Торф

Первые сведения о торфе, как «горючей земле» для нагревания пищи восходят к 46 г. н. э. и встречаются у Плиния Старшего. Как топливный материал торф был известен в Голландии и Шотландии еще в XII - XIII веке.

В 1658 году в г. Гронингене вышла первая в мире книга о торфе на латинском языке Мартина Шока «Трактат о торфе». Растительное происхождение торфа доказал в 1729 г. И. Дегнер, применившим к его изучению микроскоп.

В России впервые сведения о торфе и способах его использования встречаются в трудах М.В. Ломоносова, И.Г. Лемана, В.Ф. Зуева, В.М. Севергина, В.В. Докучаева и многих других ученых XVIII - XIX вв. [8;67;117]. Первые исследования природы торфа носили ботанический характер. Работами советских ученых 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 торфяников [8; 48;64;67;75;108;111;117;126].

Торф представляет собой сложную полидисперсную многокомпонентную систему, имеющую сложный химический состав, который определяется условиями генезиса, химическим составом растений-торфообразователей и степенью разложения. Элементный состав торфа: углерод 50-60 %, водород 5-6,5 %, кислород 30-40 %, азот 1-3 %, сера 1—1,5 % (иногда 2,5) на горючую массу. В компонентном составе органической массы содержание водорастворимых веществ 1-5 %, битумов 2-10 %, легкогидролизуемых соединений 20-40 %, целлюлозы 4-10 %, гуминовых кислот 15-50 %, лигнина 5-20 %.

Торф (peat) - горючее полезное ископаемое желтовато-бурого цвета, образующееся в процессе естественного отмирания и неполного распада болотных растений в условиях избыточного увлажнения и затрудненного доступа воздуха. От почвенных образований торф отличается по содержанию в нем органических соединений (не менее 50 % по отношению к абсолютно сухой массе).

Физические свойства торфа зависят от свойств отдельных частей, соотношений между ними, степени разложения или дисперсности твердой части, оцениваемой удельной поверхностью или содержанием фракций размером менее 250 мкм. Для торфа характерны большое влагосодержание в естественном залегании (88-96 %), пористость до 96-97 % и высокий коэффициент сжимаемости при компрессионных испытаниях.

Органическое вещество торфа состоит из растительных остатков, различной степени разложения. Темную окраску торфу придает перегной (гумус), представляющий собой органическую часть почвы, образующуюся в результате биохимического превращения растительных и животных остатков.

Формирование торфа происходит, главным образом, в торфяных болотах, встречающиеся как в долинах рек (поймы, террасы), так и на водоразделах и 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. По условиям образования и свойствам торф подразделяют на верховой, переходный и низинный.

Подземные органы растений, находящиеся в анаэробной среде, консервируются в ней и образуют структурную (волокнистую) часть торфа. Интенсивность распада рас- тений-торфообразователей в торфогенном слое зависит от вида растения, обводненности, кислотности и температуры среды, от состава поступающих минеральных веществ.

Типы торфонакопления. В определенных геологических условиях торфяники превращаются в угольные пласты. Торфонакопления и последующие с ним преобразования происходят на определенных участках и связаны с болотными ландшафтами. Можно выделить четыре типа древнего и современного торфонакопления: дельтово-побережное; дельтово-приустьевое; долинно-речное; озерное. Первые три типа связаны с основным водным потоком (рекой), или серией распределительных каналов реки на побережье морского бассейна, иногда с озерными водоемами.

Дельтово-побережный тип торфонакопления генетически связан с заливнолагунным побережьем крупных бассейнов морской седиментации. Встречается в отложениях среднего и верхнего палеозоя (408-248 млн лет тому назад) Донецкого, Кузнецкого, Рурского, Аппалачского, Иллинойского и др. угольных бассейнов. Накопление торфяников данного типа было обусловлено крупной дельтой, располагавшейся на обширном, пологом низменном побережье с широкой торфообразующей зоной. Пласты угля, формирующиеся при данных условиях, как правило, маломощны (не более 1-2 м), реже до 3 м., простирающиеся на больших расстояниях.

Дельтово-приустьевой тип торфонакопления характерен для Челябинского, Канско-Ачинского, Улугхемского, Ткибули-Шаорского угольных бассейнов, юрских месторождений углей в Таджикской депрессии, в Фергане. Происходил в мезозоекайнозое (248-0 млн лет тому назад) и продолжается в современное время. Дельты, продуцирующие торфяники были приурочены к осевой части интенсивно погружающегося прогиба и имели относительно небольшие размеры. Характерными чертами этого типа являются небольшая зона торфяников, ограниченная площадью болот, но имеющая длительный устойчивый режим погружения, с накоплением мощным пластов торфа (до 50-80 м).

Долинно-речной тип торфонакопления характерен для юрских отложений Иркутского, Кузнецкого бассейнов, для кайнозоя и современной эпохи. Описанные типы отличаются последовательным увеличением степени биохимического разложения и частичного механического дробления древесных тканей.

Озерный тип торфонакопления сопутствует описанным типам. Распространен во многих угольных бассейнах и делится на два подтипа. К первому подтипу относятся озера, расположенные вблизи болот, недалеко от источника сноса терригенного материала или около дельты, продвигающейся в сторону морского бассейна. В них происходило накопление гумусового материала (Печорский, Кузнецкий бассейны).

Классификация торфа. В соответствии с составом исходного растительного материала, условиями образования торфа и его физико-химическими свойствами выделяют несколько его типов: верховой, переходный и низинный. Каждый тип по содержанию древесных остатков подразделяется на три подтипа: лесной, лесотопяной и топяной, отличающиеся друг от друга степенью разложения.

Торф лесного подтипа имеет высокую степень разложения (иногда до 80 %), у топяного типа - минимальная степень разложения; лесотопяной торф занимает промежуточное положение. Отложения пластообразующих видов той или иной протяженности и мощности (толщины), закономерно сменяющиеся в определенной 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. В Европейской части СССР выделяются 25 основных видов торфяных залежей, в Западной Сибири - 32 [30].

Торфяные месторождения, имеющие промышленное значение, четко ограниченные территориально и не связанные с другими 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. [32]. Изученность торфяного фонда по экономическим районам страны неравномерна. В Центральном районе Российской Федерации свыше 70 %о фонда разведано детально, а в Западно-Сибирском детальная разведка составляет 0,6 % фонда района, 82,8 % составляет прогнозная оценка.

Месторождения торфа выявлены на всех континентах. Зоны максимальной концентрации торфа, содержат свыше 80 % мировых запасов (рис. 2.2). Наиболее крупная зона сосредоточена в Западной Сибири и простирается на запад до берегов Атлантического океана. Регион мощного торфонакопления также сосредоточен в северовосточной части Северной Америки. В Южном полушарии максимум торфонакопления отмечен в пределах Юго-Восточной Азии [32; 109].

Рис. 2.2. Схема распределения запасов торфа на Земном Шаре (по И. Ф. Ларгину, 1989)