ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE T. XXXIII, NR 3-4, WARSZAWA 1982
BOLESŁAW NOWACZYK, MIECZYSŁAW F. PAZDUR
PRÓBA DATOW ANIA M ETODĄ 14C GLEB K O PA LN Y CH Z WYDMY W TROSZY NIE KOŁO W OLINA
Zakład Geomorfologii Instytutu Geografii Uniwersytetu im. A. Mickiewicza w Poznaniu
Laboratorium 14C Instytutu Fizyki Politechniki Śląskiej w Gliwicach
WSTĘP
Stosow anie m eto d y 14C do oznaczenie w ieku gleb kopalnych jest od lat p rzed m iotem licznych k o n tro w ersji [4, 7, 13, 14, 15, 18]. Do n ajc z ę ściej w y m ienian y ch zastrzeżeń, podw ażających w iarygodność d a t rad io węglow ych, należą: b ra k jednoznacznie określonego m om entu początko wego, do którego odnosi się w iek o trzy m an y na podstaw ie po m iaru k o n c e n trac ji izotopu 14C oraz duże praw dopodobieństw o odm łodzenia gleby w skutek przero stó w korzeni w spółczesnych roślin, in filtra c ji rozpuszczal nych w wodzie su b stan cji organicznych itp. Dla pod kreślenia ty ch za strzeżeń p rzy in te rp re ta c ji w yników datow ania próchnicy używ a się czę sto tak ich pojęć, jak ,,śred n i czas p rzeb y w ania w ęg la” [2, 3], ,,śred n i r a dio m etry czny czas p rze b y w an ia ” [7], czy też w iek pozorny [11, 18]. Mimo tru d n o ści in te rp re ta c y jn y c h w y n ik i d atow ań radiow ęglow ych gleb kopalnych pozw oliły n a rozw iązanie w ielu zagadnień geochronolo- gicznych [5, 8].
N iew ątpliw ie do n ajisto tn iejszy ch problem ów w y stęp u jący ch p rzy d atow an iu gleb należy w ybór odpow iedniej frakcji, d ającej się w ydzielić m etodam i fizycznym i lub chem icznym i ze skom plikow anego układu, ja kim jest gleba. W ydaje się, że koncepcja G e r a s i m o w a [6] o istn ie niu fra k c ji biologicznie ak tyw ny ch , a więc w y m ieniających w ęgiel z oto czenia, oraz fra k c ji biologicznie n ieak ty w ny ch, stanow iących układ zam k n ięty ze w zględu na obieg w ęgla w przyrodzie, jest jedynie uproszczo nym m odelem rzeczyw istej gleby. W szelkie d aty ustalone m etodą rad io węglową, w yznaczone dla całości su b stan cji próchnicznej czy też dla p o szczególnych jej frak cji, m uszą być tra k to w a n e jako w artości przy bliżo ne. Je d y n ie k ry ty c z n a analiza w yników d atow ania różnych frakcji, w y dzielonych z badanego poziom u organicznego, może doprow adzić w n ie k tó ry ch w ypadkach do p o p raw n ej oceny tak ich p aram etró w , jak na p rz y kład początek czy koniec okresu ak u m u lacji sub stan cji organicznej.
Do bad ań w szystkich fra k c ji d ających się w ydzielić z gleby w ybrano w ydm ę w T ro s z y n ie 1 koło W olina (około 7 km na w schód od m iasta) (rys.
1 Koledze Doc. A. Karczewskiemu wdzięczni jesteśmy za wskazanie interesu jącej odkrywki.
Rys. 1 . A — położenie punktu badań, В — mapa geomorfologiczna okolic Wolioa (A. Karczewski, 1968), С — mapa geomorfologiczna wydmy i obszarów przyległych
w Troszynie (B. Nowaczyk, 1980)
I — f o rm y m a r tw e g o lo d u , 2 — w y s o c z y z n a d e n n o m o r e n o w a , p ła s k a i f a lis ta , з — ozy, 4 — f o rm y w y to p is k o w e , 5 — II p o z io m te r a s o w y R ó w n in y O d rz a ń s k o -Z a le w o w e j, 6 — III p o z io m te r a s o w y R ó w n in y O d rz a ń s k o -Z a le w o w e j, 7 — IV p o zio m te r a s o w y R ó w n in y O d r z a ń s k o -Z a le w o w e j. 8 — k r a w ę d z ie d o lin , 9 — s to k i r y n ie n g la c ja ln y c h . 10 — k lify je z io r n e , I I — w y d m y , 12 — e o lic z n e p ia s k i p o k ry w o w e , 13 — r ó w n in y a k u m u la c ji b io g e n ic z n e j, 14 — d n a d o lin , 15 — f o rm y a n tr o p o g e n ic z n e w k lę s łe i w y p u k łe , 16 — sie ć h y d r o g ra f ic z n a , 17 —
p u n k t y b a d a w c z e , m ia s ta , 18 — lin ia p r z e k r o ju g e o lo g ic z n e g o
A — Situation on the pit investigated, В — geo morphological map of the Wolin environs (A. Karczewski, 1968), С — geomorphological map of the dune and adjo
ining areas a»t Troszyn (В. Nowaczyk, 1980)
i — d e a d ice fo rm s , 2 — g r o u n d m o r a in e p la te a u , f l a t a n d u n d u la te d , 3 — e s k e rs , 4 — k e t t l e h o le s, 5 — 2nd t e r r a c e le v e l of th e O d ra in u n d a tio n p la in , 6 — 3rd t e r r a c e le v e l of th e O d ra in u n d a tio n p la in . 7 — 4th t e r r a c e le v e l o f th e O d ra in u n d a tio n p la in , 8 — v a lle y m a rg in s, 9 — slo p e s of th e g la c ia l tr o u g h s , i o — la k e c liffs , l i — d u n e s , 12 — e o lia n c o v e r sa n d s , 13 — b io g e n ic a c c u m u la tio n p la in s, 14 — v a lle y b o tto m s , 15 — a n th r o p o g e n ic fo rm s , c o n c a v e a n d c o n v e x , 16 — h y d r o g r a p h ic n e tw o r k , 17 — in v e s tig a tio n lo c a lity a n d to w n ,
18 — g e o lo g ic s e c tio n lin e
1A), w k tó re j w y stęp u ją trz y kopalne poziom y próchniczne, rozdzielone seriam i piasków eolicznych. N ajstarsza seria eoliczna tej w ydm y spoczy wa na gytii g ru b o d etry tu so w ej lub na piaskach terasow ych.
POŁOŻENIE, MORFOLOGIA I BUDOWA GEOLOGICZNA WYDMY W TROSZYNIE
Na obszarze W ysoczyzny G ryfickiej [1], porozcinanej dość gęstą siecią ry n ie n g lacjalny ch i dolin z w y raźnie znaznaczającym i się poziom am i
te-Rys. 2. Troszyn. Schematyczny przekrój geologiczny przez wydmę i równinę akumulacji biogenicznej
2 — g y tia g r u b o d e try tu s o w a , 2 — p ia s k i b u d u ją c e III p o zio m te r a s o w y R ó w n in y O d rz a ń s k o -Z a le w o w e j, 3 — p ia s k i e o lic z n e , 4 — k o p a ln e p o z io m y p r ó c h n ic z n e , 5 — t o r f sp ia sz c z o n y , 6 — t o r f b ez sp ia sz c z e ń , 7 — ja m y p a le n is k , 8 — w ę g le d rz e w n e , 9 — f r a k c ja A, 10 — f r a k c ja B, 11 —■
f r a k c ja С
L in ią p r z e r y w a n ą p o d w ó jn ą z a z n a c z o n o p ra w d o p o d o b n y p rz e b ie g p o z io m u p ró c h n ic z n e g o w w y e k s p lo a to w a n e j części w y d m y , lin ią zaś p r z e r y w a n ą p o je d y n c z ą — p rz y p u s z c z a ln y z a ry s w y d m y
Troszyn. Schematic geologie section through the dune and the biogenic accumulation plain
2 — c o a rse d e t r i ta l g y t t j a , 2 — sa n d s f o rm in g th e 3rd t e r r a c e le v e l o f th e O d ra in u n d a tio n p la in , 3 — e o lia n sa n d s, 4 — fo ss il h u m u s h o riz o n s, 5 — s a n d y p e a t, 6 — p e a t w ith o u t s a n d a d m ix tu r e , 7 — f ir e p la c e p its , 8 — c h a r c o a l f r a g m e n ts , 9 — A f r a c tio n , 10 — В f r a c tio n , 11 — С f r a c tio n B y th e d o u b le d a s h lin e a p r o b a b le c o u r s e o f th e h u m u s h o riz o n in th e e x p lo ite d d u n e p a r t , b y th e s im p le d a s h lin e — a p r o b a b le d u n e o u tlin e
rasow ym i [9], leży w Troszynie niew ielka w ydm a i sąsiadujące z nią eoliczne piaski pokryw ow e (rys. IB, C). F orm y te usytuow ane są na III poziom ie terasow ym R ów niny O drzańsko-Z alew ow ej o wysokości 7-8 m n.p.m ., ciągnącym się na w schód od ry n n y g lacjaln ej jezior O strow o i P ia ski [10]. W ydm a m a sy lw etk ę n a jb a rd zie j zbliżoną do w ydm y poprzecz nej, a jej przebieg w ym uszony został przez istn iejące w terasie zagłębie nie ty p u w ytopiskow ego. Stok zachodni w ydm y jest łagodny, natom iast w schodni opada dość strom o w k ieru n k u ró w nin y ak um u lacji biogenicz- nej zajm u jącej zagłębienie w ytopiskow e.
We w schodniej części Troszyna, na południe od szosy i to ru kolejo wego Szczecin-W olin, zn ajd u je się w om aw ianej w ydm ie stara, sp o ra dycznie eksploatow ana odkryw ka. Budow ę w ew n ętrzn ą w ydm y poznano w różnych p rzekro jach. N ajb ard ziej re p re z e n ta ty w n y jest p rzekrój za- chód-w schód, obejm u jący część ró w n in y ak u m u lacji biogenicznej i w y d mę.
W ty m p rze k ro ju stw ierdzono następ u jącą sekw encję osadów. Bezpo średnio na piaskach w yścielających dno zagłębienia w ytopiskow ego spo czywa w arstew k a gy tii g ru b o d etry tu so w ej b a rw y b ru n a tn e j, o m iąższo ści 7-20 cm. R ozprzestrzenia się ona także poza obręb w ytopiska (rys. 2). G ytia w y stęp u je n a piaskach teraso w ych tw orzących trzeci poziom, p rz y k ry w ając je n a odcinku około 15 m. N a gytii g ru b o d etry tu so w ej oraz p iaskach terasow ych spoczyw a n a jsta rsz a seria eoliczna, w yraźnie w y- k linow ująca się w k ie ru n k u w schodnim . W k ie ru n k u zachodnim m iąż szość osadów eolicznych w zrasta, nie przek raczając jed n a k nigdzie 70 cm. G ranica m iędzy piaskam i podłoża i piask am i eolicznym i, w p rzy p ad k u b rak u serii organicznej, jest dość w yraźna, gdyż w obrębie d ro b no ziar nisty ch piasków terasow y ch w y stę p u ją cienkie w k ładk i m ułków .
N ajstarszą serię eoliczną p rzy k ry w a ko palny poziom próchniczny o miąższości około 6 cm, b arw y inten sy w n ie czarnej. W poziomie tym w y stęp u je dość znaczna ilość w ęgielków drzew nych. Pow yżej poziom u próchnicznego stw ierdzono 5 -cen tym etro w ej grubości w arstew k ę szarych piasków z bardzo dużą ilością w ęgielków drzew nych, k tó ry ch średnica n iejed n o k ro tn ie p rzek raczała 1 cm. J e st to typow a w arstw a św iadcząca o pożarze lasu. W arstew k a ta w yznacza koniec rozw oju pro filu glebo wego, poniew aż zniszczenie szaty ro ślin n ej doprow adziło do uru ch o m ie nia procesów eolicznych i aku m u lacji kolejn ej serii w ydm ow ej. O dzna cza się ona w yraźn ą lam inacją piasków w spągu, podkreśloną dod atko wo przez w y trącen ia żelaziste oraz b rak iem lam in acji w stropie. M iąż szość tej serii w ynosi około 2,5 m (rys. 2 i 3). Zanik lam inacji w stro p o w ej części piasków eolicznych w iązać należy z rozw ojem pro filu n a stę p nej gleby kopalnej. Poziom pró ch n iczny tej gleby zabarw iony jest w ko lorach od szarego do p raw ie czarnego. Odznacza się zm ienną m iąższością w ynoszącą od 15 do 25 cm. W w arstw ie p róchnicznej zn ajd u je się duża ilość w ęgielków drzew nych, rozproszonych m niej w ięcej rów nom iernie
Datowanie 14C gleb w Troszynie 149
w całym poziomie. W zachodniej części o d kryw k i pod ty m poziom em próchnicznym odk ryto 3 jam y p alen isk (rys. 4) o elipsow atym kształcie
Rys. 3. Troszyn — odsłonięcie w wydmie w przekroju północ-południe; widoczne trzy poziomy próchniczne
Troszyn — pit in the north-south section otf the dune; three humus horizons are
v isib le
i nieckow atym p rzek ro ju . D na jam w ypełnione b yły inten sy w n ie czar nym i piaskam i, w k tó ry ch tk w iły liczne, silnie przepalone kam ienie, duże
Rys. 4. Troszyn — jam y palenisk w ystępujące pod drugim od góry poziomem pró chnicznym
w ęgle d rzew ne oraz kilk a bardzo dro bn y ch odłam ków naczyń glinianych. Z c h a ra k te ru glin y u ży tej do w y ro b u naczyń, a także uk ształto w an ia je d nego z brzegów m ożna wnosić, że re p re z e n tu ją one w y ro b y c h a ra k te ry styczne dla sch yłku okresu halsztackiego lu b okresu la ta ń s k ie g o 2.
N a om ów ionym poziom ie próchnicznym spoczyw ają p iaski eoliczne o d elik atn ej lam in acji w spągu serii oraz b ra k u lam in acji w stropie. M iąż szość serii jest zm ienna: od zaledw ie kilkudziesięciu cen ty m etró w do 1,4 m. Od g óry serię piasków eolicznych ogranicza trzeci k opaln y poziom p róchniczn y b a rw y jasnoszarej i miąższości około 20 cm (rys. 3). W ko p a ln e j p róchn icy w y stę p u ją nieliczne w ęgielki drzew ne. I w reszcie po n a d trzecim , licząc od dołu, poziom em p ró chnicznym zalega o statnia, n a j m łodsza seria eoliczna, odznaczająca się d elik atn ą lam in acją p raw ie w całym profilu. S erię tę p rzy k ry w a w spółczesny poziom próchniczny g ru bości około 10 cm.
Z poziom u gytii g ru b o d etry tu so w ej, trz e ch k opalnych poziom ów pró- chnicznych oraz jam y p alen isk a p obrano p ró b k i do określenia w ieku m e todą radiow ęglow ą. U stalono w iek w ęgielków drzew nych pob ran y ch z k opalnych poziom ów próchnicznych i jam y paleniska. Z poziomów’ zaś próchnicznych w ykonano dodatkow o d atow ania różnych fra k c ji p ró ch nicznych w ydzielonych na podstaw ie ich rozpuszczalności w gorących roz tw orach kw asu solnego i ługu sodowego.
PRZYGOTOWANIE PRÓBEK DO POMIARÓW WIEKU
Piaski próchniczne w ysuszone w tem p e ra tu rz e około 70°C, przesiew a no przez sito o średn icy oczek 0,5 mm. Z pozostałego po p rzesianiu m a te ria łu w ybierano w ęgielki drzew ne, k tóre następnie w ypłukano w w o dzie destylow anej i ponow nie w ysuszono w te m p e ra tu rz e około 70°C. T ak przygotow ane p róbki w ęgli drzew nych przeznaczone do pom iarów w ieku poddaw ano przed spalaniem stan d ard o w ej p rep a ra ty c e w stępnej, polegającej na sukcesyw nym tra k to w a n iu 4-procentow ym roztw orem kw asu solnego (gotow anie przez 1 godzinę), 4-procentow ym roztw orem ługu sodowego (gotow anie przez 1 godzinę) i ponow nie 4-procentow ym HC1 (gotow anie przez 30 m inut) [17]. Po każdym tra k to w a n iu odczynni kiem p róbkę p łuk ano w gorącej wodzie desty low an ej aż do uzyskania odczynu obojętnego.
P ró b k a gytii g ru b o d etry tu so w ej z najniższego poziom u organicznego była tra k to w a n a podobnie jak w ęgle drzew ne 4-procentow ym roztw orem HC1, a n astęp n ie po w y p łu k an iu — 4-procentow ym roztw orem NaOH. Poniew aż podczas gotow ania w roztw orze ługu su b stan cja organiczna
2 Serdecznie dziękujemy Koledze Рос. T, Wiślańskiemu za określenie straty grafii zabytków archeologicznych,
Datowanie 14C gleb w Troszynie 151 prób ki uległa całkow item u rozpuszczeniu, strącan o ją przez dodanie od pow iedniej ilości kw asu solnego. Tę część próbki, k tó ra nie uległa w y trą c e n iu po dodaniu HC1, odrzucano, zgrom adzony zaś na dnie naczynia osad płu kano w wodzie d estylow anej aż do uzyskania odczynu o b o jęt nego. Po w y p łu k a n iu w szystkie p ró b k i suszono w suszarce elek try czn ej w te m p e ra tu rz e 100°C, a n astęp n ie spalano w stru m ie n iu tlen u. D w u tle n e k w ęgla o trzy m an y ze spalania oczyszczano w stan d ard o w y sposób, jak p rzy w szystkich pom iarach chron o m etry cznych [12].
P ró b k i próchnicy po bierane z od kry w ek były przechow yw ane i tra n s portow ane do lab o rato riu m w w oreczkach z folii polietylow ej. Po d o k ład nym usunięciu w idocznych korzonków roślin oraz nielicznych fra g m en tów w ęgli drzew nych, przed dalszą obróbką chem iczną przeprow adzono wzbogacenie p ró bek w su b stan cję organiczną, k tó re polegało n a u su n ię ciu piasku przez w ielokrotne w y p łu k an ie próchnicy za pom ocą w ody d e stylow anej. U zyskiw ano w te n sposób m a te ria ł tylko nieznacznie
zapia-Rys. 5. Schemat wydzielania frakcji z poziomów próchniicznych używanych do datowania
szczony, k tó ry n adaw ał się dobrze do dalszej p re p a ra ty k i chem icznej (rys. 5).
Ze wzbogaconej w próchnicę próbki oddzielano część oznaczoną sy m bolem A, k tó ra bez jakichkolw iek dalszych o peracji była suszona i p rz e znaczona do pom iaru radioaktyw ności. Pozostałą część próbki gotow ano przez godzinę w 4-procentow ym roztw orze HC1. Część rozpuszczalną w HC1 zlew ano, odparow yw ano w stępnie przez odgotow anie, a n astępn ie suszono w suszarce elektryczn ej w te m p e ra tu rz e 150°C. F ra k cja ta, ozna czona sym bolem B, re p re z e n tu je kw asy fulw ow e w chodzące w skład próbki. Część nierozpuszczalną, pozostałą po tra k to w a n iu kw asem sol nym , płuk ano w wodzie destylow anej aż do całkow itego usunięcia resz tek, a n astęp nie gotow ano przez godzinę w 4-procentow ym roztw orze NaOH. Po o dstaw ieniu na kilk a godzin zlew ano część rozpuszczalną w NaOH, do k tó re j dodaw ano stężony ro ztw ó r HC1 w tak iej ilości, aby uzyskać w yraźn ie k w aśn y odczyn ( p H ~ l) . F rak cję, k tó ra po dodaniu HC1 uległa w y trącen iu , zaw ierającą kw asy hum inow e i hum iny, ozna czono sym bolem C, płu kan o do odczynu lekko kw aśnego i suszono w tem p e ra tu rz e 100°C. Pozostałość nie rozpuszczoną podczas tra k to w a nia roztw orem NaOH, oznaczoną sym bolem D, p łu kano w wodzie d e sty low anej, a n astępn ie tra k to w a n o przez 30 m in u t 4-procentow ym roztw o rem HC1, ponow nie płu k an o aż do uzyskania odczynu obojętnego i su szono. Dla żadnej z trzech p o b ran y ch pró b ek próchnicy nie uzyskano fra k c ji D w tak iej ilości, k tó ra daw ałab y możliwość w ykonania p om iaru w ieku.
WYNIKI POMIARÓW WIEKU I ICH OCENA
Dla badanego stanow iska w Troszynie w ykonano łącznie 14 datow ań m etodą 14C, w ty m cztery p o m iary w ieku w ęgli drzew nych (rys. 2). D a tow anie w ęgli d rzew nych p o b ran y ch z drugiego poziom u próchnicznego i z dna jam y paleniska pozw alają na jednoznaczne skorelow anie poziom u próchnicznego, położonego we w schodniej części odkryw ki, z poziomem, którego w ychodnia z n ajd u je się w zachodniej ścianie odkryw ki. Dosko n ała zgodność obu d at w połączeniu z faktem , iż jedna z próbek w ęgli d rzew nych pochodzi z palenisk zn ajd u jący ch się w spągu w arstw y o rg a nicznej, pozw ala przyjąć, że w iek pró bk i Gd-537, w ynoszący 2435 ± 60 lat B.P., określa dolną granicę w ieku i początek ak u m u lacji sub stan cji organicznej. W ynik ten zgodny jest z dato w aniam i zabytków p re h isto rycznych. D ata radiow ęglow a stanow i zatem dobry p u n k t odniesienia dla analizy w yników datow ań próchnicy. Podobnie d ata Gd-529 — 3130 ± 70 B.P., otrzy m ana dla węgli drzew nych pochodzących z w a rstw y po żarow ej, zn ajd ującej się bezpośrednio nad pierw szym od dołu poziom em próchnicznym , stosunkow o dokładnie w yznacza koniec okresu a k u m u lacji su b stan cji organicznej.
Datowanie 14C gleb w Troszynie 153 Na graficznym zestaw ieniu w yników badań (rys. 6) w y raźnie widać, że d a ty otrzym ane dla fra k c ji В (kw asy fulw ow e) są młodsze od w szy st kich pozostałych. Dla poziom u I m ożna przyjąć, że d ata dla w ęgli d rzew nych w yznacza koniec ak um u lacji w a rstw y organicznej.
Podobna praw idłow ość w y stęp u je w pom iarach w ykonanych przez S c h a r p e n s e e l a i S с h i f f m a n n a [15], p o tw ierdzając w niosek o nieprzy d atno ści kw asów fulw ow ych jako m a te ria łu w yjściow ego do datow an ia gleb m etodą 14C. Przeciw ko w yk o rzy sty w an iu kw asów fulw o w ych w dato w an iu gleb kopalnych p rzem aw ia rów nież fakt, iż z żadnej z trzech b adanych p róbek próchnicy nie uzyskano tej fra k c ji w tak iej ilości, k tó ra um ożliw iałaby w ykonanie p o m iaru w ieku w w a ru n k ach standardow ych. W rezultacie pom iary w ieku dla fra k c ji В obarczone są bardzo dużym i błędam i, sięgającym i 10-20% , gdy tym czasem dokładność pozostałych d atow ań jest zbliżona do 5%.
W yniki datow ania kw asów fulw ow ych, w p rzy p a d k u b ra k u innego w iarygodnego p u n k tu odniesienia, u sta la ją dolną granicę w ieku dla ro z w oju danego poziom u organicznego. Zawsze należy liczyć się jed n ak z m ożliw ością odm łodzenia w ieku w sk u tek dom ieszki współczesnego w ę gla.
Poró w n anie d at o trzy m an ych dla fra k c ji C, złożonej z kw asów h u m i- now ych oraz częściowo z hum inów , z d atam i otrzy m an y m i z w ęgli drzew n y ch św iadczy o p rzy datn o ści te j fra k c ji jako p od staw y d ato w a nia poziom ów glebow ych nie zaw ierający ch w ęgli drzew nych. Zgodnie z p rzew id y w aniam i w y n ik ający m i z rozm ieszczenia w ęgli drzew n y ch w w arstw ach gleby, dla fra k c ji С z poziom u I otrzym ano w iek starszy niż w ęgli drzew nych, a dla poziom u II w iek fra k c ji С zaw iera się m iędzy dw om a p rakty czn ie iden ty czny m i d atam i dla w ęgli drzew nych. O p iera jąc się na tej zgodności m ożna przypuszczać, że rów nież w yn ik d ato w a nia fra k c ji С w ydzielonej z poziom u III odpow iada w przybliżen iu rz e czyw istem u w iekow i próchnicy. Ze w zględu na niew ielką głębokość za legania tego poziom u w sto su n ku do pow ierzchni w ydm y p o k ry te j w spół czesną glebą i porośniętej lasem , m ożliw e jest odm łodzenie w ieku pozio m u próchnicznego w sk utek obecności korzeni oraz ułatw ionej in filtra c ji zw iązków organicznych rozpuszczalnych w wodzie deszczowej. C ałkow ite usunięcie korzeni jest bardzo tru d n e. Ocenę w ielkości odm łodzenia m oż na przeprow adzić posługując się w y k resam i opracow anym i przez O 1 - s s o n a [11]. P rz y jm u ją c , iż rzeczyw isty w iek gleby w ynosi 1300 lat, do m ieszka zaś jest m ateriałem w spółczesnym , otrzy m u je się [11] (rys. 2), że p rzy 30% dom ieszki odm łodzenie w ynosi 500 lat, p rzy 20% — około 300 lat, a p rzy 10% — około 150 lat. Poniew aż tru d n o sobie w yobrazić, aby tak znaczne ilości współczesnego m ate ria łu nie były zauw ażone, m oż na przypuszczać, że odm łodzenie dla frak cji А, В, С z poziom u III nie pow inno być większe niż około 100-150 lat, W ynika s tą d ? że data Gd-665
— 1005 ± 6 5 B.P. dla fra k c ji С z poziom u III może być tra k to w a n a na ró w n i z datow aniam i fra k c ji С z pozostałych poziomów. E w en tu aln y błąd sy stem aty czny spow odow any zanieczyszczeniam i, pow inien być zbliżony do b łędu pom iarow ego wynoszącego ± 65 lat.
W podobny sposób m ożna ocenić w ielkość odm łodzenia dla gytii g ru - b o detry tu sow ej, k tó rej w iek określono na 8020 ± 100 B.P. Z akładając, że cały m a te ria ł dom ieszki pochodzi z poziom u I, o trzy m u je się z w y k re sów Olssona, że p rzy 20% dom ieszki odm łodzenie w ynosi około 2000 lat, p rzy 10°/o — około 1000 lat, a p rzy 5°/o — około 500 lat. M ożna zatem p rzyjąć, że w arstw a gytii p ow stała nie w cześniej niż na przełom ie o k re su borealnego i atlan ty ckiego lub w późnym okresie borealnym .
W yniki d atow ań dla fra k c ji A w skazują na istnienie w y raźn ej te n dencji zw iązanej z zanieczyszczeniem m łodszym i su b stan cjam i organicz nym i. Różnice m iędzy datam i dla fra k c ji A i С m aleją ze w zrostem głę bokości pod pow ierzchnią w ydm y i wynoszą: dla poziom u III — 280 lat, dla poziom u II — 150 lat, dla poziom u I — 100 lat. Poniew aż w p rz y p ad ku poziom ów II i I różnice te są nieznaczne, a ponadto d a ty dla f ra k cji A i w ęgli drzew nych z ty ch poziom ów są zgodne z p rzew idyw aniam i, m ożna sądzić, że w n iek tó ry ch w ypad k ach stosunkow o dokładne w yniki m ożna uzyskać p rzy bezpośrednim d ato w an iu całej nie p rep aro w an ej próchnicy.
R egularność u k ład u d a t TB< T A< T C dla fra k c ji А, В i C, w y stę p u ją ca dla bad any ch trzech poziom ów próchnicznych, świadczy, że w k aż dym p rzy p a d k u dato w ania fra k c ji A n ależy liczyć się z odm łodzeniem zw iązanym z obecnością znacznie m łodszych kw asów fulw ow ych.
CHRONOLOGIA FAZ GLEBOTWORCZYCH
Przeprow adzona d y sku sja stanow i podstaw ę bliższego określenia p rz e działów czasow ych dla n astę p u jąc y c h po sobie okresów wzm ożonej dzia łalności eolicznej i przedzielających je okresów sp rzy jający ch po w staw a niu gleb (rys. 6).
N ajstarszy okres glebotw órczy trw a ł od 3600 B.P. do 3100 B.P., a je go granice czasowe w yznaczają d a ty Gd-666 — 3600 ± 65 B.P. (frakcja С próchnicy) i Gd-529 — 3130 ± 70 B.P. (węgle drzew ne) (rys. 2).
W arstw a środkow a gleby pow stała w znacznie k ró tszym czasie, w y noszącym około 200-250 lat, p rzy czym początek fazy glebotw órczej jest określony datą dla w ęgli drzew n y ch Gd-537 — 2435 ± 60 B.P., za jej k o niec zaś p rzy ję to d atę Gd-657 — 2165 ± 70 B.P., o trzym aną dla całej su b sta n c ji organicznej (frak cja A). N ajm łodsza z ko palnych gleb pow stała w ciągu 500-600 lat, a granice czasowe w yznaczone są przez d a ty Gd- _547 — 1590 ± 6 5 B.P. (węgle drzew ne) i Gd-665 — 1005 ± 65 B.P. (fra k cja С próchnicy).
Datowanie 14C gleb w Troszynie 155
Rys. 6. Chronologia faz glebowych
l — o k r e s y ro z w o ju g le b , 2 — o k r e s y p rz e jś c io w e , 3 — o k r e s y w z m o ż o n e j d z ia ła ln o ś c i p r o c e só w w y d m o tw ó r c z y c h , 4 — w ę g le d rz e w n e , 5 — f r a k c ja A, 6 — f r a k c ja B, 7 — f r a k c ja С
Chronology of soil-forming phases
1 — so il d e v e lo p m e n t p e rio d s , 2 — t r a n s i t o r y p e rio d s , 3 — p e r io d s o f in te n s if ie d d u n e - - f o r m in g p ro c e ss e s , 4 — c h a r c o a ls , 5 — A f r a c tio n , 6 — В f r a c tio n , 7 — С f r a c tio n
PODSUMOWANIE I WNIOSKI
1. P orów nanie w yników d atow ania w ęgli drzew nych i różnych fra k cji próchnicy w skazuje na m ożliwość w iarygodnego datow ania gleb nie zaw ierających w ęgli drzew nych.
2. W św ietle uzyskanych w yników n a jb a rd zie j p rz y d a tn ą do d ato w a nia fra k c ją próchnicy jest fra k c ja C, złożona z kw asów hum inow ych i części hum inów , o trzy m an a drogą e k stra k cji gorącym roztw orem NaOH.
3. W n iek tó ry ch przy p ad k ach m ożna się spodziew ać uzyskania tylk o nieznacznie odm łodzonych d at radiow ęglow ych rów nież p rzy dato w aniu fra k c ji A (całość su b stan cji organicznej próchnicy).
4. U zyskane w yniki pozw oliły n a p recy zy jn e określenie chronologii faz glebotw órczych i jednocześnie w ydm otw órczych.
LITERATURA
[1] B a r t k o w s k i T.: Podział Polski północno-zachodniej na regiony fizyczno- -geograficzne. Uniwersytet A. Mickiewicza w Poznaniu, Ser. Geogr. 4, 1968, 1-204.
f2j C a m p b e l l C. A., P a u l D. A., R o n n i e D. A., Mc C a l l u m K. J.: Foctors affecting the accuracy of the carbon-dating method in soil humus studies, Soil Sei. 5, 1967, 104, 81-85.
cability of the carbon-dating method of analysis to soil humus studies. Soil Sei. 104, 1967, 217-224.
[4] C o s t i n A. B., P o l a c h H. A.: Dating soil organic matter. Applicability to buried soil in the Kosciusko area. N.S.V., Atomic Energy in Australia, 12, 1969, 13-17.
[5] С o s t i n A. В., P o l a c h H. A.: Age and significance of slope deposits, Black Mountain, Canberra. Austr. J. Soil Res. 11, 1973, 13-25.
[6] G i e r a s i m o w I. P.: Absolute and relative age of soils. Poczwowiedienie 5, 1969, 27-32.
[7] G e y h M. A., B e n z l e r H., R o e s c h m a n n G.: Problems of dating Ple istocene and Holocene soils by radiometric methods. W. D. H. Yealon (red.) Paleopedology-Origin, Nature and Dating of Paleosols, 1971, 63-75.
[8] G oh K. M., M o l l о у В. P. J., R a f t e r T. A.: Radiocarbon dating of Quater nary loess deposits. Banks Peninsula, Canterbury, New Zealand. Quat. Res. 1977, 177-196.
[9] K a r c z e w s k i A.: Wpływ recesji lobu Odry na powstanie i rozwój sieci dolinnej Pojezierza Myśliborskiego i Niziny Szczecińskiej. Prace Kom. Geogr.- -Geol., Pozn. Tow. Przyj. Nauk, 8, 3, 1968, 105.
[10] K a r c z e w s k i A., N o w a c z y k B.: Budowa geologiczna wydmy w Tro szynie koło Wolina. Spraw. Pozn. Tow. Przyj. Nauk 1978, nr 94, 38-40. [11] O l s s o n I. U.: Some problems in connection with the evaluation of 14-C
dates. Geol. Foren. Stokh. Forh. 96, 1974, 311-320.
[12] P a z d u r M. F., A w s i u k R., B l u s z c z A., H a ł a s S., P a z d u r A., W a l a n u s A., Z a s t a w n y A.: Preliminary results of the study of isotopic fractionation during chemical purification of carbon dioxide for radiocarbon dating. Radiochem. Radioand. Latters. 39, 1979, 157-168.
[13] P o l a c h H. A., C o s t i n A. B.: Validity of soil organic matter radiocarbon dating buried soils in Snovy Mountains, Southeastern Australia, as example. W: D. H. Yaalon (red), Paleopedology-Origin, Nature and Dating of Paleosols, 1971, 89-96.
[14] S c h a r p e n s e e l H. W.: Radiocarbon dating of soils problems, troubles, ho pes. Ibid., 77-88.
[15] S c h a r p e n s e e l H. W., S c h i f f m a n n H.: Hamburg University Radio carbon Dates II. Radiocarbon 19, 1977, 170-182.
[16] S c h a r p e n s e e l H. W., S c h i f f m a n n H.: Soil radiocarbon analysis and soil dating. Geophys. Surv. 3, 1977, 143-156.
[17] T a n s P. P., de J o n g A. F. M., Mo o k W. F.: Chemical pretreatment and radial flow of 14-C in tree rings. Nature 271, 1978, 234-235.
[18] Z a l e w s k i F. S.: Osobiennosti radiouglerodnogo datirowania poczw. W: P. Powiniec, S. Usacew (red.), Low-Radioactivity Measurements and Applica tions, 1977, 299-307. Б . Н О Б А Ч Ы К , М . Ф . П А З Д У Р ПОПЫТКА ДАТИРОВАНИЯ ПО МЕТОДУ “ С ИСКОПАЕМЫХ ПОЧВ ИЗ ДЮНЫ В ТРОШИНЕ ОКОЛО ВОЛИНА Отделение геоморфологии Института географии, Университет им, А. Мицкевича в Познани; Лаборатория НС Института физики, Силезийская политехника в Гливицах Р е з ю м е Одним из методов разрешающих определить возраст ископаемых почв,
Datowanie 14C gleb w Troszynie 157 часто выступающих в дюнах, является метод 14С, применяемость которого уж е многие годы составляет предмет разногласий. Независимо от трудностей интер претирования, результаты радиоуглеродной датировки ископаемых почв позво лили дешифровать ряд геохронологических вопросов. Для стратиграфического обследования была выбрана небольшая дюна в местности Трошин около Волина (7 км на восток от города), в которой на ходятся три искпаемых гумусовых горизонта, содержащие древесные угольки. Эти горизонты были разделены сериями эоловых песков. Самая древняя эоло вая серия этой дюны покоится на крупнодетритной гиттии либо на террасо вых песках. Из органических горизонтов были отобраны образцы, возраст которых определяли по методу 14С. Проведены тоже хронометрические измере ния различных фракций гумуса, выделенных на основании их растворимости в горячих растворах соляной кислоты и натриевой щелочи. Провели 14 дати ровок по методу 14С, в том числе 4 возрастных измерения древесных углей. На основании проведенных исследований могут быть сделаны следующие выводы: 1. Сравнение результатов датирования древесных углей различных фракций гумуса указывает на возможность достоверной датировки почв не содержащих превесного угля. j 2. В итоге полученных данных наиболее пригодной для датирования фрак цией гумуса была фракция С, сложенная из' гуминовых кислот и частии гуми- 1ЮВ, получаемая путем экстрагирования горячим раствором натриевой щелочи. 3. В некоторых случаях можно ожидать лишь немного омоложенных радио углеродных дат при датировании фракции А (органическое вещество гумуса в целом). 4. Полученные результаты разрешили точно определить хронологию почво образовательных и одновременно дюнообразовательных фаз. Е . N O W A C ZY K , F. P A Z D U R
AN ATTEMPT OF DATING BY THE 14C METHOD OF FOSSIL SOILS FROM THE DUNE AT TROSZYN NEAR WOLIN
Section of Geomorphology, Department of Geography, A. Mickiewicz University in Poznań, Radiocarbon Laboratory, Department of Physics, Silesian Technical
University in Gliwice
S u m m a r y
One of the methods enabling to determine the age of fossil soils, occurring often in dunes, is the 14C method, the application of which is for many years a subject of many controversies- The results of radiocarbon dating of fossil soils rendered possible to solve a number of geomorphological problems.
For stratigraphie investigations a small dune at Troszyn near Wolin (about 7 km eastwards the town) has been chosen. In it three fossil humus horizons con taining charcoal fragments occur. These horizons are separated by the series of eolian sands. The oldest eolian series of the dune lies upon coarse detrital gyttja or on terrace sands. From organic horizons samples were taken, the age of which was determined by the 14C method. Chronometrie measurements of different hu mus fractions separated were carried out basing on their solubility in hot KC1 or NaOH solutions. In total 14 datings by the 14C method, therein four charcoal age measurements, were carried out.
Results of the present study allow to draw the following conclusions:
1. The comparison of charcoal dating results from different humus fractions proves the possibility of a reliable dating of soils without the charcoal content.
2. In the light of the results obtained it is the С fraction among the humus fractions investigated, which is composed of humic acids and of a part of humins obtained by means of extraction with the hot NaOH solution.
3. In some cases one can expect to obtain only slightly rejuvenated radiocar bon dates also at dating of the A fraction (the wholeness of the humus organic matter).
4. The results obtained enabled a rather exact determination of the chrono- • logy of soil and simultaneously dune-forming phases.
Dr B o le s ł a w N o w a c z y k I n s t y t u t G e o g r a f i i
U n i w e r s y t e t u A. M i c k i e w i c z a P o zn a ń , ul. F r e d r y 10
