Полезные ископаемые и их свойства торф

Торф — тип полезных ископаемых из категории твердых каустобиолитов, то есть пород, имеющих органическое происхождение. В состав торфа входят остатки болотной флоры, подвергшиеся процессам разложения в специфической биологической среде. В большинстве случаев это кора, корневища деревьев и кустарников, фрагменты травянистых культур, а также сфагновые и гипновые мхи. Порода выглядит как землистая рыхлая масса, может быть коричневого, серого, рыжего или черного цвета. Залегает на поверхности земли, но может находиться и на глубине до нескольких десятков метров под слоем минеральных отложений. Является возобновляемым ресурсом, относится к полезным ископаемым.

С геологической точки зрения занимает место между бурым углём и почвой. От первого отличается высоким содержанием влаги, включением целлюлозы, углеводов и неразложившихся растительных остатков. От второго — присутствием органики, которая в пересчете на сухое вещество составляет 50%.

С химической точки зрения торф является сложной смесью органических и минеральных веществ, причем концентрация минеральных не превышает 50%. Все остальное — органика (перегной, гумус, продукты разложения растительных остатков), на долю углерода приходится около 50%. В природной среде торф содержит до 90-95% влаги. Химический состав напрямую зависит от ботанического состава растений, степени их разложения и типа торфа. В общем случае торф состоит из:

• углерода — 40-60%;
• кислорода — 20-40%;
• водорода — 4,5-7%;
• азота — 0,5-4%;
• серы — до 1,5%;
• кальция — до 5%.

В состав породы также входят оксиды кальция, кремния, алюминия и железа. Ископаемое содержит полезные минералы — цинк, медь, молибден, кобальт и марганец. В компонентном составе органической части до 17% занимают битумы, 10-60% приходится на долю легкогидролизуемых водорастворимых веществ, менее 10% составляет целлюлоза, 10-50% — гуминовые кислоты и до 20% доходит содержание лигнина.

Общемировые запасы торфа огромны. По приблизительным оценкам они составляют 200-500 млрд тонн, ископаемое покрывает не менее 3% суши земного шара.

Торф относится к группе водопроницаемых пород, ископаемое в природных условиях всегда влажное. Является природным фильтром — по мере прохождения через него вода очищается, а все тяжелые металлы оседают в торфяной массе. В результате жидкость становится абсолютно безвредной для здоровья и пригодной для питья. От влажности торфа напрямую зависит его удельный вес и показатель плотности. Так, у водянистой породы он соответствует 200-1080 кг/м3.

Сухой торф гораздо плотнее, здесь на каждый кубический метр приходится порядка 1500-1700 кг. Если плотность будет выше — это уже уголь. К этапу перехода в это состояние в породе остается уже менее 50% органических компонентов, полностью вымываются целлюлоза и сахара.

Из-за присутствия минеральных компонентов любой вид торфа золен, различается только степень зольности. Ее определяют методом обжига породы — органическая часть выгорает, а оставшаяся зола показывает процент присутствия в породе металлов и минералов. Важной характеристикой является присутствие перегноя в торфе, под ним понимают сильно разложившиеся растительные остатки. Они придают торфяной массе темный цвет, порода с высокой концентрацией перегноя практически черная, ее широко используют в сельском хозяйстве.

Молодой неперегнивший торф имеет светлые оттенки, в нем органические компоненты еще не прошли цикл разложения. Содержание кальция в породе определяет кислотность торфа. Если его концентрация велика, ископаемое не закислено, оно имеет наибольшую ценность.

В природе порода формируется в заболоченной местности, в так называемых торфяных болотах. Они могут встречаться в долинах рек или водоразделах. Торф имеет биогенное происхождение. Растущие деревья, кустарники, мхи и травы, отмирая, опускаются на дно болота. Под действием высокой влажности в отсутствии кислорода они не разлагаются полностью, а превращаются в бесструктурное органическое вещество — торф. Все биохимические процессы обычно происходят в теплое время года. Процесс накопления торфа происходит постоянно, он никогда не заканчивается.

Скорость образования породы во многом зависит от исходных растительных групп, особенностей климатической и географической зональности, гидрологического режима и многих других условий. В среднем накопления породы составляют 0,3-0,4 мм в болотистых районах лесотундры и 1 мм в широколиственной и хвойной подзонах. Торфяные залежи, добываемые в наши дни, формировались в течение 10-12 тысяч лет. Лидерами отрасли являются Канада, Ирландия, Швейцария и Латвия. Россия входит в топ-10 по добыче торфа. Самые богатые месторождения находятся во Владимирской, Московской, Нижегородской и Архангельской областях, а также в Пермском крае.

Гумификация определяется как отношение органических компонентов породы к ее общему объему. В зависимости от этого показателя торф может быть:

• разложившимся – разложение захватило более 30% тканей растительных остатков;
• среднеразложившимся — от 20 до 35%;
• слаборазложившимся — менее 20%.

Ход торфообразования никогда не заканчивается. В результате нижняя часть растительных остатков переработалась еще несколько столетий назад, в то время как верхние еще пребывают на разных этапах разложения. Именно поэтому торфяные породы подразделяются на верховые, низинные, а также переходные. Верховой торф формируется как результат разложения вереска, багульника, пушицы, сфагнума, а также хвойных пород. Он представляет собой недоразложивушуюся массу с крупными волокнами, в ней еще идут активные трансформации. Зольность этих ископаемых составляет 2%, в них мало кальция и, соответственно, кислая реакция. В таком торфе много влаги, содержание которой поддерживается снегом и обильными дождями. Его используют, чтобы мульчировать грунт.

Низинный торф включает преимущественно ольху, а также осоку и некоторые разновидности мха. Это целиком разложившаяся растительная масса с нейтральным показателем рН. В отдельных случаях реакция может быть слабокислой. Зольность такого торфа высока — 6-20%, на долю органики приходится порядка 70%. Такие виды торфа формируются возле русел рек и в оврагах. Переходный торф — несформированная низинная порода. Представляет собой некую переходную стадию между базовыми разновидностями. Зольность варьируется в пределах 3-6%.

Наши давние предки при добыче торфа пользовались только лопатой. В настоящее время породу поднимают при помощи всевозможных технических устройств. Гидроторф добывают методом размывания водной струей под повышенным давлением. Разбитую в результате массу пропускают через торфосос. Это один из самых дорогостоящих и трудоемких способов, он финансово оправдан исключительно в условиях крупных хозяйств.

Фрезоторф получается при использовании фрезерного барабана. Им срезают слои породы на открытых территориях. Эта технология получила наибольшее распространение, на ее долю приходится до 80% всей добычи полезного ископаемого во всем мире. Экскаваторный торф извлекают с применением дискового экскаватора, а резьбовую породу – разрезанием вручную.

Зольность отражает концентрацию минеральных компонентов в сухом веществе. В зависимости от этого показателя торф может быть:

• малозольным – до 5%;
• среднезольным – от 5 до 10%;
• высокозольным – от 10%.

Главное направление использования ископаемого — это земледелие (как промышленное, так и на дачных хозяйствах). В его состав входят уникальные аминокислоты, поэтому ископаемое вводят в состав органических удобрений. Торф используется для посадки рассады, на нем высаживают смородину, голубику и другие плодово-ягодные культуры. Внесение вещества улучшает структуру субстрата, за счет способности поглощать газы и впитывать жидкости повышает водо- и воздухопроницаемость земли. Торф — уникальный материал, который можно использовать на грунтах самых разных типов.

Так, кокосовый торф нашел свое применение как основа для выращивания газонов. Он подстраивается под нужды самых разных растений и регулирует объем влаги в зависимости от температуры и других внешних факторов. Такой торф повсеместно используется для защиты земли от эрозии, которая часто возникает в результате воздействия воды и ветра. Именно поэтому породу используют для укрепления откосов около магистралей и ливневых склонов. Для парников и теплиц лучше взять верховой торф. Он не содержит семян растений, в нем нет патогенных бактерий и насекомых. За счет способности впитывать жидкости и подавлять рост патогенной микрофлоры может выполнять роль фильтра.

Торф используют в качестве подкормок при выращивании садовых культур, овощей и цветов на дачном участке. Однако в этом случае следует придерживаться нескольких правил.

• Перед применением на огородах торфяное удобрение следует тщательно проветрить несколько дней на открытом воздухе — это избавит его от всех ненужных примесей. Если этого не сделать, то такая подкормка принесет растениям намного больше вреда, нежели пользы.
• При использовании удобрения необходимо следить за параметрами влажности — они не должны опускаться ниже отметки в 50%. Иначе торф будет задерживать в себе влагу. Это существенно замедляет его разложение.
• Важно понимать, что концентрация микро- и макроэлементов в торфе велика, поэтому вносить его нужно дозировано. Торф вносят в землю из расчета 10 кг удобрения на каждый квадратный метр.
• Следует учитывать, что полезные микроэлементы в породе находятся в труднодоступном состоянии, поэтому вместе с торфом следует вводить минеральные добавки и перегной.
• Для удобрения садово-огородных культур лучше использовать низинный торф. В верховые породы можно сажать щавель, а также гортензию, фиалку и другие растения, предпочитающие кислую биосферу.
• Длительное пребывание торфа на открытом воздухе вызывает утрату питательных свойств. Чтобы этого не произошло, грунт перед внесением удобрений необходимо взрыхлить, чтобы добиться максимального перемешивания с торфом, и хорошенько увлажнить.
• Торфяное удобрение вносят только в песчаные и глинистые почвы, при высаживании растений на черноземах в нем нет необходимости.

Подкормка сохраняет эффективность в течение 2-3-х лет. Спрессованный торф используют и в животноводстве — из него делают прочные утепленные подстилки для сельскохозяйственных животных и птиц. Такой материал содержит минимум бактерией и обладает выраженными антисептическими свойствами. Использование торфяных подстилок позволяет предотвратить болезни питомцев в зимнее время и сдержать эпидемии. Однако переработанная порода имеет высокую стоимость, а самостоятельная добыча и высушивание сопряжены с техническими трудностями.

Торф можно использовать не только в приусадебном хозяйстве — он приносит пользу в аквариумистике. Его используют для раскисления и смягчения воды. Его добавление подавляет жизнедеятельность болезнетворных микроорганизмов и обогащает воду питательными веществами. Торф выступает как топливо, теплоизоляционный материал, сырье для химической отрасли. Он нашел свое применение в фармакологии и многих других сферах.

Порода обладает выраженными восстановительными функциями, она обогащает истощенные и очищает загрязненные грунты. Торф поглощает нитраты и тяжелые металлы, впитывает другие токсичные примеси. Именно поэтому его часто используют как природные фильтры, способные уменьшить действие ядохимикатов. Торф является химическим сырьем и служит основой для создания сотен веществ, в первую очередь медицинских препаратов.

В теории ископаемое может выполнять роль топлива. Однако его доля в топливно-энергетическом балансе нашей страны не превышает 1%. Это объясняется тем, что торф хорошо горит, но тепла выделяет мало. Для сравнения, чтобы получить одно и то же количество тепловой энергии, потребуются разные объемы ископаемых:

• 1 т каменного угля = 2,3 т фрезерного торфа = 1,6 т кускового торфа;
• 1 т мазута = 4,4 т фрезерного торфа = 3,0 т кускового торфа;
• 1000 м3 природного газа = 3,7 т фрезерного торфа = 2,5 т кускового.

Кроме того, из-за способности торфа гореть без присутствия кислорода в торфяниках часто возникают пожары, потушить которые бывает очень сложно. Каким бы ни было месторождение породы, люди обязательно найдут направление в промышленности, где каждая конкретная разновидность торфа принесет максимальную пользу. Это экологичное биологическое топливо, безвредная для культурных растений подкормка, материал для изготовления медикаментов, теплоизоляционный материал для зданий и сооружений.

Сфера применения торфяной породы велика, при этом в каждой из них можно применить такие определения, как «безвредный», «экологичный», «натуральный». Особенно востребовано использование торфа как натурального фильтра.