ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE T. XLV NR 1/2 WARSZAWA 1994: 5-19
ZBIGNIEW PRUSINKIEWICZ1, RENATA BEDNAREK1, ALEKSANDER KOŚKO2, MARZENA SZMYT2
WIEK, WŁAŚCIWOŚCI I GENEZA WSTĘG ILUWIALNYCH
W ŚWIETLE BADAŃ PALEOPEDOLOGICZNYCH
I ARCHEOLOGICZNYCH
9 1 Zakład Gleboznawstwa Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu "Zakład Prahistorii Polski Uniwersytetu A. M ickiewicza w Poznaniu
W STĘP
W stęgi iluw ialne, zwane także pseudofibram i, lamellami, lam inam i lub kowar- w anam i, ju ż od dawna budzą zainteresowanie gleboznawców , geom orfologów i innych specjalistów prowadzących badania w powierzchniow ych w arstw ach lito sfery. Są to serie kilku- lub kilkunastum ilim etrow ych, poziom ych, lekko pofałdo w anych w arstew ek, różniących się od tła wyraźnym , czerw ono- lub rdzawo- brunatnym zabarw ieniem . Często tworzy rozw idlające się i ponownie łączące układy. Spotykane są przeważnie w glebach piaskowych, pozbaw ionych bezpo średniego w pływu wód gruntow ych, choć analogiczne twory zdarzają się rów nież w utworach pyłowych i gliniastych. Laszló, który w edług Stefanovitsa [1971] pierw szy opisał om aw iane utwory w roku 1913, uważał, że w skazują one na w arunki niekorzystne dla roślin. Przeciwnie, H. i Z. Ugglowie [ 1979] oraz'H annah i Zahner [1970] podkreślali ich niewątpliwie dodatnie znaczenie dla lasu. N iektó rzy specjaliści, np. Stefanovits [1971], przyznają im dużą rangę diagnostyczną i skłonni są w yróżniać gleby z wstęgam i iluwialnymi jako odrębną jednostke system atyki gleb.
M im o że w stęgi, o których mowa, spotyka się w glebach dość często i m imo że były już w ielokrotnie analizow ane i opisywane [Di jkerman e ta l. 1967; Folks, Riecken 1956; Gray, M eksopon, Peschel 1976; Gile 1979; Baraniecka, K
onecka-Betley 1980; Berg 1984; Kemp, M cIntosh 1989; Miles, Franzm eier 1977; Schaetzl 1992; T orrent et al. 1980], to jednak wiedza na tem at ich w łaściw ości i genezy, a zw łaszcza wieku, jest w ciąż jeszcze niepełna. Niniejsza praca zawiera m ateriały do ich charakterystyki oraz określa ich wiek na podstawie badań archeologicznych i paleopedologicznych prowadzonych na Kujawach wspólnie przez Zakład Pra historii Polski Instytutu Prahistorii UAM w Poznaniu i Zakład G leboznaw stw a U M K w Toruniu.
TE R E N B A D A Ń
Badania prowadzono na Kujawach, w m iejscowości Opatowice leżącej 3 km na SE od Radziejowa ( X = 18° З Г E; cp= 52° 3 6' N) na w zniesieniu o lokalnej nazwie „W zgórze Prokopiaka” (rys. la , b, c). W ysokość w zględna w zniesienia w ynosi 25,4 m, natom iast bezwzględna - osiąga 120,4 m n.p.m. D ługość w zgórza dochodzi do 2200 m, szerokość do 900 m, oś m orfologiczna ma kierunek NW -SE. W zgórze jest zbudowane z piasków drobno- i średnioziarnistych z dom ieszką żw iru i kam ieni. Piaski są m iejscami warstwowane. Pod względem geom orfologi cznym jest to kem. Na powierzchni dość powszechne są ślady procesów eolicz- nych. W ody gruntow e zalegają głęboko (poniżej 10 m).
Nie ma bezpośrednich danych świadczących o pierwotnej roślinności porasta jącej piaszczyste wzniesienie; istnieją jednak podstawy do przypuszczeń, że była
to głów nie roślinność typu boru sosnowego lub boru m ieszanego.
M E T O D Y
W badaniach zastosow ano zestaw metod gleboznaw czych (paleopedologicz nych) oraz m etody archeologiczne.
M etody gleboznaw cze. Próbki do analiz laboratoryjnych pobrano w zdłuż dwóch pionowych przekrojów (A i B). Jeden z nich (A) przechodził przez jam ę gospodarczą z w ypełnieniem i przez niezaburzoną glebę pod jam ą, drugi (B) - poprow adzono w calcu obok jam y (rys. 2). W próbkach oznaczono:
• uziarnienie - m etodąareom etrycznąB ouyoucosa w m odyfikacji Casagrande i Prószyńskiego; frakcje piasku i części szkieletowe rozdzielono na sitach;
• odczyn - m etodą potencjom etryczną (elektroda szklana); • C0I47 - m etodą Tiurina;
• N t - m etodą Kjeldahla;
• P - m etodą Blecka w m odyfikacji Gebhard ta;
• tlenki Fe - metodami M ehra-Jacksona (Fed) i Tam ma (Fe0); • barw y gleby - w edług atlasu Munsella.
M etody archeologiczne. Eksplorację stanowiska prowadzono w arstw am i o m iąższości 10 lub 5 cm. W każdej warstwie dokładnie lokalizow ano w szystkie
Właściwości i geneza wstęg iluwialnych..
7
Rys. 1. Lokalizacja terenu badań: a - plan sytuacyjny, b - Wzgórze Pro kopi a ka - hipsometria i lokali zacja stanowiska archeologicznego nr 36, с - poprzeczny przekrój przez Wzgórze Prokopiaka wzdłuż transektu AB, d - lokalizacja analizowanej jamy (obiekt 41) na tle wybranych najbliższych obie któw archeologicznych na stanowisku nr 36; 1 - obiekt mieszkalny, 2 - obiekty obrzędowe, 3 - ja
my, 4 - badana jama
Fig. 1. Localization of the investigated area: a - location plan, b - Prokopiak's Mill - hypsometry and the localization o f archaeological site No 36, с - cross-section through the Prokopiak’s Hill along the AB transect, d - localization of the pit analysed here (object 41) against the background of the selected nearest archaeological artifacts on site 36; 1 house, 2 ritual objects, 3 pits, 4
-investigated pit
znaleziska. Ze w szystkich odsłoniętych obiektów w ziem nych pobierano, oprócz artefaktów , także próbki substratu do dalszych analiz.
Rys. 2. Schematyczny rysunek obiektu badań i miejsca pobrania próbek do analiz Fig. 2. Schematic figure of the object investigated and of the places where samples for analyses were
taken
A R C H E O L O G IC Z N A C H A R A K T E R Y S T Y K A O B IE K T U
Na W zgórzu Prokopiaka stw ierdzono istnienie kompleksu osadniczego z o kre su neolitu i poczactków epoki brązu, datow anego 14C na lata 5150-39 50 B.P. Na kom pleks składają się 23 stanow iska, na których odkryto osiedla, obozow iska lub m iejsca obrzędow e założone przez ludność kultury pucharów lejkowatych, kultu ry am for kulistych, kultury ceramiki sznurowej i kultury iwieńskiej. Prace bad a w cze są prow adzone od roku 1983 przez Zakład Prahistorii Polski, Instytutu Prahistorii UAM w Poznaniu. Do chwili obecnej rozpoznano w ykopaliskow o 7
Właściwości i geneza wstęg iluwialnych..
9
stanow isk. Dla problem atyki poruszanej w niniejszej pracy najistotniejsze znacze nie ma je d n o z nich, oznaczone jako Opatowice 36 (rys. Ib). O dsłonięto tam ponad 700 m odkryw ając ok. 180 obiektów, które składają się na pozostałości trzech kolejno po sobie funkcjonujących osiedli. Najstarsze związane było z ludnością kultury pucharów lejkowatych z fazy III В i można je datow ać na lata 4 8 00 -4 70 0 B.P. O siedle środkow e, najsłabiej zaznaczające się w terenie, założone zostało przez ludność kultury pucharów lejkowatych z fazy IV A (4550-4450 B.P.). N ajm łodsze, zasiedlone przez ludność kultury amfor kulistych, z późnego odcinka fazy III a, może być datow ane na lata 4000-3850 B.P. Na terenie osiedli rozpo znano obiekty m ieszkalne, dołki posłupowe, obiekty obrzędow e oraz tzw. jam y gospodarcze o różnym przeznaczeniu (rys. Id). Tym ostatnim pośw ięcam y więcej uwagi z pow odu znaczenia, jakie m ają dla badań będących celem tej pracy.
Pierw otnie były to po prostu doły (zagłębienia) o prawie pionowych ścianach, nieregularnym , kolistym lub elipsoidalnym zarysie i bardzo zróżnicow anych rozm iarach (najw iększe osiągają głębokość ponad 150 cm przy średnicy 150-200 cm). W spółcześnie w yróżnia sie je na podstawie odmiennej barwy (najczęściej ciem nej), dzięki której odcinają się od tła (calca). Pradziejowi m ieszkańcy osiedli w ykopyw ali je w pobliżu swoich dom ów i użytkowali badź to do przechow yw ania części sw ych zasobów (jamy takie określić można jako „piw niczki”), bądź też jako m iejsca um ieszczania odpadków (śmietniki) itp. Część jam w okresie użyt kowania miała utwardzone dna lub ściany (np. dzięki wylepieniu ich gliną lub w yłożeniu drew nem ), co chroniło je przed zawaleniem.
Proces destrukcji jam , który można odtw orzyć na podstawie analizy charakteru ich w ypełnisk, przebiegał w sposób zróżnicowany. Część z nich zasypana została (jednorazow o) jeszcze w okresie funkcjonowania danego osiedla. Obecnie ich w ypełnisko cechuje się jednolitym złożeniem i barwą. W iększość jam ulegała jednak stopniow em u zapełnianiu m ateriałem ziemnym już po zaprzestaniu ich użytkow ania (np. po opuszczeniu terenu osiedla przez jego m ieszkańców ). N astę pow ało to zarów no w wyniku obrywania się ścian, jak też zasypyw ania osadam i piaszczystym i nawianymi z odlesionych terenów sąsiednich. O takim przebiegu destrukcji św iadczy w ypełnisko zróżnicow ane pod względem uziarnienia i barw y. W w arunkach panujących na zbudowanym z luźnych piasków W zgórzu Proko- piaka zasypyw anie om aw ianych zagłębień i wyrównanie terenu następow ało w sposób naturalny dość szybko (w ciągu kilku lat), nieporównanie szybciej niż na terenach lessowych, gdzie procesy te rozpoznano szczegółow o [Lüning 1981; K adrów 1991].
Z punktu w idzenia celów tej pracy na uwagę zasługuje fakt, że zarów no w m ateriale w ypełniającym jam y (a także wszystkie obiekty w ziem ne), jak i w nienaruszonym calcu poza obiektami w ystępują wstęgi iluwialne.
Szczegółow ym analizom poddano jedną z jam gospodarczych (obiekt 41), usytuow aną w odległości 5 m na zachód od chaty (rys. Id).
G L E B O Z N A W C Z Y O PIS O B IE K T U
W ybrana do szczegółow ych badań jam a gospodarcza była w ykopana w glebie rdzaw ej (Cam bic Arenosol). Gleba ta jest obecnie ogłowiona, tj. pozbaw iona poziom u próchnicznego. Przyczyny i czas ścięcia stropowej części daw nego profilu nie są jeszcze ostatecznie wyjaśnione i mogły być różne (np. eoliczne, antropogeniczne). Obecnie zarówno kopalna gleba rdzawa, jak i w ydrążona w niej jam a w ypełniona późniejszym osadem, przykryte są 90-centym etrow ym , dw uczę ściow ym nadkładem , w którym w yróżniono dwa typy glebow e: dolną, kopalną glebę bielicow ą (Albie Arenosol) o miąższości ok. 60 cm, przykrytą przez górną glebę w spółczesną, bardzo słabo w ykształconą (Haplic Arenosol), o m iąższości ok. 30 cm. W yniki analiz obu tych gleb tworzących nadkład nad calcem oraz „w ypełniskiem ” jam y podano w tabelach 1 i 2.
Nr próbki
Poziom genety-Sam ple czny
4ł G enetic No , .
horizon
TABELA 1. Uziarnienie gleb w nadkładzie w profilach A i В Particie size com position o f covering soils in two profiles A and В
G łębo kość* ■ S am pl ing depth [cm]
Procentowa zawartość frakcji - Particle size distribution . ' >1.0 mm 1.0-0,5 mm 0 ,5 -0,25 mm 0 .2 5 -0,1 mm <0,1 mm 0 , 1-0,05 mm 0 ,0 5 - 0 ,0 2 -0.02 0,005 mm mm 0 .0 0 5 -0,002 mm <0.002 mm Gleba słabo w ykształcona - W ealdy developed soil (Iiaplic A renosol)
A l Ap 12-17 1,3 2,8 35,5 51,7 10,0 4 2 2 2 0 В 15 Ap 10-15 1,2 4.0 43,3 46.7 6.0 4 1 1 0 0 A2 ApC 18-23 1.1 2.9 33,5 52,6 11.0 6 3 0 0 2 B16 ApC 17-22 0,9 5,1 46.6 45,5 2,8 - - - - -A3 С 2 5 -3 0 1,6 4,4 20,2 66,4 9,0 8 1 0 0 0 B17 С 2 5 -3 0 0,8 3.3 22.6 63.1 11,0 6 2 1 0 2
-Kopalna gleba bielicową - Buried podzolic soil (Albie Arenosol)
A4 AEe.sb 3 5 -4 0 1,4 1,1 31.1 53,8 14,0 7 3 2 2 0
BIS AHesb 32 -3 7 1.5 1.6 40,6 40.8 17,0 9 1 0 4 3
A5 Bfeb 50-55 1.2 4,2 40.3 46.5 9,0 4 2 1 1 1
B19 Bfeb 5 7 -6 2 1,7 9,9 33.0 51,1 6,0 3 3 0 0 0
* - głębokość pobrania próbki
Calec, czyli niezaburzony antropogenicznie m ateriał glebow y w otoczeniu jamy, ma uziarnienie drobno- i średnioziarnistego piasku luźnego z niew ielkim udziałem części szkieletow ych (tab. 3). Piasek w obrębie kopalnego poziom u sideric (Bvb) ma barw ę żółto rdzawą (10YR 6/6), a niżej przechodzi w poziom skały m acierzystej o barw ie żółtej ( 10YR 6/4). Odczyn jest w całym profilu m ało zróżnicow any i w ynosi ok. 6,4 pH w H20 i 4,8-4,9 pH w KC1.
Właściwości i geneza wstęg iluwialnych..
U
TABELA 2. Niektóre w łaściw ości chem iczne gleb w nadkładzie w profilach A i В Som e chemical properties o f covering soils in two profiles A and В
Nr próbki Sam ple No Poziom gene tyczny G enetic horizon G łębo kość* pH С [%] N [%] С : N P [ P P m ] Fc20 3d Ретрзо Fcd-Fe0 Fe0/Fe<] Sampl. depth [cm] H20 KCI [%]
Gleba słabo wykształcona - W eakly developed soil (Haplic Arenosol)
Л1 Ар 12-17 5,4 4,1 0,33 0,031 11:1 120 0,16 0.08 0,08 0,5 В 15 Ар 10-15 5,6 4,3 0,37 0,033 11:1 126 0,14 0.08 0,06 0.6 Л 2 Л рС 18-23 5,2 4,2 0,23 0,022 10:1 - 0,15 0.08 0,07 0,5 B16 АрС 17-22 5,7 4,4 0,15 0,013 11:1 - 0,15 0.09 0,06 0,6 A3 С 2 5 -3 0 5,8 4,6 0.10 0,010 10:1 - 0,12 0.07 0,05 0,6 В 17 С 2 5 -3 0 5.9 4,6 0,12 0,012 10:1 - 0,16 0.11 0,05 0,7
Kopalna gleba bielicowa - Buried podzolic soil (A lbic A renosol)
A4 A Eesb 35—40 5,5 5,1 0,23 0,016 14:1 133 0,15 0.11 0,04 0,7 BIS AEesb 3 2 -3 7 5,0 4,8 0,23 0,020 12:1 125 0,14 0.08 0,06 0.6 A5 Bfeb 50 -5 5 6,7 5,3 0,09 0,007 13:1 102 0,11 0,07 0,04 0,6 В 19 Bfeb 57 -6 2 6,9 5,6 0.07 0.006 12:1 107 0.12 0,08 0,04 0.7 * - głębokość pobrania próbki; Fe2Ü3d - wyciąg M ehra-Jacksona - Mehra-Jackson"s extract: РезОзо - w yciąg Tam m a -T a m m " s extract
M ateriał m ineralny wypełniający jam ę wykazuje m inim alnie w iększy udział najdrobniejszych frakcji granulom etrycznych i ma barwę brunatnoszarą (7,5YR 5/3). W artości pH są przeciętnie o 0,4 jednostki wyższe niż w calcu (tab. 4).
Lam iny są na ogół nieco kwaśniejsze od otoczenia z tym, że w jam ie m ają przew ażnie pH cokolw iek wyższe niż w calcu. W ystępują one w kopalnej glebie rdzaw ej calca i w piaskowym wypełnieniu jam y, natom iast nadkład jest od nich wolny. Lam iny te m ają przebieg w zasadzie horyzontalny i są lekko pofałdow ane. Niekiedy się rozw idlają, po czym ponownie spotykają (fot. 1). Niektóre tw orzą drobne rozgałęzienia (anastomozy), którymi łączą się z sąsiednim i w stęgam i. Często, nie tracąc ciągłości, przenikają z calca do m ateriału w ypełniającego jam ę, czasem jednak na styku calca z jam ą widoczne są uskoki. M iąższość lamin waha się od 2 do 20 mm, przy czym wyższe wartości odnotowuje się zw ykle we w nętrzu jam y. W stęgi w ystępujące w calcu mają zabarwienie czerw onobrunatne (5YR 5/4), natom iast barwa lamin, które przecinają m ateriał w ypełniający jam ę, jest nieco ciem niejsza (5YR 4/4). W laminach nie stw ierdzono wzrostu zawartości w ęgla i azotu w stosunku do tła, jednakże te laminy, które przecinają calec, są na ogół bogatsze w w ym ienione pierwiastki od przechodzących przez w ypełnienie jam y.
Inaczej niż m ateria organiczna zachow ują się żelazo i fosfor, których koncen tracja w lam inach jest w yraźnie większa niż w m ateriale tła (tab. 4). C zerw ono- brunatna barwa lamin zależy przede wszystkim od zakum ulow anych w nich
Fot. 1. Prehistoryczna jama z wstęgami iluwialnymi: 1 - calec, 2 - materiał wypełniający jamę Photo 1. Prehistorie pit with illuvial bands: 1 - rock-bed, 2 - material filling the pit
tlenków żelaza. Potw ierdzają to wyniki przeprowadzonych analiz. W stęgi są praw ie 2-3-k rotnie bogatsze w żelazo niż m ateriał z nimi sąsiadujący. Zaw artości Fed i Fe0 w lam inach przecinających calec i w ypełnienie jam y nie różnią się zbytnio m iędzy sobą i w ynoszą odpowiednio 0,4 i 0,3%. We w stęgach w ystępu jących w jam ie wyraźna jest tendencja do wzrostu zawartości obu form żelaza w
kierunku dna utworu antropogenicznego.Stosunek Fe0/Fed> odw rotnie proporcjo nalny do stopnia krystalizacji tlenków żelaza [Schwertm ann 1964], jest bardzo zbliżony w pseudofibrach i w m ateriale sąsiadującym .
Ilość fosforu w materiale między wstęgam i waha się w okół w artości przecięt nie spotykanych w glebach Polski (100-120 ppm). W stęgi natom iast w ykazują na ogół zaw artości w yraźnie wyższe, nie dorów nują jednak w tym w zględzie ani poziom om hum usow o-żelazistym w kopalnych bielicach [K onecka-Betley, Bro- gowski, O kołow icz 1985], ani też poziom om anthropic [Gebhardt 1982]. Cechą charakterystyczną pionowego zróżnicow ania zawartości fosforu w pseudofibrach pochodzących z jam y jest, podobnie jak w przypadku żelaza, w zrost ilości tego pierwiastka w kierunku dna jamy (7 5 -1 6 9 -2 8 0 ppm).
Właściwości i geneza wstęgą iluwialnych..
13
T A BELA 3. Uziarnienie niezaburzonej gleby rdzawej (calec) i materiału w ypełniającego jam ę w profilach A i В
Particle size com position o f undisturbed Rusty soil (rock-bed) and material filling the pit in two profiles A and В Nr próbki Sam ple No Poziom lub w ar stwa H ori zon or layer
Procentowa zaw artość frakcji - Particle size distribution, % G łębo kość* Sam p ling depth [cm] >1,0 mm 1,0-0,5 mm 0 ,5 -0,25 mm 0 ,2 5 -0,1 mm <0,1 mm 0 ,1 -0,05 mm 0 ,0 5 -0,02 mm 0 ,0 2 -0,005 mm 0 ,0 0 5 -0,002 mm <0,002 mm Calec - Rock-bed B20 Bvb 95-100 1,6 19,4 46,4 33,9 0.3 _ _ _ _ _ B21 Wi 123-124 1,7 15,3 46,8 34,9 3,0 1 1 1 0 0 B22 Bvb 142-1471 1,2 15,3 49,4 34,5 0,8 - - - - -A12 Bvb 45-150 1,9 7,2 64,0 27,1 1,7 - - - - -A13 Wi 160-161 6,4 7,1 37,4 45,5 10,0 2 1 2 2 3 A14 С 165-170 0,7 4,0 30,4 56,6 9,0 6 2 0 0 1 B23 С 170-175 1,3 2,7 35,5 53,8 8,0 4 2 0 0 2
W ypełnisko jam y - Material filling the pit
A6 MW 9 0-95 2,0 11,0 35,3 47,7 7.0 3 1 1 1 1 A7 Wi 102-104 2,7 4,9 45,1 43,0 7,0 3 4 0 0 0 A8 MW 109-1141 3,0 13,7 45,7 39,5 1,1 - - - - -A9 Wi 16-118 10,5 5,5 44,4 43,1 7,0 1 1 1 1 3 A10 MW 123-128 1,5 8,8 61,4 28,1 1,7 - - - - -A l i Wi 133-135 5,3 8.9 33,5 43,6 14,0 4 1 2 2 6
* - G łębokość pobrania próbki; MW - materiał wypełniska - material filling the pit: Wi - wstęgi iluwialne - illu vial bands
D Y S K U S JA
Jak w spom niano na wstępie, podstawowym celem tej pracy było uzyskanie danych pozwalajatcych na uściślenie wieku wstęg iluwialnych. W literaturze gleboznaw czej często w yrażany jest pogląd, że tworzyły się one u schyłku plejstocenu przy obecności zm arzniętego podłoża [Siuta, M otow icka 1965; Chur- ska 1973; M orozow a 1981; M anikowska 1985; Kemp, M cIntosh 1989]. Zgodnie z tat hipotezat laminy obserw owane w licznych profilach glebow ych byłyby póź- novistuliańskim i reliktami.
Zdaniem innych uczonych [Gajel, Chabarow 1969; Chabarow 1977; Torrent, N ettleton, Borst 1980; Aleksandrowski 1983], pseudofibry w glebach piaskow ych pow staw ały w atlantyckim optimum klim atycznym . Intensywne przem yw anie pow odow ać m iało iluwiację najruchliwszych frakcji uziarnienia w raz z w ielom a zw iązkam i, zw łaszcza związkam i żelaza, które następnie wytracały się w w arste w kach w zbogaconych w m ateriał drobnoziarnisty.
TA BELA 4. Niektóre w łaściw ości chem iczne niezaburzonej gleby rdzawej (calec) i materiału wypełnia jącego jam ę w profilach A i В - Some chemical properties o f undisturbed rusty soil
(rock-bed) and material filling the pit in two profiles A and В
Poziom Nr lub próbki w arstw a Sam ple Mori
no zon or layer G łębo kość* pH N [%] C: N P [ppm] РезОзс] Fc2Ü3o Fed— Fe0 Fe<>/Fed S am pling depth [cm] H20 KCI (. [%) [%] Calec - Rock-bed В 20 Bvb 95-100 6.4 5.1 0,17 0,015 11:1 115 0,19 0.15 0,04 0,8 B21 Wi 123-124 6,4 4,9 0,15 0.014 11:1 238 0.38 0.26 0,12 0.7 B22 Bvb 142-1471 6.4 5.0 0.18 0,013 14:1 176 0.12 0.08 0,04 0.7 А 12 Bvb 45-150 6.4 4.8 0.22 0.015 15:1 150 0,15 0.10 0.05 0,7 А13 Wi 160-161 6.0 4,7 0.21 0,021 10:1 259 0,37 0.27 0.10 0,7 А14 С 165—170 6.4 4.8 0.0 - - 104 0.09 0.04 0,05 0.4 В23 (' 170-175 6.5 4.9 0.0 - - 121 0.08 0.06 0.02 0,8
W ypełnisko jam y - Material filling the pit
А6 MW 90-95 6.8 5,5 0.06 _ _ 113 0,10 0.08 0,02 0.8 A l Wi 102-104 6,7 5.4 0.05 0.005 10:1 75 0,11 0.09 0,02 0,8 А8 MW 109-1141 6,8 5.5 0,08 0,005 16:1 119 0,18 0.12 0,06 0.7 А9 Wi 16-118 6.8 5,4 0,14 0.017 8:1 169 0,34 0,19 0,15 0.6 AlO MW 123-128 6.7 5.4 0.17 0,015 11:1 103 0,16 0.10 0,06 0.6 A l l Wi 133-135 6.6 4,9 0,13 0,020 7:1 280 0.45 0.32 0,13 0.7 *G łębokość pobrania próbki: MW - materiał wypełniska - material filling the pit: Wi - wstęgi iluwialne - illuvial bands; РезОзс! - w yciąg M ehra-Jacksona - M ehra-Jackson"s extract; ГезОзо - w yciąg Tamma - T am m "s extract
W yniki naszych badań, prowadzonych na Wzgórzu Prokopiaka w O patow i- cach, nie potwierdzajat przytoczonych koncepcji w zakresie wieku pseudofibrów . W stęgi w ew nątrz jam gospodarczych, znajdujące swe przedłużenie w m ateriale niezaburzonym , m uszą być młodsze od tych jam , gdyż mogły powstać dopiero po ich zasypaniu. Znaleziska archeologiczne w iążą jam y z ludnością kultury pucha rów lejkowatych faz III В (4800-4700 lat B.P.) oraz 1VA (4550—4450 lat B.P.), jak też kultury am for kulistych z fazy Ilia (4000—3850 lat B.P.). W iek ten został potw ierdzony datami radiowęglowym i uzyskanymi dla porów nyw alnych ob ie któw znajdujących się w niewielkiej odległości od jam y opisyw anej w tej pracy (rys. Id). Otrzym ano daty 14C: 4690±110 B.P.* (Gd-4785), 4810±110 B.P.* (Gd-6588), 3850±50 B.P.* (G d-8037), 4010±100 B.P.** (Gd-6438) i 4350±120 B.P.** (Gd-6522). Przytoczone datowania w yznaczają najw cześniej szy m ożliwy początek tworzenia pseudofibrów na badanym terenie na okres subborealny. Nieco młodsze (3500-2300 lat B.P.) wstęgi ilasto-żelaziste zostały
Właściwości i geneza wslęg iluwialnych..
15
stw ierdzone przez Berga [1984] w chronosekwencji gleb w ytw orzonych z pia sków w ydm ow ych w pobliżu jez. M ichigan.
W św ietle przedstaw ionych materiałów własnych i danych z literatury, w ieku w stęg iluwialnych spotykanych na różnych obszarach nie można w iązać z jednym , ściśle określonym interwałem czasowym . W pewnych przypadkach mogły po w staw ać u schyłku vistulianu, w in n y c h -w okresie atlantyckim , jeszcze w innych, co udokum entow ano w tej pracy datami archeologicznym i i radiow ęglow ym i - najw cześniej na początku okresu subborealnego. W iele faktów (m.in. w zrastające ku dołowi zawartości żelaza i fosforu) przem awia też za tym, że pierwsze pow staw ały wstęgi występujące najgłębiej. Gdyby gdziekolw iek geneza pseudo- fibrów w iązać się m iała z degradacją wiecznej zm arzliny, to jako pierwsze m usiałyby się tw orzyć laminy najbliższe powierzchni gruntu.
M ożliw ą górną granicę wieku wstęg ustalono na badanym terenie bezspornie na 480 0 -4 7 0 0 lat B.P. W glebie bielicowej przykrywającej badaną jam ę znalezio no m ateriały kultury pucharów lejkowatych, kultury am for kulistych i średniow ie czne. W związku z tym jednoznaczne określenie daty powstania nadkładu nie jest chw ilow o m ożliw e. Kwestia, czy wstęgi sąsubborealnym i reliktami, czy tworam i w spółczesnym i, pozostaje w ięc nadal otwarta.
Fakt, że jedne laminy w sposób ciągły przechodzą przez calec i m ateriał w ypełniający jam ę, inne natom iast tworzą na styku tych dwóch utworów rodzaj uskoków , m oże być interpretowany jako skutek nierów nom iernego osiadania m ateriału w ypełniającego jam y gospodarcze. Byłby to rów nocześnie argum ent przem aw iający za tym, że wstęgi powstały wkrótce po w ypełnieniu jam , zanim proces osiadania został zakończony.
Niektórzy gleboznawcy [Sobolew 1938] twierdzą, że wstęgi iluwialne m ogą się tw orzyć obecnie. M ają o tym św iadczyć laminy przecinające w spółczesne (bardzo m łode) kretowiny. Brak laminacji w nadkładzie przykryw ającym badaną przez nas jam ę nie potwierdzałby tej tezy, przynajmniej na terenie Kujaw. Pewien kierunek dalszych poszukiwań wyznacza obecność w nadkładzie kopalnej gleby bielicow ej. Stopień jej rozwoju sugeruje, że mogła się tw orzyć kilkaset lat.
Przeprow adzone przez nas badania rzucają też pewne św iatło na sposób pow staw ania wstęg iluwialnych, przynajmniej w tym sensie, że elim inują niektóre hipotezy spotykane w literaturze.
W ielu badaczy [W ysocki 1930; Kowda, Zimowiec, A m czisław ska 1958; Zaj- delm an 1965] wiąże powstawanie pseudofibrów z procesami hydrogenicznej (reliktowej lub w spółczesnej) akumulacji związków żelaza przy zm ieniającym się poziom ie wód gruntow ych w zasięgu profilu glebowego. Obiekt analizow any przez nas wyklucza m ożliw ość takiej interpretacji ze względu na głębokie (teraz i w przeszłości) zaleganie wody gruntowej.
Inni autorzy [Robinson, Rich 1960; Hannah, Zahner 1970; Lautridou, Giresse 1981] sądzą, że pseudofibry są wynikiem procesów litogenezy. W naszym obie kcie wstęgi są tworam i niewątpliwie postsedym entacyjnym i i podobne w yjaśnie nie ich genezy byłoby całkow icie chybione. W ydaje się też, że proces zasypyw ania
jam gospodarczych m usiał przebiegać szybko. Przem aw iałyby za tym dobrze niekiedy zachow ane ściany jam , które w przypadku powolnego niszczenia m usia łyby (zw łaszcza w sypkim m ateriale piaszczystym) w ykazyw ać liczne zaburzenia i ślady obrywów.
Stefanovits [1971] sugeruje, że laminy, tzw. kowarwany, spotykane w glebach brunatnych W ęgier, są wytworem działania procesów eolicznych i roślinności leśnej. Podobny pogląd przedstaw ił wcześniej Czigirincew [1968], którego zda niem wstęgi iluwialne spotyka się najczęściej w glebach w ytw orzonych z w ar stw ow anych piasków eolicznych, przy głębokim zaleganiu wód gruntow ych. W ażną rolę odgryw ać ma roślinność leśna. W iele naszych obserw acji poczynio nych na W zgórzu Prokopiaka zdaje się potw ierdzać ostatnio przedstaw ione po glądy, choć sporo faktów nie zostało w yjaśnionych do końca.
Na zakończenie kilka słów o stanowisku system atycznym gleb z wstęgam i iluw ialnym i. Niewielu gleboznawców zajmuje zdecydow ane stanow isko w tej spraw ie. Stefanovits [1971] w warunkach W ęgier uważa je za podjednostkę w szeroko traktow anej grupie gleb brunatnych. Z naszych badań zdaje się w ynikać, że wstęgi iluwialne pow stają w rezultacie bardzo swoistego procesu przypom i nającego w pewnej mierze lessivaż, być może z elem entami procesu bielicow ania. Lekki skład granulom etryczny gleb, w których najczęściej znajduje się w stęgi, odpow iada raczej kryteriom gleb rdzawych, a nie brunatnoziem nych. Pozostaw ia jąc w ięc spraw ę otw artą do czasu zgrom adzenia dalszych, rozstrzygających m ateriałów proponujem y, aby podobne do opisanych gleb z wstęgam i iluwialnym i traktow ać obecnie jako sam odzielny podtyp gleb rdzawych. Nie ulega w ątpliw o ści, że w terenow ych badaniach gleboznawczych należy te gleby inw entaryzow ać, grom adząc w ten sposób dane do późniejszych opracowań m onograficznych i syntetycznych.
W N IO SK I
W ażniejsze wyniki przeprowadzonych badań można ująć w następujących punktach:
1. Na podstaw ie datow ań archeologicznych i radiowęglowych ustalono, że w iek w stęg iluw ialnych w glebach na badanym terenie nie m oże przekraczać 48 0 0 -4 7 0 0 lat - nie m ogą to więc być relikty ze schyłku vistulianu.
2. Laminy powstawały w wyniku procesów pedologicznych, a nie geologicz nych.
3. Badane wstęgi iluwialne nie tworzyły się w miejscu kontaktu z wodam i gruntow ym i lub zaskórnym i; opisyw anych w literaturze tworów o takiej genezie nie należy identyfikow ać ze wstęgam i iluwialnymi rozpatryw anym i w niniejszej pracy.
4. W stęgi iluwialne są bogatsze od sąsiednich warstw glebow ych w drobne (ruchliw e) frakcje granulom etryczne oraz w związki żelaza i fosforu.
Właściwości i geneza wstęg iluwialnych..
17
5. Z aw artość żelaza i fosforu we wstęgach wzrasta od lamin górnych w kierunku dolnych; m oże to św iadczyć o tym, że najpierw powstały laminy w dolnej części profilu.
6. W stęgi m ają na ogół pH nieco wyższe od otoczenia.
7. Proces powstawania lamin może być traktowany jako sw oista odm iana lessiważu, być m oże z pewnymi elem entami procesu bielicowania.
8. Stanow isko system atyczne gleb piaskowych z wstęgam i iluwialnym i pozo staje chw ilow o nierozstrzygnięte; do czasu uzyskania pełniejszych m ateriałów m ożna je traktow ać jako odrębny podtyp gleb rdzawych.
9. Potw ierdziły się korzyści płynące z bliskiej współpracy gleboznaw ców z archeologam i; wnosi ona sporo nowych elem entów do dyskusji na tem at w ieku, genezy i ewolucji gleb.
L IT E R A T U R A
A LEK SA N D R O W SK I A. L., 1983: Ewolueija poczw W osloczno-Jewropejskoj rawniny w golocenie. Nauka, M oskw a, 149 s.
BARANIECKA M. I)., KONECKA-BETLEY K., 1980: Stanowisko 1 - Cięciwa. W: Przewodnik konferencji terenowej: Gleby kopalne wydm okolic Warszawy i ich znaczenie stratygraficzne. Kom. Bad. Czwartorzędu, Pol. Tow. Glebozn. Warszawa: 5-21.
BERG R.C., 1984: The origin and early genesis of clay bands in youthful sandy soils along Lake Michigan, U.S.A. Geoderma 32: 45-62.
CHABAROW A. W., 1977: Poczwoobrazowanije na pieskach jugo-wostoka Russkoj rawniny. Nauka, Moskwa, 163 s.
CHURSKA Z., 1973: Punkt - Nowe Miasto Lubawskie.W: Przewodnik Zjazdu Nauk.: Geneza gleb wytworzonych z utworów przekształconych peryglacjalnie na Niżu Polskim. Pol. Tow. Glebozn., Warszawa, 4 s.
CZIGIRINCEW I. P., 1968: O prirodie zebrowidnych prosłojek w piesczanych poczwach C. Cz. O.
Trudy XVoroneżsk. Gos. Uniwersiteta 65, 1.
DIJKERMAN J. C., CLINE M. G., OLSON G. W., 1967: Properties and genesis of textural subsoil lamellae. Soil Sei. 104: 7-16.
FOLKS II. C., RI ECKEN F. F., 1956: Physical and chemical properties in some Iowa profiles with clay-iron bands. Soil Sei. Soe. Am. Proe. 20: 575-580.
GAJEL A. G., CHABAROW A. W.; 1969: Ob osobiennostijach poczwoobrazowanija na pieskach Chernowskogo bora. Poezwowiedienije 11: 17-31.
GEBHARDT II. 1982: Phosphatkartierung und bodenkundliche Geländeuntersuchungen zur Eingren zung historischer Siedlungs- und Wirtschaftsflachen der Geestinsel Flögeln. Kreis Cuxhaven. W: Probleme der Küstenforschung im südlichen Nordseegebiet. Bd 14: 1-10.
GILE L. II., 1979; Holocene soils in eolian sediments of Bailey County, Texas. Soil Sei. Soe. Am. Proc. 43: 994-1003.
GRAY F., MEKSOPON В., PESCHEL D., 1976: Study of some physical and chemical properties o f an Oklahoma soil profile with clay-iron bands. Soil Sei. 1: 133-138.
HANNAH P. R., ZAHNER R., 1970: Nonpedogenetic texture bands in outwash sands of Michigan: their origin and influence on tree growth. Soil Sei. Soe Amer. Proe. 34: 134-136.
K A D R O W S., 1991: Iw anow ice, stanowisko Babia Góra. Cz. I. Rozwój przestrzenny osady z w czesn ego okresu epoki brązu. W yd. Secesja, Kraków 219 s.
KEMP R. A ., M cINTOSH P. D., 1989: Genesis o f a texturally banded soil in Southland, N ew Zealand.
KONECKA-BETLEY K., BROGOWSKI Z., OKOLOWICZ M., 1485: Rozmieszczenie związków fosforu w kopalnych glebach wytworzonych z późnoplejstoceńskich piasków wydmowych w Cięciwie. Rocz. Glebozn. 36, 2: 75-84.
KOWDA W. A., ZIM OWI ЕС В. A., AMCZISLAWSKA A. G., 1958: O gidrogennoj akumulacii sojedinienij kremnieziema i połutornych okisłow w poczwach Yń<\m\\r\)<\. Poezwowiedienije 5 :1-11. LAUTRIDOU J. P., GIRESSE P., 1981: Genèse et signification paléoclimatique des limons a doublets
de Normandie. Biul. Petyglacj. 28.
LÜNING J. (Ed.), 1981: Untersuchungen zur neolitischen Besiedlung der Aldenhovener Platte. B onner
Jahrbücher 181: 251-285.
MANIKOWSKA В., 1985: O glebach kopalnych, stratygrafii i litologii wydm Polski środkowej. Acta
Geogr. Lodziensia 52: 137 s.
MILES R. J., FRANZMEIER D. P., 1977: Soil formation on eolian sand in Indiana. Soil Sei. Soc. Am.
Proc. p. 163.
MOROZOWAT. D., 1981 : Razwitije poczwiennogo pokrowa Jewropy w pozdniem plejstocenie. Nauka. Moskwa, 281 s.
ROBINSON G. II., RICH C. J., I960: Characteristics of the multiple yellowish-red bands common to certain soils in the southeastern United States. Soil Sei. Soc. Am. Proc. 24: 226-230.
SCHAETZL R. J., 1992: Texture, mineralogy, and lamellae development in sandy soils in Michigan.
Soil Sei. Soc. Am. J. 56: 1538-1545.
SCHWERTMANN U., 1964: Differenzierung der Eisenoxide des Bodens durch Extraktion mit Am moniumoxalatlösung. Z e its c h .f Pflanz., Düng., Bodenkunde 105,3: 194-202.
SIUTA J., MOTOWICKA T., 1965: Geneza poziomych smug wytrąceń żelazistych w glebach piasko wych. Pam. Pul. 18: 111-128.
SOBOLEW S. S., 1938: К metodikie eksperimentalnych poczwiennych issledowanij piesków stiepi i lesostiepi Jewropejjskoj czasti SSSR. Trudy Poczw. in-ta im. W. W. D okuczajewa.
STEFANOVITS P. 1971: Brown forest soils of Hungary. Akad. Kiadó, Budapest, 261 pp.
TORRENT J., NETTLETON W. D., BORST G., 1980: Clay illuviation and lamella formation in Psammentic Haploxeralf in southern California. Soil Sei. Soc. Am. J. 44: 363-369.
UGGLA H., UGGLA Z., 1979: Gleboznawstwo leśne. PWRiL, Warszawa, 577 s.
WYSOCKI G. N. 1930: O glubokopoezwiennom (polnopoczwiennom) poezwowiedienii. Poczwowie-
dienije, 6.
ZAIDELMAN F. R. 1965: Mineralnyje gidromorfnyje poczwy lesnoj zony. Poe zwo wied ien ij e 12: 34-47.
Właściwości i geneza wstęg iluwialnych..
19
Z. PRU SINKIEW ICZ1, R. BE D N A R EK 1, A. KO ŚKO2, M. SZ M Y T 2
A G E , P R O P E R T IE S A N D G E N E SIS O F IL L U V IA L B A N D S IN T H E L IG H T O F P A L E O P E D O L O G IC A L
A N D A R C H A E O L O G IC A L IN V E S T IG A T IO N S
’Department o f Soil Science o f N. Copernicus University in Toruń "Department o f Prehistory o f Poland o f A. M ickiew icz University in Poznan
S U M M A R Y
The aim of investigations conducted mutually by the Department of Soil Science of Nicholaus Copernicus University in Toruń and the Department of Prehistory o f Poland of Adam Mickiewicz University in Poznan was to obtain materials which characterize the properties, age and genesis of illuvial bands frequently encountered in the profiles of sandy soils. Studies were conducted on a neolithic archaeological site at Opatowi ce, near Radziejów (Kujawy). Apart from other features connected with man's staying in this area during the neolithic there were also found the so-called pits dug in the Rusty soil for economic purposes which after they had ceased to be used were filled with material from the nearest environment. Both in the untouched rock-bed and in the sand tilling in the pits the illuvial bands are visible. Some of them pass into the rock-bed continually and through the material which fills in the pits. The archaeological and radiocarbon dating of pits made it possible to establish the probable upper limit of the age of illuvial bands to ca. 4800-4700. It can be seen from this date that the investigated bands cannot be treated as relicts from the end of the Vistulian as is suggested by some authors. The hydrological situation of the area investigated makes one reject hypotheses according to which bands were formed in contact with subsoil water or ground water. Instead the process in which they arose may be treated as a peculiar kind of lessivage. The taxonomic position of sandy soils with illuvial bands has not be determined for the time being; until more complete data are obtained these soils may be treated as a separate subtype of Rusty soils. However, there is no doubt that in the field pedological studies these soils should be classed and in this manner data will be collected for further monographs and syntheses.
Praca wpłynęła do redakcji w marcu 1003 r.
Prof. dr Z. P rusinkiew icz
Zakład G leboznawstw a Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, 87-100 Toruń, Sienkiew icza 30
Prof. dr A. Kosko,
Zakład Prahistorii Polski Uniwersytetu A. M ickiewicza w Poznaniu 61-874 Poznań, u l.J . M archlew skiego 124/126
