Skład chemiczny osadów bagiennych z doliny Luciąży (torfowisko Bęczkowice na Równinie Piotrkowskiej)

• Autorzy: Borówka R. K. , Tomkowiak J. , Okupny D. , Forysiak J.

Warianty tytułu

EN

Chemical composition of biogenic sediments from the river valley Luciąża (Bęczkowice peatland in the Piotrków Plain)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Analizę geochemiczną przeprowadzono dla osadów organicznych z torfowiska Bęczkowice w środkowym biegu doliny rzeki Luciąża. Z profilu B-1, zlokalizowanego w południowej części doliny, pobrano do analiz geochemicznych 60 próbek osadów (do głębokości 3,00 m), reprezentujących 5-cm segmenty rdzenia. W próbkach tych oznaczono straty na prażeniu w temperaturze 550°C, informujące o zawartości materii organicznej oraz oznaczono pierwiastki o wymowie paleogeograficznej: Na, K, Mg, Ca, Fe, Mn i metale ciężkie: Cu, Zn i Pb. Stosując analizę skupień wydzielono sześć lokalnych poziomów geochemicznych (LGZ), różniących się istotnie pod względem składu chemicznego osadów. Dla serii osadów torfowych określono również związki korelacyjne pomiędzy analizowanymi metalami, a także materią organiczną oraz obliczonymi wskaźnikami geochemicznymi: Ca/Mg, Na/K, Na+K+Mg/ Ca, Fe/Ca, Fe/Mn, Cu/Zn, pozwalającymi na rekonstrukcję warunków akumulacji analizowanych osadów. W toku analizy składowych głównych zidentyfikowano 10 głównych czynników, z których wybrano trzy pierwsze PC1, PC2 i PC3, wyjaśniające łącznie 84,4% wariancji. Do czynników kształtujących skład chemiczny holoceńskich osadów organicznych w środkowej części doliny Luciąży zaliczono produktywność biologiczną ekosystemu torfowego, procesy denudacji chemicznej i mechanicznej w zlewni (zwłaszcza dostawę allochtonicznej materii mineralnej), wzrost udziału wód opadowych w bilansie wodnym torfowiska oraz działalność człowieka.

EN

Bęczkowice peatland is located in central part of the river valley Luciąża, near Kamieńsk. In order to reconstruct the main stages of sedimentation of organic deposits, taken from the southern part of the Bęczkowice peatlands, used stratigraphic variability of concentration marked lithogeochemistry elements (organic matter, mineral matter, macro- and microelements) and changes in the proportions of the participation of selected elements, i.e., catchment erosion indicator (Na+Mg+K/Ca), eutrophication indicator (Fe/Ca), type and rate of denudation in the catchment indicator (Na/K, Ca/Mg) and conditions of oxidation-reduction indicator (Cu/Zn, Fe/Mn). Peat sedentation was interrupted at the beginning of the Atlantic. The peatland developed again in the Subatlantic (Forysiak 2012). As a results of the hierarchical cluster analysis was collected in the study profile of six geochemical level (B-1/I–VI), which differ significantly of chemical composition. The main lithogeochemistry component of studied sediment is organic matter (42.4–93.2%), which indicates the relative changes in the primary of biological production in wetlands. The average content of the several tested components (for example: mineral matter, lithophilic and sulfophilic elements) have the low differentiation between all geochemical levels, constitute a record stable of environmental conditions (mainly geomorphological and hydrological). Sediments of geochemical level B-1/I represents the phase of mineral and mineral with a small amount organic matter layer in reduced conditions (increase Fe/Mn ratio to 313) and increased mechanical denudation (catchment erosion indicator ranges from 2.58 to 3.1 and type of denudation in the catchment indicator – Na/K ranges from 0.07 to 0.10). Geochemical level B-1/II are characterized by gradual increase of organic matter content (from 18.3 to 66.2%) and slow increase type of denudation in the catchment indicator: Na/K (from 0.07 to 0.09) in the clay limnic deposits. Geochemical levels B-1/III are the record of sedentation autochthonous rock-forming matter of autogenic origin (average content of organic matter is 72.2%) and rapid change of redox conditions (decrease of Fe/Mn ratio from 1036 to 358). Geochemical levels B-1/IV represents the phase mainly of sedge-moss peat and reed peat layers deposition in oxygenated conditions in sedimentary environment (average Fe/Mn ratio is 63.1) and gradual increase rate of chemical denudation (Na/K ratio ranges from 0.6 to 1.95). Geochemical level B-1/V is record of sedentation of autochthonous rock-forming matter of autogenic origin (organic matter ranges from 69.3% to 91.9%) and significant increase of mechanical denudation in the catchment (average of catchment erosion indicator increased to 0,36). Geochemical level B-1/VI is the record change type of sedentation of peat on muck, as is also indicated by abrupt decrease of organic matter (to 80%), decrease of Fe/Mn ratio (to 51) and increase catchment erosion indicator (from 0.14 to 0.67). The most important factors (distinguished on the basis of principal components analysis) that affect the chemical composition of sediments from the site Bęczkowice are: biological productivity in wetland’s ecosystem, mechanical and chemical denudation processes in the catchment (eg. the supply of allochtonous mineral matter), sorption of organic deposits, increase of the rainwater in the water balance and anthropogenic activity.

Słowa kluczowe

PL

osady torfowe; mokradło torfotwórcze; martwa dolina rzeczna; geochemia; środkowa Polska

• Wydawca: Polska Akademia Umiejętności
• Czasopismo: Folia Quaternaria
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 83
• Strony: 5--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 43 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Borówka R. K.

• Uniwersytet Szczeciński, Wydział Nauk o Ziemi, Zakład Geologii i Paleogeografii, ul. Mickiewicza 18, 70-383 Szczecin

autor

Tomkowiak J.

• Uniwersytet Szczeciński, Wydział Nauk o Ziemi, Zakład Geologii i Paleogeografii, ul. Mickiewicza 18, 70-383 Szczecin

autor

Okupny D.

• Uniwersytet Pedagogiczny im. KEN, Wydział Geograficzno-Biologiczny, Instytut Geografii, Zakład Ekorozwoju i Kształtowania Środowiska Geograficznego, ul. Podchorążych 2, 30-084 Kraków

autor

Forysiak J.

• Uniwersytet Łódzki, Wydział Nauk Geograficznych, Katedra Geomorfologii i Paleogeografii, ul. Narutowicza 88, 90-139 Łódź

Bibliografia

• 1. Borówka R.K., 1992. The pattern and magnitude of denudation in interplateau sedimentary basins during the Late Vistulian and Holocene (in Polish with English summ.). Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu im. Adama Mickiewica w Poznaniu, Seria Geografia 54: 1–177.
• 2. Borówka R.K., 2007. Geochemiczne badania osadów jeziornych strefy umiarkowanej. Studia Limnologica et Talmatologica 1(1): 33–42.
• 3. Borówka R.K., Tomkowiak J., 2010. Skład chemiczny osadów z profilu torfowiska Żabieniec. [W:] J. Twardy, S. Żurek, J. Forysiak (red.) Torfowisko Żabieniec. Warunki naturalne, rozwój i zapis zmian paleoekologicznych w jego osadach. Bogucki Wyd. Nauk., Poznań: 163–172.
• 4. Brännvall M.-L., Binder R., Emteryd O., Renberg I., 2001. Four thousand years of atmospheric lead pollution in northern Europe: a summary from Swedish lake sediments. Journal of Paleolimnology 25: 421–435.
• 5. Domińczak P., Okupny D., 2010. Spatial variability of selected physicochemical properties of biogenic sediments in the Kopanicha peatland near Skierniewice (in Polish with English summ.). Prace Geograficzne IGiGP 123: 99–110.
• 6. Fortescue J.A.C., 1980. Environmental geochemistry. A holistic approach. Springer-Verlag, New York: 1–347.
• 7. Forysiak J., 2012. Record of changes in the natural environment of the Late Weichselian and Holocene preserwed in the sediments of peatlands of the Łódź Region (in Polish with English summ.). Acta Geographica Lodziensia 90: 1–116.
• 8. Forysiak J., Borówka R.K., Kloss M., Obremska M., Okupny D. and Żurek S., 2012. Geological and geomorphological features of the Rąbień peatland and preliminary results of investigations of biogenic sediments (in Polish with English summ.). Acta Geographica Lodziensia 100: 65–76.
• 9. Forysiak J., Borówka R.K., Pawłowski D., Płóciennik M., Twardy J., Żelazna-Wieczorek J., Kloss M. and Żurek S., 2010. Rozwój zbiornika Żabieniec w późnym glacjale i jego znaczenie dla paleoekologii i paleogeografii. [W:] J. Twardy, S. Żurek, J. Forysiak (red.) Torfowisko Żabieniec. Warunki naturalne, rozwój i zapis zmian paleoekologicznych w jego osadach. Bogucki Wyd. Nauk., Poznań: 191–202.
• 10. Gałuszka A., 2006. Methods of determining geochemical background in environmental studies (in Polish with English summ.). Regionalne Studia Ekologiczno-Krajobrazowe, Problemy Ekologii Krajobrazu 16: 507–517.
• 11. Goździk J., Konecka-Betley K., 1992a. Late-Vistulian carbonateous formations in outflow-closed depressions of the Bełchatów brown coal strip mine. Part I. Genesis and stratigraphy (in Polish with English summ.). Roczniki Gleboznawcze 43(3–4): 103–112.
• 12. Goździk J., Konecka-Betley K., 1992b. Late-Vistulian carbonateous formations in outflow-closed depressions of the Bełchatow brown coal strip mine. Part II. Chemical and mineral composition (in Polish with English summ.). Roczniki Gleboznawcze 43(3–4): 113–124.
• 13. Grzywna A., 2014. Evaluation of nutrient abundance in peat-muck soils of the Tyśmienica river basin (in Polish with English summ.). IUMZ, Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 14(1): 19–26.
• 14. Hammer Ø., Harper D.A.T., Ryan P.D., 2001. PAST: Paleontological Statistics software package for education and data analysis. Palaeontologia Electronica 4: 9.
• 15. Kabata-Pendias A., Pendias H., 1979. Pierwiastki śladowe w środowisku biologicznym. Wyd. Geologiczne, Warszawa: 1–300.
• 16. Kijewski P., 1995. Występowanie metali ciężkich na obszarze środkowego Nadodrza w strefie oddziaływania przemysłu miedziowego. Fizykochemiczne Problemy Mineralurgii 29: 47–54.
• 17. Kloss M., 2007. Roślinność subfosylna na tle historii wysokich torfowisk mszarnych w północno-wschodniej i środkowej Polsce oraz w Sudetach. Inst. Bad. Leśnictwa, Sękocin Stary: 1–141.
• 18. Küttner A., Mighall T.M., De Vleeschouwer F., Mauquoy D., Martínez Cortizas A., Foster I.D.L., Krupp E., 2014. A 3300-year atmospheric metal contamination record from Raeburn Flow raised bog, south west Scotland. Journal of Archeological Science 44: 1–11.
• 19. Kwiatkowski A., 1971. Nieorganiczne składniki torfu. Biuletyn Torf 4, 31: 1–17.
• 20. Lis J., Pasieczna A., 2001. Tło geochemiczne i anomalie w środowiskach powierzchniowych ziemi w Polsce. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria: Górnictwo 48: 123–127.
• 21. Malawska M., Ekonomiuk A., Wiłkomirski B., 2006. Chemical characteristics of some peatlands in southern Poland. Journal Mires and Peat. International Mire Conservation Group 1: 1–14.
• 22. Markowski S., 1980. Struktura i właściwości podtorfowych osadów jeziornych rozprzestrzenionych na Pomorzu Zachodnim jako podstawa ich rozpoznawania i klasyfikacji. Mater. pokonf. „Kreda jeziorna i gytie”, t. 2, PTPNoZ, Oddz. Gorzów-Zielona Góra: 44–55.
• 23. Matschullat J., Ottenstein R., Reimann C., 2000. Geochemical background – can we calculate it? Environmental Geology 39(9): 990–1000.
• 24. Okruszko H., 1994. System of hydrogenic soil classification used in Poland. Bibl. Wiad. IMUZ 84: 5–27.
• 25. Okupny D., 2013. Zmiany środowiska geograficznego w regionie łódzkim w świetle cech geochemicznych osadów wybranych torfowisk. Maszynopis rozprawy doktorskiej, Katedra Geomorfologii i Paleogeografii UŁ, Łódź: 1–173.
• 26. Okupny D., Fortuniak A., Tomkowiak J., 2013a. Cechy denudacji w regionie łódzkim w późnym vistulianie w świetle chemicznych badań osadów torfowiskowych. Acta Geogaphica Lodziensia 101: 89–99.
• 27. Okupny D., Fortuniak A., Tomkowiak J., 2013b. Pionowa zmienność składu chemicznego osadów biogenicznych torfowiska Podwódka (Kotlina Szczercowska). [W:] R. K. Borówka, A. Cedro, I. Kavetskyy (red.) Współczesne problemy badań geograficznych, Szczecin: 83–91.
• 28. Okupny D., Żurek S., Forysiak J., 2014. Spatial pat tern of mire distribution of the Lodz region (in Polish with English summ.). Studia Limnologica et Telmatologica 8(2): 81–91.
• 29. Pawłowski D., Okupny D., Włodarski W., Zieliński T., 2014. Spatial variability of selected physicochemical parameters within peat deposits in small valley mire: a geostatistical approach. Geologos 20(4): 269–288.
• 30. Pratte S., Mucci A., Garneau M., 2013. Historical records of atmospheric metal deposition along the St. Lawrence Valley (eastern Canada) based on peat bog cores. Atmospheric Environment 79: 831–840.
• 31. Reimann C., Arnoldussen A., Boyd R., Finne T. E., Koller F., Nordgulen Ø., Englmaier P., 2007. Element contents in leaves of four plant species (birch, mountain ash, fern and spruce) along antropogenic and geogenic concentration gradients. Science of Total Environment 377: 416–433.
• 32. Rydelek P., 2011. Origin and composition of mineral particles of selected peat deposits in Lubartowska Upland. (in Polish with English summ.). Water-Environment-Rural Areas 11(2): 135–149.
• 33. Shotyk W., Nesbit W., Fye W.S., 1990. The behaviour of major and trace elements in complete vertical peat profiles from three Sphagnum bogs. International Journal of Coal Geology 15: 163–190.
• 34. Starkel L., Pazdur A., Pazdur M. F., Wicik B., Więckowski K., 1998. Lake-level changes and palaeohydrological reconstructions during the Holocene. [w:] M. Ralska-Jasiewiczowa, T. Goslar, T. Madeyska, L. Stark el (eds), Lake Gościąż, Central Poland. A monographic study, Part 1, Instytut Botaniki PAN, Kraków: 225–229.
• 35. Szewcow A.W., Szukin N.N., Zotow A.A., 2011. The effect of agro-technical compaction of reclaimed peat soil under menaged meadow on its agro-chemical properties (in Polish with English summ.). IUMZ, Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie 11(4): 209–215.
• 36. Tobolski K., 2004. Kryterium geologiczne w badaniach zbiorników akumulacji biogenicznej (Geological criteria in the studies of biogenic accumulation basins). Regionalny Monitoring Środowiska Przyrodniczego 5: 119–126.
• 37. Wasylikowa K., 1964. Vegetation and climate of the Late Glacial in Central Poland based on investigations made at Witów near Łęczyca (in Polish with English summ.). Biuletyn Peryglacjalny 13: 261–417.
• 38. Wasylikowa K., 2011. Wiek osadów spągowych torfowiska Silne Bagno koło Witowa w świetle analizy pyłkowej. Warsz. Nauk. “Torfowiska w krajobrazie przekształconym – funkcjonowanie i ochrona”, Wawrzkowizna, 1–3 czerwca 2011: 93–94.
• 39. Woszczyk M., Spychalski M., 2007. Factors influencing temporal changes in heavy metal contends in the deposits of Lake Sarbsko (Gardno-Łeba coastal plain) on the background of the basin evolution. (in Polish with English summ.). Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 31: 485–497.
• 40. Zając I., Kucharski L., Kil E., 2012. Problems of protection of peatlands in Central Poland on the ex ample SAC Natura 2000 „Łąka w Bęczkowicach” and adjacent areas. [W:] J. Forysiak, L. Kucharski, M. Ziułkiewicz (red.) Peatlands and semi-natural landscape – their transformation and the possibility of protection. Bogucki Wyd. Naukowe, Poznań: 11–18.
• 41. Zgłobicki W., 2008. Geochemiczny zapis działalności człowieka w osadach stokowych i rzecznych. Wyd. UMCS, Lublin: 1–240.
• 42. Żurek S., 1990. The relation between peatland development and natural environment of eastern Poland (in Polish with English summ.). Roczniki Nauk Rolniczych, seria D, Monografie 220: 1–175.
• 43. Żurek S., 1994. Mapa torfowisk 42.4.3. Skala 1: 3 000 000. Mapa wieku torfowisk 42.4.4. Skala 1: 3 000 000. [W:] M. Najgrakowski (red.) Atlas Rzeczpospolitej Polskiej. PAN, Warszawa.