Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Воздействие минерализованных пластовых вод на ландшафты и их компоненты (анализ литературы) 8
1.1 Трансформация почв на разливах минерализованных вод 8
1.2 Трансформация растительного покрова на разливах минерализованных вод 16
1.3 Изменение химического состава поверхностных и грунтовых вод за счет минерализованных вод 23
1.4 Трансформация ландшафтов и их компонентов на территориях фонтанирующих геологоразведочных скважин юга Тюменской области 28
Глава 2. Материалы и методы исследований 37
2.1 Ключевые участки 37
2.2 Методы исследований 43
2.3 Физико-географическая характеристика района исследований 52
Глава 3. Трансформация ландшафтов и их компонентов под воздействием минерализованных пластовых вод на ключевых участках 64
3.1 Ионный состав и минерализация пластовых вод из фонтанов скважин Черкашинской № 36-РГ и Южно-Тобольской № 1-Р6
4 3.2Изменение ионного состава и минерализации поверхностных вод на участке скважины Черкашинской № 36-РГ 65
3.3 Трансформация почвенного покрова на участке скважины Черкашинской № 36-РГ 67
3.4 Трансформация почвенного покрова на участке скважины Южно Тобольской № 1
3.5 Трансформация растительного покрова на участке скважины Черкашинской № З 6-РГ 101
3.6Трансформация растительного покрова на участке скважины Южно Тобольской № 1-Р 106
3.7 Трансформация элементарных ландшафтов на участках скважин Черкашинской № 36-РГ и Южно-Тобольской № 1-Р 112
Заключение 121
Список литературы
- Трансформация растительного покрова на разливах минерализованных вод
- Трансформация ландшафтов и их компонентов на территориях фонтанирующих геологоразведочных скважин юга Тюменской области
- Физико-географическая характеристика района исследований
- Трансформация почвенного покрова на участке скважины Южно Тобольской № 1
Введение к работе
Актуальность. Воздействие минерализованных пластовых вод на ландшафты является серьезной экологической проблемой юга Тюменской области, обусловленной открытым фонтанированием бесхозных геологоразведочных скважин. Они были пробурены в 50-80-ые гг. XX века на нефть и газ и законсервированы (а не забетонированы, как это принято делать) еще в годы бурения по причине бесперспективности (Отчет..., 2008; Коновалов и др., 2010). Через несколько десятилетий коррозия устьев наиболее старых скважин (50-60-х гг. бурения и консервации) привела к их прорывам и началу поступления из недр на земную поверхность регулярных потоков минерализованных пластовых вод, которое продолжается по сей день. Поскольку недостаток транспорта и грузоподъемной техники в те годы не позволял отдаляться от водных магистралей, бурение осуществлялось в долинах рек (на поймах и надпойменных террасах). В настоящее время на юге Тюменской области фонтанируют 29 скважин, остальные 69 представляют собой потенциальную угрозу (Коновалов, 2012). Большинство фонтанирующих скважин расположено в пределах подзоны южной тайги. Воздействию подвержены луговые и лесные ландшафты речных долин, в которых за несколько десятилетий могли произойти серьёзные преобразования. Поставленная проблема в настоящее время изучена недостаточно.
Целью исследования является оценка воздействия минерализованных пластовых вод на ландшафты речных долин южной тайги Западной Сибири на примере территорий фонтанирующих геологоразведочных скважин юга Тюменской области.
Задачи исследования:
-
Оценить изменения ионного состава и минерализации вод местных водотоков за счет минерализованных техногенных ручьев.
-
Изучить морфологическое строение, состав и свойства почв, подверженных воздействию пластовых вод.
-
Выявить особенности и степень трансформации растительного покрова.
-
Выделить и классифицировать элементарные ландшафты, образующиеся в результате техногенных воздействий.
Объектами исследования являются элементарные ландшафты и их компоненты на территориях фонтанирующих скважин Черкашинской № 36-РГ и Южно-Тобольской № 1-Р, выбранных в качестве ключевых участков для исследования. Их репрезентативность обусловлена:
во-первых, расположением в пределах подзоны южной тайги;
во-вторых, приуроченностью к различным геоморфологическим уровням речных долин;
в-третьих, различными ландшафтными условиями;
в-четвертых, различным характером мезорельефа;
в-пятых, длительностью воздействия пластовых вод (примерно с середины 80-ых гг. XX века).
Участок скважины Черкашинской № 36-РГ охватывает часть долины реки Арем-зянка (приток Иртыша первого порядка) в пределах первой надпойменной террасы, высокой и низкой поймы (рис. 1). Воздействию подвержены луговые ландшафты речной долины. Изливающаяся пластовая вода в условиях расчлененного мезорельефа привела к образованию техногенного ручья, дренируемого местным водотоком.
Участок скважины Южно-Тоболъской № 1-Р охватывает часть долины Тобола в пределах второй надпойменной террасы (рис. 2). Воздействию подвержены лесные ландшафты речной долины. Изливающаяся пластовая вода в условиях плоского мезорельефа привела к образованию техногенного водоема и заболоченного участка.
Рисунок 1 — Космический снимок участка скв. Черкашинской № 36-РГ (GeoEye, 08.01.10) и общий вид фонтанирующего устья
Рисунок 2 — Космический снимок участка скв. Южно-Тобольской № 1-Р (Digital Globe, 5.27.2011) и общий вид фонтанирующего устья
Предметом исследования являются процессы геохимической трансформации ландшафтов и их компонентов.
Фактический материал и методы исследований. Материал для работы был собран автором и коллегами в полевые сезоны 2010-2013 гг.
В основе полевых исследований лежит метод ландшафтных профилей и сравнительно-географический метод.
На участке скважины Черкашинской № 36-РГ были заложены два ландшафтных профиля: основной (№1) (в зоне воздействия пластовых вод) и фоновый (№2) (выше по течению реки, вне зоны воздействия пластовых вод) (рис. 3). Профили начинаются у уреза воды и проходят через геоморфологические уровни долины реки Аремзянка (низкую пойму, высокую пойму и первую надпойменную террасу).
Условные обозначения
— скважина Черкашинская W 1*36-РГ
Щ водоем пластовой воды
ручей пластовой воды
границы геоморфологических
уровней
] порядковый номер террас
j^. овраги и промоины
ЗЙ.1 абсолютные высоты (м)
f река Аремзянка
ф номер ландшафтных профилей
линии ландшафтных
профилей
№1 номер почвенных разрезов
ND1.2 номер почвенных прикопок
почвенные разрезы
Почвенные ПрикОПКИ
"м" луговая растительность
Рисунок 3 — Картосхема участка скв. Черкашинской № 36-РГ и методы исследования
На участке скважины Южно-Тобольской № 1-Р, расположенном в пределах одного и того же геоморфологического уровня (второй надпойменной террасы Тобола), единственный ландшафтный профиль бьш заложен в пределах форм микрорельефа (рис. 4). Он начинается в микропонижении, в которое поступают пластовые воды из техногенного водоема, образовавшегося вокруг скважины, и заканчивается на микроповышении, где их воздействие отсутствует.
Ландшафтные профили охватывают как фоновые ландшафты, так и ландшафты, подверженные техногенному воздействию. По линиям профилей была проведена тахеометрическая съемка рельефа, почвенные и геоботанические исследования.
На основании геоботанических исследований на линиях профилей были выделены основные фитоценозы. Почвенные разрезы закладьшались на наиболее типичных участках каждого фитоценоза. Исследование почвенных разрезов включало изучение морфологического строения профилей и отбор образцов из генетических горизонтов почв. В случае обнаружения грунтовой воды, сочащейся из почвенного профиля, отбирались образцы воды.
Для построения ландшафтных картосхем на каждом ключевом участке было проведено почвенное и геоботаническое картографирование.
Изучение химического состава пластовых, грунтовых и речных вод проводилось методом опробования.
Рисунок 4 — Картосхема участка скв. Южно-Тобольской № 1-Р и методы исследования
На участке скважины Черкашинской № 36-РГ в период летне-осенней межени проводилось опробование вод реки Аремзянки. Оно осуществлялось выше (1000 и 2000 м) и ниже (100,500, 1000,2000 м) по течению от участка скважины (вне зоны и в зоне воздействия пластовых вод).
Дітя получения количественных данных о составе почв и вод использовались аналитические методы: потенциометрический, титрометрический, метод ионной хроматографии и др.
Научная новизна. В работе впервые изучены геохимически редкие супераквальные ландшафты, формирующиеся за счет солоноватых вод хлоридно-натриевого состава в результате трансформации луговых и лесных ландшафтов речных долин южной тайги Западной Сибири. Показана различная направленность трансформации ландшафтов в зависимости от характера мезорельефа. Доказана возможность образования заболоченных лугов за счет солоноватых вод с минерализацией 15-20 г/л. Выявлены изменения ионного состава и минерализации местных водотоков.
Практическая значимость. Материалы работы могут быть использованы при проектировании и проведении рекультивационных мероприятий, разработке разделов ОВОС проектов геологоразведочного бурения, используются в учебном курсе «Рекультивация земель» для студентов-геоэкологов в Институте наук о Земле Тюменского государственного университета.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на: I Международной конференции «Окружающая среда и менеджмент природных ресурсов» (г. Тюмень, 2010 г.); XI межвузовской молодежной научной конференции «Школа экологической геологии и рационального недропользования» (г. Санкт-Петербург, 2011 г.); XVIII Всероссийской школы «Экология и почвы» (г. Пушино, 2013 г.); XVII Международной научной конференции «Докучаевские молодежные чтения» (г. Санкт-Петербург, 2014 г.); XVIII конференции молодых географов Сибири и Дальнего Востока с элементами научной школы (с международным участием) «Развитие географических знаний: научный поиск и новые методы исследования» (г. Иркутск, 2014 г.);
Публикации. По теме работы опубликовано 9 научных работ, в том числе 3 работы в журналах из списка ВАК, 5 публикаций в материалах международных, всероссийских и молодежных конференций и 1 в сборнике научных докладов.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, списка литературы, 5 приложений. Содержательная часть работы изложена на 155 страницах машинописного текста, иллюстрирована 52 рисунками, 43 таблицами. Список литературы включает 114 наименований (из них 18 иностранных источников).
Трансформация растительного покрова на разливах минерализованных вод
Скорость самоочищения почв от солей варьирует в различных типах почв. Как отмечает Н.П. Солнцева (1998) дерново-подзолистые почвы обладают высокой скоростью самоочищения в связи с промывным водным режимом. После одноразового загрязнения хлоридно-натриевыми водами уже через 1 год концентрации солей в верхних горизонтах могут падать в 7-8 раз и в 3-5 раз в нижних. Однако полного освобождения от солей даже при очень активном промывании почв не происходит. В конкретном случае остаточные концентрации солей превышают фоновые в 6-9 раз, а плотный остаток составляет 0.25%. Даже через 15-18 лет после разлива содержания катиона Na превосходят фоновые в 5-6 раз. З.Е. Соловьева и др. (2008) отмечают, что в условиях сибирской средней тайги Среднего Приобья дерново-подзолистые почвы очищаются от высоких концентраций легкорастворимых солей в течение 1-2 года после разлива, техногенные солончаки по ним не образуются. Торфяные олиготрофные почвы обладают низкой скоростью рассоления с связи с высокой сорбционной емкостью торфов и слабой дренированностью верховых болот. Несколько выше скорость рассоления торфяных эутрофных почв и торфяно-глееземов. По данным А.В. Соромотина и др. (1996) на разливах двадцатилетней давности содержание солей в торфяных болотных почв Самотлорского месторождения хоть и невелико, но все же отлично от фонового уровня. По данным М.З. Гайнутдинова и др. (1982) в пахотном слое засоленных нефтепромысловыми водами выщелоченных черноземов содержание водорастворимых солей через 1 год все еще оставляет 1.5%. Естественное рассоление чернозема типичного происходит через 40 лет после загрязнения, но даже через такой срок сохраняется повышенное содержание водорастворимых солей и обменного натрия (Поскряков, 2007). В зарубежной литературе также отмечается длительность восстановления исходных свойств почв в результате загрязнения пластовыми водами (30 лет и более) (Mosley, 1998). Преобладание в нефтепромысловых водах катиона Na приводит к трансформации почвенно-поглощающего комплекса (ППК) (Гайнутдинов и др., 1982; Солнцева, 1998; Садов, 1998; Porter et all, 1993; Prendergast et all, 1994; Harris et all, 1998; Otton et all, 2002; и др.). Внедрение этого элемента в ППК сопровождается активным вытеснением ионов, определяющих кислотные свойства почв (Н и А1 ). Содержание поглощенного Na может составлять 25-40% от суммы катионов, иногда даже 56,7-88,1%. Отмечается, что в техногенно-засоленных дерново-подзолистых почвах концентрации обменного Na могут в 2-10 раз превышать аналогичные концентрации в природных солонцах (Леднев, 2008). Таким образом, повышение содержания обменного Na в почвах служит пусковым механизмом развития техногенного осолонцевания почв, которое, по данным Н.П. Солнцевой (1998), может начинаться уже при содержании обменного Na+ в ППК около 8%. P.P. Сулейманов (2010) отмечает, что этот процесс в отличие от естественного аналога характеризуется более высокой степенью осолонцевания всего профиля. Наименее устойчивыми к осолонцеванию являются минеральные почвы с невысокой емкостью поглощения (дерново-подзолистые, подзолистые, тундрово-глеевые), а наиболее устойчивыми - высокогумусные дерново-карбонатные и черноземы (из-за блокирующей роли щелочноземельных катионов, обладающих более высокой энергией сорбции), а также торфяные почвы (из-за высокой степени протонирования торфяных горизонтов и прочной связи протона с органической матрицей почв) (Солнцева, 1998).
Последействием техногенного осолонцевания почв является сдвиг кислотно-щелочных условий в щелочную сторону, что связано с вытеснением из ППК ионов Н+ и А13+ (Костюкевич и др., 1991; Солнцева, 1998; Садов, 1998; Козловская, 2001; Леднев, 2008; Сулейманов, 2010; Ронжина, 2011; и др.). Интенсивность подщелачивания определяется исходными свойствами почв (Солнцева, 1998). Могут происходить как относительно незначительные сдвиги рН - на 0,5-1,5 единиц, так и глубокие преобразования - на 3-4 и более единиц. Величины этих изменений зависят от уровня загрязнения и буферности почвы. На примере чернозема выщелоченного выявлено отсутствие подщелачивания при снижении гидролитической кислотности (Гилязов и др., 2009). По данным Н.П. Солнцевой (1998) наиболее устойчивы к кислотно-щелочным изменениям в существенно органогенные горизонты почв с высокой исходной буферностью, а минеральные почвы (дерново-подзолистые, подзолистые и др.) менее устойчивы, что определяет более быстрый сдвиг рН.
Техногенное засоление приводит к изменению физических свойств и морфологии почвенного профиля. По данным А.В. Леднева (2008) в дерново-подзолистых почвах происходит ухудшение структуры и увеличение глыбистости. Это подтверждается и другими исследователями на примере других типов почв (Varallyay, 1988; Гайнутдинов и др., 1982; Гилязов и др., 1988; Костюкевич и др., 1991; Габбасова и др., 1997, 2007; и др.). Образование глыбистой структуры объясняется пептизирующим действием на почвенные коллоиды иона Na , находящегося в засоленных почвах в повышенном количестве. Во влажном состоянии он вызывает набухание и заплывание почвы, а при подсыхании цементирует её в чрезмерно большие агрегаты. Происходит ухудшение водно-физических свойств почв, в первую очередь, водопроницаемости. Коэффициенты фильтрации по сравнению с фоновыми почвами значительно уменьшаются.
Воздействие геохимически активных солей на гумус почвы приводит к уменьшению его содержания в профиле (Солнцева и др., 1997; Солнцева 1998; Сулейманов, 2010;). В результате щелочного гидролиза образуются растворимые в воде фульваты и гуматы натрия, которые перемещаются из верхней части профиля в нижнюю. Таким образом происходит перераспределение органического вещества и выравнивание его содержания по профилю. Кроме того, прекращение биологического воспроизводства почвенного органического вещества в засоленных почвах также приводит к уменьшению его запасов. Важной закономерностью техногенного галогенеза, характерной для почв нефтепромыслов Западной Сибири, является эвтрофикация болотных торфяных олиготрофных почв и их трансформация в болотные мезотрофные и эвтрофные (Соловьева и др., 2008; Аветов и др., 2013). Для вторично эвтрофицированных торфяных почв свойственна величина рН 4.4 и мезоэвтрофный растительный покров, обуславливающий возникновение и развитие верхнего органогенного эвтрофного горизонта (очеса) поверх олиготрофной торфяной залежи.
Трансформация ландшафтов и их компонентов на территориях фонтанирующих геологоразведочных скважин юга Тюменской области
Эти породы сформированы преимущественно в морских, а также в озерно-лагунных и континентальных условиях. Породы юрского возраста залегают на фундаменте и представлены чередованием песчаников, алевролитов, аргиллитов. Меловые отложения залегают на породах юры и состоят из нижнего (валанжин-альбский ярус) и верхнего (сеноман-маастрихтский) отделов. Нижний отдел состоит из аргиллитов, алевролитов, глин, песчаников, верхний - из опок, глин, песков, алевролитов, алевритов, мергелей, известняков. Перекрывает меловые отложения мощная толща палеогеновых отложений (палеоценовые, эоценовые и олигоценовые), представленные глинами с прослоями песков и слабоуплотненными алевролитами. Осадочные образования четверичной системы перекрывают породы палеогенового возраста и представляют собой озерно-аллювиальные и аллювиальные отложения (переслаивающиеся глины, пески и алевролиты).
В гидрогеологическом отношении район исследований приурочен к юго-западной части Западно-Сибирского артезианского бассейна пластовых напорных и безнапорных вод в пределах Черкашинского, Тобольского и Южно-Тобольского месторождений подземных вод (Отчет..., 2010). В разрезе выделяются верхний и нижний гидрогеодинамические этажи, разделенные мощной (до 700 м) глинистой толщей верхнемеловых-палеогеновых отложений, представляющих собой водоупор. Верхний этаж сложен породами кайнозоя (олигоценовые, неогеновые и четвертичные отложения) и характеризуется свободным и слабо затрудненным вертикальным водообменом, развитием пресных и слабосолоноватых подземных вод с температурой не выше 10 С. Нижний этаж образуют нижнемеловые-юрские отложения, характеризующиеся замедленным затрудненным водообменом. Этаж включает в себя четыре гидрогеологических комплекса: апт-альб-сеноманский, готерив-барремский, валанжинский и юрский. Здесь развиты воды с высокой минерализацией. Наиболее водообильным является готерив-барремский комплекс, залегающий на глубине 1580-1733 м. Мощность этих отложений составляет 220-270 м. Водовмещающие породы представлены песчаниками, чередующимися с алевролитами и аргиллитами. В пределах Черкашинского месторождения скважинами вскрыты воды с высокими гидростатическими напорами, пластовым давлением 185-190 атм. Дебит этих скважин 226-1948 м /сут. Воды готерив-барремского комплекса термальные, температура 65-75 С в пластовых условиях и 53-65 С на устье. По химическому составу воды хлоридно-натриевые со средней минерализацией 14.2-17.9 г/л. По показателю рН воды нейтральные или слабощелочные (рН = 7.0-8.2). Газовый состав - метановый (СН4 - 90-96%).
В геоморфологическом отношении район исследований находится на Западносибирской низменности (Атлас..., 1971). Согласно геоморфологическому районированию (Каретин, 1990) участок скважины Черкашинской № 36-РГ расположен в пределах Тобольского материка, участок скважины Южно-Тобольской № 1-Р - в пределах Среднеиртышской низменности (рис. 19).
Тобольский материк - это приподнятая по отношению к окружающей ее территории равнина, имеющая общий региональный уклон на север. Она рассечена правыми притоками Иртыша, наиболее крупные из которых - Демьянка и Туртас. На юге равнина имеет абсолютные высоты 85-95 м, на севере 75-85 м. В междуречьях имеются останцы с абсолютной высотой 110-120 м. В сторону Иртыша равнина повсеместно заканчивается обрывом высотой 40-60 м над уровнем реки. На большей части Тобольский материк представляет собой плоскую равнину, в том числе и на приподнятых водоразделах, что замедляет сброс воды. Поэтому междуречья плохо дренированы и сильно заболочены. Овражно-балочная сеть развита в Прииртышье, где много небольших рек.
Среднеиртышская низменность - расположена в междуречье Иртыша и Тобола. Она представлена современной поймой, II и III террасами (60-80 м на уровне моря), I терраса имеет подчиненное значение и иногда выражена фрагментарно. Равнина плоская, имеет региональный уклон в сторону Иртыша, но этот уклон небольшой. Отсюда сброс вод реками еще более затруднен. Эрозионная сеть здесь практически отсутствует, а степень заболоченности гораздо выше, чем на Тобольском материке.
Климат района континентальный, среднемесячная температура января -19 С, июля +18 С, среднегодовое количество осадков - 400 мм (Атлас..., 1971). Большая часть осадков выпадает в теплый период (350 мм). В агроклиматическом отношении (Агроклиматические ресурсы..., 1972) район располагается полностью в пределах умеренно-теплого хорошо увлажненного агроклиматического района.
Тобольский материк и Среднеиртышская низменность богаты поверхностными водами и отличаются хорошо развитой гидрографической сетью.
Основными реками являются крупные реки (Иртыш, Тобол, Демьянка, Туртас) и малые водотоки (Аремзянка, Винокуровка и др.). Территория дренируется слабо. Хорошо дренируются лишь приречные районы крупных рек, причем у Иртыша лишь на правобережье (Каретин, 1990).
По классификации Зайкова Б.Д. водный режим рек относится к западносибирскому типу: с затяжным весенним половодьем (Лезин, 1999). Питание - преимущественно снеговое. Во внутригодовом распределении стока, помимо весеннего половодья, выделяются фазы летнее-осенней и зимней межени. Примерно 72.1% стока приходится на весну, 11.4% - на зиму, 11.3% - на осень и 11.5% - на лето (Атлас..., 1971).
Физико-географическая характеристика района исследований
По почвенно-географическому районированию (Каретин, 1990) участок скважины Черкашинской № 36-РГ относится к Туртас-Иртышскому району дерново-подзолистых почв со вторым гумусовым горизонтом и торфяно-болотных почв, участок скважины Южно-Тобольской № 1-Р - к Ашлык-Агитскому району дерново-подзолистых, серых лесных и торфяно-болотных почв.
Туртас-Иртышский район занимает южную часть Тобольского материка и на севере ограничен р. Туртас на западе - Иртышом. Вблизи Иртыша, где хорошо развита овражно-балочная сеть и много мелких ручьев, территория характеризуется хорошей дренированностью. Здесь и вблизи р. Туртас широко распространены дерново-подзолистые почвы, преимущественно со вторым гумусовым горизонтом. Плохо дренируемые междуречья представлены крупными массивами низинных и верховых торфяников. Здесь распространено гидроморфное почвообразование.
Ашлык-Агитский район расположен на Среднеиртышской низменности, на западе ограничен Тоболом, с севера - Иртышом. Территория плохо дренирована, автоморфные почвы (дерново-подзолистые, серые лесные оподзоленные) залегают неширокой полосой вдоль Иртыша и Тобола, где эрозионная сеть развита лучше и рельеф не столь плоский. Междуречья заняты торфяниками (преимущественно низинного типа), которые залегают крупными сплошными массивами.
Торфяно-болотные почвы занимают большую часть территории Туртас-Иртышского и Ашлык-Агитского районов. Их образование связано не столько с климатическими факторами, сколько с плоским рельефом земной поверхности и низкой водопроницаемостью почвообразующих пород.
Аллювиальный почвенный покров речных долин изучен слабо. Наиболее четко выделены типы аллювиальных болотных и аллювиальных дерновых почв. Эти почвы в большинстве являются кислыми, но степень насыщенности основаниями довольно высока, содержание гумуса невелико.
Особенностью почв района исследования является их переувлажненность даже в условиях хорошей дренированности. Это связано с низкой водопроницаемостью почвообразующих пород и глубоким промерзанием почв в течение зимнего сезона. Отрицательные температуры достигают насыщенных водой горизонтов, создавая льдистость с нулевой водопроницаемостью. Весной при снеготаянии этот горизонт становится дополнительным водоупором, усиливая возникновение верховодки. Только после его полного оттаивания влага частично проникает в нижележащие горизонты и создается промывной режим. Такого же промывного режима, свойственного для более мягких климатических условий Европейской части России, в почвах исследуемого региона не возникает. Климатическими факторами объясняется малая гумусность почв. В летний период в подзоне южной тайги наблюдаются достаточно высокие температуры, которые вкупе с хорошей увлажненностью способствуют минерализации органического вещества. В гумусе почв больше фульвокислот, чем гуминовых.
По геоботаническому районированию район исследования расположен в подзоне южной тайги Западносибирской равнины (Атлас..., 1971). Основным зональным типом растительности здесь являются кедрово-елово-пихтовые зеленомошно-мелкотравные и мелкотравно-осочковые леса (Растительный покров..., 1985).
Леса получили распространение лишь на хорошо дренированных приречных территориях (Каретин, 1990). На севере Тобольского материка преобладают березовые с пихтой и елью хвощево-вейниковые леса. На остальной части материка общим фоном являются смешанные леса с различным сочетанием березы с елью, пихтой, реже кедром и сосной, а в наземном ярусе - кукушкин лен, из травянистых - осочка, папоротник, хвощ, кислица. Отдельные массивы занимают елово-пихтовые зеленомошно-осочковые леса. В южной части материка в сообществах появляется липа. Значительные площади занимают вторичные березовые леса с примесью осины. На Среднеиртышской низменности распространены темнохвойно-березовые мелкотравно-вейниково-осочковые леса, а также большие площади на песках и супесях занимают сосновые травяно-кустарниковые леса с разреженном моховым покровом.
Растительность пойм меняется в зависимости от геоморфологического уровня и отличается разнообразием. Луговые сообщества приурочены преимущественно к низким и средним экологическим уровням поймы, а лесные сообщества - к высоким уровням. На низкой пойме преобладают осоковые канареечниковые луга с зарослями ивняка и участками тростниково-вейниковых болот. На средних уровнях распространены более мезофитные и разнообразные по видовому составу разнотравно-злаковые полидоминантные луга со злаково-разнотравной растительностью (василисник, хвощ и др.). На высоких участках поймы господствуют березовые и осиновые леса. Из кустарников в них произрастают шиповник, черемуха, в травянистом покрове - папоротник, лабазник.
В верховых болотных массивах, преобладающих в северной части района исследования, центральная часть представлена озерно-грядово-мочажинными комплексами (Южная тайга..., 1975). Основу растительного покрова составляют сфагновые мхи, чередующиеся с кустиками топяной осоки, шейхцерии и рипсохоры, а на грядах подбел, мирт, сфагнум, багульник. Далее от центра растительный покров тот же, но появляется топяная осока, хвощ болотный и топяной, становится больше шейхцерии. На окраинах болотных массивов получили распространение березовые, осиновые, реже сосновые леса. В наземном ярусе помимо мхов здесь встречаются багульник, клюква, брусника, морошка, осока шаровидная.
В южной части района располагаются смешанные болотные массивы, с преобладанием низинных, чередующихся с грядово-мочажинными. Обширные безлесные осоково-гипновые болота пересекаются невысокими (20-40 см), длинными (несколько км) и узкими (2-5 м) грядами. Эти гряды имеют сплошной покров сфагновых мхов, здесь произрастают багульник, болотный мирт, подбел, сабельник.
Согласно физико-географическому районированию Тюменской области (1973) участок скважины Черкашинской № 36-РГ расположен в пределах южнотаежного отрезка Объ-Иртышской провинции, участок скважины Южно-Тобольской № 1-Р - в пределах Кондинской провинции (Нижнетобольской подпровинции) Западно-Сибирской равнины.
Участок скважины Черкашинской № 36-РГ приурочен к ландшафту плоской, местами гривистой поймы с разнотравно-злаковыми лугами и тополево-ивняковыми парковыми лесами на пойменных луговых и пойменных дерновых, местами оподзоленных почвах; участок скважины Южно-Тобольской № 1-Р - к ландшафту пологоволнистой надпойменной террасы с сосново-елово березовыми с примесью липы травяными лесами на дерново-сильноподзолистых почвах и елово-березовыми моховыми лесами на торфяно-подзолисто-глеевых почвах (Атлас..., 1971). По ландшафтной карте СССР (1988) исследуемые участки относятся к гидроморфным комплексам речных пойм и дельт. По карте, составленной Е.И. Кузьменко и др. (2013), исследуемые участки расположены в пределах ландшафтов речных пойм.
Трансформация почвенного покрова на участке скважины Южно Тобольской № 1
В составе обменных оснований преобладает Са , содержания которого увеличиваются вниз по профилю от 1.0-2.2 ммоль(+)/100 г в верхних горизонтах до 15.8 ммоль(+)/100 г в иллювиально-железистом горизонте. Верхние горизонты ненасыщенны (4.4-60%), в нижних горизонтах степень насыщенности увеличивается до 83-85%. Реакция в целом слабокислая (рНщо = 5.0-5.9), в иллювиально-железистом горизонте - нейтральная (рНшо = 6.2).
В переходной зоне к микропонижению выявлена дерново-грунтово-глееватая слабозасоленная легкосуглинистая почва (рис 18: разрез №2; рис. 34) (Классификация..., 1977). Рисунок 34. Профиль дерново-грунтово-глееватой слабозасоленной легкосуглинистой почвы (Сванидзе, 2013)
Образование этой почвы, предположительно, связано с трансформацией луговой почвы, существовавшей на данном участке до начала фонтанирования скважины. Под дерниной Ад,с (0-9 см) залегает мощный гумусовый горизонт Ас (9-54 см) черного цвета (прил. 4). Наличие кремнеземистой присыпки свидетельствует о частично проявившемся подзолистом процессе. В почвообразующей породе Cg,c (54-80 см) выявлено оглеение, связанное, предположительно, с техногенным заболачиванием.
Гранулометрический состав - легкосуглинистый, почвообразующая порода - супесчаная (табл. 31). Таблица 31. Гранулометрический состав дерново-грунтово-глееватой слабозасоленной легкосуглинистой почвы (Сванидзе, 2013)
Примечание: Нг - гидролитическая кислотность, Е - емкость поглощения, V - степень насьпценности Реакция почвы в целом нейтральная (рНщо = 6.3-6.5). В верхней части органогенного горизонта - слабощелочная (pHmo =7.2).
В микропонижении процессы техногенного засоления и заболачивания привели к трансформации исходной дерново-подзолистой почвы в перегнойную грунтово-глеевую сильнозасоленную супесчаную почву (рис 18: разрез №3; рис. 36) (Классификация..., 1977).
Она характеризуется наличием поверхностного перегнойного горизонта АОс (0-25 см) черного цвета, состоящего из органоминеральной массы и большого количества слабо разложившихся остатков растительности (прил. 4). Иллювиально-железистый горизонт исходной почвы трансформировался в глеевый горизонт Gc (83-110 см) сизого и коричневого цветов. Между ними залегают гумусовый Ale (25-44 см) и подзолистый А2с (44-83 см) горизонты исходной почвы. Переход от АОс (0-25 см) к Ale (25-44 см) заметен по цвету и ясен по степени разложения органики.
Примечание: Нг - гидролитическая кислотность, Е - емкость поглощения, V - степень насыщенности Степень насыщенности возросла до 89-93%. Значительное снижение гидролитической кислотности (Нг = 0.2-1.0 ммоль-экв/100 г) свидетельствует об уменьшении содержаний иона Н . Реакция почвы уже не кислая и слабокислая, а слабощелочная и щелочная (рНшо = V.2-8.3), что свидетельствует о ее по дщелачивании.
У техногенного водоема выявлен солончак хлоридно-натриевый по дерново-подзолистой иллювиально-железистой супесчаной почве (рис 18: разрез №4; рис. 38).
Он характеризуется более высокой степенью гидроморфности по сравнению с перегнойной грунтово-глеевой сильнозасоленной почвой. Здесь оглеен не только иллювиально-железистый горизонт исходной почвы, но и нижняя часть подзолистого горизонта, в результате чего они трансформировались в глеевые горизонты: Glc (55-80 см) и G2c (80-100 см) (прил. 4). Из лесной подстилки исходной почвы сформировался поверхностный перегнойный горизонт АОс (0-15 см) черного цвета, состоящий из органоминеральной массы и большого количества слабо разложившихся остатков растительности. Между перегнойным и глеевыми горизонтами залегают гумусовый горизонт исходной почвы Ale (15-38 см) и верхняя часть подзолистого горизонта А2с (38-55 см).
По гранулометрическому составу почва - супесчаная (табл. 37).
Таблица 37. Гранулометрический состав солончака хлоридно-натриевого по дерново-подзолистой иллювиально-железистой супесчаной почве (Сванидзе, 2013)
Степень насыщенности во всех горизонтах превышает 90% (91-97%). Гидролитическая кислотность значительно понижена (Нг = 0.2-0.5 ммоль-экв/100 г). Актуальная кислотность в различных горизонтах соответствует слабощелочной (рНшо = 7.8), щелочной (рНшо = 8.6-8.8) и даже сильнощелочной (pHmo = 9.2-9.4) реакции.
Трансформация растительного покрова на участке скважины Черкашинской № 36-РГ
Фоновая растительность на данном участке изменяется в зависимости от геоморфологического уровня долины, с понижением которого увеличивается степень гидроморфности почвы. В зоне воздействия минерализованных вод причиной изменения растительного покрова является засоление почв. На засоленных почвах всех геоморфологических уровней снижаются такие показатели растительного покрова, как проективное покрытие, видовое богатство и разнообразие, а также флористическое сходство с фоновыми сообществами (табл. 40).