болот, пока имеется единственная,разработанная А.И.Сергеевым, инженерно-геологическая классификация торфяных отложений и отсутствует инженерно-геологическая классификация мерзлых торфов и массивов, разработанная на уровне современных знаний о них.
6. Слабо освещены вопросы методики инженерно-геологического изучения и картирования мерзлых торфяных массивов.
Все это приводит к выводу, что в качестве важнейших задач изучения многолетнемерзлых торфяных массивов выступают:
I. Рассмотрение истории, времени и условий формирования многолетнемерзлых торфяных массивов; выделение основных этапов их развития.
2. Установление связи между распространением, температурой, строением и мощностью залежей различных торфяных массивов и их морфогенетическими типами. 3 Разработка морфогенетической классификации многолетнемерзлых торфяных массивов.
4. Разработка на основании изучения состава, структуры и инженерно-геологических свойств многолетнемерзлых торфов их инженерно-геологической классификации, а на основе изучения строения, криогенного строения, прочностных характеристик торфяных массивов севера Западной Сибири - их региональной инженерно-геологической классификации.
5. Составление сводной мелкомасштабной инженерно-геологической карты торфяных массивов севера Западно-Сибирской плиты, и проведение инженерно-геологического районирования территории по особенностям торфяных массивов.
6. Разработка методики инженерно-геологического изучения и мелко-, средне- и крупномасштабного картирования многолетнемерзлых торфяных массивов.
Это обширный круг задач, решение которых в полном объеме будет выполняться коллективами многих организаций. В работе автором рассматривается лишь ряд задач этого списка, сформулированных во введении.
Глава К. ИСТОРИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ СЕВЕРА ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ ПЛИТЫ В ГОЛОЦЕНЕ И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ТОРФЯНЫХ МАССИВОВ
Для правильного понимания истории геологического развития [• i севера Западно-Сибирской плиты в голоцене необходимо рассмотрение таких исторических событий, которые с одной стороны, окончатель- 1 :
• ? - I ! но оформили морфоструктуру региона, а с другой, обусловили сов-( ; ременные его инженерно-геологические условия. К таким важнейшим событиям голоцена следует относить: завершение формирования первых террас /9,0-8,5 тыс. лет назад/; начало и последущее формирование пойм рек и лайды; возникновение очагов заболачивания и накопление торфяных толщ, приведших к образованию торфяных массивов; палеоклиматические условия, определявшие динамику развития многолетнемерзлых пород.
Начало голоцена, которое проводится большинством исследователей на уровне* около 12 тыс. лет назад, характеризуется завершением формирования первых морских, аллювиальных и озерных террас. В самом конце четвертичного времени - время начала формирования первой надпойменной террасы, произошла регрессия моря, которая захватила и начало голоцена /Архипов, 1971; Лазуков, 1970, 1972/ и сопровождалась процессами денудации, особенно интенсивно проте -кающими вблизи побережий и вдоль крупных речных долин. Палеогео-динамическая обстановка во многом определялась регрессией моря в начале этого периода и быстрым подъемом его уровня в дальнейшем.
Отложения этого времени, формирующие верхнюю часть разрезов первых морских, лагунно-морских, аллювиальных и озерных террас, представлены в основном мелкими, нередко пылеватыми песками, суй Временные уровни проводятся по изотопной палеотемпературной кривой, полученной по разрезу Гренландского ледникового щита /ЪапушгоС , 1971/.
• 21/ песями и суглинками, общая мощность которых редко превышает 15 м. Для аллювиальных и лагунно-морских террас свойствены в большей степени песчаные отложения; морские и озерные террасы часто сложены более дисперсными породами /супесями и суглинками/, в которых часто можно встретить остатки растительного детрита.
Начало формирования отложений современных пойм и лайд относится к времени регрессии Полярного бассейна /9,0-8,5тыс.лет назад/, протекающей достаточно интенсивно и в последующем сменившейся длительным переходом очень медленного повышения уровня моря, с которым было связано накопление нижней части толщ современных пойм и лайд. На севере Западно-Сибирской плиты это время ознаменовалось развитием трех основных геологических процессов: аккумулятивного в пределах губ, эрозионно-аккумулятивного в долинах рек и болотообразовательного - на всех геоморфологических уровнях.
Не вдаваясь в подробности динамики развития двух первых процессов, приведших к формированию в голоцене пойм и лайд, отметим,
• г* что современные лагунно-морские отложения лайды представлены как песчаными, так и супесчано-суглинистыми разностями, причем верхние части разрезов сложены чаще всего мелкими пылеватыми песками. Аллювиальные отложения пойм рек состоят из песков, супесей и суглинков, причем в разрезах резко преобладают мелко- и тонкозернистые пылеватые пески. Пойменная и старичная фации сложены: преимущественно супесчано-суглинистыми породами с линзами песков, В разрезах часты включения рассеянной органики, а также линзы и прослои торфа, Отложения же озерной поймы представлены мелкими пылеватыми песками, часто оторфованными, с прослоями и линзами супесей и суглинков. Общая мощность слагающих современные уровни отложении изменяется от 2-8м для озерной поймы,до 10-15м для лайды и пойм,и только в низовьях таких крупных рек как Обь,Енисей достигает 40-50м.
Голоценовые болотные отложения относятся к числу наиболее распространенных образований севера Западно-Сибирской плиты. Они развиты на поверхности всех уровней и представлены в подавляющем большинстве торфом, реже оторфованными или сильно гумусированными супесями, суглинками и глинами. На юге территории отложения часто образуют сплошные торфяные массивы мощностью 4-5м,которые"плащом"по-крывают различные геоморфологические уровни, затушевывая границы перехода между ними. Севернее широты Полярного круга торфяные отложения редко достигают мощности 2м и занимают относительно небольшие площади.
Данные палинологических и радиоуглеродных анализов голоцено-вых отложений: показывают, что в центральной и северных частях Западно-Сибирской равнины в предбореальный /аллерёд-дриас/ период /табл. I/ в силу отсутствия благоприятных условий для развития бо-лотообразовательного процесса /наиболее глубокой в голоцене понижение уровня океана35", континентальность и суровость послеледнико
В работе К.О.Эмери /1971/ раннеголоценовое понижение уровня миро-рового океана оценивается величиной: 120м.
Таблица 1
Периодизация и хронология, голоцена и развитие торсря никое в голоцене на севере Западной Сиоири
S о «X 1 1 Климатические стадии по схеме Блитта- Сер-нандрра Время и абсо лютная хро пологих (по М.И.Нейштад ту, 1957) Периодизация голоцена ( по А. И. Хотинскому, 1977) Характеристика пыльцевых спектров торфяников Развитие торсряни -ков сразь периоды
Г 0 у Л 0 и е к ?о 123- h-5в-7891044 - Субатлантическая Поздний голоцен - неч' (о - г 500) SA-3 SA-2 SA-3 Субатлантический (SA) Максимум пыльцы кедра и большое количество пыльцы березы и сосны Продолжение интенсивного роста торсряни-ков на большей части территории, образование новых торфяных массивов
Суббореальная Средний голоцен - Н?ь (г500-7700) SB-3 SB-2 SB-1 Суббореаль-ный (SB) Верхний максимум пыльцы березы и ели Дальнейшее интенсивш развитие болотообразо-вательных процессов на всех геоморфологических уровнях
Атлантическая АТ-г Атлантический (А Т) Максимум пыльцы кедра при господстве пыльцы березы Массовое развитие торфяников, возникновение обширных торфяных массивов
АТ-1 Начало непрерывного торфонакопления на всей территории севера Западной Сибири
Ьореалъная. Раннии голоцен - нв, (7700-Ш0) ВО-2 ВО'1 Зореальныи [ВО) Нижний максимум пыльцы березы рв-г Предбореа-Льный(РВ) возникновение первых очагов заболачивания на слабодренирвванных водоразделах
Субарктическая РВ-1
Древний голо-ирн HP DR-3 Поз дни и дриас 4алая плотность пыльцы древесных
12- Арктическая ЦСП ГЧ-1 (3800-te ODD) AL Аллерёд вого климата, активизация эрозионной деятельности водотоков/ образование. торфяных массивов не наблюдается, лишь в южных частях исследуемой территории появляются первые редкие очаги заболачивания. С этим временем связано интенсивное развитие многолетнемерз-лых пород и криогенных процессов на исследуемой территории.
В приполярных районах начало бореального периода /9,2 тыс. лет по модифицированной- схеме Н.А.Хотинского /1977/, характеризуется началом накопления органогенных озерно-болотных отложений. Наиболее древние из имеющихся в настоящее время датировок нижних горизонтов торфяников Ямала и Гыдана не превышают 9 ООО лет. Торфяник на казанцевской поверхности в районе устья р.Недояха начал формироваться 8 060 + 150 лет назад /ГйН-2019/, еще более древний возраст имеет торфяник на третьей, лагунно-морской террасе вблизи оз.Парисенто - 8 440 +" 50 лет /ГйН-2025/, согласно нашим данным по миоспоровым спектрам торфяного массива в районе пос,Яптик-Са-ле - 8 700 + 500 лет назад Д1ГУ-713/. Таким образом радиоуглеродные датировки позволяют говорить, что для севера Западной Сибири бореалышп период является началом накопления органогенных отложений. Мощность торфов, к началу атлантического периода редко где превышала 1-1,5 м /табл.2/.
Анализ имеющегося материала и многочисленные литературные данные свидетельствуют, что палеоклимат бореального периода голоцена на севере. Западной Сибири характеризовался уменьшением континен-тальности, усилением циклонического режима, некоторым потеплением и увеличением увлажненности. К этому времени многие исследователи, относят значительное продвижение древесных пород - еловых лесов в зону тундры /нижний максимум еж на приведенных диаграммах/, что свидетельствует, по их. мнению,о достаточно теплом и влажном климате /Зубаков, 1972; Хотинский, 1977 и др./. Н.И.Пьявченко /197Г/ отмечает, что лесная растительность продвинулась в это время под
Таблица 2
Результаты радиометрического датирования торфяных массивов северной части ЗападноСибирской плиты /сводка опубликованных данных/
Тип торфяного ' Местоположение тор- Хронозоны и подзоны Радиометрические ! датировки по С^ Мощность торфяно- Глубина отбора Положение торфяного массива в рельефе массива фяного массива по Н.А. Хотинско-му (1977) го массива, м образца торфа на С ,м
I 2 3 Ц- 5 6 7
Среднее течение р. Юриоей (Центр.Ямал) BO-I 9230*50 (ГИН-2479) ^М.З Водораздельная поверхность
0 з•Малто(Центр.Ямал) BO-I 9160*120 (Л У-714) ?,2 6,5-6,6 Первая озерная терраса
Западный берег BO-I 8500*120 (ЛУ-П51) 2,6 2,6-2,5 Первая морская о.Белый . ? ? * ? ? * . терраса я » Среднее течейие р,4 Юриое й(Центр.Гыдан) BO-I 8440*50 (ГИН-2025) 2,0 2,0-1,9 Третья прибрежно
Л - ?• - . - * '7 - - морская терраса « р.Недояха(Юж.Гыдан) ВО-2 8060*150 (ГЙН-2019) 2,0 2,0-1,9 Водораздельная со поверхность
П р.Недояха(Юж.Гыдан) ВО-2 8038*50 (ГИН-2020) 1.5 1,4-1,5 Водораздельная о ? • -- "??"• - • поверхность
Pi Среднее течейие р.* Юриоей(Центр.Ямал) AT-I 7460*100(МГУ-714) 4,6 4,7-4,1 Третья прибрежно
Я морская терраса р.Малая Хета(Юж.Гы- AT-I 6800*200 (ГИН-25) 1,4 1,3-1,4 Третья лагунно
О дан) . • . 7 - " морская терраса и Среднее течение р.ч АТ-2 6550*50 (ГИН-2006 ) 3,0 2,9-3,0 Третья лагунно
Танама(Центр.Гыдан) »• - * Г -- морская террса
Верховья р.Юрибей (Центр.Ямал) АТ-2 > 5550*150 (БашГИ-63) 1,5 1,4-1,5 Третья терраса
Продолжение таблицы 2
I 2 Ъ 4 5 6 7
Полигональный Верховья р.Юрибей (Центр.Ямал) Верховья р.Юрибей (Центр.Ямал) Р.Неросавей(Юж.Гыдан) Р.Монгаталянгяха (Сев,Гыдан) Верховья р.Юрибей (Центр.Ямал) АТ-2 АТ-2 SB-2 ЗЪ-2 S&-3 4990-150(БашГИ-6 2) 4500-250(БашГИ-67) 4060-200(ГИН-20П) 3800-280(ГИН-2468) 3400-50(БашГИ-66) 1,5 3,5 1,3 0,9 3,5 ,1,4-1,5 3.4-3,5 1,2-1,3 0,85-0,9 3.5-3,5 Первая надпойменная терраса Водораздельная поверхность казанцев-ской равнины Третья лагунно-морская терраса Вторая лагунно-морская терраса Казанцевская равнина
Плоскобугристый Пос.Яптик-Сале (Вост.Ямал) Устье р.Малая Хета (Юж.Гыдан) Низовья р.Щучья (Юж.Ямал) Среднее течение р. Щучья (Юж.Ямал) Низовья р.Щучья (Юж. Ямал; РВ-2 B0-I AT-I AT-I ЛТ-2 8960-140(МГУ-816) 8500-250(ГИН-26) 7690-110(ЛУ-1081) 7110^90 (Л У-1029) 6140-80(ЛУ-1082) 5,1 3,0 4,0 3,0 4,0 5.0-5,1 2,9-3,0 3,9-4,0 2,9-3,0 1.1-1,0 Первая лагунно-морская терраса Вторая надпойменная терраса Первая надпойменная терраса Третья лагунно-морская терраса Первая надпойменная терраса
Выпукло-бугристый Надым-Пуровское междуречье AT-I АТ-2 АТ-2 АТ-2 ?S'A-I Sk-Ъ 6680x70(ТА-744) 6330x80(TA-I037) 5810x70(ТА-752) 5610x70(ТА-7461 2870т60(ТА-743) 750^60(ТА-745) 3,0 2,0 3,25 3,25 1,45 0,75 2.8-3,0 1.9-2,0 3,2-3,25 2,9-3,0 I 4-1.45 0,05-0,75 Салехардская прибрежно-морская равнина I - rv> Со I влиянием потепления и . увеличения влажности климата в зону современной тундры. Г.М.Левковская /1977/ указывает на повышение среднегодовых температур /по сравнению с настоящим временем/ и на понижение уровня многолетней мерзлоты. Согласно Н.А.Шполянской /1973/ температурное поле многолетнемерзлых пород на полуостровах Ямал и Гыданский. формировалось, главным образом, под влиянием зимнего теплового режима, поэтому смягчение зим и особенно накопление больших масс снежного покрова вызвало повышение среднегодовых температур грунтов.
Однако,повышение среднегодовых температур пород не означало, что торфонакопление на севере региона шло на протаявших породах. В это время здесь продолжили оставаться довольно суровые условия, которые способствовали дальнейшему развитию многолетнемерзлых пород на участках первой террасы и поймах рек;, интенсивному проявлению криогенных процессов, и сингенетическому промерзанию растущих молодых торфяных массивов /Васильчук и др., 1983/.
На юге территории шел, по всей вероятности, процесс деградации многолетнемерзлых пород. Торфяные массивы возникали в первую очередь на переувлажненных, оттаявших с поверхности участках с необеспеченным поверхностным стоком, обусловленным, как правило, значительной удаленностью от дренирующих речных систем, где неглубоко залегающие многолетнемерзлые породы являясь водоупором, способствовали интенсивному заболачиванию территории. В этот период накапливаются повсеместно высокозольные, хорошоразложившие-ся торфа низинного типа. Общая мощность накопившегося к концу бо— реального периода, торфа редко где превышает 1,0-1,5 м /Лисс и др., 1981; Пьявченко, 1971 и др/.
Атлантический период - время климатического "оптимума", когда, миграция термофильных растений достигала максимума и древесные породы произрастали в зоне современной тундры, а смещение к севе
•3i ру биогеографических границ составило 200-400 км /Кац и др., 1948; Хотинский и др., 1979/. Атлантический период /8,0-4,5 тыс. лет назад/ характеризуется началом массового болотообразования на
Севере Западной Сибири, причем наиболее интенсивно процесс болотообразования происходит в конце атлантического времени /Пьявчен-ко, 1971;; Лисс и др., 1981; Нейштадт, 1982/. Ботанический анализ торфа придонных образцов атлантического возраста указывает на то, что в этот период происходило заболачивание на юге территории не только лесов /древесные в основном залежи/, но и безлесных избыточно-увлажненных территорий /сфагновые, шейхцериевые, осоково-шейхцериевые торфа в основании залежей/ /Березина и др., 1973/. На исследованной, территории заболачиванию подверглись в первую очередь' места с необеспеченным поверхностным стоком, обусловленным, как: правило, значительной удаленностью от дренируемых речных систем. Здесь в озерных котловинах, ложбинах древнего стока и других отрицательных формах рельефа возникали очаги заболачивания, ppmeAOj разрастание и слияние которых в более поздние стадии>ТГобразова-нию огромных болотяых массивов.
В первой половине атлантического периода на севере Западной Сибири снова стали господствовать березники. Еловые леса вытесни-лись ими, по мнению Г.М. Левковской /1977/, вследствие усиления процессов заболачивания в условиях теплого и влажного климата. Напротив, Н.Й.Пьявченко /1971/ отмечает, что в атлантический период интенсивно накапливались торфяные залежи малой степени разложения, что свойственно влажным и прохладным климатическим условиям. И, наконец, Н.В.Кинд /1974/ относит к. началу атлантического времени новосанчуговское похоладание, относящееся примерно к интервалу 7 900- 8 300 лет назад. Таким образом, вопрос о температурном режиме в первую половину атлантического периода на севере Западной Сибири выяснен недостаточно, хотя большинство авторов на-основании состава спекторов пыльцы считают климат этого времени достаточно влажным и прохладным Дотинский,, 1977/.
Материалы,. полученные сотрудниками Тюменской экспедиции геологического факультета МГУ, свидетельствуют о том, что имевшее место во время климатического оптимума потепление, было незначительным. Это подтверждают пыльцевые диаграммы древесной растительности показывающие, что в южных районах территории /полоса бере-зово-хвойных лесов/ преобладали березовые леса /рис. 2,3/. Сохранившиеся же сингенетические повторно-жильные льды в южной части зоны современного сплошного распространения многолетнемерзлых пород служат прямым указанием того, что во время термического оптимума породы на большой, части территории юга Ямала, Гыданского и Тазовского полуостровов не протаивали. В прилегающих с юга районах, вплоть до Полярного круга, вероятнее всего существовала зона прерывистой, по площади мерзлоты /массивно-островная/, причем талые породы были распространены не более чем на 40% площади /Васильчук и др., 1983/. Это позволяет существенно уточнить существовавшие ранее взгляды о климатическом "оптимуме" как о времени глубокого протаивания многолетнемерзлых пород /Баулин и др.,1981; Шполянская, 1981/.
Фаза голоценового "оптимума" /9,0-4,5 тыс. лет назад/, дос
Услоеные обозначения и названия видов торфа
Условные обозначения v -названия видов торфа
•а а: j V в; *
I «I о « Ео ч S
85 s й-* о о о о
Березовый Сосковый Древесный |\\\j Древесно-осоковый Древесно -травяной :: Древесно-гипноеыи
Древесно-сфагновый |* х * х| Квошевои [ | | | | Тростниковый Вахтовый
Осоковый
Шеихцериевыи
Травяной Осоково -гипноеыи v v v V]
Осоково-сфагновый Гипноеыи Сфагновый
•a о a: к ^ tH о 01 в.<й У
•ГуГГ Iv1 I I 'y U
JTT—(—m i hi i
N ч W \ \
V4 s V\\ 1= I
О * • • *
4 v .4 ^ \ * ш
•—* ft * in .—in oo r/j rj*
Древесный Древесно-осоковый
Древесно-травяной Древесно-сфагновый Шеихцериевыи Щшицевый Осоковый
Осоково •сфагновый
Комплексный
Гипноеыи
Сфагновый
Мочажинный
Сосново-пушщевыи
Сосноео -осоковый
Сосново - сфагновый
Пушицевыи
Шеихцериевыи
Пушицеео-сфигношй
Шеихцериеео- сфагновый Осоково - сфагновый
Фускум
Медиум
Ингустифолиум
Комплексный
Мочажинный
Моховий очес Лесок
V / s / //А
Супесь Суглинок Глина Линза льда
Древесно -моховая., ** древесная
Рис. Классификация видов торфа и условные обозначения к ним л 2 оЗ «5 .Б о 7 »8 ®9
На. существовавшие в период "оптимума" в пределах современной лесотундры непротаявших островов мерзлых грунтов указывает Е.Б. Белопухова /1973/, убедительным свидетельством этого являются сохранившиеся до настоящего времени доголоценовые синкриогенные повторно-жильные льды. Наличие же сплошного распространения многолетнемерзлых пород на севере территории не исключало локального развития здесь термокарстовых процессов в результате естественного изменения природной обстановки, что приводило к образованию бу-гристополигональных. /плоскобугристых/ торфяных массивов и небольших термокарстовых озер на юге Ямала и Гыданского полуостровов.
Следующий: за климатическим оптимумный суббореальный период /4 500-2 500 лет назад/ характеризуется большинством исследователей резкой-деградацией- лесной растительности у северного предела ее распространения, связанной, с похолоданием климата. На приведенных нами пыльцевых диаграммах /рис.2, 3/ болот южной части территории хорошо выделяются атлантико-суббореальный уровень резкого падения пыльцы ели. Большинство исследователей разделяют этот период на три разнородных климатических этапа: раннесуббореальное
Рис. 3. Спорово-пыльцевая диаграмма торфяных отложений болота Сытомино /Лисс, Березина, 1981/
Рис. 4. Пыльцевая диаграмма торфяных отложений болота Момчик, разрез I /Пьявченко, 1971/ похолодание /4 200-4 600 лет назад/, среднесуббореалъное потепление /3 400-4 200/ и позднесуббореальное похолодание и увеличение влажности климата /2 200-3 400 лет назад/.
Другим немало/важным событием бореального времени можно считать повышение уровня береговой линии на севере территории. Повышение уровня моря сопровождалось достаточно значительной ингрес-сией по долинам большинства рек. Доказательство^суббореального повышения уровня моря прежде всего следует считать осадки лагунно-морского и аллювиального генезиса в верхней части разрезов пойм, лайд и реже- первых террас, перекрывающие автохтонный торф, датируемый атлантическим временем. Захороненный торф встречается на Ямале и Гыдане преимущественно вдоль морских: побережий и в устьях рек, а на остальной территории на поймах крупных рек.
Понижение среднегодовых температур воздуха на севере Западной Сибири, в суббореальное время,с одной стороны,и повышение уровня моря,с другой, стороны, наряду с увеличением континентальности обусловили довольно пестрые мерзлотные условия этого времени.
На севере территории идет дальнейшее формирование низинных сингенетических полигональных торфяных массивов,в то же время на участках лайд и в устьевых частях пойм рек, в результате повышения уровня моря, идет деградация мерзлоты на заболоченных участках и накопление торфа прекращается в результате погребения его минеральными грунтами. На водоразделах же идет дальнейшее накопление низинного торфа с дальнейшим ростом полигонально-жильных льдов.
Б центральных частях территории идет интенсивное развитие бо-лотообразовательного процесса на всех геоморфологических уровнях, начавшееся в атлантический период. Здесь новообразующиеся торфяные массивы, возникшие на талых участках, минеральных пород в свою низинную стадию развития,скорее всего, накапливались в талом состоянии. Об этом свидетельствует хорошая степень разложения торфа. и, как; правило, наличие небольших ледяных жил в основании выпу-клобугристых торфяных массивов, явный признак их эпигенетического промерзания. Начавшееся же протаивание мерзлых торфяных массивов в период оптимума, в суббореальное время, значительно сократилось и в дальнейшем стремиться к существующему в настоящее время динамическому равновесию. На юге же территории идет дальнейший процесс деградации многолетнемерзлых пород, а повышение базиса эрозии еще в большей степени способствовало развитию более интенсивного болотообразовательного процесса на всех геоморфологических уровнях.
Б последнюю субатлантическую стадию /2,5-0,8 тыс.лет назад/ голоцена климатические условия были во многом схожи с условиями второй, половины суббореального времени и характеризовались дальнейшим увеличением континентальности и понижения температуры воздуха Дотинский, 1977/. Этот период рассматривается многими, как холодный и континентальный этап послеледниковья Сибири /Кац и др„, 1948; Левковская и др., 1977/. Однако, как подчеркивает Н. А Дотинский, переход от суббореального времени к. субатлантическому не отмечен сколь-нибудь значительными изменениями растительности и климата на севере Западной Сибири и выделяется примерно на уровне, выше, которого отмечается преобладание пыльцы кедра и сосны /рис. 2-4/.
Изменение климата в субатлантический, период в сторону усиления континентальности привело к переменам палеогеодинамической обстановки. Так, интенсивный рост полигонально-жильного льда в торфяниках на поймах, и на лайдах, которые в результате понижения уровня моря окончательно вышли в режим преимущественного субаэ-рального осадконакопления, говорит о возрастании интенсивности мо-розобойного растрескивания, т.е. об усилении суровости зим,, об уменьшении мощности снежного покрова. В устьевых частях пойм и на
• mo лайдах, вышедших из под уровня моря, вплоть до широты полярного круга, происходит процесс бутрообразования. В результате промерзания частично оттаявших в атлантический и суббореальный периоды участков полигональных торфяников, на севере территории с конца бореального периода шло интенсивное образование бугров пучения, результатом чего явилось совместное развитие участков выпуклобу-гристых торфяников на основном массиве полигональных или бугрис-тополигональных торфяных массивов на Тазовском полуострове и юге Ямала. Южнее вплоть до широтного течения реки Оби на торфяных массивах идет новообразование многолетнемерзлых пород и формирование выпуклобутристых и пологобугристых торфяников.
После субатлантического времени климат территории вновь стал меняться в сторону уменьшения степени континентальности. На фоне некоторого увеличения среднегодовых температур в исторический период неоднократно наблюдались разнонаправленные флуктуации, вызванные климатическими изменениями /Шполянская, 1981/.
Весь ход развития природы Западно-Сибирской плиты в голоцене. привел к формированию весьма своеобразных современных геокриологических условий, которые определяют динамику развития торфяных массивов в настоящее время. Поскольку мерзлотные условия территории достаточно подробно освещены в литературе, то здесь мы
•РУЛИШЬ рассмотрим основные закономерности распространения и температур многолетнемерзлых пород.
Широтный характер изменчивости мерзлотных условий и, в- частности, особенности площадного распространения многолетне— и се-зонномерзлых-пород позволяют выделить в пределах Западно-Сибирской плиты три зоны /рис. 5/. Эти зоны и выделенные в их пределах подзоны существенно отличаются друг от друга как по характеру распространения талых и мерзлых пород в верхних горизонтах разреза, так и по температуре пород в слое годовых ее колебаний.
Северная зона - зона совместного распространения многолет
Рис. S, Схема районирования Западно-Сибирской плиты по распространению и среднегодовым температурам многолетнемерзлых и се-зонномерзлых пород ( составили П.И.Кашперюк, В.Т.Трофимов, Н.Г. Фирсов )
I - граница провинций; 2 - граница зон; 3 - граница подзон; 4
• граница областей; 5-II - Континентальная провинция ( К ): 5-6 - Заполярная зона (KB): 5 - Лескино-Антипаютинская подзона ( области: КЗJ - Североямальская, КБ* - Северногыданскэя, КЗ J
• Таймырская); б - Харасавзй-Новоуренгойская подзона (области:
КЭг - Западноямальская, КВг - Южноямальская, КВ^ - Тазовская, K3j - Усть-ГТуровско-Тазовская, КРа5 Северная Пур-Тазовская, КЗ®
• Южиогыдансная, K3J - Усть-Енисейская ); 7-9 - Северная зона (КС): 7 - Игарка-Харзмпуровская подзона ( области: КС,' - Зау if3
Куноват-Казымская, КОЦ - Сибирско-Увальская, КСг - Верхнетазовт
МШ, - Приямальская, МШ, - Пригыданская, МШ, - Обско-Тазовская, МШ? - Енисейская)
Талые породы в пределах подзоны развиты не только под акваториями озер и руслами рек. Они часто отмечаются и в поймах крупных и средних рек, таких как Обь, Полуй, Надым, Ныда, Евояха, Пур, Таз, Русская, Парусавая и др. Довольно большое развитие имеют участки с несливающейся мерзлотой - несквозные талики, не связанные с отепляющим влиянием водных потоков /Груздов и др., 1972; Трофимов и др., 1980/. Количество и площади участков с талыми породами закономерно увеличиваются к югу. В самых южных районах характеризуемой подзоны мерзлые породы, залегающие непосредственно ниже слоя сезонного протаивания, занимают около 55-60$ территории. Среднегодовая температура многолетнемерзлых региональные названия подзон приведены на рис. 5.
К югу от широты Сибирских Увалов расположена подзона редко-островного развития многолетнемерзлых пород. Площадь занятая многолетнемерзлыми породами, резко сокращается и составляет менее 10^ территории. Климатические условия здесь мало чем отличаются от вышеописанной подзоны, хотя величина суммарной радиации более высокая и составляет 75-95 ккал/см3год, а среднегодовая те
В заключение подчеркнем, что исключительно благоприятные условия для возникновения и развития болот, создавшиеся в Западной Сибири в голоцене, отсутствие каких-либо серьезных препятствий этому процессу в пределах рассматриваемой территории, исключая возможно самый север Ямала и Гыдана, способствовали возникновению и развитию огромной массы болотных массивов на обширных территориях. Этот процесс интенсивно продолжается и в настоящее время. Характер же распространения и динамика развития (и в голоцене) многолетнемерзлых пород в сочетании с климатическими условиями и составом подстилающих торфа минеральных грунтов способствовали возникновению здесь довольно различных по генезису, состоянию, строению и свойствам торфяных массивов.
Глава Ш. ТИПЫ ТОРФЯНЫХ МАССИВОВ СЕВЕРА ЗАПАДНОСИБИРСКОЙ ПЛИТЫ И ОСОБЕННОСТИ ИХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ
§ I. Характер распространения и морфологические особенности многолетнемерзлых торфяных массивов
Западно-Сибирская равнина является уникальным районом бо-лотообразования и торфонакопления. Вследствие исключительно равнинного рельефа междуречных пространств, общая заболоченность севера Западной Сибири (к северу от широтного отрезка реки Обь) составляет свыше 50% территории (по данным М.И.Нейштад-та /1971/), находится в тесной зависимости от соотношения кли
•тематических и гидрогеологических условий: осадков, испарения и уровня грунтовых вод. Торфяные массивы, занимая обширные пространства, влияют не только на формирование специфических природных условий, но и обуславливают характерные черты геоморфологии региона, образуя только им присущие современные формы микро- и мезорельефа. Местами они занимают по площади до 80% поверхности геоморфологических уровней и тем самым определяют облик данной поверхности. Особенно это относится к многолетне-мерзлым торфяным массивам, которые развиты на большей части территории региона. Здесь под термином "торфяной массив" вслед за И.В.Поповым (1959) и А.М.Сергеевым (1970), мы понимаем геологическое тело, имеющее определенные границы распространения и сложенное с поверхности слоем торфа, мощностью в естественном залегании не менее 0,5 м, который подстилается различными по дисперсности минеральными грунтами. Мощность такого тела (толщи) принимается в данной работе равной 10 м.
В многолетнемерзлом состоянии находится около 50% общей площади торфяных массивов севера Западно-Сибирской плиты, причем до широты Полярного круга талых участков в пределах торфяных массивов, исключая акватории озер, по-существу, не отмечается. И только в самых южных районах (к югу от Сибирских Увалов), где развиты огромные площади талых торфяных массивов, участки с многолетнемерзлыми торфами не превышают 1015%.
На исследованной территории торфяные массивы представлены в основном пятью морфогенетическими типами: полигональными, бугристыми, плоскими, кочковатыми и грядово-мочажинными. Такое выделение типов торфяных массивов обусловлено с одной стороны морфологическими особенностями структуры массивов, с другой - их генезисом /см, гл.Ш §3/. В настоящей работе нами рассматриваются только торфяные массивы, находящиеся в многолетнемерзлом состоянии, и поэтому в дальнейшем речь будет идти о полигональных и бугристых торфяниках, морфологические и инженерно-геологические особенности которых обусловлены развитием многолетнемерзлых пород.
Вопреки утвердившемуся мнению об отсутствии торфяных массивов на крайнем севере Западно-Сибирской плиты /Жаркова, 1963; Кузьмина, 1967; Тюремнов, 1956 и др./, более чем десятилетние ис
Рис. 6. Распространение и типы многолетнемерзлых торфяных массивов Западно-Сибирской плиты
Наибольшее развитие полигональные торфяники имеют на заболоченных плоских участках лайд, высоких пойм, первых, и вторых морских, лагунно-морских, а на юге полуостровов Ямал и Гыданский,и аллювиальных террас. На более высоких геоморфологических уровнях торфяные массивы встречаются реже и занимают приозерные котловины и хасыреи. Отметим, что под полигональными торфяниками нами понимаются массивы, поверхность которых осложнена полигональным микрорельефом.
На севере Западной Сибири нами выделяются три вида полигональных торфяных массива: валиковополигональные, плоскополигональные и бугристополигональные. Выделенные разновидности довольно четко отличаются по внешней форме элементов микрорельефа, но вместе с тем они часто связаны между собой постепенными переходами, встречаясь в пределах единого торфяного массива. Такая тесная связь и частое наличие постепенного перехода одного вида торфяного массива в другой, являются свидетельствами их генетического родства, а морфологические различия указывают на стадийность их развития /Пьявченко, 1955; Тыртиков, 1979/.
Следует отметить, чта процесс торфонакопления и переход сла-боразложившихся торфов в мерзлое состояние в пределах полигональных торфяников идет практически одновременно - сингенетический способ промерзания осадков. Подтверждением этого являются находки мощных сингенетических повторно-жильных льдов на севере ЗападноСибирской плиты /Бёлопухова, 1971; Дубиков, 1966; Баду и др., 1974; Трофимов и др., I960/, которые развиты на наиболее крупных полигональных торфяных массивах /рис. 7/.
В настоящее время вполне определенно решен вопрос о генезисе валиковополигональных и. плоскополигональных торфяных массивов, сингенетический характер промерзания которых не вызывает сомнений.Что же касается бугристополигональных /плоскобугристых/торфяников, то ряд исследователей /Белопухова, 1967; Данилов, 1973; Евсеев, 1974, 1975/ утверждают, что промерзание торфяной толщи бугристополигональных массивов могло быть эпигенетическим. В качестве аргументов в пользу эпигенетического промерзания приводится общая приподнятость торфяного массива над окружающей поверхностью, наличие прослоев льда на контакте торф-минеральная порода.
Отстаивая сингенетический характер промерзания бугристополигональных торфяных массивов, необходимо указать, что плосковершинные торфяные блоки представляют собой, прежде всего останцовые формы рельефа плоскополигональных или валиковополигональных торфяных массивов. Местами сохранившиеся части повторно-жильных льдов в пределах бугристополигональных торфяных массивов свидетельствуют о том, что их первоначальные размеры значительно превышали те, которые- свойствены эпигенетическим жилам. Следует сказать и о том, что высота плоских бугров в пределах бугристополиго-нального массива всегда одинакова, хотя слагают их часто различные по дисперсности породы в пределах одного и того же массива. Приподнятость бугристополигональных массивов над окружающими минеральными грунтами очевидно объясняется протаиванием последних. Вторичное же промерзание грунтов /эпигенетическое/ не способно вывести поверхность на первоначальный уровень, который имели син-криогенные многолетнемерзлые породы /Попов, 1953; Баулин и др.,
Рис. 7. Обнажение плоскополигонального торфяного массива с мощной сингенетической жилой льда в стадии консервации. Нижняя часть жилы находится в песчано-супесчаных отложениях первой надпойменной террасы реки Мессояха /фото В.Г.Кудряшова/
Рис. 8. Валиковополигональный торфяной массив, расположенный на поверхности казанцевской равнины в районе мыса Трехбугорный на западе Гыданского полуострова /фото автора/
1967; Трофимов и др., 1980/. Что касается линз и црослоев льда в буграх, то их наличие в сингенетических образованиях доказывается в работах Б.И. Втюрина /1969/, В.А.Усова /1980/ и др.
Валаковополтональные^ торфшыемасаивы в большинстве случаев занимают периферические, аильноувлажненные части болот. Характерными особенностями этих торфяников являются во-первых, узкие /до 1,0-1,5 м/ валики-грядки, тянущиеся вдоль канавок - трещин и образующие контур полигона, а во-вторых, - почти плоская пониженная внутренняя его часть, обычно сильно увлажненная, а иногда и заполненная водой. Торфяные массивы характеризуются полигонами, поперечные размеры которых изменяются от 6-7 м до 40-50 м, преимущественно тетрагональной формы, хотя нередки пяти- или шестиугольные полигоны. Наиболее часто встречающиеся размеры полигонов варьируют от 10x10 м до 20x20 м. В типичных случаях, полигоны окаймлены валиками высотой до 50 см /наиболее часто встречающаяся - 20
30 см/ и шириной 1-3 м /рис. 8/. Валики двух соседних полигонов разделены трещинами шириной до 30-40 см.
Господствующей растительностью как на валиках, так и на полигонах являются осока /С^гк -з^м/» пушица, кустарнички, сфагновые мхи и лишайники. В морозобойных трещинах хорошо развиваются гипновые и сфагновые мхи; на валиках обычны пушицево-осоково-морошково-сфагново-лишайниковые сообщества.
Эта разновидность полигональных торфяных массивов повсеместна распространена на Ямале, Гыданском и севере Тазовского полуострова и встречаются даже в районе устья Щучьей и Мессояхи. Торфяники занимают плоские недренированные водоразделы, днища спущенных озер -"хасыреи" и речные долины. Они приурочены к днищам ложбин стока, обширным западинам, плоским слабодренированным участкам и приозерным котловинам. Следует отметить, что валиковополигональ-ные торфяные массивы имеют более широкое развитие на низких геоморфологических уровнях - лайдах и поймах рек, первой и второй ла-гунно-морской и надпойменных террасах, отличающихся слабой дрени-рованностью и значительной заболоченностью.
Гкоскопожгова^ныеторф^ые^ массивы стадийно являются более древними по сравнению с валиковополигональными. Форма рельефа этих массивов, как и валиковополигональных сформирована морозобойным растрескиванием и ростом повториожильных льдов. Механизм перехода валиковополигональных торфяных массивов в плоскополигонаяьные подробно освещены в работах А.П.Тыртикова /1979/, Н.Н.Романовского /1977/, А.ИЛопова /1953/ и др. Так, АЛ.Тыртиков в работе, посвященной развитию мерзлотных форм рельефа, убедительно показал стадийность развития полигональных форм рельефа торфяных массивов в результате роста повторно-жильных льдов и динамики растительного покрова. Эти два основных фактора приводят к закономерной смене форм полигональных торфяных, массивов от плоскополигональных:, слабо-заторфованных болот /начальная стадия восходящего развития по Н.Н. Романовскому/, которые нами не рассматриваются, к валиковополиго-нальным /стадия восходящего развития/, а последних к плоскополигональным /стадия зрелого развития и консервации полигонально-жильных льдов/.
В литературе имеется большое количество описаний плоскополигональных торфяных массивов /Боч, 1971, 1979; Пьявченко, 1955; Андреев и др., 1938; Кац и др., 1948; Тыртиков, 1974, 1979 и др./. Однако,, в морфологическом плане их относят к различным типологи- •
Рис. 9. Микрорельеф плоскополигонального торфяного массива, расположенного на третьей лагунно-морской террасе в среднем течении реки Щучья /фото автора/
Рис. 10. Поверхность бугристополигоналъвого торфяного массива, расположенного на второй аллювиальной террасе реки Надым, в нижнем ее течении /фото автора/ ческим видам. Одни называют их трещиновато-бугристыми /Андреев, 1938/, другие - плоскобугристыми /Кац и др., 1948/ или бугристопо-лигональными /Боч, 197Г, 1974/, третьи подчеркивают их особое промежуточное положение между бугристыми и полигональными /валиково-полигональными/ торфяниками /Кац, Нейштадт, 1963/. Следует подчеркнуть, что плоскополигональными мы называем все полигональные торфяные массивы, прошедшие в своем развитии восходящую стадию и находящиеся: в настоящее время в стадии зрелого развития и консервации повторно-жильных льдов. Характерной особенностью этих торфяных массивов является преобладание плоскополигональных отдель-ностей, занимающих свыше 95% площади торфяника. Форма их чаще четырех- или многоугольная, поперечные размеры различны, но большей частью колеблются от IQ до 20 м /рис. 9/. Глубина разделяющих, полигоны канавок, составляет 0,3-0,5 м и лишь на наиболее дренированных участках в краевых частях торфяника может достигать несколько более значительных глубин /до 1,0-1,5 м/. Иногда канавы увлажнены и имеют характер мочажин. Ширина канав изменяется от 0,50,6 до 2-3 м, в отдельных редких случаях может достигать и больших размеров.
В последние годы некоторые исследователи севера Западной Сибири указывают на существование четкой зависимости между размерами. полигонов на поверхностях, сложенных голоценовыми отложениями /поймах/ и температурами пород, их слагающих /Васильчук, 1982 и др./. Наши исследования полигональных торфяных, массивов показали, что если такая зависимость и существует, то проследить ее крайне затруднительно. Это связано, во-первых, с тем, что помимо температуры пород /согласно общепринятой теории трещинообразования Дуд-рявцев и др., 1978; Романовский, 1977 и др./ среднегодовые температуры пород влияют лишь на глубину и ширину морозобойных трещин/, на морозобойное растрескивание грунтов влияет весь комплекс приро
•S8 дных: факторов, свойственных конкретному району, во-вторых, должна быть четко соблюдена методика замера полигонов /полигоны должны быть одной генеращиД Даже при учете всех этих обстоятельств наши данные показывают, что разброс площадей полигонов в пределах полигональных торфяных массивов при одной и той же температуре пород достигает больших величин /рис. II/.
Растительность плоских полигонов представлена в основном карликовой березкой, пушицей, осоками и сфагновыми мхами. В случаях наличия на полигонах, небольших термокарстовых просадок здесь могут встречаться печеночники, иногда гидрофильные сфагнумы и осоки /Боч, 1971; Пьявченко, 1955/.
Бугристополигональше торфяныемассивы представляют собой чередование невысоких и плоских бугров неправильно-округлой, округло-многоугольной, на севере - часто тетрагональной формы, на юге — лопастной, и заболоченных, местами обводненных понижений. Площадь занятая буграми изменяется от 30-35$ /район низовья По— луя/ до 80-85$ у северной границы их распространения, а остальная часть поверхности приходится на долю мочажин. Поперечные размеры бугров колеблятся в пределах IQ-20 м, но иногда достигают и боль
Рис. II. Зависимость размеров полигонов на полигональных торфяных массивах от среднегодовых температур слагающих их многолетнемерзлых пород. I - средняя, полученная методом наименьших квадратов; 2 - прямые, полученные методом наименьших квадратов при разбивке температурной оси на отдельные участки. шей величины. Согласно данным А.И.Попова /1953/, Н.И.Пьявченко /1955/ и Н.С.Даниловой /1962/, поперечные размеры торфяных бугров у южной границы распространения бугристополигональныхг массивов могут достигать 3-7 м при общей площади бугров порядка 20-25/^/"щитовидныеп торфяники по А.И.Попову/. Высота бугров в зависимости от местоположения изменяется от 0,5-1,0 м до 2,0-3,0 м, редко достигая большей величины. Поверхность бугров плоская, с неровностями, кочками и небольшими западинками, на юге нередко выпуклая. Склоны низких бугров часто пологие, более высоких — крутые, иногда обрывистые. Отличительной особенностью бугристополиго-нальных торфяных массивов от всех других бугристых образований является закономерное расположение бугров и мочажин по площади. Бугры расположены в правильном порядке, "как шашки на доске" /Ты-ртиков, 1979/. Другая характерная особенность - одинаковые размеры: бутров, определяющиеся размерами бывших полигонов, и их близкие высоты /см. рис.10/.
Мочажиныг как правило, широкие, но в некоторых случаях встречаются и узкие мочажины - канавы. Мочажины сильно обводнены, на перекрестии, встречаются небольшие озерки. В мочажинах преобладают осоково-сфагновые и осоково-гипновые ассоциациии. Из осок распространены в основном Са. ъех obozdo^ish, С. zctcoipbtkx . Сфагновые мхи представлены главным образом Sfyhu^nuM icdiie^M $ Sj&k, • и ДР* На буграх господствуют мохово-кустарничковые ассоциации с лишайниками /Кац и др., 1948; Тюремнов, 1976; Тырти-ков, 1979 и др./.
Бугристополигональные торфяные массивы занимают наиболее южные районы развития полигональных торфяников и распространены в близи Полярного круга. Первые, наиболее северные, небольшие по площади участки бутристополигональных торфяников, приуроченных к краевым, обязательно хорошо дренированным, частям обширных плоскополигональных торфяных массивов, были встречены наш в низовьях реки Щучья,' в районе Нового Порта на Ямале, в долине реки Хадут-тэ на Тазовском полуострове и в среднем течении реки Большая Хета на Гыданском. Однако, более или менее значительные участки бугристополигональных торфяников начинают встречаться южнее линии Бе— лоярск - Яр-Сале - верховья р.Хадуттэ - южнее посвазовский - истоки Малой Хеты. Здесь участки бугристополигональных торфяников могут занимать до 40-50^ площади торфяного массива, а на юге своего распространения, даже преобладать по площади. Необходимо отметить, что торфяные массивы целиком представленные бугристополиго-нальным микрорельефом, по нашим наблюдениям, не встречаются, а если и встречаются, то крайне редко, о чем свидетельствуют данные А.И.Попова /1953, 1970/, Н.И.Пьявченко /1955, 1964/, Н.С.Даниловой /1962/, И.Д.Данилова /1973/, А.П.Тыртикова /1966-1979/ и других исследователей, изучавших данную морфологическую разновидность торфяных массивов. Бугристополигональные торфяники встречаются исключительно на дренированных участках плоско-, редко валиковополигональных торфяных массивов, где вытаивание полигонально-жильных льдов приводит к формированию их специфического рельефа. Они распространены на всех геоморфологических уровнях севера Западной Сибири на отложениях различных как по составу, так и генезису- Выделить преимущественность их приуроченности к той или иной поверхности крайне затруднительно, исключая возможно наиболее расчлененную поверхность, сложенную ледниковыми отложениями среднечетвертичного возрастала западе и востоке региона и поймы рек»
Бойкар на междуречье Полуя и Собтыегана, в 40 км севернее Ягельного, в 60 км севернее посДолгий, в районе оз.Маковское. Однако в последнее время стали появляться публикации о существовании бугристополигональных торфяников вплоть до широты Сибирских Увалов /Болота Зап.Сиб., 1976; Новиков и др., 1979; Тыртиков, 1979 и др./. Причиной таких утверждений, с нашей точки зрения, стало то, что морфологически близкий пологобутристый вид торфяных массивов, названными исследователями принимается за бугристополиго-нальный. Хотя при более пристальном изучении данных торфяников, можно выявить не только их морфологические, различия /отсутствие закономерности в местоположении бугров и их значительные площади/, но и , что более существенно, отличие в строении слагающих их залежей торфов и минеральных грунтов, и генезисе этих образований.
В пределах торфяного массива мощность торфяной залежи зависит прежде всего от морфологии минерального дна и, как. правило, в пределах полигональных массивов, от окраин к центру, изменяется незначительно. Это объясняется прежде всего тем, что полигональные торфяные массивы формируются в крупных, неглубоких, выположенных, либо плоских /хасыреи/ западиннообразных понижениях, частично термокарстового происхождения. Что же касается изменения мощности торфа на различных элементах микрорельефа полигональных торфяников, то как видно из приведенных ниже разрезов торфяных массивов /рис, 31-33, 36/, наибольшая мощность торфа отмечается в местах, развития валиков, наименьшая в центрах полигонов валиковополигональных торфяников. На бугристополигональных и плоскополигональных торфяниках минимальные значения мощности торфа отмечаются под межполигональными канавками и мочажинами.
Подстилаются торфяные массивы различными по составу и генезису породами. Причем говорить о преобладании какой-либо разности грунтов нет оснований. Исключение составляют лишь валиковополиго-нальные торфяные массивы, где в строении массивов преобладают песчаные разности /табл. 3/. Объясняется это, по-видимому, развитием
Мощность торфа и соотношение литологических разностей в разрезах различных видов многолетнемерзлых торфяных массивов на территории севера Западной Сибири (выраженное в % к верхней 10-ти ы толще)
Вид торфяного массива Мощность торфяной залежи (м) Состав I юрод, слагающих торфя] аые массивы Количество! горных выработок торф песок супесь суглинок и глина
Валиковополигональные 0,5-3,0* 1.3 13 52 II 24 63
Плоскополигональные 0,5-5,1 14 43 8 35 146
Бугристополигональные 0,5-6,5 1.9 19 39 17 25 160
Выпуклобугристые 0,4-9,2 2,2 22 17 10 51 267
Пологобугристые 0.5-5,5 1.7 17 74 4 5 155
Примечание: в числителе минимальное и максимальное значение мощности торфа, в знаменателе - среднеарифметическое я s а* s vQ u
Cs a: ? о
SO n = 209
7" ts I
5 Г e a t s Sin сь о-
V/ о- V / / / / ж
V/ i i о "о о <г>" «Г «а ч
V >- "1" № n= MO tj Iл v, л v.- e? о? -n ^
CsT CS- Wf rrf i л\ r 5 J о
•a j s j о э:
Vj S / / / / / /
• >.- «ч4 См- «г MI" I Л
Рис. 12. Гистограммы распределения значений мощности торфа валиковополигональных и плоскополигональных /а/, бугристополигональных /б/, пологобугристых /в/ и выпуклобугристых /г/ торфяных массивов о вшмовопожгоиальши разноввдооет па пщщшшотвеш шшда геологических уровнях: - лайдах., поймах и низких террасах.
Бугристые торфяники отличаются от полигональных наличием крупных торфяных бугров высотой от 1,0-1,5 м до 11-12 м, округлой или овальной формы, часто продолговатых, площадью от нескольких десятков до тысяч квадратных метров. Согласно морфогенети-ческой классификации /табл. 5/ бугристый тип торфяников включает два морфологических вида: выпуклобугристый и пологобугристый. Между названными разностями бугристого типа нет никаких зональных границ. Наши наблюдения показали, что пространственное распределение того или другого вида бугристых торфяных массивов зависит в основном от состава подстилающих торфяники пород.
Внешнее различие пологобугристых и выпуклобугристых разностей-в высоте и форме торфяных бугров. Первому из них присущи низкие, не более 1,5-2,0 м, бугры с очень пологими склонами и плоскими вершинами, второму-более высокие, с округлыми, куполообразными вер
• 67 шинами /рис. 13,14/. В морфологическом отношении торфяники бугристого тина представляют собой мозаичное сочетание, или комплекс, почти плоских или выпуклых повышений, торфяного грунта и обычно сильно увлажненных понижений, связанных между собой в единую систему. Кроме бугров, на севере области распространения бугристых торфяников* встречаются, массивы /массивы пучения/, чаще всего в пределах пологобугристых торфяников, площадью до нескольких десятков гектар, образующих единый массив возвышающийся над окружающими его лесами и болотами на 2-3 м. Внутри таких массивов пологие бугры, поперечные размеры которых составляют от 100-150 до 1000 и часто больше метров, возвышаются над пологими ложбинообразными межбутровыми понижениями на 0,5-0,6 м, редко 1,2-1,5 м /рис. 14/.
Соотношение между площадью бугров и мочажин в бугристом комплексе может быть различным. Встречаются пологобугристые торфяники,; где на долю бугров приходится до 80-85$ площади /на севере зоны их: распространения/. Однако наблюдается четкая закономерность постепенного возрастания к югу доли мочажин, а вместе с этим и увеличения расстояний, между отдельными буграми или их обособленными чталые группами. На юге области распространения многолетнемерзлых породУ торфяники приобретают господствующее положение, причем отдельные небольшие группы мерзлых бугров образуют в различных частях талых торфяных массивов редкие вкрапления. Следует отметить, что вблизи южной границы развития бугристых торфяных массивов, выпуклобугри-стые торфяники распространены преимущественно на западе и востоке региона /Урало-Обская и Верхнетазовско-Енисейская области/, в то время как. в центральных районах /южные склоны Сибирских Увалов и север Сургутского Полесья/ в основном развиты пологобугристые /Кашперюк, 1982/. Здесь выпутслобугристые торфяные массивы тяготеют к залесенным, краевым частям крупных кочковатых и грядово-мо— чажинных торфяников, а пологобугристые чаще встречаются в цент—
Рис. 13. Выпуклобугристый торфяной массив /крупнобугристая разновидность/, расположенный на поверхности второй надпойменной террасы реки Таз, в районе пос. Красноселькуп /фото автора/
Рис. 14. Поверхность пологобугристого торфяного массива, расположенного на второй надпойменной террасе реки Таз, в районе пос. Долгий. Пологий бугор в центре кадра - новообразование мерзлоты /фото автора/
• 69 ралъных частях обширных талых грядово-мочажинных и озерково—грядово-мочажинных торфяников. Подобный характер распространения мерзлых породi с нашей.точки зрения следует объяснить в первом случае лучшей, дренированностью и затененностью древесной растите— льностью краевых частей небольших кочковатых и грядово-мочажинных болот, во-втором - большей диффаренцированностью микрорельефа озерково-грядово-мочажинного торфяного массива в центральных частях, чем на переферии, их более высоким положением в мезорельефе массива и как следствие, большей дренированностью верхних горизонтов деятельного слоя.
Бьшуклобугристкетор^яные массивы, как отмечалось выше, образованы отдельными торфяными буграми или массивами пучения разделенными плоскими, сильнозаболоченными межбугровыми понижениями-мочажинами. Бугры даже в пределах одного торфяного массива различаются как по высоте /от 1,5-2,0 до 10-12 м/, так и по площади /от десятков, до несколько тысяч квадратных метров/, причем самые крупные бугры приурочены к ранее наиболее обводненным учаскам торфяных массивов, древним долинам стока, заболоченным и заозе-ренным частям торфяника. Склоны бугров нередко крутые, иногда обрывистые, у подошвы резко ограничены от смежной мочажины невысоким уступом. Мочажины сильно заболочены иногда с небольшими внутримо-чажинными озерцами. Нередко внутри отдельных массивов пучения встречаются термокарстовые озера. Бугры и массивы пучения выпуклобугристых торфяников чаще всего безлесны, местами на них встречаются отдельные угнетенные деревья лиственницы, ели, березы, сосны и кедра, на юге зоны их распространения, на буграх образуются редколесья. На вершинах и верхних частях склонов преобладает багульник, часто встречается карликовая березка /Тыртиков, 1979/. Напочвенный покров образуют зеленые мхи и лишайники. На пологих склонах в напочвенном покрове
Таблица 4
Геолого-геоморфологическая характеристика бугристых торфяных массивов в различных районах севера Западно-Сибирской плиты
Район Вид торфяного массива Высота бугра(м) Диаметр^ бугра(м) Мощность торфа (м) Характер подстилающих отложений Распространение многолетнемерзлых пород Среднегодовая температура пород^ оС
I 2 3 4 5 6 7 8
Левобережье р.Надым и На-дым-Пуровское междуречье (с использованием данных И.Л. Вейсмана, 1978) Пологобугри-стые Выпукл об уг-ристые: а)крупнобу-гристая разновидность б)средне- и мелкобугристая разновидность 0,4-1,5 50-400 0,5-4,8 Пескиi переслаивание супесей и песков с преобладанием песков Оупеси,суглинки, иногда перекрытые песками Супеси,суглинки с линзами и прослоями песков сплошное сплошное, иногда кровля опущена в межбуг-гровьях на 35 м сплошное,в краевых частях мас-J сивов прерывистое -0,2 «? -4,9 -0,3 * -4,8 -0,1 * -2,0
I,U 3.5-8,5 150 40-300 1,5 0,7-9.2
3,9 0.8-3,0 102 5-40 1,8 0,5-6.0
2,1 21 2,3
Надым-Полуй-ское междуречье Пологобугри-стые Выпуклобуг-ристые: а)крупнобу-гристая разновидность 0.5-1,2 50-400 0,5-4,4 Пески,иногда перекрытые супесями Супеси,суглинки, часто с прослоями песков сплошное сплошное,иногда кровля в межбу-гроввях и моча-танах опущена на 2-3 м -0,2 + -3,0 -0,2 * -4,5
0,7 3,5-18 125 40-600 1,4 " 0,5-6,7
4,2 120 1,6
1,6 1,8
Долина реки Таз Пологобугри-стые Выпуклобуг-ристые: а)крупнобу-гристая разновидность б)средне- и мелкобугристая разновидность 0,5-1.5 40-350 0,5-3.2 Пески,редко с прослоями и линзами супесей Суглинки,супеси, иногда с прослоями песков Супеси,суглинки, часто с линзами и прослоями песков сплошное, на обводненных участках прерывистое прерывистое прерывистое -0,2 * -2,7 -0,2 * -4,0 -0,1 * -1,9
1.2 3,5-11 ПО 40-400 1,3 0,4-6,8 ла 0.5-3.5 195 3-40 22 1,7 0,5-5,7
2,2 2,2
Левобережье реки Обь Пологобугри-стые Выпукло бугристые: а)крупнобу-гристая разновидность б)средне- и мелкобугристая разновидность 3.5-7,0 40-250 0,5-5,6 Суглинки,супеси Супеси,суглинки, редко прослои песка прерывистое прерывистое -0,2 * -2,8 -0,1 * -2,0
4,0 0.4-3,5 85 Зт40 20 2,2 0,5-4,8
1,7 2,5
Долина реки Северная Сова Пологобугри-стые — - — — — —
I 2 3 4 5 6 7 8
Долина реки Северная Со-сьва Выпукл о бугристые: а)крупнобу-гристая разновидность б)средне- и мелкобугристая разновидность 0,5-3,0 1,2 3-25 10 0,5-7,2 2,4 Суглинки, супеси, часто с прослоями и линзами песков прерывистое -0,0 ? -0,3
Район оз.Нум-то и север Сургутского Полесья Пологобугристые Выпуклобуг-ристые 0,4-1,2 0,8 10-100 45 1,2-2,8 2,1 Пески прерывистое -0,0 * -0,2
• 73 преобладают подушки сфагновых мхов. Понижения и мочажины заняты различными болотами: осоковыми, осоково-сфагновыми, осоково-гипно-выми, вахтовыми, кустарничково-сфагновыми, кустарничково-гипновыми и другими /Лисс и др*г 1981; Тыртиков, 1979/.
Распространены выпуклобугристые торфяные массивы на обширной территории Западной Сибири в зоне северной тайги вплоть до широтного течения реки Оби, причем встречаются на всех без исключения геоморфологических уровнях. Однако распространение бугристых форм в пределах Западной Сибири зависит в первую очередь от геолого-геоморфологических условий. Как отмечает А.ИЛопов /1967/, для севера Западной Сибири основные площади выпуклобугристых торфяников приурочены к обширным замкнутым котловинам, где мощность дисперсных отложений /озерного, озерно-аллювиального генезиса/ превышает 8-10 м . Эпигенетическое промерзание таких отложений неминуемо привело к формированию на них выпуклобугристых торфяных массивов.
• 7U пространственной изменчивости инженерно-геологических условий Западно-Сибирской плиты. Характеристика бугристых торфяных массивов в различных районах севера Западно-Сибирской плиты приведена в таблице 4.
Пологобугристые торфяные массивы исследовались нами в нижнем течении реки Собтыеган, в верховьях рек Надым и Казым, в среднем течении рек. Полуй и Таз. Как уже отмечалось выше, пологобугристые торфяные массивы представляют собой довольно большие по площади, очень пологие часто с совершенно плоской "вершиной" бугры высотой 0,5-0,8 м в редких случаях 1,0-1,2 м /рис. 14/. Такие бугры разделены либо широкими мочажинами, либо пологими межбугровыми понижениями. Поверхность отдельных бугров и массивов пучения полого-бугристых торфяников осложнена мелкокочковатым микрорельефом. На юге зоны распространения многолетнемерзлых пород бугристые массивы составляют не более Ш/0 площади торфяных массивов, кочковатого и грядово-мочажинного вида. Нередко встречаются массивы с совершенно плоской, мелкокочковатой- поверхностью, лишенные каких либо признаков бугрообразования, в случае отсутствия термокарста. Такие массивы были встречены нами в .долине реки Пур /верхнее и среднее течение/, в районе оз.Нумто, в северной части Сургутского Полесья. В Финляндии аналогичные массивы описал М.Сеппела /6е/>/>Ы -?oi, 1982/. Отсутствие пучинных форм в пределах таких массивов объясняется, с одной стороны, маломощностью торфяной залежи /мощность торфа на таких участках не превышает 1,5-2,0 м/, с другой - характером подстилающих отложений. Во всех случаях, когда была встречена подобная морфологическая разновидность торфяных массивов, торфяная залежь подстилалась мощной пачкой /более 8 м/ хорошо отмытых тонко- и мелкозернистых песков /рис.28 /.
Растительный покров пологобугристых торфяных массивов мало чем отличается от растительности выпушюбугристых торфяников. И только в южных областях, где пологобугристые торфяники занимают небольшие участки обширных кочковатых,грядово-мочажинных или гря-дово-озерковых торфяных массивов, растительный покров представлен в основном кустарничково-сфагново-кладониевым фитоценозом.
Мощность торфа бугристых торфяных массивов изменяется в довольно широких пределах от 0,5-1,0 м до 7-8 м /табл. 3, 4/. Мощные торфяные залежи могут быть встречены как на севере территории /в р-не Надыма мощность залежи составила 9,2 м/, так и на юге /в р-не пос. Хулюмсунт мощность торфа на бугре составила 7,2 м/, хотя прослеживается увеличение средних значений мощности торфа с севера на юг. Наиболее мощные залежи торфа отмечены на Северо-Со-сьвинско-Обском междуречье /юго-запад характеризуемой территории/ и на юго-востоке на Верхнетазовско-Енисейском междуречье, к югу от долины реки Худосей. Здесь встречаемость мощности торфа, превышающей 5 м, достигает 8-10$ при средних значениях от 2,2м до 2,5 м.
Наиболее часто встречающиеся значения мощности торфа выпук-лобугристых торфяников составляет 2,0-2,5 м. Насколько изменчива мощность торфяной залежи в пределах даже одного и того же массива можно судить по профилю, проложенному через Обь-Малососьвинский водораздел в районе Нерегребного /рис. 15/. Характер распределения мощности торфа бугристых торфяных массивов показан на рис. 16.
Мощность торфа пологобугристых торфяных массивов изменяется от 0,5-1,0 м до 3,5-4,0 м /табл. 3, 4/. В отличии от выпукяобуг-ристого вида, мощность торфа пологобугристых массивов более выдержана по величине и мало изменяется в пределах одного массива. Средние значения мощности торфа пологобугристых торфяных массивов для зоны развития бугристых торфяников составляет 1,7 м, причем наблюдается увеличение мощности торфяных залежей с севера на юг. Если на Надым-Обском междуречье мощность торфа составляет 1,6асв
Млсштабы: горизонтальный t-tfeoo вертикальный f-100
Д* 10.0 зюз
Абе.отм^м
Рис. 15. Участок профиля Перегребное-Нижняя Тавда, проходящий через обширный грядово-мочажинный торфяной массив с участками выпуклобугристого (по данным v
ПНИИИСа)
Рис. 16. Характер распространения мощности торфа бугристых торфяных массивов в долинах рек Полуй, Надым, Пур и в пределах их междуречий: выпуклобугристых - а, пологобугристых - б. I - кривая плотности распределения; 2 - кумулятивная кривая выборочных распределения. С
Рис. 47 Геологический разрез краевой части выпуклобугристого торфяного массива, расположенного на поверхности первой надпойменной террасы реки Тав в районе поселка Красноселькуп
1,7 м то на юге территории - район озера Нумто, Сургутское Полесье, она достигает 2,1-2,2 м.
Б заключение отметим что бугристые торфяные массивы развиты практически на всех геоморфологических уровнях и подстилаются различными по составу отложениями. Наиболее пестрый состав отложений отмечен в выпуклобугристых массивах. Здесь наблюдается явное преобладание глинистых разностей в составе минеральных грунтов /табл. 3/. В то же время, в разрезах выпуклобугристых массивов довольно часто можно встретить прослои и линзы песков, мощность которых может достигать 4-5 м /рис. Г7/. Количественная оценка минеральных пород, подстилающих различные виды торфяных массивов севера Западно-Сибирской плиты приведены в таблице 3. Что же касается пологобугристых торфяных массивов, то не зависимо от местоположения, они во всех без исключения случаях сложены мощной пачкой различных по дисперсности песков, причем мощность песков, как правило, превышает 8-10 м. Иногда непосредственно под слоем торфа можно встретить небольшие по мощности до 1,0—1,5 м прослои глинистых пород, представленных, чаще всего, супесями или легкими суглинками /рис. 25/.
§2. Морфогенетическая классификация многолетнемерзлых торфяных массивов В настоящее время наиболее известными классификациями болотных массивов3* севера Западной Сибири являются морфологические
Под. болотным массивом здесь понимается участок земной, поверхности, занятой, болотом, границы которого представляют собой замкнутый контур, проходящий.по нулевой границе торфяной залежи /Дерцакян, Шакуров, 1965/. В связи с этим болотный массив является понятием более широким, чем торфяной массив, включающий в себя как торфяной массивов, так и окружающие его заболоченные классификации Н.Й.Пьявченко /1955/ и Л.В.Шумиловой' /1969/, которые дают наиболее полный ряд последовательных смен одних форм /разностей/ рельефа торфяных: массивов другими. В последние годы исследованием болот, в частности тундровых болот Ямала, занималась М.С.Боч /1971, 1974/. В ГШ создана классификация подтипов /"типологических разностей"/ бугристых болот, где за основу типологии принимались высота и формы бугров, структура мелкобугровых понижений, степень увлажненности их элементов и характер изображения комплексов на аэрофотоснимках /Новиков, Усова, 1979/. Сотрудниками ВСЕГИНГЕО разработана типологическая схема болот и торфяников севера Западной Сибири для целей инженерно-геологического картирования /Годосийчук, 1970, 1974/.
В основу почти всех перечисленных классификаций положен морфологический признак. Однако, единой общепринятой морфологической классификации не существует. В большинстве классификаций используются различные признаки и не только на разных, но в ряде случаев и на одной ступени /уровне/ классификации, в результате чего выделенные таксоны становятся несравнимыми. Нет единой типологии торфяных массивов. Поэтому одни и те же типы часто описываются под разными названиями, а наиболее распространенные термины "бугристый", "крупнобугристый", "выпуклобугристый" нередко фигурируют в качестве синонимов. Существующие в настоящее время морфологические классификации мерзлых, болотных массивов либо не полны, либо не выдержаны по существу, и, как правило, совершенно не отражают генетическую сторону вопроса.
В последние годы в Тюменской инженерно-геологической экспедиции геологического факультета МГУ накоплен большой фактический земли, ??'.". \:.? . .;•? ной За. "те л j с- себя торфя:-материал, по изучению торфяных массивов на севере Западно-Сибирской плиты. На основе обобщения имеющихся данных и материалов сторонних организаций /ГШ, Гипротюменьнефтегаз, ВСЕГИНГЕО, ПНИЙИС и др./, нами предлагается морфогенетическая классификация торфяных массивов северной части Западно-Сибирской плиты, которая базируется на основе принципиальной схемы классификации горных пород, разработанной. И.В.Поповым /1959/ и Е.М.Сергеевым и др. /1957/, согласно которой, всякая классификация, призванная использоваться в инженерно-геологических целях, должна быть построена на геолого-генетической основе.
Наличие органических осадков составляет основную черту торфяного массива как геологического объекта, а свойства этих: осадков являются конечным выражением торфообразовательных процессов в определенных условиях геологической среды. К генетическим типам в геологии относятся фации, образование которых связано с ведущими геологическими процессами, играющими своеобразную роль в моделировании рельефа и формировании континентального осадочного покрова /Шанцер, 1965/. В данном случае такой фацией является болотный генетический тип отложений.
Проследить генетическую роль тех или иных природных процессов в период осадконакопления, которые определяют тип торфа и в конечном итоге специфику торфяного массива, позволяет разделение последних по состоянию слагающего их торфа на многолетнемерзлые, сезонномерзлые и немерзлые /талые/*. Необходимость подобного разделения определяется не только различными условиями торфонакопле
Так как' предметом исследований в настоящей работе являются многолетнемерзлые торфяные массивы, то дальнейшие классификационные подразделения будут осуществлены только для них, а сезонномерзлые и немерзлые массивы нами не рассматриваются.
• sz ния на многолетнемерзлых и талых болотах, но и существенными изменениями при промерзании первичной структуры и текстуры торфа и,вследствие этого,» всех его свойств. Именно состояние слагающего торфяные массивы торфа определяет как морфологические, так и основные инженерно-геологические их свойства.
Решающим в формировании морфологических, и инженерно-геологических особенностей многолетнемерзлых торфяных массивов является не только факт наличия мерзлоты, но и характер и условия промерзания торфяных массивов, то есть парагенезис торфяной толщи в процессе ее криолитогенеза. Последнее обстоятельство дает нам право в пределах многолетнемерзлых. торфяных массивов различать две самостоятельные подгруппы, а именно, преимущественно синкри-огенные и преимущественно эпикриогенные торфяные массивы /табл.5/.
При разработке морфологических, элементов классификации нами учитывались структура различных участков торфяного массива, характеризующаяся степенью расчлененности и определенным сочетанием положительных и отрицательных форм микрорельефа, а также характер изображения, мерзлых торфяных массивов на аэрофотоснимках, форма и морфометрические особенности фонообразующих элементов рельефа. Другими словами, учитывались не отдельные элементы микрорельефа, которые не могут дать каждый в отдельности- сколь-нибудь цельного представления, облика даже небольшого по площади участка массива, а их территориальное сочетание. Именно поэтому, при выделении типов торфяных массивов представляется наиболее правильным положить в основу данной классификации такое сочетание элементов рельефа, которое служило бы четкой индикации на местности данного массива. Так., дифференцируя торфяные массивы по степени их выраженности в рельефе и по общему рисунку /облику торфяника/, который создается характерными, часто преобладающими по площади формами микрорельефа, нами выделено два основных типа многолетне
Болотные
Преимущественно сингенетически промерзшие /синкриогенные/
Полигональные к—*т
CD К Я шоу ъ а I *ТЗ я к к
Oi о й CD CD.
•Po о t=l в в о I I о
VJ1 о о о e
CD № CD CD О
Я О оаянр
ЧОИОЙ 4ДИ SCO та оз оз о
О к bd OK bd S 05- В К VJ"I CD в I
В OS та s
О Ота 03 в Kctt OI
03 со о » ГОЗ=) bd IS I CD E -p-fci Я я e cd<^ та- WW
CD к н bd 2 E E
Ш CD CD CD О
ОЗ 1-Э ИЗ Ol
S CD К JST3 S E Я « оэ оз bd a s e
CD 03 S О ti bJ I О
E E 1 -1та
31 Я Ц оз о a й и о ы s о
4=" О 0 1
VJ1 о о 0 1 о CD и и в
U1 о t о о
Эой«ни и та ы cd о k=-d ы « о 03 в 03 а и
1 № -?«<! t=i о DB ОНE W УЗ о к—4 t-ai та кс
1 о cd в cd- s
3h3 cjnfcl cd и гта otr< я "в bd о cd s а о s а m ойИ оэд vj1 в bd seb в a 4 1 cd к а сЬ
• я>0< о о 03 Ув о о а й ата ГО ята е cd 03 cd г и cd е ч bd та ess « s bd
Oi.cd- bd 03 03 о е в tc 03 л О я ата to w В оз о о в оз та о в к кз вся со ш 4 та в о cd к нз а в а Вс и- cd ы=<| а оз
1 та о нэ о-
О Е S 1 bd в и Б be cd сг>е б в
ЯП bd ' bd
Е о CD Я 03
И Ы L та =<! Я К Е CD
СО U1 о о
03 и S и 0 1 о fo
S CD И К S CD
VJ1 О го со
Группа (по геолого-гене тиче око му комплексу слагающих отложений)
Подгруппа (по условиям промерзания и парагенезису • торфяной толщи)
Тип (по облику всего массива, созданному преоблада' ющими формами микрорельефа)
Вид (по форме ти-пообразующих элементов рельефа) я я
В 03 cd со bd 03 I Я о bd Е О о
УЗ CD я о я я bd 5 • о s т
CD о я bd о
1 Oi Й оз о
03 та о со ч оз .в а со >е<
СО 03 о 03 в bd Я W s в В 03 03 ja 3=1 в а а в
М а о о а о о со та УЗ О S
Й >& ы в и
CD о Ol о
S g *-N. в
CD CD я та о а на о О И
УЗ та W CD о в bd О УЗ bd ^ Е О вс а CD та о Я S
CD КЗ « И CD и в CD в та tr« а НЗ СО
1 о В Е и
X оз. та оз м «
CD та В о на в к
CD И tr« CD е<
03 О та >е< о Ь1
CD Я CD НЗ В л
03 R ьэ О та >е< а а г
О CD bd CD та оз Н
Ol w в J5 03
I 2 3 4 5 6 7 8
Болотные Преимущественно эпигенетически промерзшие /эпикриогенные/ Бугристые Полого-бугристые мелкие менее 0,8 менее 40х Массивы очень пологих, часто с совершенно плоской лверши-ной" бугров, высотой от 0,5м до 1,2-1,5м средние 0,8-1,5 40-120* 1 крупные более 1,5 более 120*
Выпук-лобуг-ристые мелкие 0,5-1,5 менее 15х Отдельные торфяные бугры или i массивы относительно крутых бугров высотой от 1,5м до 10 -12м г разделенных обширными понижениями-мочажинами средние 1,5-3,5 15-40х крупные более 3,5 более 40х
Примечание: 40х - поперечные размеры бугров (м) 1
Замерзлых торфяных массивов: I/ полигональный тип торфяных массивов, характеризующийся наиболее низкой степенью выраженности элементов' микрорельефа по вертикали и четким полигональным рисунком в плане, который обусловлен трещинами по полигонально-жильным льдам, великолепно просматривающимся даже, на мелкомасштабных аэрофотоснимках; 2/ бугристый, отличающийся наибольшей расчлененностью тела торфяного массива как по вертикали /превышения бугров над мочажинами могут достигать 10 и более метров/, так и в плане /чередование отдельных бугров или небольших по площади их массивов с плоскими понижениями/ на бугры и межбугровые понижения -мочажины. Бугристые торфяники создают специфичный, ячеистый рисунок на крупно- и среднемасштабных аэрофотоснимках.
1Го форме типообразующих элементов рельефа /их проекции на вертикальную плоскость/ выделено 5 видов торфяных массивов. Таким образом, в качестве основного признака обособления, торфяных массивов в тот или иной вид, нами взята форма отдельного положительного элемента рельефа. Название вида указывает форму типообразуещего элемента рельефа и сам тип торфяного массива, например: плоскополигональный, выпуклобугристый и т.д.
В зависимости от размеров типообразующих элементов рельефа, последние подразделяются нами на мелкие, средние и крупные. В понятие мелкий, средний, крупный, применительно к бугристым типам торфяных массивов, мы вкладываем не только площадную /размеры; в плане/, как. для. полигональных массивов, но и высотную характеристику типообразующих элементов рельефа, то есть мелкий - это маленький по площади и низкий по высоте. В природе такое соотношение является наиболее распространенным.
Применение количественных градаций различных форм рельефа торфяника определяет его индивидуальность /разновидность/ в пределах того или иного вида и тем самым локализует его на местности.
Количественные критерии элементов рельефа различных видов- торфяных массивов предлагается определять по среднему значению показателя. и среднему квадратическому отклонению его частных значений от среднего, что уже практикуется для пучинных образований /Втю-рин и др., 1980/, хотя и такое подразделение не лишено условности. Так, к мелкобугристой разновидности торфяного массива относятся торфяники, высота /Ь/ и площадь / бугров которых меньше разности между их среднестатистическими значениями всех встречающихся для. данного вида бугров и половины среднего квадратического отклонения, их частных значений от среднего, то есть /?< h - 0,56* или S<S - 0,5б/. Тогда среднебугристые торфянын массивы будут фровые значения, типообразующих форм рельефа, расчитанные соответствующим образом для каждого вида торфяных массивов", приводятся в таблице S. В последней графе классификации приводится краткая характеристика рельефа для каждого вида торфяных массивов.
Итак, предлагаемая классификация, торфяных массивов севера Западно-Сибирской плиты учитывает не только морфологические особенности массивов, но, что наиболее существенно, отражает генетическую сторону вопроса. Такая классификация, на наш взгляд, наиболее полно выполняет задачу практического и теоретического порядка при инженерно-геологическом изучении многолетнемерзлых массивов. иметь бугры соответствующие значениям 0,5?> , а крупнобугристые - соответстве!