Из всего комплекса условий географической среды, влияющих на возникновение и развитие торфяных месторождений, важнейшими являются геоморфология местности и водно-минеральный режим. При изучении торфяников исследователи применяли геоморфологический принцип классификации торфяных месторождений.
Разрабатывая детальную классификацию пойм, Р. А. Еленевский большое внимание уделяет условиям залегания пойменных торфяных месторождений в различных районах Советского Союза.
Хотя на возникновение и развитие торфяных месторождений влияет целый комплекс условии, тем не менее приуроченность отдельных типов месторождений к определенным элементам рельефа свидетельствует о ведущей роли геоморфологического фактора. Поэтому при составлении классификации торфяных месторождений необходимо установить современные особенности рельефа, историю его формирования и протекающие процессы его преобразования под влиянием накопления торфа.
Формирование современного рельефа в значительной степени связано с неоднократными оледенениями, отложившими мощные толщи минеральных наносов (морену), снивелировавших более древний рельеф. Так в краевой зоне оледенения мощность Днепровской морены составляет около 5 м, к северу мощность морены возросла до 10 м. В современном рельефе хорошо выражены границы ледовых потоков или лопастей.
В пределах распространения последующего, московского оледенения мощность морены возрастает до 15 м, достигая иногда 20—25 м. Такие мощности наблюдаются в пределах Смоленско-Московской, Бежецкой, Даниловской, Галичско-Чухломской возвышенностей и в западной части Северных Увалов. Севернее этой полосы мощности днепровской морены начинают закономерно сокращаться. Местами краевые образования ледника представляли собой систему гряд и холмов.
По мере деградации ледника возникла крупная система зандровых равнин — Мещерская, Ивановская, Унженская, Ветлужская. В тесной связи с ледниковым стоком возникли обширные аллювиальные равнины в долинах рек Днепра, Дона и Средней Волги, Чепцы, Верхней Камы и Верхней Печоры. Крупные долинные зандры возникали и к северу по рекам Вычегде, Выми, Ковже и Цильме.
Деятельность талых ледниковых вод привела к возникновению сквозных ложбин стока в пределах водораздельных возвышенностей (Москворецко-Окской и Юрьев-Польской).
Краевая зона ледника была постоянно сильно обводнена. Талые ледниковые воды стекали в древние долины, сохранившиеся подо льдом, прокладывали ложбины стока, образовывали приледниковые водоемы (например, Припятский, Средне-Неманский). В промежутке между краем льда и возвышенностями, не покрывавшимися льдами, образовалась система сообщающихся озер. На месте отдельных ледниковых языков образовывались гляциодепрессии, становившиеся озерами (например, оз. Селигер).
Большое рельефообразующее значение имело и последнее валдайское оледенение. Валдайский конечноморенный вал является крупным геоморфологическим рубежом, разделяющим области развития свежих форм холмисто-озерного рельефа и района холмисто-долинного рельефа, более изношенного, находящегося в стадии большего размыва.
В отличие от предыдущих ледников последний ледниковый покров не образовывал значительных зандров перед границей своего максимального распространения. Как правило, зандры на коротких расстояниях переходят в ложбины стока или сменяются озерно-ледниковыми равнинами. В процессе деградации вдоль края ледника также формировались преимущественно подпрудные озерно-ледниковые бассейны, поскольку сток на юг почти отсутствовал: край ледника был расположен севернее главного водораздела Русской равнины. Лишь во время своего максимального распространения ледник местами достигал главного водораздела Русской равнины и получал свободный сток на юг.
Чтобы проследить влияние рельефа на возникновение и развитие торфяных месторождений, рассмотрим кратко (так как этот вопрос требует специального исследования) некоторые из основных геоморфологических областей, в которых протекает торфообразовательный процесс.
На территории, охваченной валдайским оледенением, отчетливо выделяются две геоморфологические области: Кольско-Карельская торфяно-болотная область, представляющая собой центральную зону оледенения; Северо-Западная торфяно-болотная область, являющаяся краевой зоной оледенения.
В центральной зоне последнего оледенения сильнее всего проявилась эрозионная деятельность активного льда, поэтому для нее характерны отрицательные формы рельефа, обязанные своим происхождением механическому воздействию льда на свое ложе. Из них наибольшее распространение имеют озерные, ложбинного типа впадины, разделяющие гряды и имеющие с ними одинаковое направление. Северо-западная ориентировка форм ледникового рельефа зависит от тектоники древнейших кристаллических пород, которые или выходят на поверхность, или скрыты под небольшим чехлом четвертичных отложений.
Так, характерная направленность гряд и ложбин Карелии является отражением господствующего северо-западного простирания карельской складчатости. Первоначально торфяные месторождения развивались самостоятельно в озерах ложбинного типа, в основании которых нередко залегают кристаллические породы архейского и протерозойского возраста. На определенной стадии развития небольшие по площади месторождения сливаются в болотные системы, среди которых возвышаются вытянутые гряды. Процесс слияния торфяных месторождений зависит и от слабого расчленения территории Карелии с ее молодой речной сетью.
Своеобразная мозаичность торфяных месторождений Карелии связана с условиями водно-минерального питания. В питании торфяников помимо атмосферных и поверхностно-сточных вод принимают участие различные по степени и характеру минерализации трещинные воды кристаллических пород и грунтовые воды, поступающие из повышенных гряд.
В краевой зоне последнего оледенения, расположенной за южной границей Кольско-Карельской области, в связи с удаленностью от центра оледенения характер рельефа меняется. Здесь преобладают формы ледниковых накоплений в виде беспорядочно разбросанных холмов и конечноморенных гряд.
Понижения между холмами конечноморенного вала — главного водораздела Русской равнины — заняты огромным количеством мелких водораздельных озер, частично заторфованных. Озерные котловины в районах последнего оледенения разнообразны по форме, размерам и условиям образования. Среди них можно выделить следующие типы: бессточные округлые котловины; мелкие, ложбинного характера впадины; сточные и проточные котловины; обширные древнеозерные впадины.
Образование бессточных округлых котловин вызвано неравномерным накоплением ледникового материала, поэтому расположены они между моренными холмами повышенных участков конечноморенного ландшафта. Торфяники бессточных котловин прошли озерную стадию развития: следы этого сохранились в виде глинистых и сапропелевых отложений в основании месторождений. Возникновение здесь торфообразовательного процесса вызвано или скоплением и застаиванием поверхностно-сточных вод на дне котловины — тогда здесь развивается залежь верхового типа или зарастанием озера, образовавшегося здесь при вскрытии водоносных горизонтов. Постепенное заторфовывание его дает начало низинному торфянику.
Мелкие впадины ложбинного характера (чаще всего северо-западного простирания) приурочены к истокам рек и местами разделяют гряды конечных морен. В последнем случае по происхождению они представляют собой древние ледниковые ложбины.
Некоторые из бессточных котловин в определенной стадии переработки ледникового рельефа подверглись воздействию эрозионных процессов: приподнятый их берег на одном участке был понижен размывом, это открыло путь стоку воды из котловины и бессточные котловины превратились в котловины сточные. Распространены они преимущественно в районах среднехолмистого рельефа. Стратиграфия лежащих в них торфяных месторождений отражает естественную смену отложений в зарастающих озерах: в основании лежит слой озерных отложений, а на нем — пласт торфа низинного типа.
Дальнейшее воздействие поверхностных текучих вод на холмисто-озерный рельеф проявляется в образовании проточных котловин, связанных как между собой, так и с долинами небольших речек. Проточные котловины особенно широкое развитие получили южнее границы последнего оледенения.
Особое место занимают обширные озерно-ледниковые низины, возникшие на месте бывших приледннковых водоемов. Примером такой низины служит Приильменская низменность. Более высокие периферийные части ее образовались в результате размыва моренного рельефа. Местами сохраняются участки холмисто-моренного рельефа, но сниженные размывом. На этой равнине после спада вод приледникового водоема сохранились многочисленные понижения, занятые водой.
Краевая зона последнего оледенения, как и центральная, отличается неразвитой гидрографической сетью.
Между границами валдайского и московского оледенений располагается область, где эрозионные формы сочетаются с ледниковыми и водно-ледниковыми. Холмисто-озерный рельеф районов, охваченных последним оледенением, сменяется холмисто-долинным в результате водно-эрозионного преобразования ледникового рельефа. Типичными здесь становятся месторождения сточных и проточных котловин. Даже озерные котловины, расположенные среди наиболее повышенных участков холмисто-моренного рельефа, видоизменены последующими деструкционными процессами, как и весь рельеф холмисто-моренных гряд (Клинско-Дмитровская, Волоколамская и др.).
По форме среди сточных и проточных котловин можно выделить впадины ложбинного типа и округлые котловины. Так, торфяные месторождения «Бугай-Зерцаловское» и «Мельчевское» занимают впадину, вытянутую с севера на юг в районе Клинско-Дмитровской холмисто-моренной гряды. Типичной округлой сточной котловиной будет оз. Нерское, расположенное на южном склоне этой же гряды.
В водном балансе торфяных месторождений сточных и проточных котловин помимо атмосферных, поверхностно-сточных вод принимают участие грунтовые воды из вскрытых эрозией водоносных межпластовых горизонтов. Воды, циркулирующие в толще межморенных флювиогляциальных песков, обогащаются бикарбонатом кальция и соединениями железа. Последние при взаимодействии с органической массой месторождений образуют вивианит, бераунит и минералы группы бурых железняков.
Образование торфа происходит также в удлиненных впадинах, соединяющих верховья рек, текущих в противоположных направлениях, т. е. в сквозных долинах. Генетически они связаны с процессами регрессивной эрозии, с перепиливанием возвышенностей. В ходе эрозионного развития вскрываются верховодка и межпластовые водоносные горизонты. В месте выхода их на поверхность происходит непрерывное пополнение запасов питательных минеральных веществ, способствующих образованию торфа низинного типа.
Сквозные долины, возникшие в результате перепиливания возвышенностей, распространены в районах днепровского оледенения. В области московского оледенения развиты повышенные моренные и зандровые равнины, в значительной мере измененные в эпоху отступания последнего оледенения и в послеледниковое время. Такие формы рельефа свойственны средней части БССР, Смоленской, большей части Калининской, Вологодской и других областей. Благодаря уплощению, выравниванию холмистоморенный рельеф принял характер волнистой равнины.
В тех участках, где первоначальный ледниковый рельеф, отличался большими выступами, сохранились гряды холмисто-моренного рельефа. Повышенные наклонные моренные равнины с внешней стороны опоясывают гряды конечных морен. Они сложены непосредственно под почвенным покровом валунными суглинками и отличаются неровной волнистой поверхностью.
Воды отступающего ледника выработали на поверхности повышенной моренной равнины ложбины стока, которые были впоследствии заторфованы. Типичным и наиболее изученным торфяным месторождением, образовавшимся в промытой ложбине повышенной моренной равнины, является «Святинский мох» Калининской области.
Следующий, более низкий денудационный уровень приурочен к зандровой пониженной равнине. Рельеф зандровой равнины осложнен неразмытыми остатками древнехолмисто-моренных гряд, песчаными всхолмлениями и понижениями среди песков. Уклон зандровой равнины значительно меньший, чем уклон повышенной моренной равнины.
Благодаря слабым уклонам поверхности и присутствию различного рода понижений, ложбин среди флювиогляциальных песков, озерных впадин на зандровой равнине создались благоприятные условия для застоя вод в отрицательных формах рельефа. Все они послужили очагами заболачивания. Этому способствовало то, что под тонким слоем флювиогляциальных отложений почти на всей площади сохранилась верхняя морена, явившаяся водоупорным слоем для верхнего горизонта грунтовых вод. Примером торфяных месторождений, которые развивались в промытых ложбинах зандровых равнин, служит «Оршинский мох» Калининской области.
В области распространения морены московского оледенения наиболее развиты террасы размыва. Они имеют характерное строение, отличающее их от типичных аллювиальных террас: цоколь их сложен мореной, покрытой небольшим слоем аллювия. Вторая надпойменная терраса верховьев р. Волги, к которой приурочены крупные торфяные массивы, связана с древней долиной стока р. Пранерли. Волга использовала древнюю ложбину стока Пранерли, приуроченную к нижней части течения рек Сестры, Дубны, Нерли и др. Морфологическая молодость долины р. Волги обусловлена не только поздним ее врезанием, но и особыми условиями развития Приволжской низины как тектонической впадины.
Таким образом, начиная с древнего мезозоя до четвертичного времени, Верхне-Волжская низменность существует как отрицательная форма рельефа. В современном рельефе она занимает в общем такое же положение, как и в доледниковом, но с весьма существенным отличием: суммарная мощность четвертичных отложений, состоящих из двух горизонтов морен, разделенных межледниковыми и флювиогляциальными наносами, местами достигает 100 м.
Небольшая мощность юрских и почти полное отсутствие меловых осадков указывают на то, что в древнем континентальном цикле Приволжская низменность была областью размыва. Небольшой размах колебательных движений привел к почти полному совмещению доюрского эрозионного уровня с доледниковым. В четвертичный период возрастает роль нисходящего движения земной коры в пределах низменности; она становится областью мощного накопления пород.
Современный геоморфологический облик подчеркивает продолжающееся опускание: реки слабо расчленяют низину; многие междуречья совершенно не дренированы вследствие незначительного превышения их над современным базисом эрозии — Волгой; тянущиеся вдоль рек прирусловые валы указывают на преобладание процессов аккумуляции над размывом, типичное для областей опускания.
Крупные торфяные массивы, преимущественно низинного типа, развиты в нижних частях течения рек северного склона (долины рек Дубны, Яхромы, Сестры и др.). Верховья этих рек врезаны в гряду, что связано с особенностями доледникового рельефа (часть долин унаследована от дочетвертичной поверхности). Кроме того, процессы глубинной эрозии интенсивно развивались и в послеледниковое время. Они способствовали сильной расчлененности водосборной площади. При большом количестве выпадающих осадков в условиях значительного уклона верховьев рек происходил усиленный поверхностный сток в Приволжскую низменность.
Грунтовые воды, следуя уклону водоупорного ложа, доходили до обширных древнеаллювиальных террас речных долин низменности в виде подземного стока или выходили на поверхность в местах эрозионного окончания водоносных горизонтов. В последнем случае они создавали насыщенное минеральное питание, необходимое для формирования торфяных месторождений низинного типа. В своеобразных условиях, определяемых стыком двух геоморфологических структур — Клинско-Дмитровской гряды, с одной стороны, и Приволжской равнины — с другой, развивался торфообразовательный процесс, захвативший обширные пространства низины.
Области опускания прослеживаются и южнее границы московского оледенения. Так, широкая полоса Полесий, прерываемая лишь в районе Средне-Русской возвышенности, опоясывает с внешней стороны границы московского оледенения. На территории Полесий большую рельефообразующую работу производили талые ледниковые воды. Обилие вод, несущих большое количество песчаного и глинистого материала, определило развитие полесий, которые большинство исследователей относит к типу долинно-зандровых аллювиальных равнин.
Наиболее типичным является Белорусское полесье. Образование его происходило в благоприятных тектонических условиях. В структурном отношении оно представляет часть Днепровско-Донецкой впадины. На неровной и размытой поверхности пород юрского, мелового и третичного возраста залегают четвертичные отложения, достигающие мощности до нескольких десятков метров.
В районе Полесья от морены днепровского оледенения уцелели отдельные островки. На большей части территории Полесья морена была размыта потоками талых ледниковых вод. Между конечноморенными валами, расположенными севернее Полесья, и бассейном р. Припяти расстилается повышенная зандровая равнина, которая представляет собой переходную ступень к пониженной равнине. На повышенной зандровой равнине, сложенной валунным суглинком, прикрытым небольшим слоем флювиогляциальных песков, залегает большое количество торфяных месторождений. Многие из них расположены цепочками, вытянутыми в меридиональном направлении, и занимают средние части междуречья.
Заторфованные ложбины имеют общий уклон с севера на юг. Речная сеть разработана слабо. Понижения в рельефе, подвергающиеся заболачиванию, представляют типичные промытые ложбины зандровых равнин. Примером таких торфяных месторождений могут служить «Заозерье» и «Дубровка», залегающие в междуречье Друти и Березины.
После установления послеледникового режима рек поверхность низин Полесья стала ареной воздействия водно-эрозионных и водно-аккумулятивных процессов. Особенного развития достигла пойма с характерным гривистым рельефом. Поверхность торфяных месторождений обычно нивелирует песчано-гривистый рельеф, образуя скрытогривистую пойму.
Другим характерным Полесьем, которое является крупным районом концентрации торфяных месторождений, является Мещерская низменность. В юго-западной части Мещерской низменности расположено повышенное волнистое Егорьевское плато, рассеченное глубокими долинами рек. Наибольшие высоты плато достигают 176 м, а минимальные отметки понижений доходят до 122 м. Размах рельефа свыше 50 м. Куполообразные холмы сложены мореной днепровского оледенения и перекрыты флювиогляциальными песками с прослоями гальки и валунов. Четвертичный рельеф насажен на выступ коренных пород склона Верейско-Подольского плато, впадающего в низину. В связи с этим направление древней доледниковой долины р. Москвы, в общем совпадающее с современным, резко отклоняется в районе г. Егорьевска, где река огибает выступ коренных пород.
Развитие эрозионных форм рельефа Егорьевского плато, близость к крупной водной артерия — р. Оке обусловливают хороший поверхностный сток с плато и препятствуют его заболачиванию. Благоприятные условия для возникновения торфообразовательного процесса были созданы у подножья склонов Верейско-Подольского плато, где на стыке двух геоморфологических районов прослеживается полоса низинных торфяных месторождений, вытянутая в направлении с северо-запада на юго-восток. Такая же закономерная ориентировка присуща системе самых крупных торфяных массивов Мещерской низины. Аналогичная картина наблюдается и к востоку от Московской области, где месторождения приурочены к асимметричным ложбинам.
Таким образом, намечается ряд древних ложбин одного направления, пересекающих террасы р. Клязьмы. Тот факт, что направление систем торфяных месторождений не совпадает с вытянутостью террас р. Клязьмы, а пересекает их, заставляет предположить генетическую связь месторождений с древними послеледниковыми ложбинами стока.
Разработанная классификация торфяных месторождений охватывает в основном месторождения, приуроченные к областям древних оледенений. В предлагаемую классификацию входят три основные геоморфологические группы, которые, в свою очередь, имеют более дробные подразделения: месторождения пойм, или пойменные, древних террас и водораздельного моренного рельефа. Необходимость выделения каждой из этих групп обусловлена общностью их местоположения, определяющего собой характер водно-минерального режима.
Пойменные месторождения объединены в отдельную группу в связи с тем, что в рельефе долин они занимают самое низкое положение, характеризуются богатым минеральным питанием, низинной залежью и удлиненной формой. В отличие от других типов торфяных месторождений пойменные месторождения особенно широко распространены в области Днепровского и Донского языков днепровского оледенения, где они достигают наибольшей протяженности. Последнее связано с тем, что в ходе развития рельефа возникают обширные поймы, подвергающиеся процессу заторфовывания. Более молодыми являются поймы в районах валдайского оледенения. Образующиеся в их пределах торфяные месторождения отличаются меньшей длиной, большим уклоном дна и меньшей мощностью залежи.
Месторождения древних террас располагаются на более высоких денудационных уровнях, преимущественно поверхностях вторых и реже третьих надпойменных террас. Поверхность этих месторождений почти всегда приподнята над окружающими минеральными берегами. Они отличаются наиболее крупными размерами в несколько тысяч или десятков тысяч гектаров, залежью верхового или смешанного типов и мощностью до 10 м. Развитие месторождений чаще связано с атмосферным и реже с поверхностно-сточным питанием. Они развиты в районах московского и днепровского оледенений, т. е. в тех районах, которые наиболее сильно подверглись воздействию водной эрозии и аккумуляции, где преобладающими формами рельефа являются речные террасы.
Месторождения водораздельного моренного рельефа приурочены к различного рода впадинам между холмами, образующими приподнятые берега над их поверхностью. В основании залегают озерные отложения. Залежь чаще относятся к низинному типу грунтового и поверхностносточного питания.
В особую — четвертую группу выделены месторождения горных областей, карстовых воронок, межсельговых понижений, овражные и др., т. е. все типы, которые не укладываются в предыдущие группы и характеризуются своеобразными геоморфологическими и стратиграфическими особенностями. Не вошли в классификацию торфяные массивы, представляющие собой сложную систему торфяников, возникших на различных элементах рельефа и слившихся затем под влиянием благоприятных климатических и геоморфологических условии. Такие системы возникают чаще всего в условиях слабо расчлененного рельефа с неярко выраженной разницей высот для отдельных форм рельефа и наиболее характерны для северо-западной части Союза с ее атлантическим климатом. В различных своих частях такие массивы часто разновременны по возникновению и различны по своему генезису и типу. Примером таких систем являются торфяные месторождения «Полистовско-Ловатское», «Жарковско-Свитский мох» и др.