GADAM CentrePHYSICS IN EARTH SCIENCES ENVIRONMENT AND ARCHEOLOGY
 
GADAM Centre
Main Page


ZZR 2007
ZZR 2008
ZZR 2009
ZZR 2010
ZZR 2011
 

ZZR 2009

TEMATYKA BADAŃ - REALIZOWANE PRACE DOKTORSKIE I HABILITACYJNE

Badanie zjawiska luminescencji
Adamiec G. - realizacja pracy habilitacyjnej.

Badanie termicznie indukowanej optycznie stymulowanej luminescencji

W zakresie badań termicznie indukowanej optycznie stymulowanej luminescencji wykonane zostały przeprowadzone eksperymenty w wyniku których udało się dokładniej ustalić naturę pochodzenia tego sygnału, który pozwala na zwiększenie zasięgu datowania kwarcu do 1 miliona lat. Prace zostały przeprowadzone podczas 3-miesięcznego pobytu na Uniwersytecie w Aberystwyth w Walii, w ramach projektu ATIS.

Przeprowadzone oryginalne doświadczenia pozwoliły określić jako źródło sygnału TT OSL dwie pułapki elektronowe o głębokości nieco większej aniżeli główna pułapka odpowiedzialna za OSL, a w temperaturze pokojowej o mniejszej stabilności termicznej. Przeprowadzone obliczenia pozwoliły na określenie granicy wieku do ok. 1 miliona lat, kiedy to niedoszacowanie wieku wynikające z niestabilności termicznej sygnału może wynieść ok. 10%.

Ponadto ustalono iż pomiędzy cyklami pomiarowymi TT OSL, konieczne jest wygrzewanie próbki do 350°C w celu dokładnego wyzerowania sygnału TT OSL. Jest to wygrzewanie do temperatury wyższej aniżeli sugerowane we wcześniejszych publikacjach innych autorów. Zastosowanie nowego protokołu zaowocowało uzyskaniem krzywej wzrostu o bardzo korzystnych parametrach (patrz rysunek poniżej). Uzyskano również bardzo dobre odtwarzanie dawki laboratoryjnej. Oczekuje się iż nowy protokół pomiarowy pozwoli na uzyskiwanie lepszych oszacowań dawki pochłoniętej przez kwarc w osadach geologicznych.

Rysunek 1

Rysunek 1. Krzywa wzrostu dla sygnału TT OSL z zastosowaniem proponowanego protokołu pomiarowego. Dla dawki zerowej uzyskano sygnał o wartości zero, a dla dawki 320 Gy uzyskano praktycznie identyczną wartość sygnału mierzonego, co wcześniej nie było osiągalne. Mały wykres wskazuje krzywą zaniku TT OSL podczas stymulacji. Dla dawki zerowej praktycznie mierzone jest tło.

Badanie zjawiska luminescencji
Moska P. - realizacja pracy habilitacyjnej.

Analiza materiału badawczego zgromadzonego w ramach projektu ATIS (podczas pobytu na stażu naukowym w Risø National Laboratory), badane były właściwości luminescencyjne pojedynczych ziaren kwarcu pochodzących z próbki z Sahary. Analiza sygnału luminescencyjnego pochodzącego od pojedynczych ziaren kwarcu pozwoliła na wykrycie jak dużo ziaren zostało wygrzanych i jaki ma to wpływ na końcowy wynik datowania luminescencyjnego.

Badanie prowadzone były z wykorzystaniem czytników luminescencji najnowszej generacji wyposażonych w specjalną przystawkę umożliwiającą pomiary sygnału luminescencyjnego z pojedynczych ziaren kwarcu, produkcji Risø. W wyniku tych badań opracowana została procedura umożliwiająca rozróżnienie, czy badany materiał przechodził w przeszłości procesy wygrzewania. Procedura ta opiera się na badaniu rozkładów natężenia sygnału luminescencyjnego uzyskanego z poszczególnych ziaren kwarcu. Na potrzeby tych badań zarejestrowano sygnał z ponad 40000 ziaren kwarcu. Wynikiem opracowania tej procedury jest możliwość stwierdzenia, że badany materiał nie przechodził w przeszłości procesów wygrzewania w wysokiej temperaturze. Badana próbka została datowana na 10500 lat. Badania te prezentowane były w formie wystąpienia na międzynarodowej konferencji poświęconej tematyce luminescencyjnej w 2009 roku: Second Asia Pacific Conference On Luminescence and Electron Spin Resonance Dating 2009, Ahmedabad, Indie.

Analiza profilu lessowego z Białego Kościoła w celu stworzenia stworzenie chronologii wysokiej rozdzielczości dla wybranych obszarów lessowych w Polsce na podstawie wyników datowania metodami luminescencyjnymi oraz 14C. Badania te mają pomóc w uporządkowaniu problemów związanych ze stratygrafią późnoplejstoceńskich sekwencji lessowo-glebowych w zachodniej Polsce. Wstępne wyniki prezentowane były na Loesfest 2009 - Novy Sad, Serbia.

Zastosowanie izotopu Cs-137 do modelowania erozji gleb
Poręba G. - realizacja pracy habilitacyjnej

W bieżącym roku kontynuowano rozpoczęte prace mające na celu zbadanie natężenia procesów denudacji zachodzących współcześnie i w przeszłości, a związanych z działalnością ludzką. Problem ilościowej oceny natężenia procesów denudacji zachodzących w przeszłości i to zarówno w czasach historycznych jak i prehistorycznych nie jest do chwili obecnej rozwiązany. Badania te pozwolą z jednej strony na ocenę wpływu działalności człowieka na środowisko naturalne obecnie i w przeszłości oraz ocenę dynamiki i charakteru tych zmian, a z drugiej pozwolą na dopracowanie metodologii datowania młodych i bardzo młodych osadów. Badania związane z zastosowaniem izotopu cezu-137 w dalszym ciągu, wzorem lat ubiegłych, koncentrowały się na obszarach lessowych południowej Polski. Jest bowiem wiadome, że obszary lessowe są narażone na występowania spłukiwania powierzchniowego już przy niewielkich nachyleniach terenu, a dla nachyleń rzędu kilku procent to zagrożenie przyjmuje się jako silne. Na gruntach ornych, zwłaszcza na polach pozbawionych pokrywy roślinnej, obserwuje się nasilenie procesów erozji. W połączeniu z nie zawsze właściwie prowadzonymi zabiegami agrotechnicznymi może powodować że tempo erozji na obszarach lessowych użytkowanych rolniczo może być znaczne. Jako znacznika procesów denudacji może być z powodzeniem stosowany cez-137. Jest on izotopem, który dostał się do środowiska naturalnego na skutek próbnych wybuchów broni jądrowej oraz w wyniku awarii elektrownii atomowych. Cez, który opadł na powierzchnię terenu ulega stosunkowo szybko zaadsorbowaniu na powierzchni cząsteczek gleby. Jego przemieszczanie na skutek procesów chemicznych jest niewielkie. Podlega on redystrybucji jedynie razem z cząsteczkami gleby na powierzchni których jest zaadsorbowany. Ta właściwość umożliwia stosowanie go do badania procesów erozji i akumulacji. Metoda znacznika 137Cs pozwala na określenie zarówno stref erozji i akumulacji, jak również u umożliwia także obliczenie bezwzględnego natężenia erozji i akumulacji. Metoda ta daje jako rezultat uśredniony wynik erozji (akumulacji) dla ostatnich około 50 lat. W toku wstępnych prac wytypowano do badań rozpoznawczych kilka stanowisk w obrębie obszarów lessowych południowej Polski oraz pobrano próbki do badań ze stanowiska w Białej (woj. Opolskie) oraz ze stanowisk w Świerklanach (woj. Śląskie). Prace nad pobranymi próbkami osadów lessowych są w toku. W chwili obecnej pobrane próbki zostały przygotowane do pomiarów aktywności 137Cs oraz naturalnych radioizotopów tj. 238U, 232Th oraz 40K. Dla dużej części próbek wykonane zostały już pomiary aktywności.

Ze stanowiska Ujazd (woj. Opolskie) zostały pobrane próbki gleb i osadów w obrębie kateny stokowej w celu zbadania rozkładu przestrzennego aktywności antropogenicznego cezu-137 oraz naturalnego ołowiu-210. Celem tych badań jest zastosowanie izotopu ołowiu-210 do badania procesów erozji i akumulacji zachodzących w obrębie użytkowanego rolniczo stoku lessowego. Jednocześnie w pobranych próbkach wykonano pomiary wybranych właściwości fizykochemicznych gleby. Prowadzone prace pozwolą na skonstruowanie modelu denudacji stoku lessowego użytkowanego rolniczo dla ostatnich 50-150 lat. Prowadzone są jednocześnie intensywne prace mające na celu ustalenie występujących w równaniach erozji parametrów, jak również prowadzone są prace nad ustaleniem wpływu selektywnego wypłukiwania drobnej frakcji gleby na szacowaną wartość erozji. Dotychczasowe prace dotyczące terenu Polski zostały podsumowane w postaci referatów zaprezentowanych podczas Konferencji Geomorfologów Polskich w Kielcach oraz konferencji poświęconej erozji gleb w Lublinie, jak również zostały przygotowane i wysłane do druku artykuły pokonferencyjne.

Datowanie radiowęglowe - modele wieku
Michczyński A. - realizacja pracy habilitacyjnej

Torfowisko Pcim-Sucha

Torfowisko osuwiskowe Pcim-Sucha znajduje się na wysokości 480 m n.p.m w niecce o wielkości około 90x30m ograniczonej wałem koluwialnym wypełnionej osadem torfowym o miążsośći punkcie centralnym wynoszącej około 3.5 m. Poza górną i dolną częścią osad składa się z torfów drzewnych łozowych. W spągu osadu występują mułki organiczne oraz silnie rozłożone torfy, w górnej cześci warstwa osadów mineralnych przykryta cieńką warstwą torfów turzycowych. Ważnym problemem metodologicznym przy datowaniu 14C techniką AMS był wybór materiału. Zdecydowano się na wykorzystanie w tym celu makroszczątków, ale tylko w 8 z wybranych do datowania warstwach udało się znaleźć dopowiedni materiał. Pozostałe daty radiowęglowe otrzymano datując bardzo małe węgle drzewne, kawałek drewna oraz suchą masę torfową. W tym ostatnim przypadku dla 2 warstw przeprowadzono porówanie dat 14C otrzymanych w wyniku pomiarów makrąszczątków oraz suchej masy torfowej. W jednym przypadku uzyskano bardzo dobrą zgodność oby dat, w drugim daty różniłu się od siebie, ale różnica ta była stosunkowo niewielka. Najgłębsza część profilu (głębokość 356-357 cm) dała datę 14C wynoszącą 8685±44 BP. Daty dla poziomów 195-196 cm (5056±36 BP) oraz 314-315 cm (8137±43 BP) korespondują bardzo dobrze z wynikami analizy palinologicznej profilu, która wskazuje na garnice okresów klimatycznych SubBoreał/Atlantyk oraz Atlantyk/Boreał. Model wiek głębokość wskazuje na niewielkie zmiany tempa sedymentacji w całym okresie 2000 - 8000 lat BP. Drastyczne zmiany widoczne są natomiast w górnej części profilu odpowiadającej okresowi ostatnich około 2000 lat. Wskazują one bądź na długi okres sedymentacji stosunkowo cienkiego poziomu mineralnego, bądź na występowanie hiatusu. To ostatnie przypuszczenie potwierdzają gwałtowane zmiany w asocjacjach pyłkowych stwierdzone w dolnych partiach poziomu mineralnego.

Wyniki analiz geologicznych (analizy: strat prażenia, granulometryczna, litologiczna) oraz profil palinologiczny wraz ze wstępnymi wynikami datowania radiowęglowego stały się podstawą do przygotowania publikacji złożonej do druku w Geochronometrii.

Jezioro Soppensee

W 2009 r. kontynuowano opracowania tematu rozpoczętego jeszcze w 2008 w ramach współpracy z Dr Irką Hajdas z ETH w Zurychu w czasie pobytu w ramach projektu ATIS. Opracowanie ma na celu porównanie modeli wiek-głębokość skonstruowanych w oparciu o datowanie radiowęglowe osadu jeziora Soppensee w Szwajcarii z chronologią warwową tego jeziora skonstruowaną przez dr Hajdas. Wyniki zostały przedstawione w formie posteru na 20th International Radiocarbon Conference na Hawajach w maju 2009.

Prace obejmowały opracowanie statystycznej metody porównania modeli wiek-głębokość z chronologią warwową jeziora Soppensee wykorzystującej wyliczenie indeksu zgodności oraz przeprowadzanie porównań. W tym celu konieczne było też "zakotwiczenie" chronologii warwowej z wykorzystaniem aktualnej krzywej kalibracyjnej IntCal04. Wskutek tego chronologia warwowa uległa przesunięciu o 61 lat w stosunku do wersji dopasowanej do krzywej kalibracyjnej z roku 1986. Wyniki porównań pozwoliły na sformułowanie następujących wniosków:

  • Chronologia warwowa dobrze zgadza się z modelem wiek-głębokość skonstruowanym z wykorzystaniem funkcji P_Sequence programu OxCal dla całego okresu występowania w osadzie wyraźnej laminacji (głębokość 390-540 cm, wiek kalendarzowy 7060-11160 BP).
  • Zgodność pomiędzy chronologią warwową a modelem wiek-głębokość skonstruowanym z wykorzystaniem funkcji P_Sequence programu OxCal zależy od przyjętej wartości parametru k modelu. Najlepsza zgodność występuje dla k=10 (cm-1). Wartość ta odpowiada skali grubości warw, które są cieńsze niż 1 mm.
  • Lepsza zgodność dla większych wartości parametru k wskazuje na to, że zależność wiek-głebokość dla okresu lat kalendarzowych 7060-11160 BP jest bliska liniowej, a flukatacje procesu depozycji były niewielkie.

Statystyka dat radiowęglowych dla potrzeb interpretacji paleoklimatycznych i chronostratygraficznych
Michczyńska D. J. - realizacja pracy habilitacyjnej

W bieżącym roku kontynuowano prace nad statystyczną analizą dużych zbiorów dat radiowęglowych. W poprzednim roku podobne prace dotyczyły terenu Polski (patrz sprawozdanie za ror 2008). Dotychczasowe prace dotyczące terenu Polski zostały podsumowane w opracowaniu opublikowanym w br. w Pracach Komisji Paleogeografii Czwartorzędu PAU.

Obecne prace były związane z analizą danych radiowęglowych z terenu Alaski dla okresu ostatnich 16,5 tysiąca lat. Miały one na celu oszacowanie wartości granic chronostratygraficznych w skali lat kalendarzowych.

Obejmowały one stworzenie bazy dostępnych danych radiowęglowych, ich selekcję, a następnie kalibrację i interpretację. Baza została stworzona w oparciu o listy oznaczeń 14C publikowanych w czasopismach Science i Radiocarbon oraz artykułach naukowych wyselekcjonowanych za pomocą ISI Web Knowledge - w sumie 72 pozycje literaturowe.

Zdecydowano się na wybór rejonu Alaski, gdyż ekosystemy wysokich szerokości geograficznych są bardzo czułe na zmiany klimatu. Ponadto interesującym zagadnieniem jest czy występują podobieństwa pomiędzy Europą (Polską) a Pn. Ameryką?

Po odrzuceniu dat niezgodnych z stratygrafią, czy analizą palinologiczną, związanych z datowaniem trzęsień ziemi, wybuchów wulkanów, działalnością człowieka oraz obarczonych efektem rezerwuarowym, wyselekcjonowano ostatecznie do analiz 974 daty 14C próbek pochodzących z 469 różnych lokalizacji. W pracach wzieto pod uwagę preferencyjne próbkowanie - generalną zasadę wybierania do datowania próbek z miejsc o widocznej zmianie w sedymentacji (np. spąg i strop warstwy torfu) - która prowadzi do tego, że próbki z miejsc odpowiadających granicom stratygraficznym są pobierane znacząco częściej. Fakt ten można wykorzystać do sprecyzowania wartości granic chonostratygraficznych (chronozon) w skali lat kalendarzowych.

Analiza kształtu sumarycznych rozkładów prawdopodobieństwa uzyskanych dla Alaski oraz jej regionów klimatycznych (Arktyka, Interior, Zachodnie Wybrzeże, Alaska Pd.-Centralna i Regiony Morskie) pozwoliła na oszacowanie wartości kalendarzowych wyraźnie widocznych granic chronostratygraficznych: Alleröd/Młodszy Dryas (AL/YD), Młodszy Dryas/Boreał (YD/BO), Boreał/Atlantyk (BO/AT) i Subborał/Subatlantyk (SB/SA), a także nieco słabiej zaznaczonych granic: Preboreał/Boreał (PB/BO) i Atlantyk/Subborał (AT/SB). Na wykresach widoczne są również ocieplenie Bölling-Alleröd, Okres Ocieplenia Średniowiecznego MWP (Medieval Warm Period) oraz Mała Epoka Lodowa LIA (Little Ice Age).

Wyniki analiz były prezentowane w formie plakatów na

  • kongresie European Geosciences Union, General Assembly 2009, Vienna, Austria, 19 - 24 April 2009
  • konferencji 20th International Radiocarbon Conference, May 31 to June 5, 2009, Big Island, Hawaii

a także referatu na

  • Konferencji Geomorfologów Polskich "Metody badań w geomorfologii", Kielce, 28-30.09.2009

Skład izotopowy węgla, wodoru i tlenu w α-celulozie i glukozie rocznych przyrostów drzew
Realizacja pracy doktorskiej B. Sensuły oraz dalsze badania.

Praca doktorska obroniona 30 września 2009 roku w Instytucie Fizyki Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach: Zastosowanie metod spektrometrii masowej do badania składu izotopów stabilnych węgla i tlenu w α-celulozie i glukozie z rocznych przyrostów drzew jako bioindykatorów środowiska. Promotor: prof. dr hab. Anna Pazdur.

Celem badań prowadzonych w ramach pracy doktorskiej było odtworzenie czynników naturalnych i antropogenicznych wpływających na skład izotopów stabilnych w rocznych przyrostach drzew, traktowanych jako bioindykatory środowiska.

Od 1 listopada została zatrudniona na Politechnice Śląskiej na stanowisku asystenta i jednocześnie do 31 stycznia odbywa staż naukowy w ośrodku naukowym CNRS - LSCE w ramach projektu ATIS. Tematyka badań prowadzonych w CNRS-LSCE obejmuje swoim zakresem wykorzystanie spektrometrii masowej w analizach zmian środowiska, w szczególności przygotowanie do pomiaru składu izotopów węgla (14C/13C/12C) próbek węglanów i lipidów.

Skład izotopowy węgla w kopalnej materii organicznej mchów torfowców
Realizacja pracy habilitacyjnej J. Pawlyty

Prowadzono prace związane z rozprawą habilitacyjną na temat: "Zmiany składu izotopowego węgla w kopalnej materii organicznej Sphagnum". Badania prowadzone w roku 2009 dotyczyły próby znalezienia korelacji zmian składu izotopowego węgla w kopalnej materii organicznej oraz niektórych parametrów opisujących klimat na poziomie regionalnym. Próby znalezienia korelacji prowadzono z wykorzystaniem parametrycznych oraz nieparametrycznych metod statystycznych. Rozpoczęto również badania literaturowe nad modelami frakcjonowania izotopowego podczas procesu fotosyntezy zachodzącego w mchach Sphagnum.

Zastosowanie metody radiowęglowej do badan emisji CO2 do atmosfery
Realizacja pracy habilitacyjnej A. Rakowskiego

Prace nad badaniem antropogenicznych zmian składu izotopowego węgla na terenie GOP zostały zapoczątkowane tematem pracy magisterskiej, a następnie rozprawy doktorskiej. W obecnej pracy, w celu wyznaczenia zmian koncentracji radiowęgla oraz oszacowania składowej emisyjnej dwutlenku węgla w atmosferze, zostały pobrane próbki słoi przyrostów rocznych drzew w Valladolid (Hiszpania), Arequipie (Peru), Nagoja (Japonia) oraz w Krakowie.

Próbki do analiz radiowęglowych zostały pobrane z rosnących drzew (sosna) przy użyciu wiertła trepanacyjnego. Próbki zostały poddane preparatyce chemicznej mającej na celu wyekstrahowanie alfa-celulozy z próbek rocznych przyrostów drzew. Pomiary koncentracji radiowęgla zostały wykonane przy użyciu AMS w Center for Chronological Research Uniwersytetu w Nagoya. Wykorzystanie metody akceleratorowej w badaniach pozwoliło na wykonanie analiz w próbkach o masie poniżej 1 mg węgla. Na postawie znajomości średniej wartości koncentracji radiowęgla w każdej ze stref oraz średniej koncentracji dwutlenku węgla, został wyznaczony udział dwutlenku węgla pochodzącego ze spalania paliw kopalnych (cfoss). W toku badań potwierdzono przydatność materiału, jaki stanowiły słoje przyrostów rocznych drzew do badań związanych z wyznaczeniem wartości zaniżenia koncentracji radiowęgla na terenach przemysłowych.

Zmiany wartości składowej emisyjnej dla Krakowa, Valladolid (Hiszpania), Nagoja (Japonia) oraz Arequipy (Peru) przedstawione zostały na rysunku 1. Średnie wartości cfoss wynoszą odpowiednio 6.18±0.51 ppmV (Kraków, 1983-2002), 9.81±0.54 ppmV (Valladolid, 1987-2006), 13.52±0.24 ppmV (Nagoja A,1980-2002), 3.78±0.31 ppmV (Nagoja B, 1985-2003) oraz 2.79±0.64 (Arequipa,1986-2001). W przypadku Krakowa wartość ta odpowiada uśrednionej koncentracji składowej emisyjnej w okresie wegetacyjnym (kwiecień-wrzesień), w pozostałych przypadkach jest to średnia roczna wartość. Wartości 4.70±0.36 ppmV oraz 5.08±0.33 ppmV odpowiadają średniej koncentracji dwutlenku węgla pochodzącego ze spalania paliw kopalnych w okresie od marca do września, oraz od października do kwietnia, zanotowanych w centrum Valladolid (Hiszpania). Wartości te wskazują, że wartość emisji tego gazu w okresie jednego roku jest stała.

Wyniki badań zostały przedstawione w formie plakatów i referatów na konferencji AMS i Konferencji Radiowęglowej oraz opublikowane w czasopiśmie Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section B-Beam Interactions with Materials and Atoms. Rezultaty otrzymanych badań stanowią podstawę przygotowywanej monografii habilitacyjnej pt. "Metoda radiowęglowa w pomiarach składowej emisyjnej dwutlenku węgla w atmosferze".

Rysunek 1

Rysunek 1. Zmiany wartości składowej emisyjnej (cfoss) koncentracji CO2 wyznaczone w oparciu o pomiary koncentracji radiowęgla w przyrostach rocznych drzew.

Badania izotopowe środowiska sedymentacji jezior oraz torfowisk
Realizacja pracy habilitacyjnej N. Piotrowskiej

Badania izotopowe osadów jeziornych

W minionych latach wykonano szereg pomiarów izotopowych w różnych składnikach sedymentacji węglanowej dla południowej części jeziora. Do chwili obecnej przeprowadzono tam wiele badań z różnych dziedzin, a w szczególności w 2003 roku wydobyto rdzeń osadów WZS/03 o długości 526cm, sięgający początków sedymentacji jeziornej. Poprzednie badania materiału obejmują litologię, palinologię, skład gatunkowy wioślarek i okrzemek. Datowanie radiowęglowe wraz z narzędziami statystycznymi zostało użyte w celu zbudowania modelu wieku kalendarzowego dla rdzenia WZS/03. Wyznaczyłam również wiek rezerwuarowy jako różnicę między wiekiem radiowęglowym szczątków pochodzenia lądowego, a wiekiem węglanów z tej samej głębokości. Badania izotopów stabilnych obejmują pomiary składu izotopów stabilnych węgla i tlenu (δ13C, δ18O), wykonane we współpracy z prof. Stanisławem Hałasem z UMCS w Lublinie. Wyniki badań paleoekologicznych pozwoliły na rekonstrukcję warunków środowiska w Jeziorze Wigry i jego otoczeniu od późnego glacjału do chwili obecnej. Wyniki wszystkich badań zostały zebrane w monografii Jeziora Wigry, która ukaże się z datą grudnia 2009, w której jestem autorką jednego i współautorką dwóch rozdziałów. Planowane jest przygotowanie angielskojęzycznego artykułu podsumowującego wyniki wszystkich badań.

Kolejnymi obiektami badań będą cztery jeziora z północnej Polski z osadami laminowanymi lub częściowo laminowanymi, badane w ramach polsko-niemieckiego projektu NORPOLAR. Badania osadów obejmują analizy geochemiczne wysokiej rozdzielczości, badania palinologiczne, okrzemkowe oraz izotopowe, jak również chronologię warwową. Wykonane zostanie datowanie radiowęglowe frakcji węglanowej oraz makroszczątków pochodzenia lądowego, co w połączeniu z chronologią warwową pozwoli na konstrukcję ciągłej, kalendarzowej skali czasu oraz określenie wieku rezerwuarowego. Przygotowywany jest wniosek o projekt finansowany przez MNiSW.

W roku 2009 opracowano również wyniki datowania dwóch frakcji z osadów Jeziora Bajkał: pyłku (datowanie wykonane jeszcze w ramach pracy doktorskiej) oraz całości frakcji organicznej (TOC). Badania przeprowadzone zostały dla dwóch stanowisk z różnych części jeziora, północnej i południowej. Wyniki dowodzą znacznych różnic w pochodzeniu materii organicznej w osadach, która może być autochtoniczna lub allochtoniczna, jak również o zmienności ich proporcji w czasie i przestrzeni. Wyniki te są przedmiotem przygotowywanej publikacji.

Modelowanie skal czasu dla torfowisk

W roku 2006 rozpoczęto badania izotopowe torfowiska Słowińskie Błoto. Ze względu na swój unikalny charakter i położenie torfowisko to zachowało w tworzącym się przez ostatnie ok. 1300 lat osadzie zapis zmian klimatycznych (okresy chłodniejsze i cieplejsze, zmiany wilgotności) oraz działalności człowieka (intensywność eksploatacji złóż cynku i ołowiu, emisja metali ciężkich do atmosfery). Uzyskane wyniki są przedmiotem kilku publikacji.

Ciekawym problemem okazała się metodyczna praca nad datowaniem torfowiska Słowińskie Błoto. W roku 2008 we współpracy z F. De Vleeschouwerem zostało wykonane dodatkowe datowanie radiowęglowe AMS fragmentów mchu torfowca (Sphagnum) z okresu objętego wcześniej metodą ołowiową (210Pb) w celu porównania tych dwóch metod. Wyniki tych badań są przedmiotem publikacji.

Współpraca z Uniwersytetem w Liege zaowocowała datowaniem wysokiej rozdzielczości rdzenia osadów z torfowiska wysokiego Misten w Belgii, obejmującego około 1500 lat zapisu zmian środowiska oraz działalności człowieka, dla którego również opracowano model wieku na podstawie datowania radiowęglowego i ołowiowego. Wyniki będą przedmiotem publikacji w roku 2010.

W roku 2009 przeprowadzono również modelowanie wieku dla torfowiska niskiego z Puścizny Małej, we współpracy z mgr Barbarą Kozieł z Uniwersytetu Śląskiego. Współpraca ta będzie kontynuowana w roku 2010 i obejmie kolejne stanowisko badań.

Zastosowanie metody ołowiowej 210Pb do datowania młodych osadów torfowych
Sikorski J. - realizacja pracy habilitacyjnej

W ramach grantu prowadzonego we współprcy z Dr. Beata Śmieja-Król Wydział Nauk o Ziemi, Katedra Geochemii, Mineralogii i Petrografii, Zakład Mineralogii UŚ w Katowicach badano Wpływ procesów biogeochemicznych na obieg pierwiastków śladowych w torfowiskach zanieczyszczonych pyłami atmosferycznymi.

Zastosowano metodę 210Pb do określenia syntetycznego modelu sedymentacji osadów w zbiornikach wodnych i osadach torfowych, uwzględniającego czasową i przestrzenną zmienność warunków sedymentacji. Wykorzystano metodę spektrometrii alfa oraz gamma do pomiarów aktywności całkowitego i autigenicznego 210Pb. Zmodyfikowano założenia metody 210Pb, aby było możliwe określenie wieku osadów w badanym zbiorniku.

Kontynuowano badania w ramach umowy bilateralnej między Polska a Walonią (uniwersytet w Liege) na temat rekonstrukcji zanieczyszczeń atmosfery w Europie zachodniej i wschodniej w czasie ostatnich 2000 lat. Przedmiot badań - torfowiska z Belgii (Hautes Fagnes) i Polski. Analiza porównawcza wyników geochemicznych i izotopowych z obu obszarów pozwala uwidocznić ewentualny regionalny i lokalny charakter wpływu człowieka na klimat. Badania prowadzono dla rdzeni, których pobór odbywał się za pomocą aluminiowej sondy Wadenaar. Przekrój rdzeni wynosił 10x10 cm, długość 1 m. Badania prowadzono z rozdzielczością centymetrową. Określono właściwości fizyczne próbek - gęstość, zawartość wody i straty prażenia. Zaprezentowano symulacje modelowe CRS i CIC wykonane w formie wykresów, przedstawiały wpływ szybkości akumulacji materiału na aktywność właściwą 210Pb niepodtrzymywanego.

Próbki materiału poddano preparatyce chemicznej mającej na celu wydzielenie polonu 210Po na srebrnym krążku, a następnie zmierzono ich aktywności metodą spektrometrii a. Całą procedurę chemiczną i pomiary przeprowadzono w Zakładzie Zastosowań Radioizotopów w Gliwicach. Dla badanych rdzeni warstwa stropowa ma średnią aktywność 210Pb 350 Bq/kg, a aktywność 210Pb podtrzymywanego jest na poziomie 10 Bq/kg, co sugeruje, że w materiale znajduje się niewielka ilość elementów szeregu radowego. Wyznaczono wiek każdej warstwy i określono szybkość sedymentacji. Jak wykazała przeprowadzona analiza, w zbliżonych okresach, dla obu badanych obszarów, w przeszłości nastąpiła kilkukrotna zmiana szybkości sedymentacji. Wyniki świadczą o istotnym wzroście produktywności biologicznej. Nie powiązano tego faktu ze szczególnym zdarzeniem w historii torfowisk. Porównując otrzymane wyniki szybkości sedymentacji z właściwościami fizycznymi warstw można zauważyć w analizowanym okresie niewielkie zaniżenie zawartości wody oraz niższe straty prażenia w stosunku do wartości średnich. Szczegółowe analizy poparte dodatkowymi badaniami (pomiary geochemiczne zawartości pierwiastków śladowych przy pomocy techniki XRF, określenie stosunków izotopów ołowiu ICP MS) będą przedmiotem dalszej planowanej współpracy w ramach

Nowe stanowiska pomiaru C-14 techniką ciekłoscyntylacyjną
Tudyka K. - realizacja pracy doktorskiej

W 2009 rozpoczęte zostały prace nad technika pomiaru [14CO2] polegająca na zaabsorbowaniu CO2 w koktajlu scyntylacyjnym. Metoda umożliwia pomiar koncentracji radiowęgla w próbkach zawierających ~ 0.5 g C. Wprowadzaną technikę cechuje: niski koszt, krótki czas preparatyki, ale również nieco niższa dokładność niż w przypadku metody pomiaru 14C w koktajlu zawierającym benzen.

Kontynuowano pomiary kalibracyjne dwóch nowych stanowisk liczników scyntylacyjnych (ICELS) oraz spektrometru Quantulus 2 do pomiaru radiowęgla.

W wyniku współpracy z firmą "Ekopomiar" wykonano datowanie techniką ciekłoscyntylacyjną profilu torfowego z rejonów Miasteczka Śląskiego. Wysunięte zostało przypuszczenie, że za nagły wzrost koncentracji miedzi w warstwie torfu odpowiedzialny może być człowiek i jego działalność hutnicza związana z wytopem miedzi. Zdarzenie datowane jest na 2500-3000 lat BC.