Погребенные межледниковые торфяные отложения. Месторождения торфа Торфяные месторождения

Торф - это природное горючее, порода биологического происхождения, веками откладывавшаяся на дне болот или застойных водоемов. Внешне представляет собой бурую землистую рыхлую массу, в структуре которой можно заметить останки растений, мелких животных и прочие наслоения, откладывающиеся в ил на дне болот.

Процесс формирования залежей торфа

Условия формирования материала имеют собственную специфику: полного разложения компонентов, составляющих сложную структуру торфа, не происходит, имеет место лишь отмирание и частичное разложение в условиях малого количества кислорода. В результате таких преобразований образуется материал с высоким содержанием углерода, сланцевого газа и прочих дополнительных элементов.

Классифицируется как горючее полезное ископаемое, поскольку основным применением торфа в промышленности является использование в качестве топлива, но является специфическим удобрением, применяющимся в сельском хозяйстве.

Добыча торфа - развитая отрасль производства, Россия имеет большие запасы породы и уступает пальму первенства в объеме разведанных месторождений только Канаде.

Торфяные залежи по странам мира

Запасы торфа в мире довольно велики. Он занимает примерно 3% площади суши. Чем севернее, тем богаче месторождениями торфа территории различных стран. Это обусловлено возрастанием объемов запасов пресной воды по мере удаления от экватора, а в северных районах имеются наиболее удачные условия для образования больших залежей торфа.

Мировые запасы ископаемого на сегодня оцениваются в 500 млрд т. Россия занимает 2 место в мире по разведанным запасам, которые составляют около 188 млрд т, уступая в этом вопросе Канаде, чья доля составляет около 200 млрд т. Кроме того, торфяная промышленность широко развита в:

• Германии;
• Швеции;
• Финляндии;
• Латвии;
• Ирландии.

Лидирует по объемам добычи торфа Финляндия, в которой торф широко используется для обогрева жилья или централизованного отопления и горячего водоснабжения. Добыча ископаемого сосредоточена в северном регионе Европы, где добывается до 80% от общей мировой добычи.

Какими способами добывают торф

Торфяная промышленность располагает двумя основными способами добычи:

• Карьерный.
• Поверхностный.

Карьерный. Порода вырезается большими частями, делится на брикеты определенного размера (кусковой торф) и отправляется на дальнейшую переработку. Используются экскаваторы или подобные им багеры, дающие возможность механизировать процесс и получить высокую производительность.

Недостатком способа является необходимость последующей сушки и обработки материала, что вынуждает перевозить сырой материал, создает непроизводительную нагрузку на транспорт. Добыча сосредоточена в одном месте.

Поверхностный. Порода срезается с поверхности грунта тонким слоем в 2–3 см, предварительно он разрыхляется и просушивается. По сути, собирается уже подготовленный к использованию торф.

Разновидности добываемой породы

В соответствии с технологией добычи различают виды породы:

• фрезерный;
• гидроскреперный;
• кусковой;
• багерный;
• резной.

Фрезерный. Он добывается методом рыхления тонкого поверхностного слоя (2–3 см), выдерживается некоторое время для просушки, для чего его переворачивают для лучшего вывода влаги при помощи ворошилки, установленной на тракторе, и пакуется в валки.

Все работы производятся прямо на месте добычи, вывозится практически готовая к дальнейшему применению порода. Способ весьма удачен, но полностью зависит от погоды, так как все операции производятся под открытым небом.

Вынимается при помощи ковша скреперных лебедок. Полученная порода получила название гидроторф.

Кусковой . Вынимается экскаваторами, размер фракции не менее 500 г.

Багерный. Способ добычи представляет собой разновидность экскаваторной добычи, когда используются специальные ковшовые рамы - багеры. Способ отличается высокой степенью механизации, но требует поверхности, лишенной пней или прочих древесных препятствий. На открытых площадках без механических препятствий методика демонстрирует высокие результаты.

Добывается на мелких предприятиях. Работы выполняются вручную, обычными лопатами, или с применением малой механизации. Доля такого способа добычи в настоящее время мала, поскольку производительность методики крайне низка.

Какой бывает торф

Торф - порода, образующаяся в заболоченных местностях, поэтому он всегда содержит много воды. Большинство запасов материала приходится на регионы с большим количеством болот, водоемов со стоячей водой или мелких рек со слабым течением. Исключением являются мелиорированные участки, откуда вода была отведена довольно давно и поверхность грунта успела хорошо просохнуть, давая возможность вести промышленные разработки торфа.

Если рассмотреть происхождение и последующий морфизм породы, это переходная стадия при образовании бурого угля. Чем длительнее процесс залегания, тем меньше в составе породы органических останков и тем выше плотность материала. По уровню залегания различают:

• Верховой торф.
• Низинный торф.

Верховой торф . Возникает от разложения мха, пушицы или сосны. Имеет малое количество кальция и, соответственно, высокую кислотность, вследствие чего не используется в качестве удобрения.

Низинный торф . Образуется от перегнивания ольхи, осоки или мха. Содержит высокий процент кальция, кислотность материала снижена. Этот вид ценится высоко и применяется в сельском хозяйстве как удобрение. Имеет три степени разложения органики: слабую, среднюю и сильную, которая ценится выше всех.

Названия обоих материалов возникли в связи с местами их добычи - более высокие участки либо низины, поймы рек, заболоченные пустоши. Выделяют древесный торф, содержащий большое количество останков коры, древесины и листьев различных пород дерева, растущих по берегам или на площади болот. Именно такие регионы и славятся месторождениями торфа, которые могут занимать весьма крупные площади - по 1000 га и больше.

Где применяется торф

Использование породы в различных направлениях деятельности довольно широко. Она применяется в следующих областях:

• Энергетика. Используется в качестве недорогого и вполне эффективного топлива.
• Сельское хозяйство. Порода является хорошим удобрением, изменяющим и регулирующим состав почв.
• Животноводство. Служит подстилкой для скота, позволяющей организовать качественное и недорогое содержание животных.
• В строительстве из торфа делают утепляющий материал.
• В медицине он служит материалом для грязевых ванн.
• При помощи торфа делается виски.
• В экологии торф используется как хороший сорбент.

Такое широкое применение породы и относительная дешевизна его добычи делают породу весьма выгодным и удачным для многих направлений производственной деятельности полезным ископаемым, дают основания причислить торф к разряду важных и необходимых ресурсов.

Специалисты отмечают высокую экологичность использования такого топлива, так как торфяная зола гораздо проще утилизируется и не засоряет атмосферу вредными выбросами. Содержание оксидов или азота в шлаках гораздо ниже и может быть практически полностью удалено без последствий для окружающей среды.

Внесение торфа в состав пахотных почв позволяет обновить в них содержание необходимых минералов, сбалансировать наличие всех компонентов, необходимых для роста посевных культур. Применение торфа в сельском хозяйстве, упавшее в конце 90-х годов прошлого века до критических размеров, понемногу восстанавливается, вытесняя вредную для состояния почвы химизацию.

Перспективы торфяной промышленности

Эффективно применение торфа в лечебных целях. Торфотерапия, более эффективная, чем лечение грязями, позволяет лечить различные заболевания - артриты, ревматические состояния, сердечно-сосудистые нарушения и многие другие недомогания. Процедуры действуют намного мягче и легче переносятся пациентами.

Перспективы и возможности материала недооценены, нуждаются в более интенсивном использовании и разработках. Запасы ископаемого, простота добычи и переработки делают торф выгодным, эффективным материалом для разных сфер деятельности или промышленности.

ТОРФЯНАЯ ЗАЛЕЖЬ (а. peat deposit; н. Тоrflager, Тоrfablagerung; ф. gite de tourbe; и. yacimiento de turba, deposito de turba, criadero de turba) — геологическое тело, образованное напластованием торфов различных видов, закономерная смена которых отражает изменения условий водно-минерального питания, растительного покрова и процесса торфообразования. Основные характеристики торфяной залежи: генетический тип и вид, размеры (площадь) в границе промышленных глубин и в нулевой границе, глубина, мощность торфа, мощность минеральных прослоек, наличие и мощность сапропеля , влажность , степень разложения, зольность , и др.

Торфяные залежи подразделяются на четыре типа: , смешанный и . К низинному типу относятся залежи с мощностью низинных торфов свыше половины общей глубины, слой верховых торфов не превышает 0,5 м; к переходному типу — залежи, сложенные переходными торфами не менее чем на половину общей глубины, слой верховых торфов не превышает 0,5 м. Смешанный тип включает залежи, в которых слой верховых торфов составляет менее половины общей глубины, но не менее 0,5 м; нижние слои могут быть сложены низинными или переходными торфами. Верховой тип включает залежи, где слой верховых торфов составляет не менее половины общей глубины; нижняя часть залежи может быть сложена переходными или низинными торфами.

Типы торфяной залежи подразделяются на подтипы (лесной, лесо-топяной и топяной) и виды, в зависимости от преобладания или сочетания соответствующих подтипов, групп или видов торфов; иногда учитывается и очерёдность напластования. Каждый вид залежи имеет осреднённый показатель глубины, степени разложения, зольности и влажности. Наибольшие средние глубины имеют торфяные залежи верхового типа топяного подтипа (5 и более м), наименьшие — лесного подтипа (1,2-1,7 м). Средние показатели степени разложения наиболее высокие у торфяной залежи лесного подтипа (45-55%), низкие — у топяного подтипа (20-30%). Средняя влажность имеет обратную зависимость — у топяных торфяных залежей — высокая (91-93%), у лесных — наименьшая (88-89%). Наиболее низкая средняя зольность у торфяных залежей верхового типа (2,7-4%), наиболее высокая — у низинного типа (6,5- 12%). Коэффициенты вариации для степени разложения и зольности не превышают 30%, для влажности — 2%. Чаще других встречаются залежи верхового и низинного типов; торфяные залежи верхового типа распространены большей частью в лесной зоне на торфяных месторождениях водораздельных зандровых и моренных равнин, вторых и третьих террас. Торфяные залежи низинного типа — преимущественно на торфяных месторождениях пойм, поименно-притеррасных и частично на месторождениях котловин водораздельного моренного рельефа . Строение торфяных залежей и их качественная характеристика предопределяет направление использования и способ разработки. Например, фускум, комплексная верховая и магелланикум залежи разрабатываются фрезерным способом, продукция используется как термоизоляционный и подстилочный материал (верхняя слаборазложившаяся часть), а также как топливо; залежи низинного типа — для сельского хозяйства и топлива.

Изучением погребенных межледниковых торфяных отложений занимались многие ученые: В. Н. Сукачев, В. С. Доктуровский, Н. Я. Кац и С. В. Кац, В. П. Гричук, С. Н. Тюремнов, Г. Ф. Мирчинк и др.

Четвертичный период для европейской части Советского Союза характеризуется неоднократными оледенениями. Первое оледенение (лихвинское) доходило до линии Мозырь - Рославль - Центральная полоса - Кострома. Второе, максимальное, оледенение (днепровское) покрывало значительно большую часть Советского Союза, спускаясь двумя языками по р. Днепру до широты г. Кременчуга и по Дону до устья р. Медведицы. Третье (валдайское) оледенение достигло границы: Слуцк - Минск - Орша - Калинин - Ростов - Галич.

Каждый из ледников, отступая, оставил толщи валунных суглинков и флювиогляциальных отложений, а в межледниковые эпохи с потеплением климата на территории, занятой ледниками, развивалась пышная растительность, в том числе и болотная, отложившая мощные толщи торфа. Находки торфяных отложений, перекрытых мореной, приурочены главным образом к территории, находящейся в границах валдайского оледенения, и относятся к днепровско-валдайской межледниковой эпохе.

К более древней лихвинско-днепровской межледниковой эпохе относятся в основном ископаемые озерные отложения, обнаруженные близ г. Лихвина Калужской области. Общая мощность их достигает 14 м. Состоят они из нескольких слоев, различных не только по минеральному составу, но и по заключающимся в них растительным остаткам и пыльце.

На границе песков и озерных отложений найдена пыльна ивы. В нижних слоях озерных отложений преобладает пыльца сосны и ели; в других образцах найдены пыльца пихты и ели, а также древесина ивы, ели, лиственницы и остатки многих водных растений. В вышележащих слоях к пыльце этих пород прибавляется пыльца липы, дуба, вяза и лещины. Здесь же найдены макроскопические остатки: листья бука, семена граба, древесина тисса, семена телореза (Stratiotes) и кувшинки наяды (Najas marina), а также плоды водяного ореха (Тгара natans). Кроме того, найдены остатки вымершей в Европе кувшинки (Euryale ferox u Е. europes, современный ареал - Восточная Азия, южнее Маньчжурии). Эта последовательность смен ископаемых остатков свидетельствует о постепенном потеплении климата.

Вышележащие находки отмечают вновь наступившее похолодание: здесь найдены лишь пыльца сосны, ели, березы и ивы. Таким образом, климат лихвинско-днепровской межледниковой эпохи пережил холодную, теплую и вторую холодную фазы.

Межледниковые отложения торфа обнаруживаются преимущественно в откосах оврагов, в крутых берегах рек и озер, иногда при рытье колодцев, глубоких карьеров. Обычно их погребают мощные толщи ледниковых отложений; такие же ледниковые отложения, но более раннего оледенения и подстилают их.

Наиболее часто встречаются отложения торфа днепровско-валдайского межледниковья. Формировались отложения торфа в многочисленных понижениях рельефа, образовавшихся после отступания днепровского ледника. В начальной стадии жизни водоемов откладывались озерные отложения минерального состава (тонкослоистые глинисто-алевритистые, часто сильно гумусированные породы), затем породы биогенного состава (сапропели) с семенами термофильных растений - бразений и наяд, а также орешками и пыльцой крупнолистной липы. Последние часто переслаивались минеральными (пески, глины) прослоями, что свидетельствует о периодическом колебании уровня воды в водоемах.

Ко времени максимума дуба на месте таких водоемов образовывались гипновые и гипново-сфагновые болота. В это время отлагался гипновый торф (Drepanocladus sendtneri) с остатками шейхцерии, вахты, тростника и сфагновых мхов, что свидетельствует о высоком обводнении межледниковых торфяников в первые периоды их развития. После максимума дуба (фаза похолодания) фациальный состав торфяных отложений резко менялся, гипновый низинный торф перекрывался или сфагновым (Sph. centrale) или древесно-сфагновым низинным видами торфа.

Начало спада кривой дуба и исчезновения Dilichium указывает на понижение температуры (Н. Я. Кац). В фазе граба, смешанного широколиственного леса и ольхи сфагновый или древесно-сфагновый виды торфа сменялись осоковым и древесным. В последующую фазу сосны и ели отлагался древесный торф часто с примесью верховых сфагновых мхов повышенной степени разложения. Формирование древесных торфов на толще гипновых показывает о некоторой подсушенности межледниковых торфяников этого периода. В дальнейшем торфообразовательный процесс был прерван новыми ледниковыми этапами, в результате чего торфяники были погребены под толщей ледниковых отложений. В отдельных случаях вскрывается неполная серия межледниковых слоев торфа.

Для отложения верховых пластов торфа во многих случаях или не было подходящих условий, или полный цикл развития торфяника (от евтрофной до олиготрофной стадии), по-видимому, не успел завершиться вследствие кратковременности последнего межледникового периода. В некоторых случаях отложившиеся слои верховых видов торфов были уничтожены ледником.

Как и современные торфяные отложения, межледниковые отложения характеризовались различной мощностью, зависящей от условий их образования и скорости накопления тех или иных видов торфа. По данным многих исследователей (Л. Н. Возпячук, В. С. Доктуровский, Д. К. Зеров, П. К. Заморный, Н. Я. Кац и С. В. Кац, С. Н. Тюремнов, Е. И. Скобеева и др.), мощность погребенного торфа и сапропеля в европейской части Союза колеблется от 0,7 до 2,5 м, в Потылихе под Москвой мощность погребенной толщи торфа доходит до 3,8 м. Мощность торфяных отложений в Белоруссии колеблется от 1,5-2 до 4 м. Часто пласты погребенного торфа переслаиваются минеральными наносами или сапропелевыми отложениями мощностью до нескольких метров. Отмечены случаи, когда мощность погребенного торфяного пласта (с сапропелем) достигала 10 м.

Большая уплотненность погребенного торфа свидетельствует о том, что до перекрытия мореной мощность их была значительной.

Межледниковые отложения торфа по своему ботаническому составу почти не отличаются от современных торфов.

Стратиграфия этих отложений напоминает строение некоторых современных притеррасных торфяников. Основная масса придонных гипновых погребенных торфов сложена остатками Drepanocladus sendtneri, D. vernicosus D. aduncus, D. revolvens, Scorpidium scorpioides, Calliergon trifarium, C. giganteum часто с примесью остатков шейхцерии, осок, вахты, тростника и папоротника. Цвет этих торфов темно-коричневый с бронзовым оттенком.

Древесные или древесно-осоковые межледниковые виды торфа сложены остатками сосны, ели, березы, ивы, реже ольхи, часто с плодами граба, липы и орешника и остатками осок (Carex pseudocarpus, С. caespitosa, С. rostrata, С. acutiformis) с примесью вахты, тростника и белокрыльника. Почти во всех погребенных торфяниках в верхней части залежи встречается лигнитоподобный древесный торф с примесью сфагновых мхов (Sph. teres, Sph. warnstorfii, Sph. centrale и др.).

Обнаруженные в межледниковых залежах в гипновом торфе Brasenia purpurea, Tilla platyphylos, Aldrovanda vesiculosa, Stratiotes aloides, Salvinia natans, Xajaiis minor, Najas flaxilis являются типичными представителями никулинского межледниковья, которые в залежах современных торфяников не встречаются. Многие из них встречаются лишь на юге Дальнего Востока в Маньчжурии, Японии, Индии, Северной Америке, Африке, Австралии. Наряду с бразенией в межледниковых торфах обнаружены остатки древесных пород (граба, бука), не встречающихся теперь в этих широтах. Эти находки указывают на более теплый климат того времени.

Толща погребенных торфов подстилается сапропелем, представленным плотными корками толщиной 10-12 см, в которой также отмечены элементы водной флоры. Иногда вскрываются погребенные торфяники, сложенные на всю мощность древесными торфами.

На юге европейской части СССР (Украина) найдены погребенные торфяники, залежь которых несколько отличается от погребенных торфов средней полосы. Здесь в основании откладывались осоковые и осоково-сфагновые виды торфа с остатками сфагновых (Sph. fallax, Sph. obtnsum, Sph. centrale, Sph. subsecundum, Sph. contortum) и гипновых (Dr. vernicosus, Dr. sendtneri).

Гипновый торф сложен в основном из остатков Drepanocladus с примесыо Calliergon trifarium, который в настоящее время не встречается на Украине, остатков осок и других растений. Гипновые торфы перекрыты шейхцериевым или осоковым видами торфа. Большое количество семян водных растений обнаружено в толще этих торфов (Nuphar, Najas marina, Stratiotes aloides, Ceratophyllum, Brasenia, Potamogeton).

Залежь погребенных торфяников Белоруссии, как правило, сложена в нижних слоях слабо разложившимся гипновым торфом с примесью остатков древесины сосны и березы, перекрытым толщей травяных и травяно-гипновых видов торфа. Пласты торфа топяных видов, в свою очередь, перекрываются древесно-моховыми и древесно-травяными видами с примесыо пушицы и шейхцерии. Самые верхние слон торфа сложены древесным видом с остатками сосны, березы, ели и ольхи. Степень разложения их высокая; во многих случаях торфы напоминают плотные лигнитовые угли.

Большинство вскрытых межледниковых торфяных отложении формировалось на отложениях днепровской морены. Перекрыты они, как правило, отложениями Валдайского ледника или одновозрастными образованиями различного генезиса (при нахождении их ил территории за границей распространения последнего оледенения). К таковым относятся лессовидные суглинки (район г. Канева), древнеаллювиальные пески и суглинки (район г. Москвы), делювиальные образования и т. п.

По характеру напластования погребенных торфов ясно прослеживается динамика накопления торфяных отложений, всецело связанных с жизнью палеоводоемов. Последние испытывали периодические колебания уровней, тесно связанные со слабыми тектоническими движениями платформенных областей. Это нашло свое отражение в цикличном напластовании торфа, сапропелей и песков или смене древесных видов торфа гипновыми с увеличением зольности по отдельным прослойкам. В наиболее глубоких частях водоемов шло накопление сапропелей, окрайковые участки водоемов и низкие берега постепенно заболачивались и заторфовывались.

Отдельные межледниковые торфяные отложения не охватывают своим развитием всей межледниковой эпохи, к которой они относятся, но совокупность отложений в различных местах находок позволяет установить последовательность смен растительности, свидетельствующую о том, что в течение, например, днепровско-валдайской межледниковой эпохи имела место смена климатических периодов, сходных с установленными для послеледникового времени (В. Н. Сукачев).

Приведены разрез и диаграмма пыльцы погребенной озерной котловины в сильно расчлененном рельефе морены днепровского оледенения близ г. Ростова Ярославской области. Диаграмма пыльцы в основании указывает на длительный период распространения еловых лесов, сменяющихся сосново-березовыми. Выше диаграмма отражает абсолютное преобладание пород смешанно-дубового леса, постепенно уступающих первое место ольхе и орешнику. Самая верхняя толща погребенных отложений была срезана движением льдов валдайской ледниковой эпохи.

Условия образования межледниковых видов торфа мало отличались от условий формирования современных торфяных отложений (климат, водно-минеральный режим и др.), поэтому и основной качественный показатель торфа - степень разложения - как современных отложений, так и погребенных торфов одного вида строения мало отличается.

Под давлением толщи перекрывающих пород в течение продолжительного геологического времени погребенные слои торфа подвергались значительному уплотнению и обезвоживанию. Влажность их значительно ниже и колеблется от 52 до 72%. Естественная зольность межледниковых торфов почти не отличается от зольности одноименных современных видов. Вторичное зазоление отдельных видов наблюдается в основном на контакте с минеральной кровлей и подстилающими породами. Основной составной частью золы погребенных торфов является песок.

Структура погребенных торфов близка к структуре современных одноименных видов торфа, но благодаря длительному пребыванию под мощной толщей минеральных отложений представляется более плотной, спрессованной. Химический состав погребенных торфов незначительно отличается от состава современного торфа.

Некоторому изменению химического состава погребенных видов торфа способствует в какой-то мере минеральная кровля (давление, изменение температуры и др.), но главное на погребенной стадии продолжается процесс старения торфа. Все это является показателем более глубокого изменения первоначального растительного материала в направлении, по которому идет химическое старение торфа - исчезновение соединений углеводного характера и накопление группы соединений характера негидролизуемых остатков или остаточного угля (В. Е. Раковский).

Технический анализ межледниковых торфов на зольность и теплоту сгорания позволяет считать их вполне пригодными для производственного использования. Но пока имеется мало данных о площадях распространения межледниковых торфяников, и эксплуатация погребенных торфов затруднена из-за мощной толщи прикрывающих их минеральных пород.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Массив торфа

Торф - сложная полидисперсная многокомпонентная система; его физические свойства зависят от свойств отдельных частей, соотношений между ними, степени разложения или дисперсности твёрдой части, оцениваемой удельной поверхностью или содержанием фракций размером менее 250 мкм. Для Т. характерны большое влагосодержание в естественном залегании (88-96%), пористость до 96-97% и высокий коэффициент сжимаемости при компрессионных испытаниях. Текстура торфа. - однородная, иногда слоистая; структура обычно волокнистая или пластичная (сильноразложившийся торф). Цвет жёлтый или бурый до чёрного.

Слаборазложившийся торф в сухом состоянии имеет малую плотность (до 0,3 г/см 3), низкий коэффициент теплопроводности и высокую газопоглотительную способность; торф высокой дисперсности (после механической переработки) образует при сушке плотные куски с большой механической прочностью и теплотворной способностью 2650-3120 ккал/кг (при 40% влажности). Слаборазложившийся торф - отличный фильтрующий материал, а высокодисперсный используется как противофильтрационный материал. Торф поглощает и удерживает значительные количества влаги, аммиака , катионов (особенно тяжёлых металлов). Коэффициент фильтрации торфа изменяется в пределах нескольких порядков.

Краткий исторический очерк

Первые сведения о торфе как «горючей земле» для нагревания пищи восходят к 46 г. н. э. и встречаются у Плиния Старшего . В 12-13 вв. Т. как топливный материал был известен в Голландии и Шотландии . В в г. Гронингене вышла первая в мире книга о Т. на латинском языке Мартина Шока «Трактат о торфе». Многочисленные неправильные представления о происхождении Т. были опровергнуты в И. Дегнером, применившим к его изучению микроскоп и доказавшим растительное происхождение Т. В России впервые сведения о Т. и его использовании появились в в. в трудах М. В. Ломоносова , И. Г. Лемана, В. Ф. Зуева, В. М. Севергина и др. В 19 в. Т. посвящены работы В. В. Докучаева, С. Г. Навашина, Г. И. Танфильева и др. В России исследования природы Т. носили ботанический характер. После Великой Октябрьской социалистической революции были созданы научные, производственные и учебные организации по комплексному изучению Т. и его использованию в народном хозяйстве (Инсторф, Московский торфяной институт и др.). Работами советских учёных выявлены географические закономерности распространения торфяных залежей, создана классификация видов торфа и торфяных залежей, составлены кадастры и карты торфяных месторождений, изучены химический состав и физические свойства Т. (И. Д. Богдановская-Гиенэф, Е. А. Галкина, Д. А. Герасимов, В. С. Доктуровский, Е. К. Иванов, Н. Я. Кац, М. И. Нейштадт, Н. И. Пьявченко, В. Е. Раковский, В. Н. Сукачев, С. Н. Тюремнов и др.). Проблемами использования Т. в СССР занимаются Всесоюзный научно-исследовательский институт торфяной промышленности (Ленинград) с филиалами в Москве и посёлке Радченко в Калининской области, институт торфа АН БССР, проблемные лаборатории Калининского, Каунасского и Томского политехнических и др. институтов.

Образование торфа

Рис. 1. Схема расположения торфяников по рельефу

Торф - предшественник генетического ряда углей (по мнению ряда учёных). Место образования Т.- торфяные болота (см. Болото), встречающиеся как в долинах рек (поймы, террасы), так и на водоразделах (рис. 1).

Происхождение Т. связано с накоплением остатков отмершей растительности, надземные органы которой гумифицируются и минерализуются в поверхностном аэрируемом слое болота, называемом торфогенным горизонтом, почвенными беспозвоночными животными, бактериями и грибами . Подземные органы, находящиеся в анаэробной среде, консервируются в ней и образуют структурную (волокнистую) часть Т. Интенсивность распада растений-торфообразователей в торфогенном слое зависит от вида растения, обводнённости, кислотности и температуры среды, от состава поступающих минеральных веществ. Несмотря на ежегодный прирост отмершей органической массы, торфогенный горизонт не прекращает своего существования, являясь природной «фабрикой» торфообразования. Поскольку на торфяных месторождениях произрастает много видов растений, образующих характерные сочетания (болотные фитоценозы), и условия среды их произрастания отличаются по минерализации, обводнённости, реакции среды, сформировавшийся Т. на разных участках торфяных болот обладает различными свойствами.

Известен так называемый погребённый Т., который отложился в периоды между оледенениями или оказался перекрытым рыхлыми отложениями разной мощности в результате изменения базиса эрозии. Возраст погребённого Т. исчисляется десятками тысячелетий; в отличие от современного, погребённый Т. характеризуется меньшей влажностью.

Классификация торфа

Рис. 2. Основные виды строения торфяной залежи.

В соответствии с составом исходного растительного материала, условиями образования Т. и его физико-химическими свойствами Т. относят к одному из 3 типов: верховому , переходному и низинному . Каждый тип по содержанию в Т. древесных остатков подразделяется на три подтипа: лесной , лесотопяной и топяной . Т. разных подтипов отличается по степени разложения. Т. лесного подтипа имеет высокую степень разложения (иногда до 80%), у топяного Т. - минимальная степень разложения; лесотопяной Т. занимает промежуточное положение. Подтипы Т. делятся на группы, состоящие из 4-8 видов (табл. 1). Вид - первичная таксономическая единица классификации Т. Он отражает исходную растительную группировку и первичные условия образования Т., характеризуется определённым сочетанием доминирующих остатков отдельных видов растений (а также характерных остатков). Пластообразующими видами Т. называют совокупность нескольких первичных видов Т., мало отличающихся друг от друга по своим свойствам и образующих большие горизонтально залегающие однородные слои. Отложения пластообразующих видов той или иной протяжённости и мощности (толщины), закономерно сменяющиеся в определённой последовательности, образуют торфяную залежь. На характер строения залежи определённой климатической зоны влияют геоморфологические, геологические, гидрогеологические, гидрологические условия каждого конкретного участка болота. В зависимости от сочетания отдельных видов торфов по глубине торфяной залежи последние подразделяются на типы. В промышленной классификации торфяных залежей выделяются 4 типа: низинный, переходный, верховой и смешанный. Первичная единица классификации - вид торфяной залежи (рис. 2). В Европейской части СССР выделяются 25 основных видов торфяных залежей, в Западной Сибири - 32.

Торфяные месторождения

Торфяные месторождения - промышленные скопления торфа, четко ограниченные территориально и не связанные с др. скоплениями. Размер площади, занимаемой торфяными месторождениями и болотами в мире, составляет около 350 млн. га, из них около 100 млн. га имеет промышленное значение. На территории Западной Европы расположен 51 млн. га, Азии - свыше 100 млн. га, Северной Америки - свыше 18 млн. га. Данные о запасах Т. и его добыче в СССР и за рубежом приведены в табл. 2. Разведанные запасы Т. в СССР по районам приведены в табл. 3.

Изученность торфяного фонда по экономическим районам страны неравномерна. Так, в Центральном районе РСФСР свыше 70% фонда разведано детально, а в Западно-Сибирском детальная разведка составляет 0,6% фонда района и 82,8% - прогнозная оценка.

Поиск торфяных месторождений включает анализ картографических и аэрофотосъёмочных материалов, поисково-разведочный этап дополняется полевыми работами. Предварительная разведка выполняется на месторождениях площадью свыше 1000 га для определения целесообразности их использования. Детальная разведка производится с целью получения данных для составления проекта разработки и использования торфяного месторождения.

Разработка торфяных месторождений

Рис. 3. Машина для предварительного осушения залежи.

Разработке Т. предшествуют осушение и подготовка поверхности. Подготовка поверхности месторождения выполняется после сооружения осушительной сети и окончания предварительного осушения залежи (рис. 3). Независимо от того, для каких целей будет использоваться залежь, с её поверхности удаляется древесная, а иногда и моховая растительность, разрабатываемый слой залежи на глубине 25-40 см освобождается от древесных включений или они измельчаются на фракции менее 8-25 мм. Разделённая картовыми канавами и валовыми каналами на определённые участки (карты ) поверхность поля планируется в продольном направлении перпендикулярно валовым каналам и профилируется с поперечным уклоном в сторону картовых канав шнековым профилировщиком. Выполнение этих работ способствует понижению уровня грунтовых вод и уменьшению влажности торфяной залежи до 86-89%, что обеспечивает производительную работу механизмов по добыче, сушке и уборке Т.

Рис 4. Машина для сведения леса и пакетирования древесины

Все операции подготовки поверхности торфяного месторождения механизированы (см. Торфяные машины). Удаление древесной растительности при подготовке включает срезку (валку) деревьев и кустарника с одновременным пакетированием и укладкой деревьев в пакетах на поверхность залежи специальной машиной (рис. 4). Затем пакеты грузятся на тракторные прицепы-самосвалы и вывозятся на промежуточные прирельсовые склады.

Рис. 5. Машина для подготовки полей методом глубокого фрезерования.

Пни и древесные включения корчевальными машинами извлекаются из залежи или перерабатываются машинами глубокого фрезерования (рис. 5) с последующей сепарацией и вывозкой древесных остатков за пределы полей. Для получения Т. с усреднёнными кондиционными свойствами применяются машины для перемешивания залежи или дренажно-обогатительные машины, извлекающие фрезами или барами торфяную массу из слоя залежи, перерабатывающие и расстилающие слой Т. на поверхности поля. Мелкие древесные остатки и щепа убираются с рабочей поверхности карт машинами с накалывающим или барабанно-цепным рабочим органом.

Рис. 6. Уборочная перевалочная машина.

В СССР Т. добывается фрезерным (более 95% общей промышленной добычи), экскаваторным и бескарьерно-глубинным способами. Прообраз экскаваторного способа - элеваторный, которым до Октябрьской революции 1917 добывалось около 1,3 млн. т (1913) кускового Т. Выемка Т. осуществлялась вручную. Элеваторные машины транспортировали Т.-сырец из карьера, перемешивали его и формовали в кирпичи. Операции по сушке, уборке и погрузке производились вручную. В 20-е гг. был разработан способ гидравлической добычи торфа («гидроторф ») с полной механизацией производственных процессов. Он применялся с до . Комплексно-механизированный экскаваторный способ включает выемку Т. из залежи ковшевым устройством, переработку Т.-сырца, его формование и выстилку торфяных кирпичей на поле сушки, уборку и складирование. Фрезерная добыча Т. получила развитие в СССР с конца 40-х гг. Она полностью механизирована и отличается меньшими трудоёмкостью, металлоёмкостью и энергоёмкостью. Основные технологические операции фрезерного способа добычи Т.: измельчение верхнего слоя (фрезерование) залежи на глубине до 25 мм, сушка сфрезерованного Т., уборка и штабелирование готового Т. Продолжительность высыхания слоя от 1 до 2 сут. Число таких циклов в сезоне 20-28; при пневматическом способе уборки до 40-50 циклов. Для добычи Т. фрезерным способом применяются 3 схемы: уборочно-перевалочная (рис. 6), бункерная механическая и бункерная пневматическая. Добытый торфяными машинами Т. в среднем около 6 мес хранится в полевых штабелях. Наиболее эффективный способ хранения и борьбы с самовозгоранием Т. - изоляция штабелей от атмосферного воздуха слоем сырого Т.; внедряется (1975) изоляция полимерной плёнкой.

Погрузка торфа в вагоны для перевозки торфа в Радовицком

Бескарьерно-глубинным способом добывают кусковой Т. для коммунально-бытовых нужд. Сущность его заключается в экскавации Т. из узких траншей, переработке, формовании и выстилке торфяных кирпичей на поле добычи - сушки с одновременным задавливанием траншей добывающей машиной.

В процессе переработки торфа благодаря увеличению удельной поверхности диспергируемого материала улучшаются свойства продукции. Диспергирование Т.-сырца повышает коэффициент объёмной усадки, являясь предпосылкой получения не только плотной, но и прочной продукции. Переработка снижает влагоёмкость топливного Т. Механическая переработка Т. осуществляется рабочими органами различных типов: шнековыми, шнеково-ножевыми, спирально-конусными, конусными, щелевыми, дробильными, перетирателями.

Комплексное использование торфа

В 16-17 вв. из торфа выжигали кокс , получали смолу, Т. применяли в сельском хозяйстве, медицине и т.д. В конце 19 - начале 20 вв. началось промышленное производство торфяного полукокса и смолы. В 30-50-х гг. Т. стали использовать в энергетике, а также для производства газа и как коммунально-бытовое топливо. В 50-х гг. проведены исследования по энерготехнологическому применению Т. Возможность использования торфа из одного месторождения одновременно для сельского хозяйства и промышленности привела к созданию нового направления - комплексного использования Т.; этому способствуют многообразные свойства различных его видов. Так, в верховом слаборазложившемся Т. содержание углеводов достигает 40-50%; в сильноразложившемся Т. гуминовые кислоты составляют 50% и более. Отдельные виды Т. богаты битумами , содержание которых достигает 2-10%. Малоразложившийся верховой Т. обладает высокой водо- и газопоглотительной способностью, низким коэффициентом теплопроводности.

Рис. 7. Приготовление торфяных компостов на месторождении.

Торф высокой степени разложения находит разнообразное применение в сельском хозяйстве (табл. 4). Его используют для приготовления компостов (рис. 7), смесей с минеральными туками и известью, для производства торфоаммиачных и торфоминерально-аммиачных удобрений (см. Органо-минеральные удобрения). Торф, содержащий вивианит , применяют как фосфорное удобрение, известь - как известковое удобрение. Низинный Т., внесённый в больших дозах (500 т/га и более), способствует окультуриванию дерново-подзолистых почв, улучшению их физических и физико-химических свойств.

Разработка торфяных месторождений

(, Маслов мир болот. Томск. Изд-во ТГПУ. 2013. С. 232-241)

Цель разработки – эффективно осушить месторождение, поэтому осушение выполняется с целью создания условий для подготовки торфяного месторождения к разработке. Разработка торфяных месторождений включает следующие технологические процессы: осушение торфяной залежи, подготовка осушенного массива к эксплуатации, добыча торфа, его сушка, уборка и транспортирование, ремонт производственных площадей, их рекультивация. Все эти работы механизированы.

В связи с этим последовательность, параметры и технологии осушения болот под добычу торфа существенно отличаются от таковых под земледелие и лесоводство. Поэтому далее уделим внимание только этим особенностям.

Какие основные цели преследуются при осушении под добычу торфа?

Повысить выход воздушно сухого торфа,

Создать условия для прохождения различных торфяных машин,

Создать условия для более полной выработки промышленных запасов торфа на месторождении.

Осушение под добычу торфа. Осушение для целей добычи торфа проводится с целью снижения его влажности, которая прямо связана с глубиной залегания уровней грунтовых вод. В начале сезона добычи торфа глубина грунтовых вод должна быть не менее 0,6–0,7 м для обеспечения проходимости торфодобывающих машин.

Применяют для осушения систематическую сеть каналов, иногда – закрытый или щелевой дренажи. Элементы осушительной сети различаются в зависимости от способа добычи: фрезерный, экскаваторный.

0 " style="border-collapse:collapse">

Рис. 126. Схема осушения торфяных месторождений для добычи фрезерного торфа: 1 – водоприёмник; 2 – магистральный канал; 3 – нагорно-ловчий канал; 4 – валовые каналы; 5 – картовые каналы; 6 – граница болота. Размеры в метрах

Рис. 127. Схема осушения верхового болота для добычи торфа: а – план, б – профиль; 1 – магистральный канал; 2 – граница промышленной залежи торфа; 3 – валовый канал; 4 – картовые каналы; 5 – соединительный канал; 6 – водоприёмник

https://pandia.ru/text/79/128/images/image003_41.jpg" alt="рис 130" width="623" height="165 src=">
Транспорт торфа осуществляется в основном по узкоколейному (750 мм) железнодорожному пути в вагонах, мелким потребителям – автомобилями или тракторами (рис. 130).

Рис. 130. Погрузка торфа в вагоны узкой колеи и в уборочный транспорт

С сокращением объёмов добычи торфа многие узкоколейки пришли в негодность или были разобраны. Так зачем то разобрали узкоколейную дорогу Рязань – Солотча –Криуша – Спас – Клепики – Тума, воспетую К. Паустовским, которая проходит через курортную зону с деревнями и городом, связанными с жизнью: она могла бы стать притягательным центром туризма?!

Добыча торфа . Способы добычи торфа постепенно совершенствовались в направлении повышения производительности труда и объёма добычи. Первые добытчики торфа – крестьяне применяли резной способ добычи из ям недалеко от границ болота. Вырезали торф из его залежи в виде кирпичей, которые высушивали и использовали на топливо (рис. 131).

Для этого способа характерно использование только ручного труда. Это выражалось в выкапывании отдельных ям, не имеющих системы в расположении. Заполнявшая яму (карьер) вода мешала добыче.

Для сведения. Добыча торфа в царской России была изнурительным трудом. Рабочий, стоя по колено в воде на дне ямы, нарезал лопатой плитки торфа и подавал их на поверхность. За смену он нарезал до трех тысяч плиток. Это значит, что за день подымал лопатой 16 т. торфа! И это не считая нескольких тысяч ударов лопатой по волокнистому, плохо поддающемуся резанию торфу.

Постепенно с развитием централизованного осушения участки резного торфа приобретали систему карьеров, напоминающих внешне карьеры машинно-формовочной добычи торфа. В последующем система резного торфа была механизирована, но сохранился важный признак этого способа – структура торфа не менялась при его извлечении.

Машинно-формовочный способ возни в конце XIX столетия. Главной особенностью этого способа было формование торфа – нарушение его структуры, но при этом получалась большая прочность и плотность. И если в начале извлечение торфа из карьера проводилось вручную, то в дальнейшем с помощью транспортера (элеваторный способ).

Интересно. При элеваторном способе в карьере находилось 15-29 человек. Непрерывно двигался элеватор. Стоя на уступе, рабочий - «ямщик» лопатой вырезал куски торфа, поднимал их на высоту до 1 м и забрасывал в элеватор. Смена длилась 10 часов. Норма 19 т. торфа. Из элеватора торф поступал в пресс, из которого непрерывной лентой выползал торфяной брус. Рядом стояли 12-летние мальчики, которые рассекали торфяной брус на кирпичи. Кирпичи перекладывались в вагонетки и отвозились для сушки.

Наибольшее распространение получил экскаваторный способ извлечения торфа, который использовался до 60-х годов XX века (рис. 132). На раме, которая опускалась в карьер, были установлены небольшие ковши, с помощью которых зачерпывался торф и транспортером подавался на поверхность.

К сведению. С применением этого способа были построены крупные торфяные предприятия на Урале для поставки торфа на газогенераторные станции заводов тяжелой промышленности, где торфяной газ использовался как технологическое топливо.

Технологическое совершенствование добычи торфа вызвало к жизни гидравлический способ (гидроторф), при котором струей гидромониторов торфяная залежь размывалась, превращая торф в жидкую массу. Эта масса извлекалась торфососом и по трубопроводам подавалась на поля сушки, которые размещали за пределами болота. Поля сушки ограничивали земляными дамбочками высотой до 40 см. Торфяная масса за счёт испарения подсыхала, её в последующем разрезали на куски вручную и с помощью специальных гусениц трактора. Вариантов подобной технологии было достаточно.

Напор водяной струи использовался в золотодобывающей промышленности. Однако широкое развитие гидромеханизация получила с тех пор, как русский инженер положил свойство водяной струи высокого давления размывать грунты, в основу гидравлического способа добычи торфа. Размывание мокрого торфа водой стало подлинной революцией в торфодобыче. Но изобретатель пошел дальше. В 1918 году была создана модель торфососа, который засасывал торфяную массу, перерабатывал ее, превращая в однородное месиво, и мощным напором переправлял торф на поля разлива.

На смену гидравлическому способу пришёл фрезерный способ добычи торфа. Весьма перспективный способ добычи! Этот способ по сравнению с другими имеет наименьшие трудоемкость и себестоимость продукции.

Рис. 133. Фрезерование и уборка торфа: рабочий орган – фреза (а ); участок торфяного поля после фрезерования (б ); сбор готового фрезерного торфа (в ); пневмоуборочные машины (г )

Сушка нафрезерованной крошки осуществляется на той же площади, где было выполнено фрезерование в естественных условиях под открытым небом за счет использования солнечной энергии и тепла воздушных масс. После сбора готового фрезерного торфа вновь выполняется фрезерование на той же площади, а за ним и все последующие операции. Процесс неоднократно повторяется в одной и той же последовательности. Этот способ зависит от погодных условий и является сезонным.

В последние годы фрезерный способ стал основным способом добычи торфа (около 95 % промышленной добычи). Потому что все работы механизированы.

Технология добычи включает следующие машины: 1) скреперно-бункерный комплекс, необходимый для уборки торфа, 2) скреперно-перевалочный комплекс для механической уборки торфа последовательной перевалкой торфа из одного валка в другой, 3) пневмо-бункерный для уборки фрезерной крошки. Все комплексы выполняют также операции по ворошению торфа, образованию валков торфа и его штабелированию.

Рис. 134. Топливо: торфяные брикеты (а ), торфяные шайбы (б)

В 1922 году инженеры и предложили машины для послойного фрезерования торфяной залежи. В 1923 г. инженером был заявлен к патентованию новый способ получения топливного торфа, названный им «способ получения торфяного торфа в виде порошка и крошки с поверхности болот». В этой заявке сушка торфа предусматривалась в толстом слое.

В 1927 году Инсторфом был предложен метод добычи фрезерного торфа с фрезерованием на небольшую глубину – 5-30 мм, что обеспечивало небольшую толщину сохнущего слоя при более низкой влажности торфяной крошки и, как следствие, резкое сокращение сроков сушки торфа. Это же обстоятельство облегчало условия для механизации операций технологического процесса добычи торфа.

Рис. 135. Уборка кускового торфа

При втором способе (щелевом) проводится щелевое фрезерование торфяной залежи на глубину 0,4–1,0 м. Эти комплексы включают в себя машины для переворачивания и группирования подсохнувших кусков, уборочно-транспортные машины. Получаемое торфяное топливо имеет размеры 15–20 мм (гранулированный), 60 мм (мелкокусковой) и до 100–120 мм (экскаваторный).