Color of loess-paleosol sequences as an indicator of paleoclimatic and paleoecological processes

Abstract

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

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

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