Access the full text.
Sign up today, get DeepDyve free for 14 days.
Loading next page...
/lp/de-gruyter/wp-yw-cech-litologicznych-na-podatno-magnetyczn-less-w-z-rejonu-wzg-rz-sbmJIB4bdl
- Publisher
- de Gruyter
- Copyright
- Copyright © 2010 by the
- ISSN
- 2081-6014
- DOI
- 10.2478/v10116-010-0010-4
- Publisher site
- See Article on Publisher Site
Abstract
magnetic susceptiblity (Ms) gives precise information about paleo-environmetal changes. the statistical relation between Ms and precise grain-size analysis of loess from Dalków hills implies that any interpretation of the paleoclimatic record of loess sequences must recognize the detailed grain-size, because such relation could well imply paleo-environmetal changes in sediments without organic residuum. the data presented here suggest that environmental magnetic analysis of loess sediments is mainly dependent on fine silt content described in Aeolian literature as loess fraction. this study indicates that multiple methods should be employed in analyzing paleoclimatic changes recorded by magnetic susceptibility (Ms) in the polish loess-paleosol sequences. magnetic susceptibility (Ms) correlated with precise paleoclimatic grain-size investigations has yielded numerous records and resources. Keywords: Wzgórza Dalkowskie, loesses, magnetic susceptibility WproWadzenie podatno magnetyczna (magnetic susceptibility MS) jest wykorzystywana w badaniach dotyczcych zmian paleorodowiskowych. Badaniom podatnoci magnetycznej poddano osady lessowe z rejonu Wzgórz Dalkowskich w celu poszukiwania relacji pomidzy cechami litologicznymi (tutaj: uziarnienie i zawarto wglanu wapnia) a wartoci podatnoci magnetycznej. podatno magnetyczna (cm) to bezwymiarowa wielko fizyczna charakteryzujca zdolno substancji do zmian jej polaryzacji magnetycznej (J) pod wplywem pola magnetycznego o nateniu (H). Na warto podatnoci magnetycznej istotny wplyw ma sklad mineralny, w tym zawarto mineralów magnetycznych, wglanu wapnia i materii organicznej oraz ich uziarnienie. Okrelana jest poprzez czasowe namagnesowanie skal sztucznym polem magnetycznym o malej amplitudzie. Wplyw na warto podatnoci magnetycznej ma przede wszystkim wielko i ilo mineralów magnetycznych (thompson, Oldfield 1986). Feng i Johnson (1995) przypisuj istotn rol zawartoci wglanu wapnia, a wlaciwie formie jego wystpowania, w uzyskiwaniu wartoci podatnoci magnetycznej. W poziomach paleogleb, jak i w osadach lessowych bogatych w wglan wapnia obserwuj spadek wartoci podatnoci magnetycznej. Na spadek wartoci podatnoci magnetycznej w poziomach gleb wspólczesnych bogatych w wap i frakcje piasku wskazuj de Jong i wspólpracownicy (2000). W poleskich badaniach paleomagnetycznych podatno magnetyczna nazywana jest te magnetyzmem rodowiskowym. O istotnym znaczeniu bada podatnoci magnetycznej w badaniach paleoklimatycznych wielokrotnie w swych pracach mówi Barbara Maher (1988, 1998, 1991). Celem niniejszej publikacji jest przedstawienie zalenoci pomidzy tzw. magnetyzmem rodowiskowym reprezentowanym przez podatno magnetyczn (Ms) a cechami litologicznymi lessów na przykladzie lessów poludniowo-zachodniej Polski (tutaj: lessów Wzgórz Dalkowskich). METODY BADA Z rejonu Wzgórz Dalkowskich wyznaczono pi profili lessowych (Dalków, Cisów, Nielubia, Zablocie, Wierzchowice), z których pobrano próbki osadów lessowych, okrelono warto podatnoci magnetycznej (MS). Stanowisko Cisów poloone jest w obrbie Wzgórz Kouchowskich (ryc. 1). Analizy podatnoci magnetycznej wykonano w Laboratorium Paleomagnetycznym Zakladu Geologii Regionalnej i Geofizyki Pastwowego Instytutu Geologicznego w Warszawie. Do pomiaru podatnoci magnetycznej wykorzystano tzw. mostek, w tym przypadku byl to mostek KLY-2 firmy AGICO z Brna. Uziarnienie osadów okrelono metodami optycznymi z zastosowaniem laserowego analizatora uziarnienia Mastersizer Hydro 2000 firmy Malvern, a zawarto wglanu wapnia metod Scheiblera. OBSZAR BADA Wzgórza Dalkowskie stanowi jednostk makroregionu Wal Wzgórz Trzebnickich (Kondracki 2000). Obszar bada poloony jest w poludniowo-zachodniej Polsce (ryc. 1, 2), gdzie wystpuj serie lessowe w rónych odmianach litofacjalnych od lessów masywnych (fot. 1) do laminowanych i smugowanych (Issmer 2001). S to generalnie mlode pokrywy lessowe pónovistuliaskie i holoceskie. Serie tych lessów zalegaj bezporednio na osadach fluwioglacjalnych pochodzcych z plenivistulianu i czsto w stropie tych serii fluwioglacjalnych wystpuj graniaki oraz glazy noszce lady eolizacji, o czym w swych pracach wspominal Schwarzbach (1942). Szczególowe prace dotyczce zjawisk eolicznych, w tym pokryw lessowych w rejonie Dolnego lska, prowadzil Czajka. Znalazly one odzwierciedlenie w obszernej monografii dotyczcej tego regionu z 1931 r. tutaj po raz pierwszy Czajka wskazuje na Ryc. 1. Lokalizacja glównych profili lessowych poddanych badaniom paleomagnetyzmu rodowiskowego Fig. 1. Location of main loess profiles investigated environmetal magnetism Ryc. 2. Zasig wystpowania lessów w poludniowej Polsce wedlug Cegly (1972) Fig. 2. The limit of loess present at southern Poland according Cegla (1972) Fot. 1. Profil lessowy w stanowisku Zablocie, facja lessu masywnego (1, 2, 3), facja lessu laminowanego (4) Photo 1. Loess profile at study site Zablocie massive lithophacies (1, 2, 3), laminated lithophacie (4) zwizek tych osadów lessowych z rozlegl stref peryglacjaln. W swym najnowszym opracowaniu dotyczcym vistulianu w rejonie Badandeburgii Liedtke (2001) wskazuje na wystpowanie rozleglej strefy peryglacjalnej, co bardzo dobrze koreluje z wynikami bada chronostratygraficznymi dla rejonu Wzgórz Dalkowskich (Issmer 2002). Serie lessowe w poludniowo-zachodniej Polsce poddawane s coraz bardziej szczególowym badaniom paleorodowiskowym, w tym badaniom paleomagnetycznym (Jary 2007; Issmer 2002). Jednak serie lessowe z rejonu Wzgórz Dalkowskich ze wzgldu na odmienno litofacjaln wymagaly osobnego Fot. 2. Profil lessowy w stanowisku Wierzchowice, facja lessu masywnego (1), facja lessu laminowanego (2), osady fluwioglacjalne podloa (3) Photo 2. Loess profile at study site Wierzchowicee massive lithophacies (1), laminated lithophacies (2) potraktowania, co sklonilo równie do sprawdzenia pod wzgldem statystycznym poprawnoci otrzymywanych wyników wartoci podatnoci magnetycznej. RELACJE POMIDZY CECHAMI LITOLOGICZNYMI A PODATNOCI MAGNETYCZN W badanych profilach lessowych z rejonu Wzgórz Dalkowskich widoczny jest trend do wzrostu wartoci podatnoci magnetycznej w gór profilu, ku warstwom wspólczesnej gleby. Zmienno podatnoci magnetycznej (Ms) w poszczególnych profilach przedstawiono za pomoc ryciny 3. W celu okrelenia relacji pomidzy cechami litologicznymi a podatnoci magnetyczn obliczono wspólczynniki korelacji oraz przeprowadzona analiz regresji. Do analiz statystycznych wybrano 74 próbki, które mialy okrelone: podatno magnetyczn (MS), rozklad uziarnienia przy uyciu metod optycznych oraz zawarto wglanu wapnia. Wspólczynniki korelacji pomidzy wartociami podatnoci magnetycznej a wybranymi wskanikami uziarnienia uzyskano dziki analizie uziarnienia z zastosowaniem metod optycznych (Issmer 2000): Mo moda, Lso wskanik lessowy, Uni wskanik jednorodnoci, Io wskanik ilastoci oraz procentowa zawarto wglanu wapnia. W wikszoci analizowanych stanowisk wyrana korelacja wystpuje pomidzy podatnoci magnetyczn (MS) a wskanikiem lessowym Lso, a w stanowiskach Cisów i Nielubia jest to zaleno odwrotna. Równie warto mody (Mo) pozostaje w istotnym statystycznie zwizku z podatnoci magnetyczn (MS), równie dla danych ze stanowiskach Cisów i Nielubia zaleno jest dodatnia. W przypadku wskanika ilastoci (Io) tylko dla stanowiska Nielubia i Zablocie zachodzi istotny statystycznie zwizek, chocia zaleno ta pozostaje w odmiennych relacjach. Wskanik jednorodnoci tylko dla osadów lessowych ze stanowiska Zablocie wykazuje istotny statystycznie zwizek z wartoci podatnoci magnetycznej (tab. 1). Okrelono równie zaleno statystyczn, wyraon wspólczynnikiem korelacji, pomidzy podatnoci magnetyczn (MS) a uziarnieniem, przedstawionym w postaci procentowego udzialu w poszczególnych frakcjach [% obj.]. Dla badanych osadów w wydzielanych stanowiskach zaleno ta jest znaczca dla frakcji piasku, pylu drobnego i frakcji ilu koloidalnego (tab. 2). Do podobnych wniosków doszli de Jong i wspólpracownicy (2000), badajc relacje pomidzy wartoci podatnoci magnetycznej a uziarnieniem poszczególnych poziomów glebowych, dla gleb typu czarnoziem i gleb glejowych w Saskatchewan (Kanada). Wspomniani autorzy uzyskali dodatni korelacj pomidzy wartoci podatnoci magnetycznej a zawartoci piasku (> 53 m) w badanych glebach. W analizowanych profilach lessów z rejonu Wzgórz Dalkowskich ze wzrostem zawartoci wglanu spada warto podatnoci. W wikszoci badanych profili zachodzi wysoka ujemna korelacja pomidzy wartoci podatnoci magnetycznej a zawartoci wglanu wapnia w osadach (tab. 2). Korelacja ta uzyskuje najwysze wartoci w profilach lessowych, w których wystpuj nagromadzenia wtórnego wglanu wapnia w postaci konkrecji wglanowych tzw. kukielek lessowych. Na podstawie przeprowadzonych analiz mona wskaza, e odpowiedni miar relacji pomidzy uziarnieniem a podatnoci magnetyczn jest zarówno Ryc. 3. Zmienno podatnoci magnetycznej (Ms) w badanych profilach lessowych z rejonu Wzgórz Dalkowskich, dodatkowo zaznaczono statystycznie okrelon lini trendu zmian magnetyzmu rodowiskowego Fig. 3. Variability of magnetic susceptibility (Ms) In investiged loess profiles from Dalków Hills Additionally marked statistical desribed trend's line of environmental magnetism changes Tabela 1. Wartoci statystyczne podatnoci magnetycznej: Avg rednia, Std odchylenie standardowe, Max warto maksymalna, Min. warto minimalna, oraz wspólczynniki korelacji midzy podatnoci magnetyczn (MS) a cechami uziarnienia okrelonymi przez nastpujce wskaniki uziarnienia: Mo moda, Lso wskanik lessowy, Uni wskanik jednorodnoci, Io wskanik ilastoci; wskaniki uziarnienia okrelono na podstawie danych otrzymanych z zastosowaniem metod optycznych Table 1. Statistical values of magnetic susceptiblity (Ms): Avg avaradge, Std statistical deviation standardowe, Max maxima value, Min minimal value, and correlation coefficient between magnetic susceptibilty and grain-size featuresdecribed by Mo moda, Lso less coeficient, Uni uniformity coefficient, Io clay cofficient; All grain-size coefficients described by data received from optical grain-size analysis Wspólczynnik korelacji pomidzy podatnoci magnetyczn (MS) a wskanikami uziarnienia: Mo Avg Std Max Min. Avg Std Max Min. Avg Std Max Min. Avg Std Max Min. Avg Std Max Min. Avg Std Max Min. Avg Std Max Min. 312,89 69,90 391 108 485,19 261,68 1174 179 259,60 88,26 390 155 410,20 124,73 559 167 339,67 31,82 371 274 358,09 76,86 510 288 364,37 153,65 1174 108 Lso Uni Io Stanowisko Wartoci statystyczne podatnoci magnetycznej MS [106 SI u] Wierzchowice 0,23 0,33 0,11 0,22 Zablocie 0,81 0,85 0,75 0,74 Cisów 0,53 0,64 0,39 0,27 Nielubia 0,31 0,33 0,21 0,81 rem 0,39 0,48 0,27 0,17 Dalków 0,64 0,65 0,20 0,44 Lcznie 0,48 0,59 0,06 0,28 Tabela 2. Wspólczynniki korelacji midzy podatnoci magnetyczn (MS) a udzialem procentowym w glównych frakcjach uziarnienia; dane otrzymano przy uyciu metod optycznych oraz zawartoci wglanu wapnia Table 2. Correlation coefficients between magnetic susceptibility (Ms) and percentage value in main grain fractions (sand, coarse silt, fine silt, clay, coloidal clay) described by means of the optical grain-size analysis and the content of calcium carbonate CaCo3 Stanowisko Wierzchowice Zablocie rem Nielubia Dalków Cisów Lcznie Piasek > 100 mm 0,29 0,78 0,37 0,29 0,59 0,57 0,40 Pyl gruby 50100 mm 0,14 0,88 0,03 0,27 0,02 0,47 0,29 Pyl drobny 2050 mm 0,39 0,83 0,47 0,01 0,73 0,59 0,63 Il < 20 mm 0,04 0,77 0,22 0,41 0,19 0,29 0,10 Il koloidalny < 2 mm 0,22 0,74 0,18 0,81 0,44 0,23 0,30 CaCO3 [%] 0,62 0,68 0,55 0,25 0,91 0,21 0,27 moda (Mo), jak i wskanik lessowy (Lso), a sporód frakcji istotne statystycznie s dwie frakcja piasku i pylu drobnego. Dlatego przeprowadzono analiz regresji pomidzy: podatnoci magnetyczn (MS) a mod (Mo), wskanikiem lessowym (Lso), procentow zawartoci piasku i pylu drobnego oraz wglanu wapnia. Precyzyjny pomiar uziarnienia w relacji z podatnoci magnetyczn moe istotnie wplyn na interpretacj otrzymywanych danych paleomagnetycznych. Badania takie s intensywnie prowadzone dla lessów chiskich (Beer i in. 1993; An i in. 1991a, b; Zhou i in. 1990; Kukla i in. 1988; Vandenberghe i in. 1997) i amerykaskich (Beget i in. 1990; Feng i in. 1994a, b). W zamierzeniach dotyczcych relacji pomidzy podatnoci magnetyczn a rozwojem tzw. kultur magnetycznych bakterii (magnetotactic bacteria (MTB)), w przypadku osadów lessowych i towarzyszcej jej ciglej pedogenezy, wydaj si by, niezwykle istotne. LITERATURA An Z., Kukla G.J., Porter S.C., Xiao J., 1991a: Late Quaternary dust flow on the Chinese Loess Plateau. Catena, 18, 125132. An Z., Kukla G.J., Porter S.C., Xiao J., 1991b: Magnetic susceptibilty evidence of monsoon variation on the Loess Plateau of central China during the last 130,000 years. Quat. Res., 36, 2936. Beer J., Shen C.-D., Heller F., Liu T.-S., Bonani G., Dittrich B., Suter M., Kubik P.W., 1993: Be-10 and magnetic susceptibility in Chinese loess. Earth Planet. Sci. Lett., 20, 5760. Beget J.E., Stone D.B., Hawkins D.B., 1990: Paleoclimatic forcing of magnetic susceptibility variations in Alaskan loess during the late Quaternary. Geology, 18, 4043. Cegla J., 1972: Sedymentacja lessów Polski [Loess sedimentation in Poland]. Acta Univ. Wratislaviensis, 168, 72 s. Czajka W., 1931: Der Schlesische Landrücken. Veröff. Schles. Ges. Erdk., 11, 156. Dearing J.A., Livingstone A., Zhou L.P., 1996b: A late Quaternary magnetic record of Tunisian loess and its palaeoclimatic significance. Geophys. Res. Lett., 23, 189192. de Jong E., Pennock D.J., Nestor P.A., 2000: Magnetic susceptibilty of soils in different slope positions in Saskatchewan, Canada, Catena, 40, 291305. Derbyshire E., Kemp R., Meng X., 1995: Variations in less and palaeosol properties as indicators of palaeoclimatic gradients across the Loess Plateau, North China. Quat. Sci. Rev., 14, 681697. Feng Z.-D., Johnson W.C., 1995: Factors affecting the magnetic susceptibility of a loess-soil sequence, Barton County, Kansas, USA. Catena, 24, 2537. Feng Z.-D., Johnson W.C., Lu Y.-C., Sprowl D.R., 1994a: Temporal variations in loess depositional environment in central Kansas during the past 400,000 years. Earth Surf. Process. Landforms, 19, 2, 5568. Feng Z.-D., Johnson W.C., Lu Y.-C., Ward P.A., 1994b: Climatic signals from loess-soil sequences in the central Grat Plains, U.S.A. Palaeogeor. Paleoecol. Palaeoclimatol., 110, 34, 345358. Issmer K., 2000: Pónoplejstoceskie osady lessowe na seriach glacjalnych pólnocno-zachodniej Polski oraz ich paleogeograficzne znaczenie. PTPN, 27, 1151. Issmer K., 2001: Vistulian loess deposits in western Poland and their paleoenvironmental implications. Quaternary Internat., 76/77, 129139. Jary Z., 2007: Zapis zmian klimatu w górnoplejstoceskich sekwencjach lessowo-glebowych w Polsce i w zachodniej czci Ukrainy. Rozprawy Naukowe Instytutu Geografii i Rozwoju Regionalnego Uniw. Wroclawskiego, 1, 134 s. Kondracki J., 2000: Geografia fizyczna Polski. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa, 441 s. Kukla G., Heller F., Liu X.M., Xu T.-C., Liu T.-S., An Z.-S., 1988: Pleistocene climates in China dated by magnetic susceptibilty. Geology, 16, 811814. Lidtke H., 2001: Das nordöstliche Brandenburd während der Weichseleiszeit. [W:] S. Bussemer (red.), Das Erbe der Eiszeit, 119134. Maher B.A., 1986: Characterization of soils by mineral magnetic measurements. Phys. Earth Planet. Inter, 42, 7692. Maher B.A., 1988: Magnetic properties of some synthetic submicronmagnetites. Geophys. J., 94, 8396. Maher B.A., 1991: Inorganic formation of ultrafine-grained magnetite. [W:] R.B. Frankel, R.P. Blakemore (red.), Iron Biominerals. Plenum, New York, 179191. Maher B.A., Thompson R., 1992: Paleoclimatic significance of the mineral magnetic record of the Chinese loess and paleosols. Quat. Res., 37, 155170. Maher B.A., Thompson R., 1995: Paleorainfull reconstructions from pedogenic magnetic susceptibility variations the Chinese loess and paleosols. Quat. Res., 44, 383391. Maher B.A., Thompson R., Zhou L.P., 1994: Spatial and temporal reconstructions of changes in the Asian palaeomonsoon: A new mineral magnetic approach. Earth Planet. Sci. Left., 125, 461471. Nawrocki J., Bogucki A., Maruszczak H., Wojcik A., 1995: The magnetic susceptibility record in the Polish and western Ukranian loess paleosol sequences conditioned by paleoclimate. Terra Nostra, 2, 197. Nawrocki J., Polechiska O., Boguckij A., Lanczont M., 2006: Palaeowind directions recorded in the youngest loess of Poland and western Ukraine as derived from anisotropy of magnetic susceptibilitymeasurements. Boreas, Vol. 35, 266271. Schwarzbach M., 1942: Das Diluvium Schlesiens. Neuen Jb. Miner. Geol. Palänt., Bd. 86, 189215. Thompson R., Oldfield R., 1986: Environmetal Magnetism. London. Vandenberghe J., An Z.S., Nugteren G., Lu H., Van Huissteden J., 1997: New absolute time scale for the Quaternary climate in the Chinese loess region by grain-size analysis. Geology, 25, 1, 3538. Walden J., Wadsworth E., Austin W.E.N., Peters C., Scourse J.D., Hall I.R., 2006: Compositional variability of ice-rafted debris in Heinrich layers 1 and 2 on the northwest European continental slope identified by environmental magnetic analyses. J. Quaternary Sci., Vol. 22. Zhou L.-P., Oldfield F., Wintle A.G., Robimson S.G., Wang J.-T., 1990: Partly pedogenic origin of magnetic variations in Chinese loess. Nature, 346, 737739.
Journal
Badania Fizjograficzne nad Polska Zachodnia – de Gruyter
Published: Oct 21, 2010