16.2. Гідрогеологія і процес розвитку болотних масивів

Б о л о т о - перезволожена дiлянка сушi, вкрита шаром торфу потужнiстю не менше 0,3 м (при меншiй потужностi торфу або при його вiдсутностi перезволоженi територiї називаються з а б о л о ч е н и м и з е м л я м и). До підтоплюваних належать земельні ділянки, в межах яких рівень ґрунтових вод піднявся у зв'язку із створенням водойми або іншої штучної причини та знаходиться на глибині, меншій 5—1 м від денної поверхні.

Розрiзняють болота низинні, верховi i пере­хiднi.

Н и з и н н і болота зароджуються в долинах рiчок, на мiсцi старорiчищ i рiзних типiв озер. Першою ознакою заболочування озера є поява на його берегах болотної рослинностi (осоки, очерету, гiпнового моху тощо)., яка згодом розростається, відмирає і перетворюється на т о р ф. Живляться такі болота, в основному, за рахунок пiдземних вод. При піднятті підземних вод до поверхні відбувається заболочування земельних угідь.

В е р х о в і болота утворюються на вододiль­них дiлянках з достатньою кiлькiстю атмосферних опадiв. Рос­линнiсть таких болiт представлена, в основному, бiлими (сфагновими) мохами. Цi болота розвиваються в умо­вах живлення виключно атмосферними водами.

Вiдклади болiт мають iндекс (b) i зафарбовуються в брунатний колiр.

В основу існуючих класифікацій боліт покладені різні вихідні принципи, з яких доцільно виділити шість основних груп.

1. Класифікації, які грунтуються на топографічних ознаках і розділенні боліт за формою рельєфу їх поверхні та за характером залягання їх на місцевості.

2. Класифікації, в основу яких покладені ознаки зволоження та характеру водного живлення боліт.

3. Класифікації, які грунтуються на розгляді рослинного по­криву боліт.

4. Генетичні класифікації, в основі яких лежать уявлення про походження боліт.

5. Класифікації, основною ознакою яких є ступінь насиченості болотних вод і торфових покладів поживними речовинами.

6. Класифікації, які грунтуються на характері мікрорельєфу боліт.

Сучасні автори, класифікуючи болота, не обмежуються одним із показників, а враховують ряд ознак, пов'язаних з основною кла­сифікаційною ознакою.

Більшість класифікацій боліт не знайшли собі застосування в гідрогеологічних дослідженнях. Це пояснюється тим, цю в них немає чіткого висвітлення взаємозалежності між основними^класи-фікаційними ознаками і водним режимом боліт. Вони не могли слу­жити основою для розробки теорії розрахунку гідрологічних і гідрогеологічних елементів боліт і методики гідрогеологічних досліджень для осушення заболочених територій.

Р. І. Аболін зазначав, що не можна характеризувати й оціню­вати складні й багатогранні явища природи на основі якоїсь однієї ознаки, хоч би навіть рослинності — цього чутливого реагента на середовище. Він твердив, що класифікація боліт повинна вра­ховувати всі головні сторони, властиві болотам як природним утворенням. До найяскравіших принципів, які виступають на передній план, він відносить склад і характер рослинності торфу, топографію боліт, потужність покладів торфу, історію розвитку, або генезис.

Різні типи боліт являють собою різні стадії роз­витку болотних масивів у різних кліматичних геоморфологічних та гідрогеологічних умовах.

Тепер ще немає загальної класифікації боліт для всіх геогра­фічних районів, розробленої на цьому принципі, бо болота ряду географічних районів ще мало вивчені. В той же час дослідна робота в галузі побудови класифікації боліт йде саме в цьому напрямі.

Не маючи можливості на даному етапі класифікувати болота різних географічних районів відповідно до викладеного принципу, гідрогеологи для практичних цілей в основу класифікації боліт пропонують класти три головні ознаки, від яких залежить водний режим болота, а саме:

геоморфологічні умови залягання болотних масивів і пов'я­зані з ними умови водного живлення суходільних масивів;

рельєф поверхні болотних масивів, який визначає умови стоку вод і ступінь їх проточності;

рослинний покрив і закономірності розподілу його по території болотних масивів.

Утворення і розвиток болотних масивів являє собою складний процес, що характеризується ростом, відмиранням і розкладанням умираючої рослинності в умовах надмірно зволожених грунтів, цьому процесі водний режим болотного масиву і прилеглих нього територій відіграє дуже важливу роль як у початкових стадіях заболочення суходолу чи водойми, так і в наступному розвитку вже створеного болота.

Зміни водного режиму супроводжуються змінами умов існування рослин, у зв'язку з чим змінюється видовий склад і струкура болотних фітоценозів, швидкість приросту й рдзкладу рослинної маси.

Як наслідок цього змінюється швидкість нагромадження тор­фу — швидкість росту торфовища.Все це, в свою чергу, впливає на зміну водного режиму болота: висоту стояння рівнів, розподіл уклонів дзеркала ґрунтових вод, водне живлення болота тощо.

В результаті цих взаємозв'язаних процесів починається розвиток болота, який зовні проявляється впоступовому нагрома дженні торфу, збільшенні товщини торфового покладу та піднятті поверхні болота над початковою поверхнею грунту або початковим рівнем водойми (при заболоченні водойм), а також у збільшенні розмірів болота в плані й поширенні заболочування на суміжні з болотом мінеральні землі або незаболочені ділянки водойми.

Разом з цим відбувається послідовна зміна угруповань рослин на поверхні болота, зміна гідрогеологічних умов, водного режиму болота та рельєфу поверхні болота. Інколи розвивається особлива гідрографічна сітка на основі розвитку ерозійних процесів, що супроводжуються утворенням на болотних масивах болотних рівчаків, річок та озер.

Тому розвиток болота не слід вважати процесом самого тільки торфонагромадження. Розвиток болота — це цілком закономірна зміна всіх його властивостей, у тому числі зміна за часом водною режиму болотного масиву в цілому й окремих його ділянок. Отже, процеси ерозії і деградації боліт, що спостерігаються нанайпіз\ ніших стадіях розвитку сучасних болотних масивів, треба розгля­дати як невід'ємну сторону процесу розвитку боліт.

Характерною рисою розвитку болотних масивів є певна послі­довність зміни рослинності на території болотного масиву, яка полягає в тому, що евтрофну болотну рослинність, властиву раннім стадіям, поступово замінює мезотрофна, а потім оліготрофна, характерна для пізніших стадій розвитку масивів.

У ранніх стадіях, поки потужність торфових покладів мала, болотні води, як правило, багатші на мінеральні солі, ніж в пізніших стадіях розвитку масивів. В міру потовщення торфого шару і підняття поверхні болота над/ навколишньою поверхневий приплив ґрунтових і поверхнево-стічних вод на територію болота зменшується, роль ґрунтового живлення відповідно знижується а роль атмосферного живлення у водному балансі болота підвищується. Внаслідок цього у субстраті зменшується кількість поживних речовин, що призводить до витіснення евтрофної і мезо трофної рослинності оліготрофною.

Рис. 58. Будова торфового покладу, який пройшов тільки оліготрофну фазу розвитку:

1 — профілі максимальних і мінімальних горизонтів ґрунтових вод; 2 — поверхня болота; З — місця, де знаходяться водомірні свердловини; 4 — дно торфовища з піщаних грунтів; 5 —дно торфовища з глинистих грунтів; 6 — низинний торф хвощовий; 7 —низинний торф осоковий; 8 — верховий торф сосново-пухівковий; 9— верховий торф пухівково-сфагновий; 10— верховий торф швихцереїво-сфагновий; 11 — верховий торф моховий; 12 — верховий торф моховий сфагновий.

Ця послідовність у зміні рослинності зумовлює таку послідов­ність у напластуванні відповідних їй основних трьох типів торфів — низинного (евтрофного), перехідного (мезотрофного), верхового (оліготрофного).

Нижні горизонти покладів, складені низинними торфами, ство­рюються з відкладів евтрофної рослинності. Як тільки поверхня масиву виявиться в умовах збіднілого живлення, торф починає відкладатись мезотрофними фітоценозами, що створюють різні види так званого перехідного торфу. Дальше підвищення поверхні масиву супроводжується тим, що оліготрофні фітоценози ство­рюють відповідні їм види верхового торфу.

Якщо у водному живленні болотного масиву беруть участь грунтові води, евтрофнафаза розвитку іноді може зберігатися дуже довго.

Потужності торфу в болотних масивах, складених тільки ни­зинними торфами, можуть досягти 6—7 м і навіть більше. Прикладами можуть бути гіпнові болота Західного Сибіру, низинні болота долини р. Ангари.

Якщо процес торфонагромадження починається на бідних піщаних грунтах в умовах живлення атмосферними водами, майжепозбавленими мінералізації, за­болочувана територія з самого початку вкривається/мезотроф-ною або оліготрофною болотною рослинністю. В таких випадках у складі торфового Докладу бо­лотних масивів низинного тор­фу немає, і вся товща торфо­вого покладу складена або мезотрофним і оліготрофним тор­фами або самим тільки оліго­трофним.

Поряд з цією загальною за­кономірністю розвитку рослин­ного покриву та будовою тор­фових покладів, властивою в загальних рисах всім болотним масивам, хід розвитку болотного масиву, формування його рельє­фу, розташування рослинних асо­ціацій на території болотного масиву можуть бути досить різноманітні залежно від гео­морфологічних, кліматичних і гідрогеологічних умов.

П роцес заболочування почи­нається в першу чергу в міс­цях зниження рельєфу місце­вості — в замкнених улоговинах і западинах, у долинах і без­стічних зниженнях на рівнинах тощо, де найсприятливіші умови для прояву надмірного зволо­ження! верхніх горизонтів грун­ту. Заболочування підвищених ділянок земної поверхні почи­нається пізніше, коли шар тор­фу в негативних елементах ре­льєфу досягає вже такої потуж­ності, що болотний масив має можливості розростатися в ши­рину, поступово захоплюючи й покриваючи більш підвищені ділянки рельєфу. Цей процес — прямий наслідок зміни гідро­геологічного режиму території при заболочуванні від'ємних еле­ментів рельєфу

У міру заповнення торфом западин змінюється гідрогеологічний режим не тільки самих западин а й територій суходолу, що розта­шовані між ними (рис. 59) Рівні ґрунтових вод у депресіях рельєфу підвищуються супроводжуючи поступово поверхню болота, що підвищується при нагромадженні торфу Уклони дзер­кала ґрунтових вод зменшуються внаслідок вирівнювання, а стік води через масиви, складених мінералізованими грунтами, утруднюється. Че­рез це рівні ґрунтових вод підвищуються по всій тери­торії і заболочування поши­рюється на підвищених ді­лянках рельєфу.

Ізольовані спочатку бо­лотні масиви що утворилися в западинах і депресіях рель­єфу, поступово зливаються в один болотний масив, який має різну потужність покладу торфу відповідно до харак­теру заболоченої території.

Так утворилися на обширних плоских вододільних просторах і рівнинах великі й складні за своєю будовою болотні масиви. Тоді, коли заболо­чуються глибокі западини з крутими схилами, можливість росту болотних масивів у ширину обмежена.

Такі масиви, в міру торфонагромадження, до пізніх стадій роз­витку зберігають ізольовані положення на місцевості, являючи собою прості болотні масиви.

У процесі розвитку болотних масивів змінюється також і болот­ний ландшафт.

Кожній стадії розвитку болотного масиву відповідають законо­мірно визначені розташування угруповань рослин на його поверхні, рельєф, розташування елементів гідрографічної сітки, будова покладу торфу та характер мікрорельєфу. Таким чином, кожна стадія розвитку болотного масиву має характерний для неї тип болотного ландшафту.

Є. А. Галкіна, на основі вивчення болотних ландшафтів за допо­могою аерофотозйомки, пропонує таку класифікацію болотних ландшафтів.

І. Болотний мікроландшафт — низинна ландшафтна одиниця. Це ділянка болотного масиву, зайнята однорідною рослинною асоціацією чи однорідним комплексом рослинних асоціацій.

II. Болотний мезоландшафт — класифікаційна одиниця, рівнозначна поняттю простого болотного масиву. Я^к к правило, типи болотних мезоландшафтів добре виражені на простих болотних масивах, що утворюються в ізольованих западинах, різних за своєю формою і місцем залягання.

III. Болотний макроландшафт — це найкрупніша одиниця болотних утворень. Він характеризує систему злитих в один масив простих болотних масивів у процесі їх розростання в плані.

Розглядаючи болотні ландшафти, які відбивають різні стадії розвитку болотних масивів, Ю. Д. Цінзерман і Є. А. Галкіна, на основі аналізу та обробки великої кількості фактичного мате­ріалу про болота зони тайги помірного клімату, пропонують виді­лити два напрями розвитку простих болотних масивів: центрально-та периферійно-оліготрофний.

При центрально-оліготрофному розвитку болотного масиву зміна евтрофної рослинності на мезотрофну і потім оліготрофну відбувається спочатку в центральних частинах, найбільш віддале­них від меж болотного масиву з мінеральними землями. На околи­цях масиву у місцях контакту із суходолом евтрофна й мезотрофна рослинність зберігається часто до останніх стадій розвитку масиву, якщо проточність вод і мінеральне живлення на периферії масиву не зменшуються в міру торфонагромадження.

Центрально-оліготрофний хід розвитку характерний для прос­тих болотних масивів, що утворюються в замкнутих (безстічних) або напівзамкнутих (стічних) улоговинах. Область поширення цього типу розвитку простих болотних масивів дуже велика. До нього належить більшість простих болотних масивів районів четвер­тинного зледеніння.

При центрально-оліготрофному розвитку боліт води, що сті­кають з прилеглих підвищень рельєфу до болотного масиву, а та­кож атмосферні опади, що випадають на поверхню масиву, не маючи доброго стоку в межах болота, створюють умови, в яких у субстраті зменшується кількість мінеральних солей і закисленість органіч­ними (гуміновими) кислотами починається в центральних части­нах болотного масиву, які лежать на найбільших відстанях від мінеральних берегів (рис. 60).

У центральних частинах масиву, куди спрямовується із периферії улоговини, води виявляються найменш проточними. Якщо улоговина не має поверхневого стоку, води в ній практично повністю застійні. Таким чином, у центральних частинах заболочу­ваної улоговини водний обмін і кисневий обмін, який зумовлює процес розкладу органічних залишків рослин, найбільш сповіль­нені, процес утворення гумінових кислот (продукту неповного розпаду органічних речовин в умовах недостатньої кількості кисню) проходить найінтенсивніше, проявляючи свого роду кон­сервуючу дію на відмерлі частини рослин і ще більше сповільнюючи процес розкладу.

З цієї причини процеси розкладу рослинного матеріалу в цеп трі заболочуваної улоговини відбуваються повільніше, ніж на її периферії, де проточність вод, вологообмін і кисневий обмін більші, викликаючи відповідно інтенсивніше нагромадження торфу в цен­трі, ніж на краях улоговини.

Такий хід торфонагромадження на відповідних стадіях роз­витку болотного масиву супроводжується більшим підвищенням. Поверхні болота в центрі, ніж на периферійних ділянках, тобто и|ш:шоднть до утворення випуклого рельєфу.

При периферійно-еліготрофному розвитку болотного масиву зміна евтрофної і мезотрофної болотної рослинності на оліготрофну початку відбувається на периферії масиву, а потім у центральних Іого частинах. При цьому до останніх стадій розвитку болотного масиву в центральних його частинах може зберігатися мезотрофна а евтрофна рослинність.

П ериферійно-оліготрофний хід розвитку властивий бо­лотним масивам, що утворю­ються в умовах сильно роз­членованого рельєфу, у від­носно вузьких долинах, які мають більш або менш значні уклони дна та стік води вздовж долини.

Характерними приклада­ми подібних болотних маси­вів може бути багато боліт Карелії і Кольського півост­рова. Ареол поширення цього типу розвитку болотних ма­сивів, зумовлений особли­востями рельєфу, відносно малий.

Розвиток болотного маси­ву в разі периферійно-оліго-трофного ходу відрізняти­меться від центрально-оліго­трофного тому, що в даному випадку процес болотоутво-рення відбувається в долинах, які мають значні поздовжні уклони дна і більш або менш добру проточність у напрямі загального схилу (рис. 61).