Послойное распределение в залежи качественных показателей неодинаково: в просто построенных залежах графическое изображение распределения по глубине отдельных качественных показателей дает плавные кривые (например, залежи лесного подтипа), в сложно построенных залежах (например, магелланикум-залежь) ход кривых качественных показателей скачкообразен.
Таким образом, распределение в залежи качественных показателей связано со стратиграфическими особенностями залежи. Средние по всей залежи качественные характеристики обычно близки к таковым для преобладающего по мощности пласта торфа (исключение составляют залежи с ясно выраженным пограничным горизонтом).
Общий ход кривых зольности и влажности дает, кроме того, но глубине некоторые отклонения, обусловленные влиянием вторичных факторов, тогда как ход кривой степени разложения вторичные влияния отражает в меньшей степени.
Влажность. Распределение влажности в залежи зависит от ряда факторов. Поступление воды в торфяник и ее расход, направление и скорость внутризалежных потоков, влагоемкость и водопроницаемость различных видов торфа — все это определяет общие закономерности формирования торфяных залежей. При всем разнообразии изменения влажности распределение ее в торфяной залежи по вертикали в отдельных видах строения показывает обратную .зависимость от степени разложения. Но еще сильнее этот показатель зависит от глубины: как правило, на большинстве просмотренных разрезах влажность плавно снижается с глубиной. Даже в тех случаях, когда в оснований залегают торфы топяного подтипа, обладающие большой влагоемкостью, влажность их в нижних слоях меньше (85—86%), чем в вышележащих, и ниже среднего показателя соответствующего вида торфа в период его отложения (91—94%).
Это понижение влажности в нижних слоях залежи объясняется естественной осадкой и уплотнением торфа, а также самоосушением, с отдачей воды в минеральный грунт. В виде исключения встречаются залежи с сильно обводненными нижними слоями, влажность которых значительно превышает средний видовой показатель слагающих торфов. Можно предполагать, что это явление обусловлено подпором грунтовых или древнеозерных вод.
Пограничный горизонт как особенно мощная прослойка сильно разложившегося торфа является в залежи слабоводопроницаемым слоем, препятствующим вертикальному движению воды. Над пограничным горизонтом вода, следуя по пути наименьшего сопротивления, начинает двигаться в горизонтальном направлении, чему способствует наличие горизонтов пней, приуроченных обычно к прослойкам сильно разложившегося торфа.
Движение воды по гидрологической сети в крупных выпуклых верховых торфяниках происходит из центральных частей к периферийным с закономерным убыванием водного потока болотных речек по мере их приближения к минеральным берегам торфяника; речки выносят мало воды из верхового болота, потому что отдают ее по пути, содействуя обводнению его склонов и окраин и наступанию на минеральные берега. На направление движения воды в верховом болоте влияют уклон и рельеф дна, расположение на его территории открытых водоемов.
Химический состав воды в торфяной залежи свидетельствует об особенностях минерального питания болотной растительности на различных стадиях торфонакопления. Воды разных горизонтов залежи по общей минерализации, по количественному и качественному составу растворенных в них минеральных солей значительно отличаются друг от друга. По данным А. В. Пичугина, воды верховых торфяных месторождений, взятые по всей глубине залежи (фускум-торф, магелланикум-торф и др.) имеют минерализацию 40—70 мг/л. Воды, отобранные из низинных топяных залежей, характеризуются минерализацией от 190 до 290 мг/л.
Наиболее высокие показатели минерализации свойственны водам ольшаников (350 мг/л), водам, насыщающим тростниковые торфы (до 430 мг/л) и низинные торфяные залежи пойменных и притеррасных торфяников, где сумма инградиентов превышает 0,5 г/л. В водах сфагновых залежей как верхового, так и низинного типов содержание кальция не превышает 15 мг/л. В условиях низинных осоковых и гипновых топей содержание СаО увеличивается от 15 до 30 мг/л, причем для гипновых топей содержание этого компонента может повышаться до 70 мг/л.
Содержание кальция в торфяно-болотных водах влияет не только на тип питания (в данном случае низинный) и, следовательно, не только обусловливает определенный состав фитоценозов и вид образующегося торфа; повышенное содержание кальция определяет ход процессов преобразования органических веществ при оторфовывании растительных остатков, придавая торфу определенные физико-химические особенности.
При значительном количестве растворенных в торфяно-болотных водах кальциевых солеи гуминовых кислот — гуматов кальция — затормаживается образование битумов. Поэтому низинные торфы характеризуются невысокой битуминозностью при сильной степени разложения приобретают малосвязную, зернистокомковатую структуру.
На верховых болотах, в водах которых содержится незначительное количество растворенных кальциевых соединений, процесс битумизации происходит интенсивно, вследствие чего торф приобретает связную пластичную структуру, большую способность усадки, а следовательно, более высокие показатели прочности и плотности.
Содержание магния в торфяно-болотных водах колеблется от 0,7 до 15 мг/л. Воды из верховых торфов содержат до 5 мг/л магний-иона, но воды из субстрата тех же верховых фитоценозов отличаются уже значительно повышенным его содержанием.
Так, воды, отжатые из очеса, составленного верховыми сфагновыми мхами, содержат около 7 мг/л магний-иона. В целом показатель магния, как и кальция, вполне устойчив и может служить основой для определения типа минерального питания: до 5 мг/л — верховая стадия, от 5 мг/л и выше — низинная.
Содержание хлора в болотных водах не зависит от типа и вида торфяных отложений. Содержание хлор-иона в болотных водах верховых и низинных торфяников колеблется от минимальных величин (следы) до 15 мг/л, лишь в отдельных случаях повышаясь до 25 мг/л.
Содержание сульфатного иона в торфяно-болотных водах также не связано с типом торфа и колеблется от ничтожно малых величин (следы) до 100 мг/л.
Содержание гидрокарбонатного иона в отличие от хлоридного и сульфатного довольно четко связано с типом месторождения. Воды верховых торфяных месторождений содержат его от 10 до 50 мг/л; низинных от 50 до 200 мг/л, в редких случаях до 25 мг/л. Максимальное значение (350—400 мг/л) достигается в резка эвтрофных фитоценозах, например в ольшаниках на притеррасных торфяниках или в водах, связанных с многозольным торфом (тростниковым, подстилаемым известковым сапропелем). В водах из почвенных шурфов в районе моренных отложений содержание гидрокарбонатного иона достигает 600 мг/л.
Степень разложения оказывает решающее влияние на ряд важнейших физико-химических свойств залежи. Характер распределения степени разложения по глубине и ее средние величины зависят от ботанического состава и степени разложения, слагающих залежь видов торфа. Довольно часто в залежи можно наблюдать чередование слоев с различной степенью разложения (например, в магелланикум-залежи). Одной из причин такого чередования является изменение климатических периодов в процессе формирования торфяной залежи. С одним из таких периодов связана образование ярко выраженного в верховых залежах (менее ярко — в низинных) пограничного горизонта — слоя торфа высокой степени разложения.
Зольность торфяной залежи. Послойные показатели зольности в основном совпадают с видовыми показателями торфов слагающих соответствующие горизонты. Но некоторое закономерное повышение ее наблюдается в верхнем и придонном слоях залежи. Повышение ее в верхнем слое, питающем корни растений, объясняется способностью последних притягивать к себе из залежи питательные вещества. Увеличение зольности в придонных слоях вполне закономерно, если учесть тесную связь торфогенного слоя с минеральным грунтом в первых стадиях существования торфяника.
Прослойки торфа с высокой зольностью, превышающей иногда в несколько раз среднюю видовую зольность торфа, которым прослойка сложена, встречаются на разных глубинах в торфяных залежах низинного типа. Это явление отмечено, главным образом для пойменных торфяников, в особенности южных районов СССР и объясняется приносом полыми водами больших количеств минеральных веществ.
В торфяниках грунтового питания высокозольные прослойки с большим содержанием кальция или железа образуются в результате инфильтрации этих элементов в различных соединениях грунтовыми водами. На окрайках некоторых торфяников осаждаются в виде прослоек минеральные наносы, периодически приносимые делювиальными водами с окружающих берегов.
Теплота сгорания. Распределение в залежи показателей теплоты сгорания соответствует показателям видов торфа, слагающих залежь, т. е. в просто построенных залежах теплота сгорания дает незначительные колебания по глубине, и средний показатель ее для залежи близок к видовому показателю преобладающего в залежи торфа с соответствующей поправкой на показатели привходящих торфов других видов. Колебания теплоты сгорания в верховой залежи по глубине параллельны послойному колебанию степени разложения.
Тепловой режим торфяных залежей. Торф обладает плохой теплопроводностью. В летнее время под влиянием солнечных лучей поверхность торфяника нагревается значительно выше, чем прилегающие к ней слои воздуха, но уже на небольшой глубине температура торфяника значительно ниже температуры воздуха.
Вследствие плохой теплопроводности торфа замедленно происходят промерзание и оттаивание торфяной залежи. В порядке уменьшения скорости оттаивания грунты можно расположить в такой ряд: каменистый грунт, песчаный, глинистый и торфянистый. Позднее оттаивание залежи задерживает начало сезона добычи торфа, и даже в мае и июне промерзший слой торфа затрудняет разработку торфяников, особенно в северных и восточных районах.
Глубина промерзания торфяников обусловливается целым рядом как общеклиматических, так и местных причин. По наблюдениям А. Ф. Печкурова и М. А. Каплан промерзание и оттаивание различных торфяных залежей даже в пределах одного и того же района происходят различно. Торфяники промерзают быстрее в те годы, когда морозы начались раньше, чем земля покрылась снеговым покровом. В годы с дождливой осенью быстрота промерзания тех же торфяников иная, чем осенью, менее богатой осадками.
На быстроте промерзания различных торфяников отражаются залегание их по рельефу, форма его поверхности, характер растительного покрова, а также скорость поступления и количество питающих грунтовых вод. Первые два фактора главным образом только косвенно влияют на глубину и быстроту промерзания: от них в основном зависит глубина и плотность снежного покрова, в большой степени влияющего на промерзание торфяника. В защищенных от ветра местах при большой глубине снежного покрова промерзание обычно меньше и, наоборот, на открытых и возвышенных участках глубина промерзания увеличивается в результате наблюдаемого в этих условиях сдувания ветром снежного покрова.
На распределение снежного пласта существенно влияют также микрорельеф и растительный покров: на верховых торфяниках в грядово-мочажинном комплексе глубина снежного покрова в мочажинах бывает обычно больше, чем на кочках; участки с моховым покровом промерзают меньше и оттаивают медленнее сравнительно с тождественными по строению залежи и другим условиям участками, но лишенными мохового покрова. При замерзании моховой покров (очес), если он приподнят над уровнем воды, быстро оледеневает и превращается в своеобразную пористую покрышку, которая обладает малой теплопроводностью и служит хорошей защитой от промерзания нижележащих слоев.
Грунтовые воды, поступая с больших глубин и обладая повышенной температурой, задерживают промерзание обводняемого ими пласта и ускоряют его оттаивание.
Таким образом, глубина и интенсивность промерзания, а также скорость оттаивания торфяного пласта зависят от целого ряда причин как внешнего характера, так и обусловленных особенностями самого торфяника; в одном и том же климатическом районе торфяники замерзают и оттаивают по-разному в разные годы, а в один и тот же год — по-разному не только в отдельных участках одного и того же торфяника, но и в различных элементах микрорельефа на одном и том же участке.