Pastwowy Instytut Geologiczny Zakad Geologii Regionalnej, Surowcowej i Geofizyki

Rozprawa doktorska

RDA WYBRANYCH ANOMALII PODATNOCI MAGNETYCZNEJ GLEB Z OBSZARU POLSKI

Olga Polechoska

doc. dr hab. Jerzy Nawrocki

Krakw 2007

2

Podzikowania

W pierwszym rzdzie kieruj wyrazy wdzicznoci do doc. Jerzego Nawrockiego

za przekazan mi wiedz i powicony czas oraz za pomoc w pozyskiwaniu materiau badawczego

Dzikuj rwnie doc. dr hab. Franciszkowi Lisowi

oraz dr Annie Pasiecznej za udostpnienie mi kolekcji prb, stanowicych punkt bazowy caej pracy

Dzikuj dr Norbertowi Nowaczykowi,

ktry umoliwi mi wykonanie czci bada w Laboratorium Paleomagnetycznym GeoForschungZentrum w Poczdamie

3

Spis treci

1. Wprowadzenie........................................................................................................................... 5

2. Badania nad magnetyzmem rodowiskowym w Polsce i na wiecie.......................................... 6

3. To teoretyczne.......................................................................................................................... 10

3.1 Diamagnetyzm, paramagnetyzm i ferromagnetyzm ...........................................................10

3.2 Parametry magnetyczne w badaniach nad magnetyzmem rodowiskowym ......................12

3.3 Mineray magnetyczne w glebach.......................................................................................17

4. Metodyka bada, ich cele i zakres ............................................................................................ 21

4.1 Pomiary podatnoci magnetycznej......................................................................................21

4.2 Konstrukcja map podatnoci magnetycznej ........................................................................23

4.3 Pomiary IRM i ARM...........................................................................................................24

4.4 Testy Lowriego ..................................................................................................................25

4.5 Analizy termomagnetyczne zwyke ....................................................................................25

4.5 Ptle histerezy .....................................................................................................................26

4.6 Badania geochemiczne ........................................................................................................27

4.7 Analizy SEM .......................................................................................................................27

5. Wyniki....................................................................................................................................... 28

5.1 Mapy podatnoci magnetycznej wybrane anomalie i ich polowa weryfikacja. ...............28

5.2. Oglna charakterystyka podatnoci magnetycznej prbek glebowych..............................32

5.3 Gleby lessowe .....................................................................................................................34

5.3.1 Baborw .......................................................................................................................35

5.3.2 Branice .........................................................................................................................37

5.3.3 Racibrz .......................................................................................................................38

5.3.4 Zota (koo Sandomierza).............................................................................................39

5.3.5 Cegielnia Feliks (koo Hrubieszowa)...........................................................................46

5.3.6 Nieledew.......................................................................................................................50

5.3.7 Cegielnia w Jarosawiu.................................................................................................52

5.3.8 Cegielnia w Nehrybce ..................................................................................................53

5.3.9 Cegielnia w Humniskach .............................................................................................56

5.3.10 Podsumowanie ...........................................................................................................60

5.4 Gleby bielicowe w otoczeniu hut elaza .............................................................................61

5.4.1 Huta elaza Ostrowiec S.A - Ostrowiec witokrzyski ...........................................61

5.4.2 Huta elaza Andrzej - Zawadzkie.............................................................................68

5.4.3 Podsumowanie .............................................................................................................72

5.5 Gleby w ssiedztwie drg ...................................................................................................78

4

5.5.1 Droga w miejscowoci Medonia (na pnoc od Raciborza) ........................................78

5.5.2 Droga w miejscowoci Pszczki anomalia Tczewska .............................................81

5.5.4 Podsumowanie .............................................................................................................86

5.6 Gleby na obszarach morenowych i zalewowych ................................................................90

5.6.1 dolina Wisy na odcinku Kwidzy Starogard Gdaski .............................................91

5.6.2 Ujcie Nogatu do Zalewu Wilanego...........................................................................96

5.6.3 obez Goleniw ......................................................................................................100

5.6.4 Rejon na pnoc od Gorzowa Wielkopolskiego.........................................................103

5.6.5 Podsumowanie ...........................................................................................................107

5.7 Inne obszary anomalnych wartoci podatnoci magnetycznej..........................................111

5.7.1 Srebrna Gra ..............................................................................................................111

5.7.2 Plaa pod Tolkmickiem..............................................................................................113

6. Wnioski ................................................................................................................................... 116

7. Literatura ................................................................................................................................. 118

8. Spis zacznikw..................................................................................................................... 123

9. Spis rysunkw ......................................................................................................................... 124

5

1. Wprowadzenie

Celem pracy byo zdefiniowanie wartoci podatnoci magnetycznej gleb Polski na

gbokoci 0.4 - 0.6 m, weryfikacja za pomoc pomiarw polowych zasigu niektrych anomalii

podatnoci magnetycznej zdefiniowanych wczeniej poprzez laboratoryjne pomiary na prbkach

pobranych z powierzchniowej warstwy gleby (Magiera i in., 2002) oraz okrelenie rde

wybranych anomalii. Praca skada si zatem z dwch czci. Pierwsza to pomiary podatnoci

magnetycznej poziomu podglebia (0.4 0.6 m) obszaru Polski wraz z konstrukcj mapy. Druga

cz, wynikajca take z interpretacji pierwszej, zawiera wyniki bada przeprowadzonych na

serii profili glebowych, pobranych w celu scharakteryzowania rde anomalii podatnoci

magnetycznej widocznych na mapach.

Za anomali podatnoci magnetycznej (zarwno w przypadku map gleb i podglebia jak i

mapy rnicowej) uznano kady obszar, dla ktrego warto podatnoci magnetycznej odbiega

od jej redniej wartoci uzyskanej ze wszystkich pomiarw. rednia warto dla obu map

podstawowych to 1810-8 m3/kg, natomiast dla mapy rnicowej 1010-8 m3/kg. Kada

podwyszona lub obniona warto podatnoci magnetycznej, niezalenie od tego czy

spowodowana jest naturalnymi czynnikami, czy te jest wynikiem antropogenicznego

zanieczyszczenia gleby, na mapie jest widoczna jako anomalia. Mona wic powiedzie, e

definicja anomalii podatnoci magnetycznej jest zbliona do definicji anomalii pl potencjalnych

(grawimetrycznych, magnetycznych). Tak samo jak w przypadku anomalii pl potencjalnych

opisywane anomalie s wynikiem okrelenia wartoci pewnego parametru fizycznego orodka, a

nie jak to ma miejsce np. w przypadku map geochemicznych, okrelania zawartoci procentowej

wybranego skadnika (pierwiastka).

W wyniku analiz magnetometrycznych gleb w innych orodkach (Shilton i in., 2005;

Kapika, 2003; Petrovsky, 2000) stwierdzono, e z obrazu podatnoci magnetycznej nie mona

w jednoznaczny sposb okreli rodzaju rda anomalii musz towarzyszy jej inne metody

badawcze. Jest to jednak metoda, ktra szybko (ju w trakcie pomiarw terenowych) pomaga

okreli moliwo wystpowania anomalnej zawartoci metali cikich, ktre czsto s

ubocznym produktem przemysu cikiego i transportu drogowego.

Prezentowana praca powstaa w ramach tematu: rda anomalii podatnoci

magnetycznej gleb na obszarze Polski, finansowanego ze rodkw Ministerstwa Nauki i

Szkolnictwa Wyszego, a realizowanego w Pastwowym Instytucie Geologicznym. W pracy

wykorzystano nie analizowan wczeniej kolekcj prb glebowych zgromadzon w ramach

realizacji Atlasu geochemicznego Polski (Lis, Pasieczna, 1995). Cz pomiarw wykonano

pod opiek dr Tadeusza Magiery w laboratorium Instytutu Inynierii rodowiska PAN w

Zabrzu, a take dziki uprzejmoci dr Norberta Nowaczyka w laboratorium GFZ w Poczdamie.

6

2. Badania nad magnetyzmem rodowiskowym w Polsce i na

wiecie

Od wielu lat na caym wiecie rozwijana jest metodyka oraz prowadzone s badania

dotyczce wasnoci mineraw czynnych magnetycznie, rde ich powstawania oraz roli jak

peni w rodowisku. Jako pierwszy termin magnetyzm rodowiskowy sformuowali

Thompson i in. (1980) wskazujc na szeroki zakres zagadnie, w opisie ktrych pomocne s

parametry magnetyczne. Oldfield i in. (1985) okrelili charakterystyki magnetyczne pyw

pochodzcych z rnych obszarw geograficznych (Afryka, Barbados, Wielka Brytania czy

Morze Pnocne), z uwzgldnieniem okresowych zmian klimatu w obrbie poszczeglnych

obszarw. Obserwacja ta wskazuje na moliwo wykorzystywania metod magnetycznych dla

rozrniania naturalnych rde podwyszonej podatnoci. Z drugiej jednak strony naley

pamita, e na obraz magnetyczny moe mie wpyw jednoczenie kilka rde (Xie i in., 2001)

zarwno naturalnych jak i antropogenicznych.

Lotne czstki magnetyczne s produktem rnych procesw przemysowych, takich jak

produkcja stali czy cementu (np. ura, 1999, 2003). Przedostaj si one do gleb take w efekcie

intensywnego ruchu samochodowego. Jednym z ich najsilniejszych rde s jednak elektrownie

spalajce wgiel. Pomimo stosowania filtrw o 98-procentowej wydajnoci, pojedynczy 1000-

MW zakad emituje w cigu godziny niemal 2 tony lotnego popiou (Konieczyski, 1982).

Popi ten moe (w zalenoci m.in. od warunkw meteorologicznych) rozprzestrzenia si na

odlego nawet setek kilometrw od komina. W latach 1980 - 1990 elektrownie rejonu okrgu

katowickiego spalay ponad 108 ton wgla rocznie, co zapewniao jedynie 2 % zapotrzebowania

energetycznego kraju. W roku 1981 ilo opadw tlenkw elaza w okrgu katowickim

osigna rekordow warto ok. 35 g/m3/rok, podczas gdy w tym samym czasie, w znacznie

silniej zindustrializowanym lecz i poddanym silniejszym restrykcjom Zagbiu Ruhry (Niemcy)

zanotowano wielkoci 100 tys. razy nisze (Evans, Heller, 2003).

Jak ju wspomniano instalacja w elektrowniach rejonu Katowic elektrofiltrw znacznie

zredukowaa emisj pyw, a co za tym idzie depozycj elaza, jednake w glebie nadal zalegaj

starsze opady. Wyniki bada ich wielkoci i zasigu na podstawie pomiarw podatnoci

magnetycznej opublikowane zostay m.in. przez Hellera i in. (1998). Wskazuje on, e due

czstki magnetyczne (>600 m) charakterystyczne dla emisji z hut, ze wzgldu na swoj wag

przenoszone s na wzgldnie niewielkie odlegoci, podczas gdy niewielkie czstki (4 20 m)

pochodzce z elektrowni wglowych, przenoszone s na odlegoci rzdu nawet 100 km. Cztery

lata wczeniej Flanders (1994) zaobserwowa, e ilo materiau magnetycznego osadzonego na

drzewach czy budynkach zmniejsza si wraz ze wzrostem odlegoci od rda emisji.

7

Zazwyczaj w odlegoci ok. 1 km ilo materiau magnetycznego wynosi ok. 1 g na 1 cm2

powierzchni osadzania.

Schiavon i Zhou (1996) potwierdzili, e gwnym rdem zanieczyszcze s elektrownie

wglowe oraz piece (paleniska) domowe. Dodatkowo stwierdzili, e nagromadzenie bogatych w

elazo czstek moe by katalizatorem w reakcji utleniania, prowadzcej do rozkadu wapieni

(np. wapiennych elementw architektonicznych). Chocia rozwaane czstki tlenkw elaza

stanowi jedynie niewielk cz cakowitej objtoci pyw opadowych, to mog by one

wskanikiem nagromadze towarzyszcych im metali cikich, ktre s potencjalnie szkodliwe

dla wiata rolin, zwierzt, a take ludzi (Li i in., 2001). Analiza zmian w czasie zawartoci

metali cikich w niektrych rejonach (Imperato i in., 2003) wskazuje jednoznacznie na

tendencje wzrostowe, zwaszcza w przypadku terenw o wzmoonym ruchu samochodowym.

Przykad przechwytywania lotnych pyw przez grn warstw gleby przedstawiony

zosta w pracy Hanescha i Petersena (1999). Autorzy wskazuj, e obfita ilo czstek

czynnych magnetycznie (sferul) znajduje si w pierwszych 25 cm profilu glebowego (warstwa

Ap, lub orna). Lu i Bai (2006) zaobserwowali natomiast wzrost zawartoci metali cikich

jedynie w pierwszych 5- 6 cm profilu. Tak wysoka rozbieno wynikw skania do dalszych

bada.

Magiera i Strzyszcz (2000) opisali badania przeprowadzone na prbach gleb pobranych

w szeciu polskich parkach narodowych. Badania te wykazay, e czstki magnetyczne

odpowiedzialne za podwyszenie podatnoci magnetycznej s podobne do tych pochodzcych z

pyw opadowych, a wic s pochodzenia antropogenicznego. Inne mineray ferrimagnetyczne,

pochodzenia pedogenicznego, s znacznie rzadsze. Podobne badania zostay wykonane w

Wielkiej Brytanii (Schmidt i in., 2005) oraz pnocnej i zachodniej czci Austrii (Boyko i in.,

2004), gdzie rozpatrywano dodatkowo wpyw zrnicowania morfologii, typu lasu czy

wilgotnoci podoa. Pod uwag naley take bra zakwaszenie gleby oraz wynikajce z tego

przemiany chemiczne w poziomie glebowym (Kapika i in., 2001b).

Strzyszcz i Magiera (2001a) przedstawili badania trzech polskich torfowisk wysokich.

Torfy zawieraj gwnie organiczny materia diamagnetyczny, charakteryzujcy si bardzo

niskimi (ujemnymi) wartociami podatnoci magnetycznej. S one jednoczenie, jako utwory

nienaruszone przez czowieka (w przeciwiestwie np. do pl uprawnych), dobrym zbiornikiem

dla rnego rodzaju pyw opadowych, take pochodzenia przemysowego. Opady takie

wyranie zaznaczaj si na krzywej profilu podatnociowego, dziki czemu moliwe jest ich

datowanie. Kontynuacja, w szerszym zakresie tych bada zawarta jest w kolejnej pracy autorw

(Strzyszcz, Magiera, 2001b), gdzie analizowany jest przestrzenny zasig migracji pyw

przemysowych, na podstawie korelacji wysokoci podatnoci magnetycznej z Fe, Pb, Zn i Se (w

8

rejonach gdzie podatno przekracza warto 5010-8 m3/kg). Podobne badania zostay

przedstawione przez Petrovskiego i in. (1998) w osadach jeziornych bdcych w zasigu

oddziaywania przemysu grniczego. W tym przypadku jednak nie stwierdzono korelacji

podatnoci magnetycznej z zawartoci metali cikich, czego przyczyn jest obecno kilku

rde emisji. Osady denne byy natomiast tematem bada kanadyjskich (Pozza i in. 2002).

Autorzy poczyli w tym przypadku badania petromagnetyczne z metod magnetometryczn,

poprzez wykonanie dwuwymiarowego modelu pokazujcego zasig oddziaywania przemysu na

obraz magnetyczny.

Znaczcym rdem zanieczyszczenia gleb metalami cikimi s drogi, a cile mwic

ruch samochodowy (Lu i in., 2005). Zanim powszechnie weszo do uytku paliwo bezoowiowe

stwierdzono, e skadniki oowiowe wykazuj wyran tendencj do wystpowania wraz z

mineraami magnetycznymi (Matzka, Maher, 1999; Beckwith i in., 1990). Obecnie, po

wprowadzeniu paliw bezoowiowych, czynne magnetycznie czstki (bogate w elazo) w

mniejszym stopniu pochodz z paliwa, a gwnie z okruszania, erozji karoserii czy cierania

ruchomych elementw mechanizmu samochodu, czy te wntrza ukadu wydechowego. Pomimo

znacznego zredukowania iloci emitowanego oowiu, czstki magnetyczne nadal stanowi

znaczcy skadnik osadzanych zanieczyszcze pochodzcych z ruchu samochodowego.

Beckwith i in. (1986, 1990) przeprowadzi badania w rodowisku miejskiego ruchu

szybkich tras przejazdowych Londynu (Anglia). Podatno magnetyczna otoczenia drogi

zmniejszaa si wraz ze wzrostem odlegoci. Podobnie zmieniay si zawartoci takich metali

jak Fe, Pb, Zn oraz Cu. Sprawdzono moliwo dodatkowych opadw wprost z atmosfery,

oprbowujc dachy pobliskich budynkw, dla ktrych uzyskano jednak znacznie nisze

wartoci. Oglnym wnioskiem byo jednak, e przyczyn podwyszonych wartoci podatnoci

magnetycznej jest ruch samochodowy. Podobne analizy przeprowadzone zostay przez Matzka i

Maher (1999), ktrzy przeanalizowali wasnoci magnetyczne lici brzozy w Norwich (Anglia).

Powizanie ruchu samochodowego z wysokoci podatnoci magnetycznej zostao uwypuklone

poprzez analiz korony pojedynczego drzewa w centrum miasta (6 lici co 30 wok drzewa, na

wysokoci 1.5 2 m nad ziemi). Licie od strony drogi byy znacznie silniej magnetyczne od

tych po przeciwlegej stronie pnia. Oznacza to, e przydrone drzewa nie tylko zacieniaj jezdni

umilajc jazd uytkownikom, ale take wychwytuj znaczn cz zanieczyszcze metalami

cikimi, ktrych rdem s przejedajce samochody (s pewnego rodzaju filtrem). Badania

podatnoci magnetycznej jako wskanika wielkoci zanieczyszcze drogowego pochodzenia

byy tematem take wielu innych prac (m.in. Hoffmann i in. 1999, Kletetschka i in. 2003, Goddu

i in. 2004.)

9

Nawrocki i in. (2000) opracowali mapy podatnoci magnetycznej rejonu Gdaska

wykonane na dwch poziomach pobierania prb, wskazujc w ten sposb na charakter

antropogeniczny podwyszonych wartoci tego parametru w rejonie Trjmiasta. Przykad takich

prac z poza obszaru Polski stanowi mapy poziomw glebowego i podglebia Austrii (Hanesch,

Scholger, 2002). Analogiczne badania dla caego obszaru Polski stay si gwnym przedmiotem

obecnego opracowania.

Przedstawiony w powyszym rozdziale przekrj tematyki wskazuje jak du popularno

na caym wiecie zyska monitoring zanieczyszczenia gleb przy zastosowaniu metod

magnetycznych. Do zbioru wspomnianych prac naley doda inne prace angielskie (Hay i in.,

1997), czeskie (Kapicka i in., 1999), estoskie (Bityukowa i in., 1999), bugarskie (Jordanova i

in., 2004), czy szwajcarskie (Spassov i in., 2004).

10

3. To teoretyczne

3.1 Diamagnetyzm, paramagnetyzm i ferromagnetyzm

Rys. 1 przedstawia rne typy namagnesowania. Jeeli substancja umieszczona w polu

magnetycznym uzyskuje namagnesowanie o kierunku zgodnym z tym polem, lecz o przeciwnym

zwrocie, to zjawisko to jest diamagnetyzmem. Diamagnetyzm jest spowodowany tak

modyfikacj orbit elektronowych w atomach, ktra przeciwdziaa polu magnetycznemu - regua

Lenza (Westphal, 1993, rys.1). Waciwociami diamagnetycznymi charakteryzuje si wikszo

substancji. Do najbardziej znanych nale powietrze, woda, kwarc czy kalcyt. Namagnesowanie

diamagnetykw jest proporcjonalne do zewntrznego natenia pola magnetycznego, jest

stosunkowo sabe i nie zalene od temperatury. W przypadku diamagnetyzmu nie istnieje

zjawisko pozostaoci magnetycznej po usuniciu zewntrznego pola magnetycznego

namagnesowanie substancji diamagnetycznej znika.

rys. 1 Rodzaje namagnesowania orodka skalnego. Czarne strzaki oznaczaj zewntrzne pole magnetyczne, a strzaki biae uzyskane namagnesowanie orodka. Prawe diagramy ukazuj namagnesowanie istniejce po usuniciu zewntrznego pola. (Tarling, Hrouda, 1993)

Jeeli substancja uzyskuje sabe namagnesowanie o

kierunku i zwrocie zgodnym z zewntrznym polem

magnetycznym (rys.1) to zalicza si ona do

paramagnetykw. Zjawisko paramagnetyzmu jest

wywoane brakiem kompensacji w niektrych jonach

spinu jdra i spinu elektronw walencyjnych.

Namagnesowanie paramagnetykw jest proporcjonalne do

wywoujcego je pola, maleje ze wzrostem temperatury i

tak samo jak w przypadku diamagnetykw znika wraz z

wyczeniem dziaajcego pola magnetycznego. Do

paramagnetykw zalicza si wikszo mineraw

zawierajcych elazo (Westphal, 1993).

Trzeci grup substancji stanowi ferromagnetyki.

W przeciwiestwie do poprzednich grup ferromagnetyki

uzyskuj wysokie namagnesowanie w zewntrznym polu

magnetycznym, ktre po usuniciu dziaajcego pola moe

pozosta pod postaci pozostaoci magnetycznej. Namagnesowanie zaley tu od historii

11

magnetycznej materiau, a wpyw temperatury bywa bardzo zoony. Ferromagnetyzm jest

spowodowany sprzeniem midzy jonami, ktrego rezultatem jest rwnolege uporzdkowanie

spinw i ktre wystarcza do przezwycienia ruchw termicznych. Podczas ogrzewania

substancji ferromagnetycznej, w miar wzrostu temperatury, drgania cieplne staj si coraz

wiksze, a w pewnej temperaturze ich wpyw zaczyna przewysza siy porzdkujce zwizane

ze sprzeniem magnetycznym. Uporzdkowanie magnetyczne gwatownie znika i substancja

staje si paramagnetykiem. Temperatura ta to tzw. punkt lub temperatura Curie. Podczas

chodzenia substancji w zewntrznym polu magnetycznym uzyskuje ona ponownie

uporzdkowanie magnetyczne w tej samej temperaturze i staje si znw ferromagnetykiem

(Westphal, 1993). Do najpopularniejszych ferromagnetykw zaliczaj si elazo i wikszo

stali, pewne tlenki elaza (magnetyt, hematyt, tytanomagnetyt), niektre siarczki i wodorotlenki

elaza. Temperatura Curie czystego elaza wynosi 700C, magnetytu 585C, a hematytu 675C

(tab.1).

minera wzr typ magnetyzmu Ms (103 Am-1) TC (C)

Magnetyt Fe3O4 ferrimagnetyk 480 580 Tytanomagnetyt Fe2.4Ti0.6O4 ferrimagnetyk 125 150

Ulvospinel Fe2TiO4 antyferromagnetyk -153 Hematyt Fe2O3 skony

antyferromagnetyk 2.5 675

Ilmenit FeTiO3 antyferromagnetyk -233 Maghemit Fe2O3 ferrimagnetyk 380 590-675

Pirotyn Fe1-xS(0

12

Makroskopowo momenty magnetyczne s skompensowane substancja nie ma pozostaoci

magnetycznej. Przykadem jest tu hematyt. W przypadku getytu dwie podsieci jonw o

przeciwnych zwrotach momentw magnetycznych nie s do siebie cile rwnolege, w zwizku

z czym wystpuje tu efekt niewielkiego namagnesowania. Substancje o takim ukadzie jonw

nazywane s skonymi antyferromagnetykam (McElhinny, McFadden, 1993).

3.2 Parametry magnetyczne w badaniach nad magnetyzmem

rodowiskowym

Prbka materiau, umieszczona w jednolitym polu magnetycznym H, uzyskuje pewne

namagnesowanie M na jednostk objtoci. Miar tego namagnesowania jest podatno

magnetyczna (zob. np.: Irving, 1965; McElhinny i McFadden, 2000). Jest ona parametrem

umoliwiajcym szybk identyfikacj mineraw ferro- i ferrimagnetycznych w orodku

(Thompson i in., 1980; Maher 1986; Verosub i Roberts 1995). Podatno magnetyczna

paramagnetykw i diamagnetykw jest bardzo niska (w przypadku diamagnetykw ujemna),

co powoduje e maj one zwykle niewielki wkad w sumaryczn podatno prbki.

W pracy stosowane s dwa typy: objtociowa i masowa podatno magnetyczna.

Objtociowa podatno magnetyczna materiau jest zdefiniowana jako

namagnesowanie na jednostk pola:

= M/H

W ukadzie SI obie wartoci M i H s wyraone w A/m, a wic jest bezwymiarowe.

Masowa podatno magnetyczna jest uzyskiwana w wyniku dzielenia przez gsto,

co pozwala na wyeliminowanie wpywu tej ostatniej na wyniki bada podatnoci magnetycznej

zrnicowanych materiaw. jest wyraane w m3/kg.

=

Podatno magnetyczna zalena czstotliwociowo Fd

Poniewa podatno magnetyczna jest zalena od koncentracji czy rozmiaru ziaren,

niskie koncentracje ziaren superparamagnetycznych (SP) i wysokie koncentracje ziaren

jednodomenowych (SD) mog charakteryzowa si podobnymi podatnociami. Dla okrelenia

czy wysoka podatno jest spowodowana koncentracj, czy rozmiarami poszczeglnych ziaren,

wykorzystywana jest Fd - podatno magnetyczna zalena czstotliwociowo (van Oorschot,

2001).

Podatno magnetyczna maleje wraz ze wzrostem czstotliwoci oddziaujcego

narzdzia pomiarowego, ale mae ziarna magnetyczne bliskie granicy SP/SD s bardziej

wraliwe na wzrost czstotliwoci ni ziarna due (Thompson, Oldfield, 1986). Oznacza to, e

13

ziarna te maj w niskiej czstotliwoci pomiarowej sygna podatnociowy charakterystyczny dla

SP, a w wysokim zakresie czstotliwoci charakterystyczny dla SD. Zaleno

czstotliwociowa podatnoci magnetycznej orodka jest obliczana z nastpujcego rwnania:

%100=LF

HFLFFd

gdzie Fd - podatno magnetyczna zalena czstotliwociowo, LF to podatno magnetyczna

mierzona w niskiej czstotliwoci (0.47 kHz), a HF to podatno magnetyczna mierzona w

wysokiej czstotliwoci (4.7 kHz). Powysza zaleno jest wykorzystywana do okrelenia

zawartoci SP skadnika w sygnale. Podwyszone wartoci Fd charakteryzuj zwaszcza

ferrimagnetyczne ziarna o rednicy poniej dolnej granicy stabilnie jednodomenowych ziaren (

0.03 m). Dla ziaren z pogranicza SP/SD Fd osiga warto w granicach 7 15% podczas gdy

dla ziaren MD jest mniejszy ni 5 6% (van Oorschot, 2001). Z powyszej przyczyny Fd bywa

pomocna w okreleniu pochodzenia czstek czynnych magnetycznie. Charakterystyczne dla

produktw spalania przemysowego due ziarna magnetytu praktycznie nie reaguj na zmian

czstotliwoci. W takich prbkach Fd zwykle nie przekracza 2%. Stosunkowo wysokie Fd

(prawie 5%) uzyskane dla poziomu glebowego, moe sugerowa obecno SP magnetytu

pochodzenia pedogenicznego (Fialova i in., 2006).

Pozostao magnetyczna to ta cz namagnesowania, ktra pozostaje po usuniciu

zewntrznego pola H. W badaniach rodowiskowych najczciej analizowana jest IRM

magnetyczna pozostao izotermalna, czyli nakadana w zewntrznym polu magnetycznym, w

warunkach laboratoryjnych. IRM wzrasta nieliniowo wraz ze wzrostem dziaajcego pola, a do

poziomu saturacji (SIRM Saturation Isothermal Remanent Magnetisation) (Evans, Heller,

2003). Ograniczenia wikszoci laboratoriw (take laboratorium PIG) powoduj, e mwic o

SIRM, naley rozumie nie faktyczne nasycenie zewntrznym polem, a nasycenie maksymalnym

dostpnym polem. Wykresy SIRM wzgldem s wskanikiem wielkoci ziarna.

Mineray ferrimagnetyczne (magnetyt, maghemit) ulegaj cakowitemu nasyceniu w

polu rzdu 0.3 T, podczas gdy antyferrimagnetyki (hematyt) czy ferromagnetyki (getyt)

potrzebuj pola przekraczajcego 2.5 T. Tak wic brak saturacji dostpnymi w laboratorium

rodkami pozwala oddzieli ferrimagnetyki od pozostaych ziaren magnetycznych. Miar

nasycenia jest wspczynnik S, czyli warto bezwzgldna IRM zmierzonego w polu 0.3 T o

przeciwnym zwrocie, podzielona przez SIRM (zwykle w polu 1 2 T) (King, Channel, 1991):

1500300 SIRMIRMS = . Dla ferrimagnetykw S jest bliskie 1, malejc wraz ze wzrostem

zawartoci mineraw o wysokiej koercji (hematytu). W poniszej pracy zmodyfikowano ten

14

parametr do postaci 1500300 SIRMIRMS = , a wic jest on obliczany jako iloraz IRM

nakadanego w polach 0.3 oraz 1.5 T.

Czstki jednodomenowe (SD) maj najsilniejsz SIRM, podczas gdy MD s znacznie

sabsze (Maher, 1986). Ferrimagnetyczne mineray znacznie atwiej ulegaj namagnesowaniu ni

mineray antiferromagnetyczne, dlatego uzyskuj one SIRM w sabszych polach ni te drugie.

Bezhisterezowa pozostao magnetyczna (ARM)

ARM jest czsto rozwaana jako najbliszy laboratoryjny analog dla naturalnej

pozostaoci magnetycznej (NRM) prbki. ARM jest pozostaoci magnetyczn nakadan

poprzez umieszczenie prbki w wolno malejcym zmiennym polu przy jednoczesnej obecnoci

staego pola magnetycznego (zwykle 50 100 T). ARM jest bardzo czua na obecno

jednodomenowych ziaren silnie ferrimagnetycznych mineraw (zwaszcza magnetytu i

maghemitu) i wzrasta wraz ze wzrostem koncentracji tych mineraw (Oldfield, 1991).

Charakterystyka termomagnetyczna

Namagnesowanie i podatno s wasnociami orodka, ktre ulegaj zmianom pod

wpywem zmiany temperatury, a zmienno ta jest charakterystyczna dla poszczeglnych

mineraw. Z tego powodu wykres zmian namagnesowania z temperatur moe by uywany dla

okrelania mineralogii (Banerjee i in., 1993). Krzywe termomagnetyczne daj informacje o

punktach Curie (TC). Mineray diamagnetyczne czy paramagnetyczne nie wykazuj temperatury

Curie. Namagnesowanie indukcyjne w czstkach diamagnetycznych jest niezalene od

temperatury, a czstki paramagnetyczne podporzdkowuj si zasadzie Curie: namagnesowanie

indukcyjne jest proporcjonalne do odwrotnoci absolutnej temperatury.

Krzywa Curie jest zazwyczaj mierzona w powietrzu, gdzie obecno tlenu w trakcie

ogrzewania moe powodowa (czciowe lub cakowite) utlenienie prbki. To utlenienie

zmienia skad fazowy mineraw magnetycznych, a to powoduje znieksztacenie wynikowej

krzywej. Zmiany namagnesowania na okrelonych temperaturach mog zatem przedstawia nie

punkty Curie, a przejcie jednych mineraw w inne. Za prawdziwy punkt Curie naley uzna

ten, w ktrym w trakcie chodzenia pojawia si na powrt namagnesowanie materiau. Dla

zweryfikowania krzywej termomagnetycznej, wskazane jest przeprowadzenie analizy w kilku

krokach ogrzewania. Jeeli krzywa namagnesowania pozostaje odwracalna po ogrzaniu do

okrelonej temperatury, oznacza to, e nie zaszy adne chemiczne procesy. Wyjtek stanowi

hematyt i getyt, w przypadku ktrych domeny magnetyczne rosnco porzdkuj si wzgldem

pola indukujcego i w ten sposb mog dawa wysze namagnesowanie po ogrzaniu (zob. np.:

van Oorschot, 2001).

15

Ptla histerezy

Wszystkie materiay magnetyczne, ktre nosz pozostao magnetyczn wykazuj po

umieszczeniu w cyklicznym polu magnetycznym ksztat krzywej magnesowania w postaci ptli

histerezy. Histereza oznacza namagnesowanie materiau, ktre pozostaje pod wpywem

zewntrznego indukowanego pola magnetycznego. Jest ona przedstawiana poprzez wykres

zmian namagnesowania w cyklicznym polu (rys.2).

rys.2 Przykadowa ptla histerezy (Evans, Heller, 2003). Bc sia koercji, Bcr sia koercji pozostaoci magnetycznej, Ms namagnesowanie saturacyjne, Mrs saturacyjna pozostao magnetyczna

Na podstawie ksztatu ptli histerezy

mona wnioskowa o dominujcym

rozmiarze ziarna czy te obecnoci

mieszanki mineralnej. Rys.3 przedstawia

trzy rne ksztaty ptli. Ptla a jest

stosunkowo szeroko otwarta na poziomie

niskiej koercji. Jej prostoktny ksztat

wskazuje na obecno SD-czstek magnetytu. W przykadzie b, skadnik ferrimagnetyczny jest

prawie nieobecny. Sigmoidalna ptla jest zamknita i wskazuje na obecno gruboziarnistego

magnetytu. Na diagramie c mieszanka mineraw o rnych koercjach moe prowadzi do

widocznego ksztatu talii osy. Niewykluczona jest nawet obecno takich mineraw

wysokokoercyjnych jak getyt czy hematyt.

rys.3 Przykadowe ksztaty ptli histerezy. (Evans, Heller, 2003)

Z ptli histerezy odczytywane s trzy wskaniki skadu mineralnego i rozmiaru ziarna:

namagnesowanie saturacyjne (Ms), saturacyjna pozostao magnetyczna (Mrs) i sia koercji (Bc).

Ms jest parametrem opisujcym skad mineralny i reprezentuje maksymalny moment

magnetyczny (mierzony w polu magnetycznym), ktry moe by wyindukowany w materiale

magnetycznym. Bc jest wskanikiem mineralogicznym (wysoki dla hematytu i getytu, ale niski

dla magnetytu), jak rwnie rozmiaru ziaren (jest wyszy dla SD i PSD ni dla MD w tym

samym materiale) (Eyre i Shaw, 1994, McElhinny i McFadden 2000; Dunlop 1995; tab.2). Wraz

16

z si koercji pozostaoci (Bcr otrzymane z krzywej powrotnej demagnetyzacji) te cztery

parametry mog by przedstawione na diagramie Daya (Day i in., 1977): Mrs/Ms wzgldem

Bcr/Bc. Day przeprowadzi eksperyment w wyniku ktrego wyznaczy dla magnetytu granice

stref SD, PSD i MD. Zaznaczajc parametry opisujce histerezy: Mr/Ms oraz Bcr/Bc na diagramie

log-log, wyniki uoyy si wzdu linii wzrostu wielkoci ziarna od najmniejszych

jednodomenowych (SD) ziaren - przy najwikszym Mrs/Ms, do najwikszych ziaren

multidomenowych (MD) przy najmniejszych Mrs/Ms. Std, jeeli prbki zawieraj tylko

magnetyt i tytanomagnetyt, mona wyznaczy dominujcy rozmiar ziarna na podstawie

diagramu Daya (zob. np. Oorschot, 2001).

Tab.2 Wartoci graniczne wspczynnikw Mrs/Ms i Bcr/Bc dla ziaren jednodomenowych (SD, pseudo-jednodomenowych (PSD) i wielodomenowych (MD) (Day i in., 1977)

Parametry wtrne

Przy niewielkich koncentracjach mineraw magnetycznych, jak to jest w przypadku

sedymentw i gleb, parametry koercji s niezalene od koncentracji, a wyraaj gwnie

mineralogi i rozmiar ziaren. Mrs i podatno s co prawda zalene od koncentracji, ale rwnie

odzwierciedlaj zmiany w mineralogii i uziarnieniu. Kiedy pojedynczy minera magnetyczny

dominuje w prbce, iloraz dwch zalenych od koncentracji parametrw daje wspczynnik,

ktry jest od niej niezaleny. W ten sposb mona interpretowa trendy wielkoci uziarnienia.

Najpopularniejszymi tak uzyskanymi wspczynnikami uywanymi dla okrelenia rozmiarw

ziarna magnetycznego czy ich koncentracji s: ARM/SIRM, SIRM/, ARM/, /MS (Oorschot,

2001).

Iloraz ARM (wyraanej w Am-1) przez warto naoonego pola (Am-1) daje

bezwymiarowy ARM - podatno ARM. Wykres ARM wzgldem moe by uywany dla

celw granulometrycznych (King i in., 1982). Zmiany nachylenia krzywej wskazuj na zmiany

rozmiaru ziarna natomiast fluktuacje wzdu jednolitego nachylenia (wzdu gwnego trendu)

wskazuj na zmian wielkoci koncentracji materiau magnetycznego. Wspczynnik ARM/ jest

uytecznym parametrem dla okrelania proporcji ziaren regularnych do nieregularnych, pod

warunkiem e dominujcym mineraem magnetycznym jest magnetyt (Verosub i Roberts, 1995).

W tym przypadku wspczynnik bdzie odwrotnie proporcjonalny do wielkoci ziaren

magnetycznych. W przedstawianej pracy nakadane pole zawsze byo tej samej wielkoci,

dlatego te do analizy wykrelono wykresy ARM/ - podzielenie ARM przez nie wpywa na

ksztat wynikowej krzywej.

SD PSD MD Mrs/Ms 0.5 0.5 0.1 0.05 Bcr/Bc 1.0 1.5 1.5 4.0 4.0

17

Wspczynnik ARM/SIRM osiga najwysze wartoci dla jednodomenowych czstek

ferrimagnetycznych - stosowany jest dla identyfikacji ich obecnoci (Hanesch i Petersen, 1999,

Lecoanet i in., 2001). Wspczynnik SIRM/ osiga wysokie wartoci dla hematytu (ok. 200

kA/m), a niskie dla magnetytu (ok. 1.5 50 kA/m). Dodatkowe obnienie wartoci moe by

spowodowane obecnoci SP lub paramagnetykw (Maher, 1986; Verosub i Roberts 1995). W

warunkach naturalnych parametr ten pozostaje zwykle poniej 30 kA/m. Dla substancji

monomineralnych (bez ziaren SP) wspczynnik jest bardzo silnie skorelowany z wielkoci

ziaren i maleje z jego wzrostem (Opdyke i Channell, 1996).

/MS pokazuje relatywne zmiany podatnoci spowodowane przez ziarna SP. Poniewa

MS jest niezalene od rozmiarw ziaren, a podatno jest wysoka dla SP i znacznie nisza dla

ziaren SD-MD, podwyszenia tego parametru wskazuj na obecno SP (Banerjee, 1993).

Parametr ten nie jest analizowany w poniszej pracy poniewa histerezy (a wic take jej

parametry) zostay okrelone tylko dla piciu prb z rnych lokalizacji.

3.3 Mineray magnetyczne w glebach

elazo jest czwartym, w kolejnoci pod wzgldem masy, pierwiastkiem w skorupie

ziemskiej (O 47%, Si 47%, Al 8%, Fe 5%), a co za tym idzie jest powszechnym

skadnikiem wielu mineraw. Tylko nieliczne z nich wykazuj wasnoci magnetyczne.

Warunki ziemskie powoduj, e elazo prawie zawsze wystpuje w poczeniu z innymi

pierwiastkami, zwaszcza z tlenem (Evans, Heller, 2003). W badaniach nad magnetyzmem

rodowiskowym rozwaane s trzy grupy: tlenkw, wodorotlenkw oraz siarczkw. Na wielko

sygnau magnetycznego wpywa gwnie obecno mineraw z grupy tlenkw: magnetyt

tytanomagnetyt, a take stowarzyszonych z materi organiczn koncentracji siarczkw elaza.

Magnetyt i hematyt czsto osigaj 5% cakowitego skadu ska wulkanicznych, a w skaach

sedymentacyjnych czsto poziom nieznacznie mniejszy.

Magnetyt Fe3O4

Magnetyt wystpuje w skaach magmowych, metamorficznych i osadowych (take w

lunych osadach). Jest on wanym rdem rudy elaza - przykadem s ogromne zoa w

pnocnej Szwecji. Wasnoci kierunkowe magnetytu zostay odkryte w Chinach ok. 2000 lat

temu, co pocigno za sob jego eksploatacj w celu produkcji pierwszych, prymitywnych

kompasw.

Magnetyt jest gstym, lnico czarnym mineraem, cakowicie nieprzezroczystym w

cienkich pytkach mikroskopowych. Ma on regularn, spinelow struktur krystalograficzn. 14

anionw O2- buduje szecienn kostk (8 naronych oraz 6 w centralnych punktach kadej ze

cian). Taka struktura tworzy dwie przestrzenie midzywzowe (tetraedraln i oktoedryczn) w

18

ktrych ulokowane s kationy elaza (Fe3+ i Fe2+). Jest to minera szczeglnie wany ze wzgldu

na bardzo wysokie podatnoci, a zarazem stosunkowo niszej anizotropii magnetycznej ni u

innych mineraw. Jego temperatura Curie to 580C.

Atomy elaza czsto zastpowane s tytanem, tworzc grup tytanomagnetytw,

poczwszy od magnetytu (Fe3O4), a koczc na ulvospinelu (Fe2TiO4). Oglny wzr

tytanomagnetytw zosta zapisany jako Fe3-xTixO4 (0x1). Wraz ze wzrostem zawartoci Ti

spada zdolno do namagnesowania (ulvospinel jest antyferromagnetykiem). W okreleniu

zawartoci Ti pomaga analiza termomagnetyczna temperatura Curie obnia si wraz ze

wzrostem zawartoci Ti (Evans, Heller, 2003).

W rodowiskach ska magmowych, najwaniejsz rol odgrywaj

magnetytowo/ilmenitowe przerosty. Rosn one poprzez czciowe utlenianie

tytanomagnetytw. Jeeli chodzenie jest wystarczajco wolne, moe nastpi wytrcenie

prowadzce do separacji dwch wanych faz, zwykle zblionych do czystego magnetytu i

czystego ilmenitu. Obie fazy s poprzerastane ze sob mikrostrukturalnie. W ten sposb

pojawiaj si obszary z urozmaiconym morfologicznie magnetytem, ktrego efektywna wielko

jest znacznie mniejsza od rozmiaru caego ziarna.

Hematyt -Fe2O3

Minera ten pojawia si czsto, zwaszcza w glebach i osadach, ktre s przedmiotem

magnetycznych bada rodowiskowych. Jest on rwnie odpowiedzialny za namagnesowanie

czerwonych piaskowcw i iowcw, ktre s gwnym rdem informacji w klasycznym

paleomagnetyzmie. Do hematytowych rud elaza naley np. olbrzymie zoe wydobywane w

krainie Wielkich Jezior (pnocne USA).

Hematyt ma heksagonaln struktur krysztau. Niewielkie odchylenie od antyparalelizmu

powoduje, e wykazuje on saby ferromagnetyzm, z punktem Curie 675C. Bdc 200 razy

sabszym pod wzgldem namagnesowania od magnetytu, jest on bardziej stabilny termicznie.

Przy chodzeniu od punktu Curie, namagnesowanie hematytu ronie gwatownie do poziomu,

ktry utrzymuje si do temperatury okoo -15C. W tej temperaturze hematyt przekracza tzw.

punkt transformacji Morina, w ktrym zanika ferromagnetyzm (Evans, Heller, 2003).

Maghemit -Fe2O3 Podobnie jak hematyt jest to minera czsto wystpujcy w glebach. Maj one taki sami

wzr chemiczny. Rni si natomiast struktur krysztaw i wasnociami magnetycznymi.

Maghemit jest w peni utlenion form magnetytu ma regularn struktur krystalograficzn,

troch drobniejsz ni magnetyt. Proces utleniania powoduje zrnicowanie jonw elaza dwie

trzecie to Fe2+ i Fe3+ podczas gdy pozostaa jedna trzecia jest usunita z sieci. Miejsca z ktrych

zostay usunite atomy pozostaj puste. Temperatura Curie (645C) jest trudna do okrelenia -

19

w podwyszonych temperaturach dochodzi do nieodwracalnej zmiany w ukadzie

krystalograficznym w kierunku hematytu, powodujc spadek namagnesowania. To

charakterystyczne zachowanie jest czsto bardziej przydatne w trakcie ustalania skadu

mineralnego badanego orodka ni temperatura Curie sama w sobie. Interpretacj naley

przeprowadza bardzo uwanie poniewa temperatura, w ktrej nastpuje przemiana jest bardzo

zmienna zanotowano temperatury od 250 do 900C i wydaje si by zalena od rozmiarw

ziarna i obecnoci innych elementw (Evans, Heller, 2003).

Wodorotlenki elaza

Wodorotlenki elaza powstaj w wyniku wietrzenia ska podoa. Spord nich

magnetycznie istotny jest jedynie getyt (-FeOOH). Ma on heksagonaln struktur i jest

antyferromagnetykiem, chocia wykazuje rwnie saby ferromagnetyzm. Temperatura Curie to

120C, namagnesowanie jest troch sabsze ni hematytu. Innymi wartymi zapamitania

wodorotlenkami s lepidokrokit i limonit, gdy w wyniku przemian chemicznych powstaje z

nich magnetyt i hematyt.

Siarczki elaza

Fe czy si z siark w rnych proporcjach tworzc szereg odrbnych mineraw.

Jednym z powszechniejszych jest piryt (FeS2), ktry jest paramagnetykiem. Dla zagadnie

magnetyzmu rodowiskowego najwaniejszymi s pirotyn i greigit. Pirotyn jest zwykle

drugorzdnym skadnikiem ska magmowych, metamorficznych i osadowych jak rwnie rud

siarki, np. grniczy okrg Sudbury (Kanada).

Pirotyn krystalizuje w siedmiu formach. Najpowszechniejszymi s Fe7S8, ktry jest

jednoskonym ferrimagnetykiem oraz Fe9S10 ktry jest heksagonalnym antyferromagnetykiem.

Temperatura Curie pirotynu to 320C. W praktyce obie wymienione odmiany s odnajdywane

czsto w bliskim ssiedztwie, w skutek czego wasnoci magnetyczne naturalnych prbek mog

by bardzo zmienne. Chocia Fe9S10 jest antyferromagnetykiem w pokojowych warunkach, to w

temperaturze powyej 200C przechodzi przemian krystalograficzn stajc si

ferrimagnetykiem z temperatur Curie 265C. Wynika z tego, e podczas ogrzewania prbki

zawierajce Fe9S10 wykazuj gwatowny wzrost namagnesowania powyej 200C.

Greigit (Fe3S4) jest czsto obecny w rodowiskach sedymentacyjnych. Jest on silnie

zwizany z redukcj siarczanow, warunkami beztlenowymi w ktrych powstaje wiele

jeziornych i morskich osadw, gdzie reprezentuje poredni etap chemicznego procesu

prowadzcego do pirytu. Greigit czsto pojawia si jako pochodna bakterii magnetotaktycznych

yjcych w rodowiskach bogatych w siark. Ma on regularn struktur krystalograficzn.

Temperatura Curie wynosi 330C, a wic podobnie jak w przypadku pirotynu (Roberts, 1995).

20

Obecnoci autogenicznych, magnetycznych siarczkw elaza zanotowano zwaszcza w

osadach jeziornych i wodach brakicznych. W osadach pozbawionych detrytycznych mineraw

magnetycznych, syn-depozycyjne powstawanie autogenicznego greigitu lub pirotynu moe

zapisa wiarygodn pozostao magnetyczn. Natomiast przeciwna sytuacja ma miejsce w

przypadku ich powstawania w wyniku procesw post-depozycyjnych, kiedy to mineray te mog

dawa wtrne kierunki paleomagnetyczne. Formowanie si siarczkw elaza w rodowisku

sedymentacyjnym wymaga procesw geochemicznych, w ktrych porednicz mikroorganizmy,

w szczeglnoci bakterie odpowiedzialne za dekompozycj materii organicznej.

Wglany elaza

Syderyt (FeCO3) jest paramagnetykiem powszechnym w osadach wglanowych. Czsto

powstaje w wyniku bezporedniego wytrcania si z wody morskiej czy jeziornej. Jest on

odnajdywany w yach hydrotermalnych i w buach konkrecyjnych. Z punktu widzenia

magnetyzmu syderyt staje si wany ze wzgldu na produkty jego utleniania magnetyt,

maghemit i hematyt (Evans, Heller, 2003).

Oprcz powyszych naturalnych czstek mineraw czynnych magnetycznie, w

badaniach rodowiskowych wane s take te pochodzenia antropogenicznego, wytworzone w

wyniku np. spalania w hutach, cementowniach, elektrowniach wglowych.

Przed spaleniem wgiel kamienny jest zasadniczo niemagnetyczny. Podczas spalania

obecny w nim piryt (FeS2) dysocjuje tworzc pitoryn (Fe7S8). Powyej temperatury 1076C

pirotyn ulega rozkadowi na siark i elazo, ktre tworzy sferoidalne czstki (sferule) o rednicy

rzdu 20 m, czciowo utleniajc si do magnetytu (Fe3O4). W dolnych warstwach atmosfery

czstki te mog osiada na budynkach i rolinnoci, lub opada bezporednio na gleb (Flanders,

1994). W zalenoci od rda emisji sferule charakteryzowa si mog rn struktur,

wielkoci oraz skadem chemicznym. Najczciej s to tlenki elaza, rzadziej z domieszkami

tytanu, manganu. Sferule byy czsto opisywane w literaturze (m.in. Fialova i in., 2006; Matsek

i in., 2003; Heller, Evans, 2003), jak rwnie duo miejsca zostanie im powicone w obecnym

opracowaniu.

21

4. Metodyka bada, ich cele i zakres

4.1 Pomiary podatnoci magnetycznej

rys.4 MS2 - mostek firmy Bartington

Pomiary, suce opracowaniu mapy podatnoci

magnetycznej poziomu dolnego - P2, wykonano przy uyciu

mostka brytyjskiej firmy Bartington MS2 (rys.4) z czujnikiem

MS2W. Czujnik ten suy gwnie do wykonywania analiz

termomagnetycznych, ale moliwe jest take jego wykorzystanie w

warunkach laboratoryjnych dla podstawowych pomiarw

podatnoci. Analizy profili glebowych uzupeniono pomiarami

podatnoci czujnikiem MS2B (rys.5). Umoliwia on pomiar w

dwch czstotliwociach pola elektromagnetycznego: 0.47 kHz (lf)

i 4,7 kHz (hf). Na podstawie tych pomiarw obliczany jest

wspczynnik Fd (rozdz. 3.2), bdcy wskanikiem wielkoci ziaren magnetycznych, co jest

istotne dla stwierdzenia czy s one pochodzenia pedogenicznego czy antropogenicznego

(Fialova i in., 2005).

rys.6 Kalibracja czujnikw MS2W i MS2B - pomiar wykonany na 10 prbach gleby o penym zakresie podatnoci magnetycznej.

Aby wyniki pomiarw

za pomoc obu czujnikw byy

porwnywalne konieczne byo

przeprowadzenie ich kalibracji.

Wykonano j na zbiorze 10

prb o podatnociach z zakresu

0 1000*10-5 j. SI. Wyniki

kalibracji przedstawiono na

rys.6. Jak wida pomiary wykonane czujnikiem MS2W s zgodne z pomiarami czujnika MS2B w

dolnym zakresie czstotliwoci. Pojawiajce si rozbienoci s zaniedbywalne, dlatego

zdecydowano, e wyniki uzyskiwane za pomoc MS2W nie wymagaj korekcji.

Oprogramowanie udostpnione przez producenta pozwala na bezporedni zapis przez

komputer wynikw pomiarw lub redniej obliczonej z kilku kolejnych pomiarw dla

poszczeglnej prby. Moliwy jest take wybr pomidzy pomiarem podatnoci masowej i

2 3 4 5 6 7 8 9 10

0

100

200

300

400

500

600

(*1

0-8 m

3 /kg

)

MS2WMS2B - MS2B -

po

da

tno m

agn

ety

czn

a

Kalibracja MS2W z MS2B

niska czstotliwowysoka czstotliwo

numer prbki

rys.5 Czujnik MS2B

22

objtociowej, wybr ukadu jednostek (SI lub cgm) oraz dokadnoci pomiaru w przypadku

najsabszych prb mona wykona pomiar z podwyszon czuoci. W przypadku wyboru

podatnoci objtociowej przed pomiarem naley wprowadzi objto prby, natomiast w

przypadku podatnoci masowej mas prby.

W opracowaniu stosowany jest ukad jednostek SI. Objtociowa podatno magnetyczna

jest bezwymiarowa wyraana w j. SI. W celu przeliczenia na podatno masow , naley

podzieli przez gsto prby. Std jednostk jest m3/kg. Naley jednak pamita, e gsto

musi by wyraona w g/cm3, co tumaczy rnic o trzy rzdy wielkoci pomidzy obiema

podatnociami dla tej samej prby (np. = 1*10-5 j.SI przy gstoci 1kg/m3, czyli 1000g/cm3

daje = 1*10-8 m3/kg). W dalszej czci opracowania wyniki pomiarw laboratoryjnych oraz

mapy wyraone s w m3/kg stosowanie podatnoci masowej wyklucza wpyw zrnicowania

gstoci mierzonego orodka. Pomiary terenowe s natomiast zapisane w j. SI przyczyn jest

metoda pomiaru. Stosowany czujnik MS2D indukuje pole i odbiera sygna z warstwy gleby o

rys. 7 Lokalizacja punktw oprbowania wykorzystanych do konstrukcji poszczeglnych map podatnoci magnetycznej: P1, P2 oraz rnicowej P1-P2.

23

gruboci okoo 10 cm. W warunkach polowych nie jest okrelana gstoci mierzonego orodka, a

co za tym idzie nie moliwe jest przeliczenie wyniku pomiaru na podatno masow .

W celu opracowania mapy podatnoci magnetycznej podglebia obszaru Polski

wykorzystano zbir ok. 14.5 tys. prb pobranych w regularnej siatce 5 x 5 km, z gbokoci 0.4

0.6 m, zgromadzonych w ramach realizacji Atlasu geochemicznego Polski (Lis, Pasieczna,

1995). Rozkad punktw oprbowania przedstawiony zosta na rys.7. Analogiczny zbir z

grnego poziomu glebowego zosta przebadany przez zesp Instytutu Podstaw Inynierii

rodowiska PAN. Na podstawie wynikw opracowany zosta atlas: Podatno magnetyczna

gleb Polski (Magiera i in., 2002). W skali caego kraju dolny poziom nie by badany jak do tej

pory zarwno pod wzgldem magnetycznym jak i geochemicznym.

Z kadej z oryginalnych prb (o objtoci 100 ml) odsypano 10 cm3 taka jest bowiem

objto pojemnikw wykorzystywanych do pomiarw za pomoc MS2W. Poniewa wszystkie

prby miay jednakow, cile okrelon objto, dlatego zdecydowano si na pomiary

podatnoci objtociowej jednokrotne okrelenie objtoci dla caego zbioru prb

przyspiesza w znacznym stopniu rejestracj pomiarw. W nastpnej kolejnoci zwaono kad

prb. Oba pomiary zostay zapisane w bazie danych, a nastpnie obliczono z nich wartoci

podatnoci masowej .

Na podstawie zbiorw pomiarw grnego i dolnego poziomu oprbowania opracowano

trzy mapy podatnoci magnetycznej: P1 poziom grny, P2 poziom dolny oraz P1 - P2

rnica pomidzy oboma poziomami.

4.2 Konstrukcja map podatnoci magnetycznej

Mapy stanowice punkt wyjciowy dalszych rozwaa zostay skonstruowane przy

wykorzystaniu oprogramowania Surfer8 firmy Golden Software. Pierwsza wersja mapy

podatnoci magnetycznej gleb grnego poziomu P1 zostaa zawarta w atlasie Magiery i in.

(2002). Regularne i stosunkowo gste oprbowanie umoliwio przyjcie siatki interpolacyjnej o

boku 5 km. Podobny rozmiar zastosowano w biecym opracowaniu. Jako metod interpolacji

przyjto kriging. Metoda ta naley do rodziny estymacji liniowych metod najmniejszych

kwadratw (Journel, 1989).

Mapy obu poziomw gbokociowych zostay przedstawione w postaci izoliniowej, przy

zastosowaniu tej samej skali barw dla takiego samego zakresu wartoci (-20 do 1000*10-8

m3/kg). Inna skala barw zostaa zastosowana jedynie w przypadku mapy rnicowej P1-P2.

Zmiana ta miaa na celu przede wszystkim ostre rozgraniczenie na obszary gdzie rnica

podatnoci pomidzy grnym a dolnym poziomem jest dodatnia lub ujemna. I tak kolory

24

niebieskie wskazuj na wartoci ujemne, a barwy te, przez czerwie do fioletu i ru na

wartoci dodatnie.

Przedstawione w tej pracy mapy zostay opracowane gwnie na bazie oprbowania gleb

wykonanego dla potrzeb Atlasu geochemicznego Polski (Lis, Pasieczna, 1995). Naley

zaznaczy, e na obszarach duych aglomeracji miejskich z wysokim stopniem

uprzemysowienia zagszczenie oprbowania jest wysze, dziki czemu na lokalnych mapach

moliwe jest dokadniejsze okonturowanie zasigu wystpujcych tam zanieczyszcze.

Po skonstruowaniu pierwszej wersji map, zdecydowano o wykonaniu dla wybranych

lokalizacji dodatkowych pomiarw polowych w celu weryfikacji uzyskanych wczeniej

wynikw, a take dodatkowego oprbowania w celu wykonania analiz petromagnetycznych oraz

geochemicznych. Analizy te miay by pomocne w okreleniu rde anomalii. Wykonanie

dodatkowych pomiarw polowych pozwolio na skorygowanie siatki interpolacyjnej mapy

zarwno grnego i dolnego poziomu. Za. 1 przedstawia pierwotn wersj mapy poziomu P1

izoliniow wersj mapy zamieszczonej w atlasie Magiery i in. (2002). Za.2, 3 i 4 przedstawiaj

kolejno skorygowane o wyniki dodatkowych pomiarw mapy poziomw P1 i P2 oraz map

rnicow P1-P2.

4.3 Pomiary IRM i ARM

Pomiary namagnesowania prby wykonywane s przy uyciu magnetometru rotacyjnego

JR-6, firmy AGICO, Czechy. Pomiar strumienia magnetycznego dokonywany jest podczas

szybkiego obrotu prbki zamocowanej wewntrz cewek umieszczonych w ekranach z mumetalu

(Ni - 77%, Fe 14%, Cu 5%, Mo 4%). JR-6 umoliwia automatyczny pomiar

namagnesowania prbki w trzech pozycjach. Moliwa jest take regulacja prdkoci obrotu

prbki, co umoliwia pomiar na prbach kruchych czy sabozwizych. Pomiary materiaw

sypkich wykonywane s przy uyciu

szeciennych pojemniczkw z tworzywa

sztucznego, o pojemnoci 7 cm3.

ARM naoono przy uyciu

demagnetyzera brytyjskiej firmy Molspin Ltd

AF Shielded Demagnetizer (rys.8). Jest to

przyrzd do rozmagnesowania prbek

skalnych polem zmiennym. Elektronicznie

kontrolowane pole osiga szczytow warto

0.1 T przy 180 Hz.

rys. 8 AF Shielded Demagnetizer firmy Molspin Ltd.

25

Cewka rozmagnesowujca, wytwarzajca

pole o wartoci do 1 Oe/m, odizolowana jest

trjwarstwowym ekranem z mumetalu.

Przystawka PARM/ARM, ktra suy do

nakadania bezhisterezowej pozostaoci

magnetycznej, zawiera dwa potencjometry

obrotowe definiujce pola, w jakich pole

PARM bdzie wczone lub wyczone.

IRM naoono nasycajc prby w

umownym kierunku Z, w dwch polach: 0.3 T

oraz 1.5 T. Nasycanie zostao wykonane za pomoc magnetyzera pulsacyjnego MMPM9 (rys.

9). Pomierzone IRM0.3 oraz IRM1.5 posuyy wyliczeniu wspczynnika S (rozdz.3.2), sucego

okreleniu skadu mineralnego (mineraw magnetycznych).

4.4 Testy Lowriego

Identyfikacji nonikw magnetycznych w przypadku litych prb skalnych (rozdz. 5.7.1)

dokonano poprzez przeprowadzenie tzw. testu Lowriego (Lowrie, 1990). Metoda ta polega na

poddaniu prbki skalnej oddziaywaniu pola magnetycznego o trzech nateniach (tu: 0.1, 0.4 i

1.3 T) wzdu trzech osi prbki. W ten sposb nakadana jest izotermiczna pozostao

magnetyczna IRM. Nastpnym krokiem jest poddawanie prbki stopniowemu

rozmagnesowywaniu termicznemu i towarzyszce mu pomiary pozostaoci magnetycznej (RM).

Wyniki s przedstawiane w postaci wykresw zmiany RM w funkcji temperatury, dla

poszczeglnych osi prbki. Umoliwiaj one analiz temperatur blokujcych dla grup ziaren

ferromagnetycznych o rnych przedziaach koercji. W przypadku prezentowanych analiz

przedziay te to odpowiednio: 0 0,1 T; 0,1 0.4 T i 0.4 1.3T.

4.5 Analizy termomagnetyczne zwyke

rys.10 Schemat urzdzenia do pomiarw krzywych termo-magnetycznych VFTB.

Pomiary termomagnetyczne,

jak rwnie analizy ptli histerezy,

wybranych separatw magnety-

cznych zostay wykonane dziki

uprzejmoci dr Norberta Nowaczyka, w laboratorium paleomagnetycznym

GeoForschungZentrum (GFZ) w Poczdamie.

rys. 9 Magnetyzer pulsacyjny MMPM9

26

rys. 11 VFTB w laboratorium paleomagnetycznym GFZ

Pomiary krzywych termomagnetycznych wykonano urzdzeniem VFTB (Variable Field

Translation Balance). Oglny schemat VFTB zosta przedstawiony na rys. 10, a zdjcie

aparatury w poczdamskim laboratorium na rys.11. Wynikowe krzywe pomiarowe przedstawiaj

zapis zmian namagnesowania nasycenia (Js, czasem Ms) w funkcji temperatury w stopniach

Celsjusza. Pomiary wykonywane s na prbkach wielkoci okoo 0.2 cm3. W uchwycie

umieszczane s lune sedymenty lub mocno rozkruszony orodek skalny.

Podstaw konstrukcji VFTB jest standardowa waga

Curie, wyposaona w elektromagnes, piec

cylindryczny chodzony wod, cznik termiczny i

prosty uchwyt wielkoci okoo 0.2 cm3. Uchwyt z

prbk jest umocowany do przechwytujcej cewki i

zawieszony na cienkich ykach umoliwiajcy

poziomy ruch uchwytu. W przeciwiestwie do

klasycznej wagi Curie, elektromagnes ma paskie

bieguny, a prbka jest umieszczona w przestrzeni

jednorodnego pola magnetycznego pomidzy biegunami. Wok przestrzeni pomiarowej

umieszczony jest cylindryczny kwadrupol wytwarzajcy niewielkie, zmienne, gradientowe pole

magnetyczne, ktre wymusza na prbce poziome oscylacje w jednolitym, staym polu

elektromagnesu. Natenie staego pola, ktre indukuje moment magnetyczny w prbce jest

mierzone przez czujnik Halla. Czstotliwo cewek gradientowych, ktra jest rwna

czstotliwoci rezonansu umocowania uchwytu prbki, wynosi 2.4 Hz.

4.5 Ptle histerezy

Krzywe histerezy zostay pomierzone urzdzeniem MicroMag

(rys.12), dla piciu prb o odbiegajcym od innych prb ksztacie krzywych

termomagnetycznych. MicroMag umoliwia rwnie w peni automatyczn

rejestracj izotermalnej pozostaoci magnetycznej (IRM). Urzdzenie

dziaa w zakresie pola 2.2 Tesli. Elektromagnes wprowadza moment

magnetyczny do prbki, ktra jest

wprowadzana w oscylacj przez par

cewek wytwarzajcych zmienne,

gradientowe pole magnetyczne.

Oscylacja prbki, proporcjonalna do jej momentu

magnetycznego jest przechwytywana przez piezo-

kryszta, ktry przetwarza mechaniczny ruch w napicie.

rys.12 MicroMag

rys.13 Prbka dostosowana do pomiarw urzdzeniem MicroMag

27

W zalenoci od stosowanego uchwytu, mierzone mog by prby o maksymalnych masach 50,

100 lub 200 mg. Typowy przykad prby o rednicy okoo 3mm widoczny jest na zdjciu

powyej (rys.13). Prba sedymentw (50 mg) przytwierdzona zostaa do kwarcowej podstawki.

4.6 Badania geochemiczne

Analizy geochemiczne zostay wykonane w Centralnym Laboratorium Chemicznym PIG.

Na bazie dowiadcze zebranych w trakcie opracowywania m.in. Atlasu geochemicznego

Polski (Lis, Pasieczna, 1995) wybrano kwasowy sposb ugowania prbek. Taki sposb

ugowania jest bowiem najbardziej przydatny dla bada w dziedzinie ochrony rodowiska,

poniewa uwalniana i oznaczana jest ta cz pierwiastka, ktra jest sabo zwizana z nonikiem,

a wic atwo migrujca, stanowica najwiksze zagroenie dla organizmw ywych jest ona

najatwiej przyswajalna przez roliny.

Zawarto Hg okrelono metod absorpcyjnej spektrometrii atomowej w poczeniu z

generacj zimnych par (CV-AAS Cold Vapour Atomic Absorption Spectrometry), natomiast

pozostaych pierwiastkw metod atomowej spektrometrii emisyjnej ze wzbudzeniem

plazmowym (ICP-AES Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry).

Dodatkowo wykonano pomiary pH.

4.7 Analizy SEM

Na podstawie przeprowadzonych wczeniej analiz magnetycznych wybrano zestaw prb,

ktre poddano analizie pod skaningowym mikroskopem elektronowym (SEM). Separaty

wykonano rcznie przy uyciu magnesu. Ze wzgldu na zrnicowan wielko ziaren

magnetycznych, niektre prby zostay wstpnie przesiane, a separaty wykonano dla dwch (a

czasem trzech) frakcji.

28

5. Wyniki

5.1 Mapy podatnoci magnetycznej wybrane anomalie i ich polowa

weryfikacja.

Za.1 przedstawia map poziomu P1 w wersji pierwotnej, tzn. wykrelonej na podstawie

zbioru pomiarw wykonanych przez Magier i in. (2002). Wraz z map poziomu P2, w wyniku

dodatkowych pomiarw polowych, zostay one poddane korekcie. Za. 2, 3 i 4 przedstawiaj

obie mapy, a take map rnicow z uwzgldnieniem opisanych poniej zmian.

We wprowadzeniu (rozdz. 1) zdefiniowane zostao pojcie anomalii podatnoci

magnetycznej. Zielone obszary widoczne na mapach P1 i P2 to rejony o podatnociach bliskich

redniej wartoci 1810-8 m3/kg. Na poziomie P1 obejmuj one znacznie wikszy procent

obszaru Polski. Jest to prawdopodobnie wywoane tym, e czsto na poziomie P2 prby pobrane

zostay ju z poziomu podoa, charakteryzujcego si zazwyczaj niszymi podatnociami.

Drug przyczyn tego zjawiska s pyy opadowe rnego pochodzenia, z ktrych najdrobniejsze

czstki s przenoszone na bardzo due odlegoci, przez co s obecne nawet w parkach

narodowych (Kapika i in., 2003), a wic miejscach uwaanych za ostoje naturalnego

rodowiska. W przypadku obszarw rolniczych dodatkowym rdem niewielkiego wzrostu

podatnoci tylko w grnym poziomie gleby moe by nawoenie pl uprawnych pestycydami

(Shi R., 2006).

Negatywne anomalie (barwy ciemnozielone i granatowe), czyli obszary charakteryzujce

si < 1810-8 m3/kg, s obecne na poziomie P1 gwnie we wschodniej czci kraju, a znacznie

szerzej rozprzestrzenione na poziomie P2. wiadcz one o obecnoci gwnie mineraw

diamagnetycznych i waciwie braku ferromagnetykw, co jest charakterystyczne dla gleb

bielicowych i powych (rozdz. 5.2). Anomalie pozytywne (barwy te, poprzez pomaracz do

brzw) obecne na pozostaych obszarach wiadcz o obecnoci w glebach mineraw

ferromagnetycznych pochodzenia zarwno naturalnego jak i antropogenicznego. Okrelenie

rde jest moliwe dziki badaniom, ktre zostan opisane w kolejnych rozdziaach. Wstpny

podzia moe by natomiast wykonany analizujc trzeci z przedstawionych map map

rnicow (za.4). Dodatnia anomalia na tej mapie oznacza, e podatno na poziomie P1 jest

wysza ni na poziomie P2, a wic naley si spodziewa wpywu czynnikw

antropogenicznych. Klasycznym przykadem takiej anomalii jest obszar Grnolskiego

Zagbia Wglowego. Anomalia ujemna oznacza natomiast, e wysza podatno zostaa

zaobserwowana na poziomie dolnym, co niemal jednoznacznie wskazuje na jej naturalne rdo.

Przykady takich anomalii s widoczne w pnocnej i pnocno-zachodniej czci kraju.

29

Do weryfikacji wybrano nastpujce anomalie:

Stporkw bardzo silna, lokalna anomalia, o promieniu ok. 10

km, ale zbudowana waciwie na jednym punkcie oprbowania, w

ktrym to dla grnego poziomu uzyskano podatno: 1660.410-8

m3/kg, a dla dolnego poziomu 1155.710-8 m3/kg. Dodatkowe prace

terenowe nie potwierdziy istnienia tak znacznie podwyszonych

wartoci w badanym rejonie, dlatego te punkt zosta usunity z bazy

danych. Odrzucenie punktu likwiduje cakowicie zarwno opisywan anomali jak rwnie

towarzyszc jej (otaczajc od zachodniej strony) ujemn anomali bdc efektem przyjtej

metody interpolacyjnej. Naley doda, e opisywany, anomalny punkt oprbowania jest

zlokalizowany (wg Mapy Polski systemu GPS) na obszarze zabudowanym (miejscowo

Sorbin).

Wzdw (na linii Krosno Sanok) anomalia obecna jedynie na

poziomie P1, sugerujca antropogeniczny charakter rda, oparta na

punkcie o wartociach: grny poziom 118.510-8 m3/kg, dolny

poziom 3210-8 m3/kg. Jako dodatkowe wykonano pomiary polowe

na poudniowym kracu Wzdowa, w starym parku oraz na kach. W

obu przypadkach podatno magnetyczna wahaa si w zakresie 4

1010-5 j. SI. Podwyszone wartoci (380 i 8410-5 j. SI) pomierzono jedynie w bezporednim

ssiedztwie starej, w znacznym stopniu zaronitej, drogi parkowej. Powysze wyniki skoniy

do wprowadzenia korekty wartoci podatnoci magnetycznej w anomalnym punkcie poziom

P1: 1010-8 m3/kg, poziom P2: 1510-8 m3/kg.

Przecz upkowska anomalia wielkoci obejmujca sze

punktw badawczych, faktycznie zbudowana na dwch o

wartociach: na poziomie P1: 69710-8 m3/kg i 27510-8 m3/kg, na P2:

56110-8 m3/kg i 55310-8 m3/kg. W bezporednim ssiedztwie

pomierzono wartoci rzdu 2010-8 m3/kg. Terenowe pomiary nie

potwierdziy istnienia anomalii. Anomali t zweryfikowano ze

wzgldu na brak przesanek wskazujcych na moliwo istnienia w tym rejonie rde zarwno

naturalnych jak i pochodzenia antropogenicznego obszar niezabudowany,

nieuprzemysowiony, w duym stopniu zalesiony. Pomierzone podatnoci nie przekraczay

wartoci 1510-5 j. SI. Wprowadzono korekt, dla obu punktw odpowiednie: P1: 23 i 2510-8

m3/kg, P2: 24 i 2610-8 m3/kg, usuwajc w peni anomali.

30

Morasko (na poudnie od Jarosawia) anomalia zbudowana na

punkcie o wartociach: grny poziom P1 126.410-8 m3/kg, dolny

poziom P2 284.310-8 m3/kg. Dodatkowe prace pomiarowe w terenie

nie potwierdziy istnienia anomalii dla P1 uzyskano wartoci 15

2010-5 j. SI, (pomimo, e pomiary byy wykonywane w pobliu huty

szka Jarosaw). Do bazy punktw pomiarowych wprowadzono

wic korekt: poziom P1: 2010-8 m3/kg, poziom P2: 1510-8 m3/kg.

dolina Wisy punkt 164 weryfikuje ujemn anomali rnicow,

opart na jednym punkcie badawczym (poziom P1: 1310-8 m3/kg,

P2: 5510-8 m3/kg). Pomiary terenowe wykonano take na dwch

poziomach w obu przypadkach uzyskano warto 3510-5 j. SI,

podczas gdy w bezporednio ssiadujcym punkcie 163 wyniosy

one odpowiednio jedynie 14 i 910-5 j. SI. Zgodno wynikw

terenowych z laboratoryjnymi potwierdza istnienie anomalii, nie wskazujc jednoznacznie jej

rda. Zrnicowanie wynikw na niewielkim obszarze wskazuje na to, e s to zmiany bardzo

lokalne, niejednorodne. rdo anomalii moe by dwojakiego rodzaju: naturalne osady

tarasw zalewowych Wisy, lub antropogeniczne zwizane z pozostaociami dawnego

osadnictwa. Potwierdzeniem naturalnego rda anomalii zdaje si by punkt 165, czyli

okresowy, wyschnity potok. W wyniku pomiarw w zboczu doliny potoku uzyskano

podwyszone wartoci podatnoci magnetycznej, a rdzawy kolor charakteryzuje zwietrzeliny

glin morenowych, bogatych w elazo (7410-5 j. SI). W dnie potoku znajduj si czarne wiry i

piasek ok. 6010-5 j. SI, ale s to utwory naniesione.

plaa pod Tolkmickiem punkt weryfikujcy zosta pomierzony

cile w centrum dodatniej anomalii wyznaczonej na dolnym

poziomie (maksymalna podatno w P2 wynosi 31910-8 m3/kg)

pomiarami laboratoryjnymi (na poziomie P1, punkt nie by badany).

Na play uzyskano : 6 3010-5 j. SI. Na gbokoci 10 15 cm

znajduje si cienka warstwa szarych iw o podatnoci 6 810-5 j. SI.

W pewnym oddaleniu od play, w zboczu przy drodze zanotowano wartoci 27, 70, 9010-5 j. SI,

ktrych rdem mog by piaski z mineraami cikimi. Nad i pod nimi znajduj si natomiast

utwory piaszczyste o niskich podatnociach. Obserwacje te potwierdzaj anomali okrelon

pomiarami laboratoryjnymi. Co prawda warto 31910-8 m3/kg przekracza znacznie wszystkie

polowe obserwacje, ale biorc pod uwag ich znaczne zrnicowanie na niewielkim odcinku,

mona przyj, e tak silna anomalia faktycznie istnieje i dlatego nie wprowadzono adnej

korekty.

31

Zalew Wilany - punkty 168, 169 zostay pomierzone w rejonie

silnej anomalii zarejestrowanej badaniami laboratoryjnymi zarwno

na poziomie P1 (50 12010-8 m3/kg) jak i na poziomie P2 (6510-8

m3/kg). Pomiary polowe wykonane na punkcie 169 wskazuj na

wartoci dla grnego poziomu rzdu 30 13010-5 j. SI, na dole za

jedynie 1010-5 j. SI, potwierdzajc w ten sposb istnienie anomalii na

grnym poziomie. W punkcie tym pobrano dla dalszych analiz trzy prby iu ciemnoszarego,

przechodzcego w ciemnobrzowy. Wyniki analizy zostan opisane w dalszych rozdziaach. O

antropogenicznym charakterze anomalii (by moe o mniejszym zasigu ni to jest widoczne na

mapie) mog wiadczy wyniki pomiarw polowych w punkcie 168. Wartoci potwierdzajce

istnienie tak silnej anomalii zarejestrowano jedynie w bezporednim ssiedztwie utwardzonej

drogi (w promieniu do 5 m od niej).

Darowo pomiary polowe nie potwierdziy istnienia anomalii.

Jedynie w pobliu drogi ulowej zarejestrowane zostay wartoci

rzdu 50010-5 j. SI. Wprowadzono korekt wartoci w banku danych,

zamieniajc warto pomiaru laboratoryjnego na poziomie P1 z

15110-8 m3/kg na 1510-8 m3/kg, na P2 z 4410-8 m3/kg na 410-8

m3/kg. Warto 1510-8 m3/kg przyjto jako poredni pomidzy

pomiarami w punktach 172 i 173, gdzie na zaoranym gruncie, kilka metrw od drogi,

pomierzono wartoci 10 2710-5 j. SI. Dalsze pomiary w bliskim ssiedztwie wykazay, e

mog zdarzy si w tym rejonie bardzo lokalne odstpstwa od ta, w zakresie 40 13010-5 j. SI,

ktre tak jak w rejonie delty Wisy mog by zwizane z okruchami, fragmentami cegie czy

ceramiki.

Godowo punkty 180, 181 punkt 180 pomierzony zosta

dokadnie w miejscu poprzedniego oprbowania. W warunkach

laboratoryjnych uzyskano na powierzchni 11210-8 m3/kg, natomiast

na poziomie P2 30510-8 m3/kg. W warunkach polowych jedynie

3010-5 j. SI. Punkt 181 zosta usytuowany w centrum ujemnej

anomalii rnicowej. W punkcie tym (podobnie jak w poprzednio

opisywanym) pobrano prbki gleby i podglebia, ktre poddano analizom opisywanym w

dalszych rozdziaach. Dodatkowe pomiary terenowe potwierdziy brak anomalii na powierzchni

(2510-5 j. SI) wyjtkiem jest bezporednie ssiedztwo drogi, gdzie podatno osiga poziom 42

19010-5 j. SI.

32

5.2. Oglna charakterystyka podatnoci magnetycznej prbek

glebowych.

Charakterystyka magnetyzmu gleby jest uwarunkowana zarwno skadem mineralnym

podoa, jak i procesami pedogenezy. Zazwyczaj jest ona take zakcona wpywem

zanieczyszcze pochodzenia przemysowego. Dalsz analiz przeprowadzono przy

wykorzystaniu dwch map: mapy glebowej (za.5, Biaousz 1997) oraz mapy utworw

czwartorzdowych (za.6 na podst. Znosko, 1968).

Poszczeglnym punktom oprbowania, ktre posuyo opracowaniu map podatnoci

magnetycznej, przypisano jeden z wydzielonych na mapie (za.5) 17 typw gleb oraz typ

podoa, na ktrym gleba zostaa wyksztacona (za.6). Jednym z wydziele na mapie glebowej

s gleby antropogeniczne. Wydzielenie to obejmuje wikszo obszaru Grnolskiego Zagbia

Wglowego. Za.7 zawiera tabelaryczne zestawienia podstawowych statystyk (rednia, mediana,

odchylenie standardowe) dla poszczeglnych wydziele oraz zestawienie dla rnego rodzaju

podoa przy tym samym typie wyksztaconej gleby.

Zazwyczaj rednia jest znacznie wysza od mediany. Rnica wskazuje na pojawianie si

w populacji pojedynczych bardzo wysokich podatnoci, ktre jako skrajne wartoci s odrzucane

przy obliczaniu mediany, a ktre naley czy z wpywem czynnikw antropogenicznych.

Analizy statystyk w kierunku okrelenia zakresw podatnoci specyficznych dla czystych gleb

poszczeglnych wydziele najlepiej przeprowadza z powyszego powodu na medianach

dolnego poziomu oprbowania jest on bowiem ze swej natury mniej naraony na ewentualne

zanieczyszczenia (nisze wartoci podatnoci magnetycznej). Rys. 14 przedstawia wybrane

histogramy rozkadu podatnoci w poszczeglnych przypadkach. Histogramy podkrelaj, jakie

zmiany zachodz przy przejciu na dolny poziom oraz pomagaj w oszacowaniu granicznej

wartoci dla czystych gleby. Spord przedstawionych przykadw bardzo wyranie wyrnia

si rozkad podatnoci gleb antropogenicznych. W przeciwiestwie do pozostaych grup wartoci

s tu rozoone rwnomiernie w bardzo rozlegym przedziale (zarwno w P1 jak i P2). Zupenie

odmienny charakter maj histogramy czarnoziemu i czarnych ziem. W przypadku czarnoziemu

widoczne jest wyrane maksimum na poziomie okoo 2510-8 m3/kg, zarwno na poziomie P2

jak i P1. Znakomita wikszo prb na poziomie mieci si w przedziale 0 5010-8 m3/kg, ktry

to przedzia naley uzna za wartoci typowe dla naturalnego czarnoziemu. Rozkad prb

czarnych ziem jest zbliony ksztatem do czarnoziemowego, ale maksimum przesunite jest w

stron niszych wartoci okoo 1010-8 m3/kg na P2; 1510-8 m3/kg na P1.

33

rys. 14 Histogramy rozkadu podatnoci magnetycznej wybranych typw gleb na poziomach P1 i P2 w odniesieniu do histogramu oglnego, tj. wsplnego dla wszystkich przebadanych prb.

Gleby brunatne prezentuj rozkad podobny do czarnych ziem z maksimum rzdu 1010-8

m3/kg na P2. Wartoci tego rzdu s widoczne na mapie Polski (za. 3) jako rozlega anomalia w

pnocnej i pnocno-zachodniej czci Polski. Obszarowi temu powicony zosta dalszy

rozdzia opracowania (rozdz. 5.6). Pozostae typy gleb przedstawiaj charakterystyki

podatnociowe zblione do rozkadu gleb bielicowych i bielic czy gleb powych. Maksimum

rozkadu przypada na wartoci rzdu kilku jednostek (0 510-8 m3/kg), rozkad jest bardzo

wski, a lokalizacje w ktrych wartoci podatnoci przekraczaj 3010-8 m3/kg naley analizowa

pod ktem zanieczyszczenia gleb czynnikami antropogenicznymi.

Na podstawie za. 7 naley wysnu jeden bardzo istotny wniosek: silniejszy zwizek

pomidzy wysokoci anomalii podatnoci a typem podoa gleby ni sam gleb.

Podwyszone podatnoci s charakterystyczne dla czarnoziemw i gleb brunatnych, ale tych

34

wyksztaconych na lessach i glinach zwaowych (moreny). Podwyszone wartoci niezalenie od

rodzaju gleby wystpuj w utworach wyksztaconych na gnejsach czy granitoidach. Skrajnie

wysokie wartoci przekraczajce 10010-8 m3/kg wystpuj niemal we wszystkich podgrupach i

naley je wiza z czynnikami antropogenicznymi. Jest to jednak przewanie czynnik

drugorzdny, co potwierdza dotychczasowe badania (Dearing, 1996) Charakterystyczn cech

wydzielenia gleb antropogenicznych jest take dua rnica mediany pomidzy poziomami P1 i

P2. Takie zjawisko sugeruje w P1 du zawarto silnie magnetycznych czstek pochodzenia

zewntrznego, ktre raczej nie przemieszczaj si w gb gleby (na gb. 0.4 0.6 m podatnoci

magnetyczne s znacznie nisze).

W przypadku czarnoziemw czy gleb brunatnych istnieje moliwo cisego okrelenia

ich naturalnej charakterystyki badajc poziomy kopalnych gleb. Poniej przedstawione zostan

wyniki bada przeprowadzonych na zbiorze profili zawierajcych zarwno poziomy gleb

kopalnych jak i wspczesnych.

5.3 Gleby lessowe

W poniszym rozdziale zostanie opisanych szereg profili glebowo-lessowych, ktrych

lokalizacja zostaa przedstawiona na rys.15. Porwnanie charakterystyk poziomw kopalnych ze

wspczesnymi pozwoli wyodrbni cechy opisujce czyste utwory oraz te bdce pod wpywem

czynnikw antropogenicznych.

Gleby wyksztacone na lessach to gwnie gleby brunatne i czarnoziemy, ktre

charakteryzuj si podwyszon podatnoci magnetyczn. Badania Nawrockiego i in. (1998),

Jeleskiej i in. (2004) wskazuj wyranie, e podwyszone wartoci s pochodzenia

pedogenicznego. Charakteryzuj si nimi gleby kopalne, a wic nie naraone na wpywy

antropogeniczne.

Klasa gleb czarnoziemnych obejmuje gleby tworzce si w klimacie umiarkowanie

kontynentalnym przy udziale rolinnoci kowo- lub leno-stepowej, bd w warunkach klimatu

umiarkowanie wilgotnego przy udziale rolinnoci leno-kowej. Powstaj one z rnych ska

macierzystych (lessy, gliny, iy, rzadziej piaski gliniaste).

Geneza gleb brunatnoziemowych nie zostaa jednoznacznie ustalona. Przyjmuje si, e

mogy one powsta z osadw polodowcowych w okresach klimatycznych ciepych, bd

wilgotnych (atlantycki, subborealny) wraz z masowym pojawieniem si drzew liciastych, a

szczeglnie dbu. W okresie subatlantyckim, wobec ozibienia si klimatu i inwazji drzew

iglastych, wytworzyy si warunki sprzyjajce procesom wymywania i bielicowania. W tym

okresie mogy wytworzy si gleby brunatne wyugowane, pseudoglejowe i bielicowane (Uggla,

1983):

35

Gleby brunatne najczciej powstaj pod lasami liciastymi i mieszanymi, ale niekiedy rwnie

pod borami mieszanymi ze ska macierzystych rnego pochodzenia. Najczciej s to skay

osadowe mechaniczne: gliny, lessy, utwory pyowe wodnego pochodzenia, piaski, piaskowce.

Mog te tworzy si na niektrych magmatytach.

Gleby brunatne waciwe charakteryzuje je profil o budowie A1(B)C. Granice pomidzy

poszczeglnymi poziomami genetycznymi zacieraj si w wyniku dziaalnoci organizmw

glebowych, w wyniku czego powstaj poziomy przejciowe, a profil przybiera posta: A0-A1-

A1(B)-(B)-(B)C-C pod lasem i Ap-A1(B)-(B)-(B)C-C w uprawie rolnej.

rys. 15 Lokalizacja profili lessowych (granatowe kka) analizowanych w kolejnych podrozdziaach na tle zasigu wystpowania utworw lessowych (pomaraczowe obszary. Profile: 1 Baborw; 2 Branice; 3 Racibrz; 4 Zota; 5 Feliks; 6 Nieledew; 7 Jarosaw; 8 Nehrybka; 9 Humniska.

5.3.1 Baborw

Profil w Baborowie (500615.3; 175824.4; 246.5 m n.p.m.)

zosta pobrany z wykopu o gbokoci 1 m wykonanego na pograniczu pola

uprawnego, w bezporednim ssiedztwie ciany nieczynnego obecnie

wyrobiska eksploatacyjnego cegielni. Czarnoziem ma miszo blisko 50 412

materia zwaowy bogaty w czci

krzemianowe

gleby pierwotne o nierozwinitym

profilu

gleby brunatne

gleby brunatne wyugowane

gleby powe

gleby powe bielicowane

gleby bielicowe

36

cm, przy czym pierwsze 20 cm to warstwa uprawna. Jest on wyksztacony na utworach

lessowych, opisanych jako less modszy grny, bardzo sabo wysortowany u gry sabiej ni u

dou (Maruszczak, 1991). Prby zostay pobrane w odstpie 10 cm. Schemat profilu

przedstawiono na rys. 16. Poziom gleby uprawnej podkrelony jest podwyszona zawartoci

fosforu oraz obnionym pH.

rys.16 Profil Baborw wraz z wynikami bada, kolejno: podatno , wspczynniki Fd, ARM i ARM/, S oraz wyniki analiz geochemicznych. Czerwonym kolorem oznaczono na profilu prby wymieniane w tekcie.

Czarnoziem charakteryzuje si podwyszonymi wartociami podatnoci magnetycznej, z

wyran rnic pomidzy pomiarami LF i HF. Wynikajca z tego wysoka warto Fd,

wskazuje na wielofazowo czstek czynnych magnetycznie. Dla niemal caego badanego

odcinka Fd przewysza poziom 4%, co moe oznacza naturalne rdo sygnau magnetycznego

(rozdz. 3.2; Fialova, 2006). Przebieg krzywych ARM oraz ARM/ wskazuje na znaczny wzrost

wielkoci ziaren magnetycznych przy jednoczesnym spadku ich koncentracji wraz z przejciem z

poziomu glebowego do lessowego podoa. Zmianie tej towarzyszy wzrost procentowej

zawartoci elaza, przy rwnoczesnym spadku podatnoci magnetycznej i niewielkim obnieniu

wspczynnika S.

rys.17 Krzywe termomagnetyczne prb BB1, BB3, BB9. Ogrzewanie krzywa czerwona, chodzenie krzywa granatowa.

37

Oznacza to, e w obrbie strefy przejciowej i podoa wzrasta zawarto mineraw

magnetycznych o podwyszonej koercji, np. hematytu, tworzcego wiksze ziarna i

charakteryzujcego si znacznie nisz podatnoci ni magnetyt. S bliskie 1 w obrbie

czarnoziemu oznacza dominacj wanie magnetytu lub maghemitu (rozdz.3.2, King, Channel,

1991).

Potwierdzeniem obecnoci magnetytu s wyniki termoanaliz wykonanych dla prb BB1 i

BB3 (rys.17). Materia ulega penemu rozmagnesowaniu w temperaturze 580C, bez

dodatkowych ugi na krzywej ogrzewania, co oznacza dominacj wanie magnetytu.

Stosowany typ termoanaliz sabo pokazuje obecno hematytu nie zaznacza si ona na krzywej

termomagnetycznej uzyskanej dla BB9 (strefa przejciowa). Przejawem hematytu moe by

jedynie najsabsze (spord badanych prb) namagnesowanie pocztkowe, tj. w temperaturze

20C.

5.3.2 Branice

Profil zosta pobrany w cegielni Branice (500248.7; 174813.4;

307 m n.p.m.). W eksploatowanych odsoniciach cegielni wystpuj mao

misze lessy modsze i starsze, a poniej glina morenowa ze zlodowacenia

Odry (Maruszczak, 1991). Oprbowano dwa odcinki profilu: grny

obejmujcy wspczesn gleb oraz dolny, lecy okoo 6 m niej, w dolnej czci wyrobiska

obejmujcy bagienn gleb wraz z oglejonym rzecznym podoem (rys. 18). Gleba wspczesna

charakteryzuje si rednio-wysokimi podatnociami magnetycznymi (rzdu 2010-8 m3/kg). Fd

na wysokoci powyej 4% wskazuje na naturalne rdo czstek magnetycznych.

rys.18 Profil Branice wraz z wynikami bada, kolejno: podatno , wspczynniki Fd, ARM i ARM/, S. Czerwonym kolorem oznaczono na profilu prby wymieniane w tekcie.

Warto wspczynnika S maleje wraz z

gbokoci, co w poczeniu ze wzrostem

wielkoci ziaren i spadkiem ich koncentracji

(spadek ARM/) moe oznacza wzrost

zawartoci hematytu w tym kierunku.

Termoanaliza wykonana na prbie BR2

(rys.19) wykazuje obok dominujcego

magnetytu obecno maghemitu wygicie

krzywej ogrzewania w okolicy 350C - 400C,

415

38

wiadczce o zachodzcej przemianie fazowej. Ksztat krzywej termomagnetycznej prby BR5

ma przebieg odpowiadajcy czystemu magnetytowi prba ulega penemu rozmagnesowaniu w

temperaturze 580C.

rys. 19 Krzywe termomagnetyczne prb BR2, BR5. Ogrzewanie krzywa czerwona, chodzenie krzywa granatowa.

Dolny poziom glebowy znacznie si

rni od grnego znacznie nisze

podatnoci, nisze wartoci ARM/, znacznie

nisze wartoci wspczynnika S (rzdu 0.8), oznaczajce wiksze rozmiary ziaren i mniejsz ich

koncentracj co jest charakterystyczne dla gleb oglejonych.

5.3.3 Racibrz

Prbki pobrano z wykopu o gbokoci 0.5 m wykonanego na skraju

pola uprawnego w pobliu Raciborza (500805.4, 181205.5; 210 m

n.p.m.). Schemat litologiczny wraz z wykonanymi badaniami

petromagnetycznymi przedstawiony zosta na rys. 20. W rozdziale 5.5.1

przedstawiony zosta przykad anomalii podatnoci magnetycznej w otoczeniu drogi znajdujcej

si w bliskim ssiedztwie opisywanego tu profilu. Wyniki poniszych analiz mog suy jako

parametry naturalnego ta dla drogowej anomalii.

rys.20 Profil Racibrz wraz z wynikami bada, kolejno: podatno , wspczynniki Fd, ARM i ARM/, S. Czerwonym kolorem oznaczono na profilu prby wymieniane w tekcie.

Krzywa podatnoci magnetycznej

potwierdza wnioski wstpnej analizy

mapy obszaru Polski (rozdz. 5.2).

Wartoci mieszcz si ona w przedziale

20 3510-8 m3/kg charakterystycznym

dla gleby brunatnej. Fd przekracza 4% co

wiadczy o wielofazowoci czstek

magnetycznych, a wic o ich

prawdopodobnie naturalnym charakterze.

Na poziomie podoa (less oglejony) Fd

osiga niemal 8% czemu towarzyszy spadek ARM oraz wspczynnika ARM/, wiadczcy o

skokowym wzrocie rozmiarw ziaren i spadku ich koncentracji. Jest to wic taki sam schemat

413

39

jak w opisanych wczeniej dwch profilach zwaszcza w przypadku oglejonego poziomu gleby

kopalnej w Branicach.

Termoanalizy wykonane na prbach RAC2 (na gbokoci 10 cm) oraz RAC7 (podoe

lessowe) rys.21 wskazuj na magnetyt jako dominujcy minera czynny magnetycznie. Obie

prby ulegaj rozmagnesowaniu w temperaturze 580C.

rys. 21 Krzywe termomagnetyczne prb RAC2, RAC7. Ogrzewanie krzywa czerwona, chodzenie krzywa granatowa Niewielkich domieszek innych mineraw

(siarczkw, maghemitu) mona dopatrywa si

w ksztacie krzywej RAC2, gdzie sabo

zarysowuj si dodatkowe punkty przemian

fazowych na poziomach temperatur 250C i 400C. Powstae w wyniku ogrzewania czstki

magnetytu czy (w drugim przypadku) hematytu spowodoway podniesienie namagnesowania

krzywej chodzenia.

Oprcz opisanego powyej profilu pobrano cztery prby brunatnej gleby lenej (poziom

akumulacyjny): Rac1L, Rac2L, Rac3L, Rac4L. Wyniki analiz petromagnetycznych

przeprowadzonych na tych prbach przedstawione zostay w tab. 3. Parametry s zblione do

tych uzyskanych dla profilu, tzn. S > 0.9 wskazuje na przewag magnetytu, a wysokie wartoci

Fd oznaczaj ziarna wielofazowe. jest charakterystyczne dla gleb brunatnych, wyksztaconych

na podou lessowym.

lF

[10-8 m3/kg]

hF

[10-8 m3/kg]

Fd

[%] ARM IRM0.3 IRM1.5 ARM/ S

RAC1L 36.12 34.77 3.7 0.113 5.83 6.28 3.12E-03 0.93

RAC2L 24.36 23.40 3.9 0.098 3.68 3.94 4.04E-03 0.93

RAC3L 23.77 22.76 4.3 0.093 3.57 3.72 3.89E-03 0.96

RAC4L 19.89 18.89 5.0 0.074 2.59 2.76 3.74E-03 0.94

tab.3 Parametry petromagnetyczne prb Rac1L, Rac2L, Rac3L, Rac4L.

5.3.4 Zota (koo Sandomierza)

Odsonicie Zota znajduje si 5 km na poudnie od Sandomierza, w

grnej czci lewego zbocza doliny Wisy, na wysokoci 178 m n.p.m. Gwne

zbocze w Zotej jest przecite niewielk dolin, czciowo wypenion

lessami. Profil o dugoci 16 m zosta opisany przez Prszysk-Bordas i in.

(Maruszczak, 1985, tab.4).

40

tab.4 Opis profilu na podstawie Prszyskiej-Bordas i in. (Maruszczak, 1985) 0.00 0.30 obecny poziom humusowy 0.30 2.45 jasno oliwkowo-brzowy less 2.45 2.90 horyzont akumulacji ciemno brzowego humusu, wytworzony na lessie gleba

czarnoziemopodobna 2.90 3.00 szarobrzowy, oglejony horyzont eluwialny, wytworzony na lessie, z du

zawartoci wgla drzewnego 3.00 3.90 brzowy horyzont iluwialny rozwinity na lessie, z czstkami ilastymi.

Horyzonty d i e przecite pseudomorfozami lodowych klinw, wypenionych materiaem humusowym

3.90 4.50 jasno oliwkowo-brzowe osady piaszczysto-mulaste 4.50 5.00 oliwkowo-ty laminowany less, deponowany w wodzie 5.00 5.20 oliwkowo-te iy aluwialne z licznymi konkrecjami CaCO3 5.20 5.30 piaski gruboziarniste 5.30 7.65 oliwkowo-te, pseudooglejone (brzowo-te plamy) aluwialne muy z

ziarnami piaskw, wirw, ukonie warstwowane, z pojedynczymi limakami 7.65 7.80 jasno oliwkowo-brzowe wiry z grudkami podcielajcego materiau 7.80 12.90 iy warwowe i muowce ilaste osadzane w niemal stojcej wodzie, zbudowane z

serii o miszoci 1.5 cm warstw brzowych iw i grubszych serii oliwkowo-tych iw lub iowo-muowych warstw (miszoci 2-3 cm na dole, wyej do 10 cm, nawet do 25 - 30 cm). Na gbokoci 9.40 10.30 m warstwy silnie pofadowane wynikajce z przemraania.

12.90 14.30 jasno-te aluwialne piaski rnoziarniste, ukonie warstwowane, zawierajce wiry skandynawskie

14.30 16.00 muy oliwkowo-ty 16 - iy, prawdopodobnie trzeciorzdowe.

rys. 22 Zdjcie wykopu, z ktrego pobrano prby profili glebowych a) Z i b) ZW

W ramach opracowania

oprbowano dwie czci odsonicia

(rys.22). Profil Zota wierzchowina

(ZW) obejmuje 1.50 m grnej

czci profilu (rozpoczynajc od

poziomu darniny). Profil Zota d

(Z) obejmuje odcinek 2.50 m w

dolnej czci profilu, zawierajcej poziom kopalnego czarnoziemu. Szkic obu odcinkw zosta

przedstawiony odpowiednio na rys. 23 i 26.

Poziom czarnoziemu kopalnego o miszoci ponad 0.5 m wyranie zaznacza si na

krzywych , ARM i ARM/. Podobnie jak w przypadku opisanego poniej profilu w cegielni

Feliks, zawarto procentowa Fe nie wykazu