ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LV NR 3 WARSZAWA 2004: 7 1 -8 2
LEOPOLD DOLECKI, PRZEMYSŁAW MROCZEK, TOMASZ KOŁODZIEJ, JAROSŁAW KUSIAK
CHARAKTERYSTYKA SEKWENCJI GLEB
KOPALNYCH VISTULIANU STANOWISKA GRABÓWKA
(WZNIESIENIA URZĘDÓW SKIE) N A PODSTAWIE
CECH MIKROMORFOLOGICZNYCH
CHARACTERISTIC OF VISTULIAN LOESS-PALAEOSOL
SEQUENCE IN GRABÓWKA SITE (URZĘDOWSKIE
HILLS) BASED ON MICROMORPHOLOGICAL FEATURES
Zakład Geografii Fizycznej i Paleogeografii, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie
A bstract: In the article the micromorphological features are presented o f loess-palaeosol se
quence from the Grabówka site. There are four interstadial palaeosols and modem soil (lessive) developed on the Vistulian loess. The microscopic research allowed to distribute: primary (lithological) microfeatures connected with accumulation o f eolian silts (the primary carbonates developed as typical cristic b-fabric, massive microstructure with c:f10 mm related distribution amount about 10-8:1, relatively small Mn-Fe nodules and isosceles arranged amorphous orga nic matter); and secondary - as the effect of: 1. pedogenesis - microstructure types (fissure and channel), amorphic organic, various types o f coatings and infillings o f calcite, iron com pounds matter and illuvial clay; 2. cryoturbation - modifications o f microfeatures o f earlier created forms: platy microstructure, sorted microlayers, water escape microstructures and the
in situ weathered sand grains.The definition o f genesis o f micromorphological features allowed
to assign their to one o f the three stages (proto-, syn- or epigenetic) o f loess sediment forma tion processes.
Słowa kluczowe: mikromorfologia, lessy, gleba kopalna, Wzniesienia Urzędowskie. K ey words: micromorphology, loess, palaeosol, Urzędowskie Hills.
72 L. Dolecki, P. Mroczek, 7] Kołodziej, J. Kusiak
WSTĘP
Charakterystyka środowiska czwartorzędu Polski oparta na analizach sekwencji lessowo-glebowych1 vistulianu z wykorzystaniem metody mikromorfologicznej należy nadal do rzadkości. Dotychczas opublikowane wyniki badań tego typu koncentrują się głównie na charakterystyce kopalnych poziomów wybranych paleosoli stanowiących zazwyczaj tylko jedn ąz co najmniej kilku jednostek pedostratygraficznych dostępnych w opisywanych odsłonięciach [Konecka-Betley, Straszewska 1977; Konecka-Betley, Czępińska-Kamińska, Zagórski 1986]. Głównymi problemami badawczymi, rozwiązy wanymi na ich podstawie było określenie cech mikromorfologicznych będących efektem przekształceń glebotwórczych w ciepłych jednostkach, zazwyczaj inter glacjalnych, i porównanie ich z cechami gleb holoceńskich [Konecka-Betley 1996].
Podobne podejście do zagadnienia genezy gleb śródlessowych pow szechnie dominowało w zagranicznych ośrodkach prowadzących badania mikromorfologiczne do początku lat 90. minionego wieku. Dopiero w ostatnim dziesięcioleciu badania m ikromorfologiczne zostały wzbogacone o analizy oparte na opisach złożonych sekwencji lessowych [Kemp 1998]. W analizach tych postsedymentacyjnie jeszcze nieprzeobrażone osady lessowe stanowiły istotne, pierwsze ogniwo w tworzonych rekonstrukcjach paleogeograficznych [Kemp 1999, 2002; Kemp et al. 1995; Kemp, Zarate 2000; Bronger, Winter, Heinkele 1998]. W Polsce zbliżone tematycznie badania koncentrujące się na wydzieleniu pierwotnych cech mikromorfologicznych lessów oraz wtórnych glebotwórczych i kriogenetycznych prowadziła Biernacka i Issmer [ 1996] w stanowisku Klępicz na Pomorzu Zachodnim w glebach najm łodszych aktualnie w ystępujących na powierzchni. Natom iast Dolecki i M roczek [2003] dokonali charakterystyki paleogeograficznej na podstawie cech mikromorfologicznych poziomu Bt ogłowionego pedokompleksu eemsko-wczesnovistuliańskiego w profilu Sąsiadka (Roztocze Gorajskie). Z kolei Dwucet [1999] analizowała pochodzenie różnych form wykształcenia węglanów w kilkunastu reperowych profilach lessów vistuliańskich na obszarze Wyżyn Południowopolskich i Niziny Śląskiej.
Wymienione opracowania są przyczynkiem do badań mikromorfologicznych nad charakterystyką procesów formowania utworów lessowych, do których zaliczają się zarówno lessy i osady lessopodobne, jak również zachowane poziomy gleb śród lessowych o różnej randze stratygraficznej. Ze względu na czas aktywności poszczególne procesy kształtujące cechy utworów lessowych grupują się w trzy stadia genetyczne: protogenetyczne (wietrzenie i selekcja materiału w środowisku peryglacjalnym), syngenetyczne (transport i akumulacja pyłu eolicznego) i epigenetyczne (przekształcenia postsedymentacyjne) [Maruszczak 1990, 2000]. Jak wykazały badania cytowanych powyżej polskich i zagranicznych specjalistów-mikromorfologów, analiza cienkich płytek przyczynia się do znaczących postępów w rozw iązywaniu obecnie aktualnych problemów paleogeograficznych bazujących na charakterystyce utworów lessowych.
te r m in sekwencja lessowo-glebowa jest odpowiednikiem angielskiego określenia loess-pa-
Charakterystyka sekw encji gleb kopalnych vistulianu... 73
PRZEDMIOT I CEL BADAŃ
M ateriał do badań pobrano z nieznanego dotychczas stanowiska lessów w cegielni w Grabówce zlokalizowanego na Wzniesieniach Urzędowskich w południowo-zachodniej części Wyżyny Lubelskiej (rys. 1). Przeprowadzone badania terenowe wykazały, że lessy płata kraśnickiego osiągają znaczne miąższości dochodzące nawet do 20 m. W Grabówce w dostępnym odsłonięciu przy północnej krawędzi płata, udokumentowana pokrywa lessowa ma miąższość blisko 11 m, zaś w wierceniu stwierdzono kolejne 6 m osadów lessow ych (rys. 2). Osady w tym stanow isku to głównie pyły eolicz- ne.Towarzyszą im przewarstwienia piaszczyste, których udział wzrasta w spągowych partiach odsłonięcia. Generalnie w całym profilu dominuje frakcja „pyłowa” (0,05- 0,02 mm), której średni udział oscyluje w granicach 50%.
Stropowe ogniwo w odsłonięciu stanowi holoceńska gleba płowa o założeniach późnovistuliańskich, o miąższości 2,20 m, z dobrze wykształconymi i zachowanymi następującymi poziomami genetycznymi Ap-Eet-Btl-Bt2-C-Ca. Poniżej gleby współ czesnej znajduje się złożona sekwencja utworów pyłowych i pylasto-piaszczystych o barwie od jasnożółtej po szarą. Są to osady bogate w węglany (maks. ponad 12%), których udział cechuje się znaczną zmiennością. Stosując kryteria paleopedologiczne w sekwencji tej udokumentowano pięć poziomów inicjalnych gleb kopalnych o prostej budowie profilu A-C. Ich specyficznymi cechami jest obecność rozproszonej materii
RYSUNEK 1. Lokalizacja stanowiska Grabówka. Legenda: 1 - lessy, 2 - osady lessopodobne FIGURE 1. Localization of Grabówka site. Legend: 1 — loess, 2 — loess-like sediments
74 L. Dolecki, P. Mroczek, T. Kołodziej, J. Kusiak
organicznej, szara bądź jasnobrunatna barwa oraz obecność pieprzy manganowo- żelazistych i wytrąceń związków żelaza. Ponadto w spągu wiercenia (14,90 do 16,15 m p.p.t) stwierdzono występowanie dobrze wykształconej, odwapnionej kopalnej gleby bogatej w związki żelaza. Gleba ta wykształcona jest z rezydualnej gliny lodowcowej wieku odrzańskiego [Muchowski 1992]. Szczegółową charakterystykę litologiczną analizowanego profilu wykonaną głównie na podstawie wskaźników granulometrycznych
RYSUNEK 2. Profil lessów w Grabówce. Oznaczenia profilu pedo- i litogenicznego: 1 - poziom humusowy,
2 - poziom wymywania, 3 - poziom iluwialny, 4 - less bezwęglanowy, 5 - less węglanowy, 6 - less piaszczysty, 7 - warstwa piaszczysta, 8 - poziom glejowy, 9 - ślady substancji organicznej, 10 - pieprze manganowo-żelaziste, 11 - zwietrzelina kredy, 12 - próba na mikromorfologię, 13 - próba do datowania
T L. Symbole literowe jednostek stratygraficznych [za Maruszczakiem 1991]: GH - gleba współczesna,
L - less, M - młodszy, g - górny, s - środkowy, d - dolny, n - najniższy, GJ1 - gleba z interglacjału eemskiego
FIGURE 2. Loess profile in Grabówka site. Descriptions of pedo- and lithogenic profiles: 1 - humus horizon, 2 - eluvial horizon, 3 - illuvial horizon; 4 - decalcified loess, 5 - carbonate loess, 6 - sandy loess, 7 - sandy layer, 8 - glay horizon, 9 - organic layer, 10 - Fe-Mn nodules, 11 - weathered cretaceous rocks, 12 - micromorphological sample, 13 - TL date sample. Letter symbols of stratigraphie units [after Maruszczak 1991 ] : GH - recent soil, L - loess, M - younger, g - upper, s - middle, d - lower, n - lowest, GJ1 - Ecmian Interglacial soil
Charakterystyka sekw encji gleb kopalnych vistulianu...______75
przedstawił Dolecki i in. (2 0 0 4 -w druku). W nawiązaniu do już opracowanych wyników badań, celem zastosowania analizy mikromorfologicznej było wskazanie i określenie genezy cech mikromorfologicznych poszczególnych jednostek sekwencji lessowo- glebowej2.
METODYKA BADAŃ
Materiał do badań mikromorfologicznych pobrano bezpośrednio z odsłonięcia w puszki Kubieny o wymiarach 80x60x35 mm zgodnie z metodyką przedstawioną przez Mroczka [2000] gwarantującą zachowanie naturalnej struktury. Po okresie 4-tygod- niowego suszenia próbek w temperaturze pokojowej wykonano preparaty mikromor fologiczne stosując do nasycania mieszaninę żywicy epoksydowej (EP-103GL) z acetonem w stosunku 1:1 oraz odpowiednim przyspieszaczem i utwardzaczem. W rezultacie szlifowania oraz polerowania otrzymano preparaty o powierzchni 30-35 cm2. Analizy mikroskopowe przy powiększeniach do 200x prowadzono z wykorzystaniem mikroskopu polaryzacyjnego Olympus BX-51 zintegrowanego z programem DP-SOFT (wersja 3.2) wykorzystanym do pomiarów ilościowych i mikrometrycznych.
Uzupełnieniem badań mikromorfologicznych były podstawowe analizy fizyko chemiczne, które powszechnie są stosowane w badaniach utworów lessowych w Polsce [Maruszczak 1991, 2001]. Obejmują one charakterystykę uziamienia (metoda areo- metryczna Cassagranda w modyfikacji M. Prószyńskiego), oznaczenie zawartości C a C 0 3 (metoda Scheiblera), zawartości żelaza ogółem (metoda kolorymetryczna - Spekol) oraz С org. (metoda Tiurina). Analizy te przeprowadzono dla prób osadów pobranych punktowo ze wszystkich poziomów gleby współczesnej, zaś poniżej w interwale co 10 cm. Punkty pobierania poszczególnych prób oraz wyniki analiz fizykochemicznych przedstawiono na rysunku 2.
Dodatkowo w pracowni termoluminescencyjnej Zakładu Geografii Fizycznej i Paleogeografii UMCS w Lublinie przeprowadzono datowanie TL 5 prób zgodnie z metodyką badań termoluminescencyjnych zaproponowaną przez Kusiaka et al. [2002]. Otrzymane daty wraz z wielkością dawek rocznych zawiera tabela 1.
TABELA 1. Zestawienie dat TL z profilu lessowego w Grabówce
TABLE 1. Comparison of TL dating results of samples from Grabówka loess profile
Głębokość Depth [m] Nr próby Sanple No Lub Dawka roczna Annual dose Dr [Gy/ka] Dawka geologiczna Eqivalent dose ED [Gy] Wiek TL TL age [ka BP] 4,60 4156 2,985±0,3 76±5 25±3 5,40 4157 2,905±0,26 76±5 26±3 9,40 4158 2,141±0,19 64±5 30±4 10,20 4159 2,196±0,25 79±5 36±4 14,60 4160 3,352±0,24 279±59 83±10
2Niestety z przyczyn technicznych (uszkodzenia puszek) badania mikromorfologiczne nie obej mowały poziomu najwyższej gleby inicjalnej oraz poziomów gleby współczesnej: próchniczne- go (Ap) i wymywania (Eet).
76 L. Dolecki, P. Mroczek, T. Kołodziej, J. Kusiak
WYNIKI ANALIZ MIKROMORFOLOGICZNYCH I ICH INTERPRETACJA
Zbiorcze zestawienie wyników przeprowadzonych obserwacji mikroskopowych cienkich płytek zostało przedstawione w tabeli 2. Do opisu wyróżnionych cech mikromorfologicznych zastosowano terminologię Bullocka et al. [ 1985] odnoszącą się do gleb współczesnych oraz terminologię Kempa [1985a, 1998,1999] ukierunkowaną na opis paleosoli. Przy charakterystyce poszczególnych cech mikromorfologicznych została przedstawiona również ich interpretacja genetyczna.
Charakterystyka typów mikrostruktury oraz substratu mineralnego
Badania wykazały, że w poziomach lessów nieobjętych procesami pedogenezy dominuje masywny typ mikrostruktury (fot. la, b), któremu często towarzyszy typ płytkowy (fot. lc). Powszechnie oba typy mikrostruktur są wiązane z procesami litogenezy. Masywna mikrostruktura w lessach jest kojarzona ze „świeżo” zdepo nowanymi osadami nienoszącymi jakichkolwiek cech przekształceń wtórnych [Bronger, Winter, Heinkele 1998; Kemp 1985а]. Natomiast mikrostruktura płytkowa, o wielkości poszczególnych jej cząstek soczewkowych od 100 do 600 |im, przypisywana jest obecności lodu segregacyjnego w warunkach środowiska peryglacjalnego [Kemp 1999]. Typowe dla tej mikrostruktury warstewki o gradacyjnym uziarnieniu są powszechnie widoczne w wielu preparatach (fot. lc, d, e). Cechuje je specyficzne, segregacyjne uziamienie, które zazwyczaj tłumaczone jest peryglacjalnymi cyklicznie przebiegającymi procesam i kriogenetycznym i [Fedoroff, Courty, Thompson 1990; Kemp 1999]. M ikroform om tym często tow arzyszą cechy m ikrom orfologiczne świadczące o dynamicznie ukierunkowanej migracji wody w głąb profilu (water escape structures -M e n z iesl9 9 8 , fot. ld,e).
Wybitnie pedogenetyczne modyfikacje cech osadów lessowych widoczne są w postaci dwóch biogenicznych typów mikrostruktury: kanalikowej i szczelinowej. Udoku mentowana na cienkich płytkach wielkość kanalików mieści się w przedziale 0,3-1,5 mm, zaś m aksym alna rozw artość szczelin dochodzi do 2-2,5 mm. Generalnie stwierdzono, że wyraźna zmiana typu mikrostruktury ma miejsce jedynie w opróbo- wanym poziomie Bt gleby współczesnej (fot. 2a, b) i wiąże się głównie z aktywnością fauny i flory glebowej (kanaliki) oraz z formowaniem pryzmatycznych i słupowych struktur agregatowych typowych dla tego poziomu (szczeliny). Spośród czterech badanych poziomów A śródlessowych gleb inicjalnych tylko najniższy ma wyraźnie kanalikowy charakter, zaś trzy pozostałe cechuje typ mieszany.
Odmienną grupę porów tworzą krótkie kanaliki o owalnym przekroju i średnicy 0,5-1,5 mm, które wtórnie zostały wypełnione kalcytem (opis poniżej). Pomimo ich powszechnego występowania w wielu poziomach kanaliki tego typu nie zostały uznane za wyznacznik typu mikrostruktury, ponieważ mają one znacznie mniejsze rozmiary i przeważnie w całości są wypełnione.
Zapisem wtórnych przekształceń substratu mineralnego jest także wskaźnik w stosunku składników grubych (>10 \xm) masy glebowej do drobnych (<10 \im). Proporcje te zmieniają się w szerokim zakresie od 2:1 do 10-15:1. Najniższe wartości odnotowano
Charakterystyka sekwencji gleb kopalnych Vistulianu... I
F O T O G R A F IA 1. W ybrane cechy m ik ro m o fo lo g iczn e: a i b - m ik ro stru k tu ra m asy w n a w p oziom ie lessów pierw o tn y ch (ciem ne punkty to nodule m an g an o w o -żela ziste, g łębokość 3,65 m, a i b - PPL, skala: a - 1 cm , b - 0,5 cm ); с - m ik ro stru k tu ra p łytkow a w poziom ie pró ch n iczn y m g leby interstadialnej (gł. 4,45 m, PPL, skala - 1 m m ); d i e - sekw encja o sadów o odm ien n y ch relacjach skład n ik ó w substratu m in eraln eg o , g ranicę m iędzy nim i p o d k reślają lam iny ż elaziste i o rg an iczn e (gł. 8,60 m, PPL, skala: d - 1 cm , e - 1 m m ); f - zw ietrzałe ziarna kw arcu (gł. 8,95 m, PPL, skala - 1 m m ). O pis zasto so w an y ch sym boli: m m - m ik ro stru k tu ra m asyw na, m p - m ik ro stru k tu ra płytkow a, fd - form y d eh y d ratacy jn e, Iz - lam ina żelazista, m o - szczeliny w y p ełn io n e m ateriałem organicznym . Typy św iatła: PPL - nikole rów n o leg łe, X PL - nikole sk rzy żo w an e
P H O T O G R A P H Y 1. Selected m icro m o rp h o lo g ical features: a and b - m assive m icro stru ctu res in p ri m ary loess horizon (dark stains arc m anganifcrrous nodules, depth 3.65 m, a i b - PPL, scale bar: a - 1 cm, b - 0.5 cm ); с - piaty m icro stru ctu re in hum us horizon o f interstadial soil (depth 4.45 m, PPL, scale bar - 1 m m ); d and e -- sed im en ts sequence w ith d issim ila r c :f related distrib u tio n o f gro u n d m ass, b o undary betw een them is m arked by iron hy p o co atin g s and organic layers (depth 8.60 m, PPL, scale bar: d - 1 cm , e - 1 m m ); f - w e a th e r e d q uartz grain (depth 8.95 m, PPL, scale bar - 1 m m ). D escription o f sym bols: m m - m assive m icro stru ctu re, m p - platy m icro stru ctu re, fd - w ater escape features, lz - iron h ypocoating, m o - fissure filled by organic m atter. T he light types: PPL - plane polarized, X PL - cross po larized
II L. Dolecki, P. Mroczek, T. Kołodziej, J. Kusiak
b
F O T O G R A F IA 2. C cchy m ik ro m o rfo lo g iczn e zw iązane z procesam i lessiw ażu: a - szczelin o w y typ m ik ro stru k tu ry (gł. 1,70 m, PPL. skala - 1 cm ); b - otoczki i w y pełnienia iłu k o loidalnego (gł. 2,50 m, X PL, skala - 2 m m ). C zarne sk upienia o zró żn ico w an y ch średnicach to nodule żelazisto -m an g an o w e P H O T O G R A P H Y 2. M icrom o rp h o lo g ical features connected w ith lessivage process: a - fissure m icro- structure (depth 1.70 m. PPL. scale bar - 1 cm ); b - clay coatings and infillings (depth 2.50 m. X PL, scale bar - 2 m m ). D ark stains w ith different dim en sio n s arc m an g an ifcrro u s nodules)
Charakterystyka sekwencji gleb kopalnych Vistiilianu... III
F O T O G R A F IA 3. R edukcyjno-oksydacyjne cechy m ikrom orfologiczne: a - nodule m anganow o-żelaziste (gł. 2,50 m, X PL, skala - 1 m m ); b - otoczki n ak an alik o w e (gł. 7.15 m, PPL, skala - 200 m m )
PH O T O G R A P H Y 3. R edoxim orphic m icro m o rp h o lo g ical features: a - m an g an iferro u s n odules (depth 2.50 m, X PL, scale bar - 1 m m ): b - iron hypoco atin g (depth 7.15 m, PPL. scale b ar - 200 m m )
IV L. Dolecki
,
P. Mroczek, T. Kołodziej,
J. KusiakF O T O G R A F IA 4. Form y koncentracji w ęglanów : a - kalcyt w y k ształco n y w form ie cristic (gł. 8,60 m, PPL, skala - 1 m m ); b - w yp ełn ien ie w ew n ątrz k an alik o w e (gł. 8,25, X PL, skala - 1 m m ); с - otoczki n ak an alik o w e (gł. 8,25 m, X PL, skala - 1 m m )
PH O T O G R A PH Y 4. C arbonate concentration m icrom orphological features: a - c r i s t ic groundm ass (depth 8,60 m, PPL, scale bar - 1 m m ); b - channel infillings (depth 8.25, X P L, scale bar - 1 m m ); с - . channel hypoco atin g s (depth 8.25 m, X PL. scale bar - 1 m m )
Charakterystyka sekw encji gleb kopalnych vistulianu... 77
w poziomie Bt gleby współczesnej, zaś w poziomach akumulacyjnych gleb kopalnych relacja ta wyraża się stosunkiem 4-5:1. Natomiast w poziomach lessów nienoszących śladów wyraźnych przekształceń pedogenetycznych stosunek ten ma wartość 10:1. Skrajne wysokie wartości zostały odnotowane w piaszczysto-pylastych przewar- stwieniach, gdzie wskaźnik ten jest równy 15:1 (fot. Id, e).
W sześciu preparatach z niższych poziomów lessów stwierdzono występowanie zwietrzałych ziaren kwarcu (fot. 1 f). Obecność szczelinek wewnątrz tych ziaren, które nie noszą jakichkolwiek śladów przemieszczenia, świadczy o wietrzeniu przebiegającym in
situ. Ziarna te, zaliczane do frakcji piasku bądź grubego pyłu, zazwyczaj występująpojedynczo
i cechują się dobrym i bardzo dobrym stopniem obtoczenia. Wydaje się, że najbardziej logicznym wytłumaczeniem ich pochodzenia są procesy dezintegracji mrozowej.
Obecność węglanów sprawia, że w szlifach pochodzących z warstw poniżej poziomów gleby współczesnej stwierdzono typ cristic orientacji frakcji najdrobniejszych (charakterystyka przy węglanach). Szlify z poziomu Bt cechuje cętkowo-prążkowy
(stipple-speckled) typ o charakterystycznych czerwonobrązowych barwach interfe
rencyjnych (fot. 2b), zaś w pozostałych nie odnotowano zmian orientacji cząstek najdrobniejszych {undifferentiated).
Form y koncentracji iłu koloidalnego
Wyścielenie ścianek porów i pustek, jak też całkowita ich kolmatacja mobilnym iłem koloidalnym świadczą o znacznym zaawansowaniu procesów lessiważu. Obecność form tego typu stwierdzono jedynie w preparatach pochodzących z poziomu Bt współczesnej gleby (fot. 2a,b). Jest to niewątpliwy dowód na przebieg procesu przemywania typowego dla gleby płowej. Uzupełniająca badania mikromorfologiczne analiza składu granulometrycznego wykazała, że zawartość frakcji iłu koloidalnego (<0,002 mm) w poziomie B tl jest dwukrotnie wyższa niż w nadległym poziomie Eet i trzykrotnie wyższa niż w poziomie Ap.
Cechy oksydacyjno-redukcyjne
Stwierdzone w obrazie mikroskopowym szlifów nodule żelazisto-manganowe oraz żelaziste laminy, wytrącenia nakanalikowe i otoczki na ziarnach są zapisem procesów oksy dacyj no-redukcyj ny ch.
Najliczniej występującymi, choć nierównomiernie rozmieszczonymi cechami mikromorfologicznymi z tej grupy są nodule Fe-Mn. Są one zróżnicowane zarówno pod względem wielkości, jak też stopnia wykształcenia. Analizy ilościowe wykazały, że cechują się czarną barwą, nieregularnym zarysem i średnicami zmieniającymi się w szerokim zakresie od 0,1 do 3 mm (fot. la, За). Ich specyficzną cechą jest w miarę równomierne rozmieszczenie w analizowanych szlifach lessów masywnych, nieno szących śladów wyraźnych, postsedymentacyjnych przekształceń glebotwórczych (fot. la). Obecność noduli często jest kojarzona z okresową stagnacją wody w obrębie profilu bądź ze strefą czynną wieloletniej zmarzliny [Kemp 1985b; Kemp et al. 1998].
TABELA 2. Ccchy mikromorfologicznc sekwencji lcssowo-glebowcj z Grabówki Częstość występowania poszczególnych c e c h : p o w s z e c h n e (>5%), ... - bardzo liczne Oo (5-2%), .. - liczne (2-0,2%), .- pojedyncze (<0,2%). Typy mikrostruktury: m - masywna, p - płytkowa, k - kanalikowa, s - szczelinowa. Obraz interferencyjny składników
najdrobniejszych: n - niczróżnicowany, с - cristic, c-p - cętko wo-prążkowy
TABLE 2. Micromorphological features o f locss-palacosol sequence form Grabówka site. The frequency o f presence o f micro features:.... - common (>5%), ... - very few (5-2%), .. - few (2-0.2%), . - single (<0.2%). The microstructurc types: m - massive, p - platy, к - channel, s - fissure. B-fabric: n - undifferentiated, с - cristic, c-p - stippb-spackled
Jed Po Głę Typ Wars For Spę Substrat Oto Ccchy redukcyjno-oksydacyjne Węglany - Carbonates Formy nostki ziom bo- mikro tewki my kane mineralny czki Rcdoximorphic features biogcnicznc
pedo- gle kość struk gra- dchy- ziar Groundmass i na Biogenic
scdy- bowy Depth tury da- drata- na cieki features
mcn- Soil [m] Micro cyjnc cyjnc Wea iłu
tacyj- hori struc Sor Wat the rela ob kolo N o Otocz La Oto Wa Wy Otocz Gru Ma nc zon turc ted er red cje raz idal dule ki miny czki rste peł ki na dki teriał Pcdo- type layers esca grain mate inter- nego Fc- wew żcla- na wki nienia kana feka- orga
scdi- pe riał fc- Clay Mn nątrz: zistc ziar La wew likowe lnc nicz
mcn- fea gruby: ren- coat N o kana Iron nach yers nątrz Chan Fc- ny
tary tu drob cyjny ings du likowe la Coat kana nel call Or
units res ny c:f related distri bution 10 |лт skła dni ków naj- drob- nicj- szych b -fa bric and infil ling les Fc-Mn Chan nel coa tings yers ings a-round grains likowe Chan nel infil-lings hypo- coat-ings pal lets ganie com po nents 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 G H / g le b a B t l 0 ,8 k - s _ _ _ 2/1 C-p _ _ _ _ _ _ L M g w s p ó B t2 1,7 k - s - - - 3/1 c - p - - - - - -ł- c z - С 2 ,5 s - k ~ — — — 6/1 c p - n — — — — — e s - 3 ,6 5 m - 10/1 cr - - - -na m G i/ 1A - 4 ,4 5 m -k _ _ 6/1 n _ L M g gb 4 ,6 5 m - - - 10/1 cr - - - - -1C - 5,1 m - - 10/1 cr - - - -gb L . D o le c ki , P. M ro c ze k , T. K o ło d zie j, J. K u si a k
Tabela 2. cd. - Table 2. continued 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Gi/LMg 2Agb 5,75 k-m - — — 6/1 n — 2Cgb 6,15 m - 10/1 cr - - -6,45 m 10/1 СГ - - - -6,75 m 10/1 cr - - - -Gi/LMs 3Agb 7,15 k-m-p- — — 6/1 cr-ss — 3Cgb 7,35 m-p 8/1 cr - - -7,55 m-p 8/1 cr - - - -7,75 m-p 8/1 cr - - - -Gi/LMs 4Agb 8,25 к — — — 5/1 cr-ss — 4Cgb 8,45 k-s - - - 4/1 cr-ss -8,6 p-m 8/1-15/1 er -8,95 p-m - 8/1-15/1 cr - - -9,25 p-m - 8/1 cr - - - - -V I чэ C h a ra k te ry sty k a se k w e n c ji gl eb kopalnych v is tu li a n u ...
80 L. Dolecki, P. Mroczek, T. Kołodziej, J. Kusiak
Zapisem grawitacyjnego przesączania wody opadowej przez osady są żelaziste otoczki wokół ziaren oraz nakanalikowe o subwertykalnej orientacji, które głównie występują w wyróżnionych poziomach glebowych inicjalnych (fot. 3b). M igrację związków żelaza związaną z podsiąkaniem ku górze dokumentująsubhoryzontalne laminy żelaziste o rdzawej barwie i miąższości dochodzącej do 5 mm. Cechują się one wymu szonym występowaniem na styku dwóch różnych litologicznie warstw, z których górna - wybitnie pyłowa cechuje się masywnym typem mikrostruktury, zaś dolna - piaszczysta ma bardziej jednorodne, grubsze uziarnienie (fot. 1 d, e).
i«
Węglany
Jedynie poziomy gleby współczesnej są całkowicie wyługowane. W niżej leżących poziomach lessów stwierdzono trzy rodzaje form koncentracji węglanów.
Litogeniczny kalcyt o żółtoszarych barwach interferencyjnych widocznych w świetle przechodzącym stanowi jednolite tło dla grubszych składników. Typ ten określany jest jako cristic (fot. 4a), w którym kalcyt jest równomiernie rozproszony. Współtworzy on z innymi składnikami mineralnymi liczne warstewki mające przestrzenną kontynuację i osiągające miąższość dochodzącą do 3 mm.
Do form wtórnych zaliczają się wytrącenia kalcytu wewnątrz kanalików (pseudo- mycelia) oraz węglanowe otoczki nakanalikowe. Pierwsze z nich wypełniają częściowo bądź całkowicie kanaliki o średnicach dochodzących do 1 mm (fot. 4b), zaś drugie inkrustują ich ścianki (fot. 4c). Pochodzenie wypełnień kanalikowych powszechnie przypisywane jest syndepozycyjnym modyfikacjom pyłu eolicznego [Jersak, Sendobry, Śnieszko 1992; Kemp 1995; Dwucet 1999], zaś otoczek - postsedymentacyjnej dekalcytacji nadległych poziomów i wtórnej ich rekrystalizacji [Becze-Deak, Langohr, Verrecchia 1997; Kemp 1995].
Cechy biogeniczne
Aktywność organizmów glebowych (mezofauny) jest widoczna w postaci skupień grudek fekalnych o rozmiarach zaledwie 0,5-1 mm częściowo wypełniających kanaliki. Cechy tego typu stwierdzono w wyróżnionych poziomach glebowych.
Zapisem modyfikującego wpływu flory są szczeliny i kanaliki pokorzeniowe. W ystępują one w poziomach glebowych i są wybitnym śladem przekształceń o charakterze glebotwórczym. Dodatkowo znaczna cześć spośród pionowych szczelin o długości do 8 m m jest wypełniona dobrze rozłożoną materią organiczną, świadczącąo jej wertykalnej migracji w głąb profilu (fot. Id).
PODSUMOWANIE
Cechy morfologiczne i określone właściwości fizykochemiczne sekwencji lessowo- glebowej pozwalają wnioskować, że wydzielone poziomy inicjalnych gleb kopalnych są wieku vistuliańskiego i m ająrangę interstadialną. Morfologicznie są one podobne do interstadialnych gleb śródlessowych występujących w wielu profilach lessowych zlokalizowanych w pasie polskich wyżyn lessowych [M aruszczak 1991, 2001]. Otrzymane daty termoluminescencyjne potwierdziły ich wcześniejsze rozpoziomowanie
Charakterystyka sekw encji gleb kopalnych vistulianu... 81
stratygraficzne. Natomiast stwierdzona w wierceniu dojrzała, dobrze wykształcona gleba jest wyższej rangi stratygraficznej. Rozpoznanie lito- i pedostraty graficzne pozwala wnioskować, że jej wiek przypada na interglacjał eemski.
W ydzielone cechy m ikrom orfologiczne są zapisem różnorodnych procesów. Określenie genezy poszczególnych cech pozwala na przyporządkowanie ich posz czególnym stadiom formowania utworów lessowych [Maruszczak 1990]. Specyficzne pyłowe uziamienie badanych osadów bogatych w węglany (do 12%) i żelazo całkowite (do 2,2%) są odziedziczone po obszarze alimentacji. Cechami stadium syngenetycznego, związanego z depozycjąpyłu eolicznego i jego redepozycjąsą: masywny typ mikro struktury z nieukierunkowanym typem wykształcenia frakcji najdrobniejszych, wyraźna dominacja materiału grubego nad drobnym, obecność węglanów w formie cristic, równomiernie rozmieszczonych noduli manganowo-żelazistych i shumifikowanych tkanek roślinnych. Jednak najwięcej cech mikromorfologicznych odzwierciedla procesy stadium epigenetycznego (postsedymentacyjnego). Cechy osadów z tego stadium są ukształtowane przez procesy aktywne w odmiennych typach środowisk: kriogeniczne w środowisku peryglacjalnym podczas pięter zimnych plejstocenu oraz pedogenetyczne - we względnie ciepłych jednostkach o różnej randze stratygraficznej (interstadialnej i interglacjalnej-holoceńskiej). Zapisem procesów z pierwszej grupy są: płytkowy typ mikrostruktury, spękane in situ ziarna kwarcu oraz formy dehy-dratacyjne. Natomiast postsedym entacyjne przekształcenia pedogenetyczne zachodzące w środow isku interstadialnym odzwierciedlają cechy mikromorfologiczne czterech, śródlessowych gleb inicjalnych, do których zaliczają się: kanalikowy typ mikrostruktury, wtórne formy węglanów, skupienia shumifikowanych tkanek roślinnych oraz grudki fekalne. Podobne cechy m ikrom orfologiczne, ale udokum entow ane w poziom ach w ieńczących analizowany profil w Grabówce wyrażają przekształcenia pedogenezy holoceńskiej. Oprócz wymienionych cech dojrzałą glebę holoceńską cechuje obecność szczelinowego typu mikrostruktury oraz otoczek i nacieków ilastych.
LITERATURA
BECZE-DEAK J., LANGOHR R., VERRECCHIA E.P. 1997: Small scale secondary C aC 03 accu mulations in selected sections o f the European loess belt. Morphological forms and poten tial for paleoenvironmetal reconstruction. Geoderma 76: 221-252.
BIERNACKA J., ISSMER K. 1996: Analiza mikrostrukturalna osadów lessowych z Klqpicza, Pomorze Zachodnie. Przegl. Geol. 44, 1: 43-48.
BRONGER A., WINTER R., HEINKELE T. 1998: Pleistocene climatic history o f East and Central Asia based on Paleopedological indicators in loess-paleosol sequences. Catena 43: 1-17. BULLOCK S., FEDOROFF N., JONGERIUS A., STOOPS G., TURISNA T. 1985: Handbook for
Soil Thin Section Description. Waine Research Publ., Wolverhampton, England.
DOLECKI L., KOŁODZIEJ T., MROCZEK P., KUSIAK J. 2004: Litostratygrafia utworów lessowych w profilu Grabówka na Wzniesieniach Urzędowskich (Wyżyna Lubelska). W: Geneza, litologia i stratygrafia utworów czwartorzędowych. Tom IV. Wyd. Naukowe UAM, Poznań, w druku. DOLECKI L. MROCZEK P. 2003: Badania mikromorfologiczne kopalnego poziomu iluwialnego
gleby eemskiej - stanowisko Sąsiadka (Roztocze Gorajskie). Przegl Geograf. 75, 2: 169-190. DWUCET K. 1999: Litogeneza górnego lessu vistulianskiego na Wyżynach Polskich i na Nizi
82 L. Dolecki, P. Mroczek, T. Kołodziej, J. Kusiak
FEDOROFF N., COURTY M.A., THOMPSON M.L. 1990: Micromorphological Evidence o f Pala- eoenvironmental Change in Pleistocene and Holocene Palaeosols. Douglas L.A. (ed.), Soil Micromorphology. A Basic and Applied Science, New Brunswick: 641-653.
JERSAK J., SENDOBRY K., ŚNIESZKO Z. 1992: Postwarciańska ewolucja wyżyn lessowych w Polsce. Wyd. UŚ, Katowice.
KEMP R. 1985a: Soil Micromorphology and the Quaternary. Quaternary Research Association
Technical Guide, no 2, Cambridge.
KEMP R. 1985b: The decalcified Lower Loam at Swanscombe, Kent: a buried Quaternary soil.
Proc. G eol Ass., 96, 4: 343-355.
KEMP R.A. 1995: Distribution and genesis o f calcitic pedofeatures within a rapidly aggrading loess-palaeosol sequence in China. Geoderma 65: 303-316.
KEMP R.A., 1998: Role o f micromorphology in palaeopedological research. Quaternaiy Inter
national 51/52: 133-141.
KEMP R.A. 1999: Micromorphology o f loess-palaeosol sequences: a record o f palaeo-environ- mental change. Catena 35, 2-4: 179-197.
KEMP R. A., DERBYSHIRE E., XINGMIN M., FAHU C., BAOTIAN P. 1995: Pedosedimentary reconstruction o f thick loess-palaeosol sequence near Lanzhou in North-Central China.
Quaternary Research 43: 30-45.
KEMP R.A, McD ANIEL P.A., BUSACCA A.J. 1998: Genesis and relationship o f macromorpho logy and micromorphology to contemporary hydrological conditions o f a welded Argixeroll from the Palouse in Idaho. Geoderma 83, 3 ^ : 309-329.
KEMP R. A., ZARATE M.A. 2000: Pleistocene pedosedimentary cycles in the southern Pam pas, Argentina. Sedimentology 47: 3-14.
KONECKA-BETLEY K. 1996: Zastosowanie metody mikromorfologicznej do badań gleb kopal nych. W: Materiały z konferencji „Metody badań paleopedologicznych i wykorzystanie gleb kopalnych w paleopedologii”, Łódź, 26-28 czerwca 1996: 19-20.
KONECKA-BETLEY K., CZĘPIŃSKA-KAMIŃSKA D , ZAGÓRSKI Z. 1986: Development and proper ties of palaeosols in the Loess Section at Sandomierz (SE Poland). Ann. UMCS, sec. В, 41: 203-212. KONECKA-BETLEY K., STRASZEWSKA K. 1977: Badania paleopedologiczne lessów okolic
Sandomierza na tle ich stratygrafii. Studia Geol. Pol. 52: 215-233.
KUSIAK J., ŁANCZONT M., BOGUTSKY A, WOJTANOWICZ J. 2002: Divergence in the TL datings resulting from different methods o f equivalent dose determination. Geochronome-
tria 21: 27-32.
MARUSZCZAK H., 1990: Zróżnicowanie stratygraficzne lessów na półkuli wschodniej. Przegl.
Geograf. 62, 1-2: 51-72.
MARUSZCZAK H. (red.) 1991: Podstawowe profile lessów w Polsce. Wyd. UMCS, Lublin. MARUSZCZAK H. 2000: Definicja i klasyfikacja lessów oraz utworów lessopodobnych. Przegl.
Geolog. 48, 7: 580-586.
MARUSZCZAK H. (red.) 2001: Podstawowe profile lessów w Polsce II. Wyd. UMCS, Lublin. MENZIES J. 1998: Microstructures within Subglacial Diamictons. Rzeźba i osady czwartorzędo
we obszarów współczesnego i pleistoceńskiego zlodowacenia półkuli północnej. Wyd. Nauk. UAM, Poznań: 159-166.
MROCZEK P. 2001: Mikromorfologia osadów klastycznych i gleb. Przedmiot, zastosowanie i wybrane metody analiz. Czas. Geograf. 72, 2: 211-230.
MUCHOWSKI J. 1992: Obecność osadów zlodowacenia odry w południowo-zachodniej części Wyżyny Lubelskiej. Studia Geol. Pol. 99: 105-119.
m gr P rzem ysław M roczek
Z akład G eografii Fizycznej i P aleogeografii UMCS Al. Kraśnicka 2C, 20-817 Lublin,
