Боја лесно-палеоземљишних секвенци као показатељ палеоклиматских и палеоеколошких процеса

Abstract

Лесно-палеоземљишне секвенце на простору Војводине (северна Србија) представљају најзначајније регионалне палеоклиматске и палеоеколошке архиве. Испитивана секвенца Орловат- циглана на Тамишком, као и Дукатар педокомплекс V-S5 на Тителском лесном платоу изграђени су од седимената квартарне старости, формираних током глобалних палеоклиматских промена које су се одиграле током горњег и средњег плеистоцена. Промена боје између леса и палеоземљишта представља једно од најважнијих визуелних обележја ових литолошких чланова. Такође, наведене промене у блиској су вези са степеном развоја земљишта. Најизраженије разлике у боји између леса и палеоземљишта базиране су на заступљености два феромагнетична минерала- хематита и гетита. Поменути гвожђевити минерали имају значајну заступљеност у земљиштима и носиоци су записа о климатским и еколошким променама. Земљишта која садрже само, или готово искључиво гетит имају жуту боју. Када је присутан хематит боја углавном постане црвенкаста, због чињенице да црвени хематит веома успешно маскира жути гетит. Детаљним теренским и лабораторијским истраживањима поменутих лесно-палеоземљишних секвенци добијене су колориметријске вредности и вредности стенског магнетизма презентоване у оквиру ове дисертације. Боја лесно-палеоземљишних седимената у влажном и сувом стању одређена је применом Манселовог каталога боја земљишта, а рефлективност боја лесних и палеоземљишних узорака одређена је инструментално, помоћу тристимулусног колориметра. Колориметријске вредности дате су у CIE L*, a*, b* колорном систему. Боје одређене у влажном и сувом стању (помоћу Манселовог каталога боја) коришћене су за израчунавање вредности рубификације и меланизације, параметара који представљају саставни део индекса развоја земљишта. Као алтернативни показатељ црвенила земљишта (рубификације) и промене у садржају хематита, послужио је индекс црвенила земљишта. Вредновање/рангирањe црвенила земљишта извршено је за изразито рубификовано палеоземљиште V-S5 са профила Дукатар. Такође је извршено и мерење магнетног сусцептибилитета који има широку примену у лесно-палеоземљишним студијама као показатељ интензитета педогенезе. Резултати истраживања представљени у овој студији указују на значај локалитета Орловат, као кључног палеоклиматског и палеоеколошког архива горњег плеистоцена на простору Баната (северна Србија), односно југоисточног дела Карпатског (Панонског) басена. Са друге стране, резултати колориметријско-магнетних истраживања на локалитету Дукатар (V-S5) указују да је испитивано палеоземљиште формирано током периода MIS 13-15 (479-640 ka), који се карактерише вишим температурама током летњих месеци и/ или дужим сушним периодима. На основу палеопедолошких интерпретација, добијених колориметријских вредности и вредности индекса развоја земљишта изложених у овој студији, може се констатовати да испитиване лесно-палеоземљишне секвенце указују на сукцесију еколошких услова који се крећу од семи-хумидно суптропских окружења (V-S5) до типичних степских окружења (V-S1). Компарација са другим евроазијским лесно-палеоземљишним записима указује на присутност сличног палеоклиматског тренда. Резултати ове дисертације јасно апострофирају значај примене колориметријских метода у интердисциплинарном приступу приликом процене присутности феромагнетика и одређивања стенског магнетизма лесно-палеоземљишних секвенци средњег и горњег плеистоцена у средњем делу басена Дунава. Такође, овакав приступ значајан је приликом истраживања климатских и еколошких услова и успостављања корелација са другим локалитетима на регионалном нивоу.

Lesno-paleozemljišne sekvence na prostoru Vojvodine (severna Srbija) predstavljaju najznačajnije regionalne paleoklimatske i paleoekološke arhive. Ispitivana sekvenca Orlovat- ciglana na Tamiškom, kao i Dukatar pedokompleks V-S5 na Titelskom lesnom platou izgrađeni su od sedimenata kvartarne starosti, formiranih tokom globalnih paleoklimatskih promena koje su se odigrale tokom gornjeg i srednjeg pleistocena. Promena boje između lesa i paleozemljišta predstavlja jedno od najvažnijih vizuelnih obeležja ovih litoloških članova. Takođe, navedene promene u bliskoj su vezi sa stepenom razvoja zemljišta. Najizraženije razlike u boji između lesa i paleozemljišta bazirane su na zastupljenosti dva feromagnetična minerala- hematita i getita. Pomenuti gvožđeviti minerali imaju značajnu zastupljenost u zemljištima i nosioci su zapisa o klimatskim i ekološkim promenama. Zemljišta koja sadrže samo, ili gotovo isključivo getit imaju žutu boju. Kada je prisutan hematit boja uglavnom postane crvenkasta, zbog činjenice da crveni hematit veoma uspešno maskira žuti getit. Detaljnim terenskim i laboratorijskim istraživanjima pomenutih lesno-paleozemljišnih sekvenci dobijene su kolorimetrijske vrednosti i vrednosti stenskog magnetizma prezentovane u okviru ove disertacije. Boja lesno-paleozemljišnih sedimenata u vlažnom i suvom stanju određena je primenom Manselovog kataloga boja zemljišta, a reflektivnost boja lesnih i paleozemljišnih uzoraka određena je instrumentalno, pomoću tristimulusnog kolorimetra. Kolorimetrijske vrednosti date su u CIE L*, a*, b* kolornom sistemu. Boje određene u vlažnom i suvom stanju (pomoću Manselovog kataloga boja) korišćene su za izračunavanje vrednosti rubifikacije i melanizacije, parametara koji predstavljaju sastavni deo indeksa razvoja zemljišta. Kao alternativni pokazatelj crvenila zemljišta (rubifikacije) i promene u sadržaju hematita, poslužio je indeks crvenila zemljišta. Vrednovanje/rangiranje crvenila zemljišta izvršeno je za izrazito rubifikovano paleozemljište V-S5 sa profila Dukatar. Takođe je izvršeno i merenje magnetnog susceptibiliteta koji ima široku primenu u lesno-paleozemljišnim studijama kao pokazatelj intenziteta pedogeneze. Rezultati istraživanja predstavljeni u ovoj studiji ukazuju na značaj lokaliteta Orlovat, kao ključnog paleoklimatskog i paleoekološkog arhiva gornjeg pleistocena na prostoru Banata (severna Srbija), odnosno jugoistočnog dela Karpatskog (Panonskog) basena. Sa druge strane, rezultati kolorimetrijsko-magnetnih istraživanja na lokalitetu Dukatar (V-S5) ukazuju da je ispitivano paleozemljište formirano tokom perioda MIS 13-15 (479-640 ka), koji se karakteriše višim temperaturama tokom letnjih meseci i/ ili dužim sušnim periodima. Na osnovu paleopedoloških interpretacija, dobijenih kolorimetrijskih vrednosti i vrednosti indeksa razvoja zemljišta izloženih u ovoj studiji, može se konstatovati da ispitivane lesno-paleozemljišne sekvence ukazuju na sukcesiju ekoloških uslova koji se kreću od semi-humidno suptropskih okruženja (V-S5) do tipičnih stepskih okruženja (V-S1). Komparacija sa drugim evroazijskim lesno-paleozemljišnim zapisima ukazuje na prisutnost sličnog paleoklimatskog trenda. Rezultati ove disertacije jasno apostrofiraju značaj primene kolorimetrijskih metoda u interdisciplinarnom pristupu prilikom procene prisutnosti feromagnetika i određivanja stenskog magnetizma lesno-paleozemljišnih sekvenci srednjeg i gornjeg pleistocena u srednjem delu basena Dunava. Takođe, ovakav pristup značajan je prilikom istraživanja klimatskih i ekoloških uslova i uspostavljanja korelacija sa drugim lokalitetima na regionalnom nivou.

Loess-palaeosol sequences in Vojvodina (North Serbia) represent a significant terrestrial sedimentary archives of climate and environmental changes during Pleistocene. The investigated sequence Orlovat on Tamiš, and Dukatar pedocomplex V-S5 on Titel loess plateau are comprised of quaternary sediments, formed due to global paleoclimatic changes during the Late and Middle Pleistocene. Loess and intercalated paleosols are characterized by significantly different colors. Obvious changes in hues can be interpreted as a consequence of different climate conditions under which pedocomplexes were formed. Goethite and hematite are the main iron oxides in loess and paleosols that strongly influence color differences. Presence of the above mentioned ferrimagnetica represent proxy of climatic and ecological changes. Soils containing only, or almost exclusively, goethite are yellow. When hematite is present, the color usually becomes reddish because the red hematite is very effective in masking the yellow goethite. Sampling and laboratory investigations of the mentioned loess-paleosol sections provided rock magnetic and colorimetric perspective on the Late and Middle Plistocene climate presented in this study. Wet colors were determined using a Munsell soil color chart. Dry colors were observed using the same Munsell soil color notation. Then, the dry samples were ground using mortar and pestle and color reflectance of loess and paleosol samples was determined colorimetrically using a chromameter. Color values as determined by the chromameter are given in the CIE L*, a*, b* color space. Wet and dry colors, determined by Munsell soil color chart were used for calculation of Rubification and Melanization Indices. The Rubification Index and Melanization Index represent common soil development indices. As an alternative proxy for soil reddening (rubification) and changes in the hematite content, the Redness Index was determined as well. The Redness Rating was calculated as average from moist and dry Munsell colors for strongly rubified pedocomplex V-S5 (Dukatar section). Rock magnetic measurements were carried out as well, since this parameter is generally applied as proxy for the exclusively pedogenetically formed fraction of ferrimagnetica (as shown in many loess-paleosol studies). The results presented in this study highlighted the importance of the Orlovat section as a key archive for the Late Pleistocene paleoclimate and paleoenvironment of the Banat region in Serbia, the southeastern part of the Carpathian (Pannonian) Basin. On the other hand, rock magnetic and colorimetric results of the Dukatar (V-S5) pedocomplex shows that investigated paleosol was formed during MIS 13-15 (479-640 ka), a period characterized by increase in summer temperature and/or duration of summer dryness. Due to paleopedological interpretations and measured colorimetric and soil development index values, it can be highlited that investigated loess-paleosol sequences presented in this study indicate a succession of interglacial environmental changes from semi-humid subtropical environments (V-S5) towards landscapes with typical steppe soils (V-S1). Comparison with equivalent Eurasian loess-paleosol records indicate a similar paleoclimatic trend. This study points out the potential of a joined colorimetric or spectrometric analyses and rock magnetic analyses in paleoenvironmental investigations on loess-paleosol sequences and correlation establishment between other sections on regional level.