Воздействие минерализованных пластовых вод на ландшафты речных долин южной тайги Западной Сибири (на примере юга Тюменской области) Сванидзе Игорь Геннадьевич

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

3.2 Изменение 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

3.4Трансформация почвенного покрова на участке скважины Южно-Тобольской № 1-Р 86

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 122

• 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
• Изменение ионного состава и минерализации поверхностных вод на участке скважины Черкашинской № 36-РГ

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:

1. Оценить изменения ионного состава и минерализации вод местных водотоков за счет минерализованных техногенных ручьев.

2. Изучить морфологическое строение, состав и свойства почв, подверженных воздействию пластовых вод.

3. Выявить особенности и степень трансформации растительного покрова.

4. 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 №36-РГ

Л водоем пластовой воды
ручей пластовой воды

/ ^Х_ч№2 'Л?/

границы геоморфологических

уровней

^Ш №1 / >^г

w//M „

// ..

/ м

(л\ номер ландшафтных профилей

її I " 1

1Вш

линии ландшафтных

профилей

1 '

№1 номер почвенных разрезов

1 >Щ

№1.2 номер почвенных прикопок

\i 'В

почвенные разрезы

почвенные прикопки

7^ "\ " 'Я 1 \

¹¹ „" луговая растительность

\ №5ІЯМ @№4---'^,₁37.l\fM

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.

1* к

ї* і*

58.2 абсолютные высоты (м)

* - ї *

линия ландшафтного

, і * ^?* ї*

профиля

почвенные разрезы №1 номер почвенных разрезов

*—V * ,

| ^ смешанный лес

L ^т ^ W ^т ї Ф 1Ф

сухостой

* ї Ф №1

L вырубки - - заболоченные участки Mr- тростниковая растительность v осоковая растительность

ЯТІ*, свалки бытового мусора

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).

Для 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. Пушило, 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

В геологическом отношении район исследований находится в центральной части Западносибирской плиты, образованной породами нижнего и верхнего структурно-тектонических ярусов (Отчет..., 2010). Нижний структурный ярус (складчатый фундамент) представлен метаморфическими и изверженными породами палеозойского возраста (песчаники, туфопесчаники, зеленовато-серые и серые эффузивы). Верхний структурный ярус (платформенный чехол) сложен мощной осадочной толщей песчано-глинистых пород мезо-кайнозойского возраста, перекрывающих фундамент в стратиграфической последовательности. 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).

Реки района маломинерализованы, в ионном составе речных вод преобладают (% экв) анионы НС03" и катионы Са (Лезин, 1999). По классификации Алекина О.А. (Никаноров, 2001) они относятся к гидрокарбонатному классу и группе кальция. Малая минерализация связана с хорошей промытостью водосборов по всей толще почвогрунтов до эрозионного вреза от легкорастворимых солей и преобладанием преимущественно снегового питания (Ресурсы..., 1973). Минерализация рек колеблется от 200-880 мг/л. Анионы НСОз" выражены резко, а в отдельные годы очень резко (28-45% экв). Содержания анионов SO4 " составляет 2-13% экв., анионов СГ - 5-14% экв. Содержания ионов Са составляет 21-36% экв, довольно высоки концентрации ионов Mg2+ - 8-19 % экв. Содержание Na + К колеблется от 0 до 14% экв.

Ниже приведена краткая характеристика водного и гидрохимического режима некоторых рек района исследований.

Иртыш - главная водная артерия. Половодье начинается 15 апреля и заканчивается во второй половине июля - первой половине октября (Лезин, 1999). Пик приходится на май-июль, средняя продолжительность 4.5 месяцев. Летне-осенняя межень длится чуть более 2 месяцев, а зимняя - 5. Ледостав устанавливается в районе Тобольска в среднем 6 ноября. Минерализация в период половодья 140-200 мг/л, а в летне-осеннюю межень - 170-250 мг/л, в зимнюю межень - 300-350 г/л.

Физико-географическая характеристика района исследований

На солончаке первой надпойменной террасы растительность отсутствует. Ниже по уклону на почвах сильной степени засоления (прил. 3) сформировался луг, в составе которого основу травостоя составляет бескилънща расставленная (Puccinellia distans (Jacq.) Pari.). По классификации галофитов (Шамсутдинов и др., 2000) этот вид отнесен к мезогалофитам, способным расти на почвах с содержанием плотного остатка 0.5-1.0%. В составе сообщества появляется также эугалофит семейства маревых (Chenopodiaceae) - лебеда бородавчатая {Atriplex verrucifera Bieb.), которая может выдерживать очень сильное засоление (более 2% плотного остатка) (Шамсутдинов и др., 2000) (рис. 41).

Лебеда бородавчатая вообще не указывается для территории Тюменской области в фундаментальной сводке «Флора Сибири» (Ломоносова, 1992). Этот вид характерен для более южных территорий Западной Сибири - лесостепи и степи, где встречается в составе галофитных лугов. Остальные виды представлены единичными экземплярами.

Фоновая растительность высокой поймы представлена лугом из осоки острой (Carex acuta L.) (рис. 42).

Кроме осоки высоко проективное покрытие чихотника иволистного, болотнщы болотной (Eleocharispalustris (L.) Roem & Schult) (прил. 2). Растительный покров густой, равномерный, с высоким видовым богатством, разнообразием и проективным покрытием.

На участке высокой поймы со слабой степенью засоления почв образовался луг, в составе которого господствуют лапчатка гусиная (Potentilla anserina L.), пырей ползучий (Elytrigia repens (L.) Nevskij и бескилъница расставленная. Два первых вида являются олигогалофитами, обитающими на почвах с содержанием плотного остатка 0.3-0.5% (Шамсутдинов и др., 2000). Из прежнего состава присутствуют только чихотник иволистный и бодяк щетинистый (Cirsium setosum (Willd.) Besser ex M. Bieb.j (прил. 2). Осока острая исчезает полностью из состава сообщества.

Фоновая растительность низкой поймы представлена лугом из осоки острой и болотнщы болотной. Из других видов присутствуют чихотник иволистный и мята полевая (Mentha arvensis L.) (прил. 2). По видовому богатству растительность этого геоморфологического уровня заметно уступает выше расположенным, но проективное покрытие высокое.

На участке низкой поймы с сильной степенью засоления почв господствует луг из солеустойчивой полевицы побегоносной (Agrostis stolonifera L.), которая относится к

Трансформация растительности на данном участке происходит как за счет засоления, так и усиления гидроморфности почв. Степень засоления возрастает по линии профиля от микроповышения к микропонижению (табл. 29, 32, 35, 38). Степень гидроморфности почв возрастает в этом же направлении, что видно по проявлению глеевых процессов в морфологии почв (прил. 4).

Фоновая растительность представлена смешанным березово-сосновым лесом со злаково-разнотравным покровом. Ярус древостоя имеет следующий состав: 7СЗБ+Ос,Лп. В нем доминируют береза повислая (Betula pendula Roth) и сосна обыкновенная {Pinus silvestris L.) (рис. 44).

Встречаются осина (Populus tremula L.), сосна кедровая (Pinus sibirica Du Tour) и липа сердцелистная (Tilia cordata Mill.). Сомкнутость крон составила около 85-90%. В составе яруса кустарникового подлеска отмечена черемуха обыкновенная (Padus avium Mill.), рябина сибирская (Sorbus sibirica Hedl.), ива козья (Salix caprea L.), шиповник иглистый (Rosa acicularis Lindl.), липа сердцелистная (Tilia cordata Mill.) (встречается и в форме кустарника). Кустарниковый ярус средней густоты, распространение по площади мозаичное, сомкнутость крон высоких кустарников составила 35-40%. В травяном ярусе доминирует разнотравье: ястребинка зонтичная (Hieracium umbellatum L.), земляника лесная (Fragaria vesca L.), вероника дубравная (Veronica chamaedrys L.) (прил. 5). Злаки представлены полевицей тонкой (Agrostis capillaris L.), перловником поникшим (Melica nutans L.) и др. Травяной покров показан на рисунке 45.

В переходной зоне к микропонижению на почвах слабой степени засоления ярусы древостоя и подлеска отсутствуют. В травяном покрове господствует олигогалофит пырей ползучий с общим проективным покрытием более 80% (рис. 46).

Появляются единичные экземпляры болотных видов: тростник обыкновенный {Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud.), тиселинум болотный (Thyselinum palustre (L.) Rafin.), что свидетельствует об усилении гидроморфности почвы. Проективное покрытие данного сообщества вдвое выше по сравнению с травяным ярусом фонового леса, а видовое богатство - почти вдвое ниже (табл. 41).

Увеличение проективного покрытия связно с обогащением почв элементами минерального питания, что способствует разрастанию пырея, выдерживающего слабое засоление. Уменьшение видового богатства связано с исчезновением гликофитов и доминированием галофита пырея. Индекс доминирования Симпсона (С) увеличивается, а индексы разнообразия Шеннона (Н) и Симпсона (D) уменьшаются.

В микропонижении на гидроморфных почвах с сильной степенью засоления доминирует тростник обыкновенный, который является мезоэугалофитом, способным расти при содержании в почве плотного остатка 1-2% (Шамсутдинов и др., 2000) (рис. 47).

Именно высокой солеустойчивостью данного вида можно объяснить образование на сильнозасоленных почвах заболоченного луга с общим проективным покрытием 100% и индексом доминирования Симпсона (С) равным около 1 (табл. 41).

На солончаке у техногенного водоема растительность отсутствует. Присутствие сухостоя деревьев свидетельствует о существовавшей здесь до начала фонтанирования скважины лесной растительности (рис. 48).

Изменение ионного состава и минерализации поверхностных вод на участке скважины Черкашинской № 36-РГ

Трансформация растительности на данном участке происходит как за счет засоления, так и усиления гидроморфности почв. Степень засоления возрастает по линии профиля от микроповышения к микропонижению (табл. 29, 32, 35, 38).

Степень гидроморфности почв возрастает в этом же направлении, что видно по проявлению глеевых процессов в морфологии почв (прил. 4).

Фоновая растительность представлена смешанным березово-сосновым лесом со злаково-разнотравным покровом. Ярус древостоя имеет следующий состав: 7СЗБ+Ос,Лп. В нем доминируют береза повислая (Betula pendula Roth) и сосна обыкновенная {Pinus silvestris L.) (рис. 44).

Встречаются осина (Populus tremula L.), сосна кедровая (Pinus sibirica Du Tour) и липа сердцелистная (Tilia cordata Mill.). Сомкнутость крон составила около 85-90%. В составе яруса кустарникового подлеска отмечена черемуха обыкновенная (Padus avium Mill.), рябина сибирская (Sorbus sibirica Hedl.), ива козья (Salix caprea L.), шиповник иглистый (Rosa acicularis Lindl.), липа сердцелистная (Tilia cordata Mill.) (встречается и в форме кустарника). Кустарниковый ярус средней густоты, распространение по площади мозаичное, сомкнутость крон высоких кустарников составила 35-40%. В травяном ярусе доминирует разнотравье: ястребинка зонтичная (Hieracium umbellatum L.), земляника лесная (Fragaria vesca L.), вероника дубравная (Veronica chamaedrys L.) (прил. 5). Злаки представлены полевицей тонкой (Agrostis capillaris L.), перловником поникшим (Melica nutans L.) и др. Травяной покров показан на рисунке 45.

В переходной зоне к микропонижению на почвах слабой степени засоления ярусы древостоя и подлеска отсутствуют. В травяном покрове господствует олигогалофит пырей ползучий с общим проективным покрытием более 80% (рис. 46).

Появляются единичные экземпляры болотных видов: тростник обыкновенный {Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud.), тиселинум болотный (Thyselinum palustre (L.) Rafin.), что свидетельствует об усилении гидроморфности почвы. Проективное покрытие данного сообщества вдвое выше по сравнению с травяным ярусом фонового леса, а видовое богатство - почти вдвое ниже (табл. 41).

Увеличение проективного покрытия связно с обогащением почв элементами минерального питания, что способствует разрастанию пырея, выдерживающего слабое засоление. Уменьшение видового богатства связано с исчезновением гликофитов и доминированием галофита пырея. Индекс доминирования Симпсона (С) увеличивается, а индексы разнообразия Шеннона (Н) и Симпсона (D) уменьшаются.

В микропонижении на гидроморфных почвах с сильной степенью засоления доминирует тростник обыкновенный, который является мезоэугалофитом, способным расти при содержании в почве плотного остатка 1-2% (Шамсутдинов и др., 2000) (рис. 47).

Именно высокой солеустойчивостью данного вида можно объяснить образование на сильнозасоленных почвах заболоченного луга с общим проективным покрытием 100% и индексом доминирования Симпсона (С) равным около 1 (табл. 41).

На солончаке у техногенного водоема растительность отсутствует. Присутствие сухостоя деревьев свидетельствует о существовавшей здесь до начала фонтанирования скважины лесной растительности (рис. 48).

По классификации М.А. Глазовской (2002) на исследованных участках произошли изменения на всех таксономических уровнях элементарных ландшафтов (табл. 42).

Изменения на уровне типа - пресные по степени минерализации вод ландшафты сменились солоноватыми, а также (на участке скважины Южно-Тобольской № 1-Р) окислительные условия в ландшафтах сменились переменными и восстановительными. Изменения на уровне подтипа - по степени геохимической подчиненности подчиненные ландшафты сменились автоморфными. Геохимически автономные ландшафты появляются на выходах глубинных вод, химический состав которых не связан с процессами, идущими в окружающих ландшафтах (Глазовская, 2002). Это в большинстве случаев редкие геохимические ландшафты, связанные с различного рода минеральными источниками. Изменения на уровне класса - по характеру минерализации вод ландшафты с гидрокарбонатным классом сменились хлоридным классом, группа кальция сменилась группой натрия.

По классификации А.И. Перельмана (1965) изменения элементарных ландшафтов произошли на уровне типов, классов и частично групп (табл. 43).

Изменения на уровне группы - лесная группа сменилась луговой группой (на участке скважины Южно-Тобольской № 1-Р). Изменения на уровне типа смешанный лес с мезофитным гликофитным травяным ярусом сменился мезофитным галофитным и гигрофитным галофитным лугом (на участке скважины Южно-Тобольской № 1-Р). Мезофитные и гигрофитные гликофитные луга сменились мезофитными, гигрофитно-мезофитными и гигрофитными галофитными лугами (на участке скважины Черкашинской № 36-РГ). Изменения на уровне класса - Н геохимический класс ландшафтов сменился на Fe-Cl-Na и OH-Fe-Cl-Na классы (на участке скважины Южно-Тобольской № 1-Р). H-Fe-Ca геохимический класс ландшафтов сменился на H-Fe-Cl-Na и Fe-Cl-Na-Ca классы (на участке скважины Черкашинской № 36-РГ).

На основе принципа единства литологии породы, характера микрорельефа, типа почвы и растительности на картосхемах и линиях ландшафтных профилей были выделены естественные и техногенные элементарные ландшафты. Рисунки наглядно демонстрируют произошедшие изменения (рис. 49, 50, 51, 52).