грунтовыми водами. Состав растительных останков смешанный: древесно-травяной или древесно-моховой; зольность 10–15 %. Топяные торфа формируются в условиях постоянного переувлажнения; отличаются повышенной мощностью – до 3 м и наименьшей для низинных торфов зольностью – не более 10 %. Состав торфов травяной или моховой.
Низинные торфа распространены в лесных зонах умеренных и низких широт. В Беларуси они господствуют, занимая около 80 % площади всех торфяников. Встречаются повсеместно, наиболее характерны Полесью. Приурочены к отрицательным формам рельефа; сложены гипновыми, осоковыми, тростниковыми и древесными торфами.
Торфа верхового типа приурочены к понижениям рельефа, где атмосферные осадки скапливаются в поверхностных породах над ближайшим водоупором. Дождевые воды обладают кислой химической реакцией, бедны минеральными солями. Они выщелачивают из грунта питательные вещества, и, заполняя поры, препятствуют доступу воздуха к корням деревьев и трав – развиваются лишь мхи. Вначале распространяются мхи зеленые – гипновые (кукушкин лен), а затем сфагновые. Их останки формируют торф. Ферменты сфагнума разрушают протоплазму отмерших клеток. Высвободившиеся азот и минеральные соли усваиваются живым сфагнумом – зольность вверх по разрезу нарастает. В целом зольность торфов верхового типа минимальна и не превышает 4 %. В минеральной части господствует SiO2. Азота и серы содержится меньше, чем в низинных торфах – соответственно 1,5 % и 0,2 %.
Торфонакопление в верховых болотах начинается и активно протекает в центре массива, поскольку на края стекают минерализованные воды, препятствующие развитию сфагнума. Образуется торфяная залежь с выпуклой поверхностью. На верховом торфянике может расти болотная сосна, кустарники и кустарнички, корневищные травы: осоки, злаки. Бедность элементами питания не позволяет всем группам растений развиваться одновременно – происходят смены растительности, отражающиеся в составе и строении торфа. Особенность разреза верховых торфяников – чередование горизонтальных слоев состава мохового (широкие и светлые) и древесного (узкие и темные).
Верховые торфяники характерны зонам тундры, лесотундры, тайги. Здесь их мощность достигает 2–10 м, а в тайге и до 20 м. В Беларуси верховые торфяники занимают более 13 % площади болот. Чаще всего встречаются в Поозерье и на Центрально-Березинской равнине. Сложены торфами сфагновыми, пушицево-сфагновыми, шейхцериевыми, иногда содержат остатки древесины.
Торфа переходного типа возникают в условиях относительно бедного минерального питания и сильного обводнения [22]. Их состав – смесь останков растений болот низинных и верховых. Мощность небольшая, зольность невысокая (4–8 %), содержание азота среднее – до 2,6 %. Среди всех торфяников Беларуси на долю переходных выпадает около 6 % площади, встречаются они там же, где и верховые.
Большая часть торфяников умеренных и приполярных широт накопилась в голоцене. Погребенные торфяники плейстоценового возраста встречаются редко. Чаще всего ископаемые торфа представлены межледниковыми осадками мощностью 1–3 м (от нескольких сантиметров до 8–15 м). Известны также маломощные торфа интерстадиалов и даже тонкие прослои перигляциальных торфов.
В болотах могут накапливаться терригенные (песчано-глинистые) и хемогенные осадки, образующие прослои, линзы и гнезда внутри торфа. Хемогенные накопления характерны низинным болотам. Они представлены белесым известняком СаСО3, приносимым жесткими подземными водами. В болотах умеренных широт, особенно в зонах тайги и смешанных лесов накапливаются железные руды: светло-серый сидерит FeCO3, превращающийся в результате окисления в бурый лимонит Fe2O3nН2О. Нередко в восстановительной среде образуется изумрудно-синий вивианит (Fe3PO4)28Н2О, который, окисляясь на воздухе, быстро меняет окраску на бледно-серую. При выветривании вивианит переходит сначала в фиолетово-синий керченит, а затем в желтовато-серый пицит.
17. Подземноводные отложения
Подземноводные отложения формируются в пещерах, либо на земной поверхности – в местах выхода подземных вод. Чаще всего представлены известняками, накапливающимися по следующей схеме. Сквозь грунты просачивается атмосферная вода, обогащенная углекислым газом (CO2) – имеющая кислую реакцию и повышенную агрессивность. Растворяя карбонаты, вода обогащается бикарбонатом кальция: CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2. Выходя на поверхность, вода отдает часть углекислоты – бикарбонат переходит в карбонат кальция. Кальцит частично кристаллизуется, выпадает в осадок. Подземноводные отложения делятся на два генетических подтипа: источниковый и пещерный.
Источниковые отложения накапливаются на земной поверхности в местах выхода подземных вод. Чаще всего представлены травертинами – хемогенными натечными, пористыми и легкими известковыми туфами. Травертины формируются в сухом климате путем осаждения кальцита из вышедших на поверхность гидрокарбонатных вод. В травертинах встречаются органические останки, отпечатки растений и животных. Местами травертины образуют значительные по площади и мощности скопления в форме террас (крупнейшие находятся в Йеллоустонском национальном парке и на западе Турции – Помуккале). Встречаются также рыхлые образования карбонатного или железистого состава.
В четвертичной системе Беларуси роль источниковых отложений незначительна. Представлены рыхлыми карбонатными, реже железистыми породами. Накапливались в межледниковья и в послеледниковье, надежно диагностируются в голоценовых слоях и, изредка, в муравинских [20]. Наибольшие объемы формировались в атлантическое время, когда уровень грунтовых вод поднялся, началось активное выщелачивание карбонатов и массовое образование источников. Большинство известных образований приурочено к Белорусской гряде. Встречаются на склонах возвышенностей и речных долин в виде линзообразных залежей площадью до нескольких гектаров, иногда – куполов, слабо выделяющихся в рельефе. Мощность накоплений составляет 0,5–2 м, изредка до 4 м. Залегают на поверхности, либо под маломощными делювиальными, болотными или другими породами. Состоят, в основном, из мучнистого кальцита, содержание которого достигает 55–99,6 %. В качестве примесей содержат зерна песка, алеврита, частицы глины и разложившейся органики. Окраска почти белая, со слабым желтым, бурым или серым оттенком. Как правило, породы представлены невыдержанными по мощности и простиранию, часто замещающими друг друга прослоями материала рыхлого зернистого, кусковатого или мучнистого. Рассыпчатые мучнистые пресноводные известняки называются гажа. Очень редко источниковые отложения Беларуси сложены железистым материалом бобовидной структуры.
Пещерные (спелеогенные) отложения в составе четвертичной толщи Беларуси не выявлены.
18. Ледниковые отложения областей древнего оледенения
Среди поверхностных накоплений регионов покровных оледенений квартера главенствуют отложения ледниковой формации. На территории Беларуси они занимают до 88 % объема четвертичной толщи [15]. В их составе доминируют моренные, флювиогляциальные, лимногляциальные.
Моренные отложения (собственно-ледниковые) образованы гетерогенным материалом, захваченным, перенесенным и накопленным ледником. Морены накапливаются в результате абляции ледника, столкновения движущегося ледника с препятствием, или перенасыщения ложа ледника обломками. Моренные образования – главный генетический тип ледниковых отложений – слагают до 52 % объема четвертичной толщи Беларуси, встречаются примерно на 90 % площади [15].
Моренные накопления формировались внутри границ развития ледников. Распространение моренных горизонтов по вертикали и горизонтали дискретно – их количество может быть разным на смежных территориях. Мощность морены одного ледникового покрова может достигать на равнинах 100 м и более. Мощность морены зависит от многих факторов: она максимальна в пределах доледниковых понижений рельефа; наличие “живых” тектонических разломов способствует накоплению морены повышенной мощности; мощность морен резко увеличивается там, где активнее всего шли подвижки ледового фронта и где сталкивались ледниковые потоки. Морены, как правило, подстилаются и перекрываются флювиогляциальными и межледниковыми отложениями. Древнейшие морены залегают на доледниковых породах. Очень часто моренные накопления обнажаются на дневной поверхности, перекрываясь только элювиальными или делювиальными слоями. Моренные отложения равнин делят на основные, конечные, абляционные, бассейновые и др.
Вещественному составу большинства морен характерны следующие особенности.
Наличие обломков разной величины: от глыб до глинистых частиц, которые в моренной толще распределяются сравнительно равномерно. Гранулометрический состав морен зависит от состава подстилающих пород и от особенностей дробления, истирания и выветривания обломков при переносе. Переносимые обломки могли разрушаться вплоть до алевритовой фракции. Глинистые частицы в основном захватывались из подстилающих пород. В целом моренные отложения равнин литологически представлены грубыми валунными супесями и суглинками.
Среди крупных обломков преобладают угловатые и слабо окатанные. Наиболее типичны утюгообразные глыбы и валуны.
Тесная связь вещественного состава моренных и доледниковых пород. Породы, захваченные днищем ледника, обычно перемещались не более нескольких десятков километров.
Изменение петрологического и минерального состава вниз по разрезу, и по мере удаления от питающих провинций. В древнейших моренных горизонтах преобладают обломки устойчивых кристаллических пород, принесенных из области экзарации. В вышележащих моренах растет доля обломков менее прочных осадочных пород. От молодых морен к древним растет содержание устойчивых песчаных и алевритовых частиц. С удалением от ледниковых центров понижается доля принесенного материала растет значение местного: доля обломков скандинавских пород в моренах севера Беларуси составляет до 18%, на юге она понижается до 2%.
Окраска морен различна. Распространены как унаследованные цвета, определяемые окраской пород, захваченных ледником, так и вторичная окраска, обусловленная гипергенными преобразованиями. Процессы окисления придают отложениям бурые и красные тона, восстановительные условия – голубовато- и зеленовато-серые, обогащение органикой – темно-серый цвет. Чаще всего молодые морены бурые и красновато-коричневые, более древние – сизо- и зеленовато-серые.
Условия образования морен отражены в текстурах, поэтому названия фаций соответствуют текстурам (рис. 45). Текстуры морен по времени возникновения делят на две категории: первичные – сформировавшиеся во время седиментации морен, и отражающие особенности осадконакопления; вторичные – возникшие после отложения материала и свидетельствующие о характере постседиментационных процессов.
Первичные текстуры делят на два генетически сопряженных типа: гляциодинамические и вытаивания. Гляциодинамические текстуры обусловлены спецификой движения ледника, формируются при его наступлении. Представлены ориентированными текстурами, в том числе слоистыми. В зависимости от способа движения ледника, гляциодинамические текстуры делят на три группы: текстуры пластического течения, текстуры движения по внутренним сколам, текстуры глыбового скольжения. Текстуры вытаивания формируются при абляции. Наиболее распространена массивная – смесь разнородного материала без признаков сортировки. Генетическая связь между текстурами проявляется в том, что массивная текстура может наблюдаться внутри слоистых, выполняя собой прослои и линзы, или же отдельные карманы.
Ледниковое давление нередко ведет к нарушениям слоев горных пород, формируя разного рода гляциодислокации – как дизъюнктивного, так и пликативного характера. Гляциодислокации распространены закономерно: представлены там, где перед фронтом наступающего ледника имелось препятствие в рельефе; где сочетались достаточная мощность пластичных поверхностных пород (мела, глин) и сравнительно неглубокое залегание прочных (доломитов, песчаников, пород фундамента). Изучение элементов залегания дислоцированных отложений позволяет восстанавливать направление движения ледников или их частей.
Рис. 45. Принципиальная схема строения основной и конечной морены [6]:
1– текстуры захвата;2– морена;3– ледниковое ложе, выработанное в твердых породах;4– ледниковое ложе, образованное рыхлыми породами;5– гляциодиапиры;6– надвиги в морене;7– моренные чешуи;8– текстуры захвата
В областях развития донной и конечной морены часто встречаются ледниковые отторженцы – блоки малоизмененных доледниковых пород, сорванные, перенесенные, а затем целиком включенные в состав моренных горизонтов. Благоприятные для образования отторженцев условия возникают при глыбовом течении ледника. Размеры отторженцев на территории Беларуси достигают 3,5 км по простиранию и 140 м по мощности [20]. Разновидность отторженцев – эрратические (блуждающие) валуны – отшлифованные обломки кристаллических пород, принесенные ледниками.