of 27 /27
PRIMJENA IZOTOPA 14 C ( 13 C) U ISTRAŢIVANJU DINARSKOG KRŠA Nada Horvatinčić Laboratorij za mjerenje niskih radioaktivnosti Zavod za eksperimentalnu fiziku Institut Ruđer Bošković, Zagreb Predavanje na Univerzitetu u Novom Sadu, PMF, 26.10.2016.

ISTRAŢIVANJU DINARSKOG KRŠApeople.df.uns.ac.rs/~prodanvc/seminari/Nada Horvatincic.pdf · Peat 3OLWYLþNL/MHVNRYDF 14C Age (BP)) 14C starost sedre i siga sa područja Dinarskog

  • Author
    others

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of ISTRAŢIVANJU DINARSKOG KRŠApeople.df.uns.ac.rs/~prodanvc/seminari/Nada Horvatincic.pdf · Peat...

  • PRIMJENA IZOTOPA 14C (13C) U ISTRAŢIVANJU DINARSKOG KRŠA

    Nada HorvatinčićLaboratorij za mjerenje niskih radioaktivnosti

    Zavod za eksperimentalnu fizikuInstitut Ruđer Bošković, Zagreb

    Predavanje na Univerzitetu u Novom Sadu, PMF, 26.10.2016.

  • Plitvice

    Lakes

    Dinarski krš/kras/karst – područje prekriveno vapnencima i dolomitima - istraţivanje karbonatnih sedimenata u rijekama, jezerima, siga u spiljama, morskih sedimenata (potopljene sige, algni trotoari)

    REQUENCRIMReconstruction of the Quaternary environment in Croatia using

    isotope methods (2014-2018)

  • REQUENCRIMReconstruction of the Quaternary environment in Croatia using isotope methods (2014-2018)

    Projekt financiran od Hrvatske zaklade za znanost

    Period financiranja: 1.09.2014. – 30.08.2018.

    Ciljevi istraţivanja: klimatske promjene i promjene u okolišu u krškom području Hrvatske u periodu kvartara

    Istraţivanje na karbonatnim sedimentima iz različitih klimatskih zona: - sige u spiljama iz različitih klimatskih zona- jezerski sedimenti - Plitvička jezera- sedra – rijeka Zrmanja- algni trotoari – obala Jadranskog mora

    Korištenje izotopnih metoda: stabilni izotopi 13C/12C, 18O/16O, 2H/1H; radioaktivni izotopi 14C, 230Th/234U

  • Očekivani rezultati Projekta:

    Odrediti razlike u paleoklimatskim/paleookolišnim uvjetima u različitim područjima Hrvatske

    Kako različiti karbonatni sedimenti biljeţe/reflektirajuokolišne uvjete u vrijeme taloţenja/formiranja

    Odnos između izotopnog sastava vode i istaloţenog karbonata (ravnoteţni uvjeti taloţenja)

    Promjena nivoa mora u korelaciji s klimatskim promjenamau zadnjih 2 ka

    REQUENCRIMReconstruction of the Quaternary environment in Croatia using isotope methods (2014-2018)

  • 9.HDZZ

    Nacionalni park Plitvička jezera

    Rijeka Zrmanja

  • Sige u spiljama

  • Florence Meeting, 2-3.04.2007.

    1. Otok Brač -38m 2. Mrtovnjak, Otok Iţ3. Otok Lošinj -10m

    1

    2

    3

    Sige iz potopljenih spilja u Jadranskom moru

  • Morfologija Lithophyllum algnog trotoara na otoku Visu s dva dominantna nivoa

    Morfologija Lithophyllum algnog trotoara na otoku Biševo s dva dominantna nivoa

  • Primjena rezultata istraţivanja

    Procesi izmjene izotopa 14C i 13C u sustavu atmosferski CO2 – otopljeni anorganski ugljik u vodi –istaloţeni karbonati (geokemijski procesi u vodama)

    Antropogeni utjecaj/ zagađenje u okolišu (uključuje zrak, vodu, sedimente, bilje)

    Praćenje klimatskih promjena /promjena nivoa moraodređivanjem 14C starosti karbonatnih naslaga u formi siga, sedre, bioloških/algnih trotoara u Dinarskom kršu

  • Procesi izmjene ugljika u podzemnim i površinskim vodama krša (taloţenjekarbonata u formi jezerskog sedimenta i sedre.

    Procesi izmjene ugljika upodzemnim vodama u kršu(taloţenje karbonata u formi sige).

    1/2

    ln2 tT

    t 0A = A e

    0

    tAt = -8030 lnA

    14 t

    0

    Aa C pmC = 100 (%)

    A

  • International school of travertine & tufa, Abbadia San

    Salvatore 201111

    Recentna sedraMahovina

    Voda (DIC) Zemlja

    Kopnene biljke

    Atmosferski CO2

    Jezerski sedimenti

    Podvodno bilje

    Istraţivanje okoliša:- antropogeno zagađenje- procesi izmjene ugljika

    Raspodjela ugljikovih izotopa14C (a 14C) i 13C (δ 13C) u sustavu Plitvičkih jezera

  • 14C aktivnost u atmosferskom CO2Mjesečna 14C aktivnost na Plitvičkim jezerima, 2011 – 2014.

    Antropogena 14C produkcija uzrokovana termonuklearnim testovima 1960tih godina

    7/1

    18/1

    19/1

    110/1

    111/1

    112/1

    11/1

    22/1

    23/1

    24/1

    25/1

    26/1

    27/1

    28/1

    29/1

    210/1

    211/1

    212/1

    21/1

    32/1

    33/1

    34/1

    35/1

    36/1

    37/1

    38/1

    39/1

    310/1

    311/1

    312/1

    31/1

    42/1

    43/1

    44/1

    4

    100

    102

    104

    106

    108

    110

    112

    mjesec / godina

    a1

    4C

    / p

    MC

    Plitvice, atmosferski CO2

    Usporedba srednjih godišnjih 14C aktivnosti na Plitvičkim jezerima, u Zagrebu i referentnoj stanici Jungfraujoch, 2003 –2012.

  • 14C activnost i δ13C vrijednostiu vodi (DIC i DOC)

    Porast a14C i δ13C u vodi (DIC) u nizvodnom toku Plitvičkih jezera je rezultat:

    Izmjene ugljikovih izotopa iz DIC i atmosferskog CO2

    Procesa fotosinteze u jezerskim vodama

  • 0 2 4 6 8 10 12 14 16

    55

    60

    65

    70

    75

    80

    85

    90

    95

    100

    105

    110

    1

    2

    3

    456

    7

    8

    9

    10 121314

    17

    Submerged

    plants; 12b

    17

    moss; 17

    -1

    +1

    Land

    a14

    C of atmospheric CO2

    DIC

    Aquatic plants

    Sedge

    Tufa

    Tufa;Tufa; 8

    Tufa; 12b

    Sedge; 13Sedge; 5b

    Aquatic plants; 9 Aquatic

    Submerged

    moss; 8

    a1

    4C

    / p

    MC

    Distance from the spring / km

    Submerged moss; 2

    moss; 7b

    in water; 9

    Atmospheric CO2

    Terrestrial plants

    Terrestrial

    Dead leaves

    Fresh leaves; 9

    14C aktivnost u biljkama na područjuPlitvičkih jezera

    Usporedba 14C aktivnosti vode, bilja i atmosferskog CO2 u nizvodnom toku Plitvičkih jezera

  • Analize jezerskih sedimenata

    Izotopne analize

    Mineraloški sastav

    Elementi u tragovima

  • International school of travertine & tufa, Abbadia San

    Salvatore 201116

    Gradinsko jezeroJezero Prošće

    Jezero Kozjak K2 Jezero KaluĎerovac

  • 40

    30

    20

    10

    0

    00 40 8080 120 0 40 80 1200 40 80 1200 40 80 120

    du

    bin

    a (

    cm)

    Prošće

    0

    1

    4

    8

    22

    29

    40

    47

    74

    108

    0

    2

    4

    6

    10

    13

    17

    21

    26

    30

    34

    39

    47

    55

    59

    65

    67

    70

    77

    81

    116

    167

    0

    4

    10

    25

    36

    48

    62

    77

    87

    106

    139

    187

    0

    3

    9

    17

    26

    36

    46

    57

    69

    79

    92

    104

    114

    123

    131

    140

    148

    161

    sta

    rost

    (g

    od

    ine

    )

    KaluĎerovac

    137Cs aktivnost

    (Bq/kg)

    Gradinsko

    Kozjak

    0 200 400 600 0 200 400 6000 200 400 600

    40

    30

    20

    10

    0

    0 600 12001800

    0

    1

    4

    8

    22

    29

    40

    47

    74

    108

    0

    2

    4

    6

    10

    13

    17

    21

    26

    30

    34

    39

    47

    55

    59

    65

    67

    70

    77

    81

    116

    167

    0

    4

    10

    25

    36

    48

    62

    77

    87

    106

    139

    187

    0

    3

    9

    17

    26

    36

    46

    57

    69

    79

    92

    104

    114

    123

    131

    140

    148

    161

    210Pb aktivnost (Bq/kg)

    Gradinsko

    sta

    rost

    (g

    od

    ine

    )

    KaluĎerovac

    Kozjak

    du

    bin

    a (

    cm)

    Prošće

    60 70 80 90

    40

    30

    20

    10

    0

    60 70 80 90 60 70 80 9060 70 80 90

    a14

    C (pMC)

    Gradinsko

    0

    2

    4

    6

    10

    13

    17

    21

    26

    30

    34

    39

    47

    55

    59

    65

    67

    70

    77

    81

    116

    167

    0

    3

    9

    17

    26

    36

    46

    57

    69

    79

    92

    104

    114

    123

    131

    140

    148

    161

    karbonatni

    organski

    du

    bin

    a (

    cm)

    Prošće

    0

    1

    4

    8

    22

    29

    40

    47

    74

    108

    sta

    rost

    (g

    od

    ine

    )

    KaluĎerovac

    0

    4

    10

    25

    36

    48

    62

    77

    87

    106

    139

    187

    Kozjak

    -36 -32-12 -8 -36 -32-12 -8-36 -32-12 -8

    40

    30

    20

    10

    0

    -36 -32-12 -8

    karbonatni

    organski

    Gradinsko

    0

    1

    4

    8

    22

    29

    40

    47

    74

    108

    0

    2

    4

    6

    10

    13

    17

    21

    26

    30

    34

    39

    47

    55

    59

    65

    67

    70

    77

    81

    116

    167

    sta

    rost (g

    od

    ine

    )

    13C (‰)

    KaluĎerovac

    0

    4

    10

    25

    36

    48

    62

    77

    87

    106

    139

    187

    0

    3

    9

    17

    26

    36

    46

    57

    69

    79

    92

    104

    114

    123

    131

    140

    148

    161

    Kozjak

    du

    bin

    a (

    cm

    )

    Prošće

    14C

    137Cs 210Pb

    13C

    Raspodjela izotopa u jezerskom sedimentu 4 jezera, jezgre ~ 40 cm dugačke

    Horvatinčić N, Sironić A, Barešić J, Krajcar Bronić I, Todorović N, Nikolov J, Hansman J, Krmar M:

    Isotope analyses of lake sediments in the Plitvice Lakes, Croatia. Central European Journal of Physics. 12 (2014) 10. 707-713

  • 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

    74

    76

    78

    80

    82

    84

    86

    88

    90

    92

    a1

    4C

    (p

    MC

    )

    sample number

    1973 1976 1978 1981 1984 1987 1990 1993 1997 2003

    Recentna sedra istaloţenaoko drvenog stupa, rijekaKorana, zadnjih ~30 godina

    -8.90

    -8.80

    -8.86

    -8.75

    -8.73

    -8.82

    -8.85

    -8.95

    -8.87

    -8.97

    *the numbers present δ13C values (‰)

    Porast 14C aktivnosti je posljedica globalnekontaminacije u atmosferi (CO2) uslijedtermonuklearnih pokusa šezdesetih godinaprošlog stoljeća

  • 1950 1960 1970 1980 1990 2000

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    200

    CO2 atmosfera

    (Levin i Kromer 1997)

    drvo, Plitvička j.

    atmosfera CO2 - Plivice

    CO2 atmosfera - Zagreb

    sediment - Kaluđerovac

    sediment - Gradinsko

    sediment - Prošće

    sedra - Korana

    školjka (volak kvrgavi), Zadar

    školjka (srčanka), Zadar

    školjka (kamenica), Zadar

    školjka (dagnja), Zadar

    siga - Pag

    siga - Lošinj

    siga - Postojna

    a1

    4C

    (pM

    C)

    godina

    Unos 14C u okoliš Dinarskog krša u zadnjih ~50 godina (14C aktivnost atmosferskog CO2 i karbonatnih sedimenata/školjki)

    Uzorak a14

    Cmax (pMC) godina

    CO2 atmosfera 187,5 1964.

    Drvo - Plitvička j 186,4 1964.

    Siga Postojna 115,5 1974.

    Sediment - Kaluđerovac 85,1 1987.

    Sediment – Gradinsko 81,9 1988.

    Sediment – Prošće 69,4 1997.

    Sedra – Korana 89,9 1998.

  • Starost aktivnih sedrenih barijera i jezerskog sedimenta određena metodom 14C na području Plitvičkih jezera iznosi ~7000 godina B.P. (Holocen)

    Starost starih sedrenih naslaga, izvan današnjih vodenih tokova određeno 230Th/234U metodom je 80.000 – 130.000 godina B.P. (Plitvički Ljeskovac)

    Starost sedrenih barijera

  • N.Horvatinčić, I. Krajcar Bronić, B. Obelić. Palaeogeography,

    Palaeoclimatology, Palaeoecology 193 (2003) 139-157

    14C datiranje sedre, jezerskog sedimenta i tresetana području Plitvičkih jezera

    14C starost jezerskog sedimenta (Prošćansko jezero) i treseta (Plitvički Ljeskovac)

    D.Srdoč et al. Radiocarbon 28 (1986) 495-502.

    1300

    1200

    1100

    1000

    900

    800

    700

    600

    500

    400

    300

    200

    100

    0

    0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

    1000

    900

    800

    700

    600

    500

    400

    300

    200

    100

    00 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

    Peat d

    ep

    th (c

    m)

    Lake sediment (Lake Prošće)

    Peat (Plitvički Ljeskovac)

    14C Age (BP)

    Sed

    imen

    t d

    ep

    th (

    cm

    )

    14C starost sedre i siga sa područjaDinarskog krša

    0 2 4 6 8 10 12 14 160

    10

    20

    30

    40

    14C age (kyr BP)

    Nu

    mb

    er o

    f sa

    mp

    les

    Tufa

    various locations

    A0 corrected

    0 2 4 6 8 10 12 14 160

    2

    4

    6

    8

    HOLOCENE

    Speleothem

    45 caves

    A0 = 85% corrected

  • N.Horvatinčić, R.Čalić, M.Geyh: Quaternary Research 53 (2000) 185-195.

    Histogram 14C i U-Th starosti siga i sedre iz područja Dinarskog krša, usporedba s paleoklimatskim δ18O stupnjevima

    Rast sedre u Dinarskom kršu je ograničen na topla klimatska razdoblja (interglaciali) i prekinut je za vrijeme glaciala, stadiala i interstadiala .

  • Presjek potopljene sige, 38m dubina mora, otok Brač

    Presjek potopljene sige, 23m dubina mora, otok Pag.

    a – najmlađe sloj sigeb – najstariji sloj sigeP – marinski biogeni obraštaj

    Sige iz potopljenih spilja

  • -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3-12

    -11

    -10

    -9

    -8

    -7

    -6

    -5

    -4

    -3

    -2

    -1

    0

    1

    2

    3

    4

    s tab iln i za 34 p i 36a sad a p ravilno zap isani!!!

    B-38,B-36, b34

    d1

    3C

    (%

    o)

    d18O (%o)

    sloj p - biogeni

    sloj a - namladja siga

    sloj b - na jsta rija siga

    suvre mene školjke

    druge submerged

    Rovanj.Split, Šupurina

    Divaca rec.sige,

    Palagruza (5pMC)

    M. Surić, M. Juračić, N. Horvatinčić, I. Krajcar Bronić, Marine Geology 214 (2005), 163-175.

    Rezultati 14C datiranja siga iz potopljenih spilja u Jadranskom moru (Brač, Rogoznica, Pag). Cilj: određivanje promjene morske razine

    Usporedba 14C starosti siga i izračunato početno vrijeme rasta biogenog obraštaja s krivuljom kasni Pleistocen -Holocen rekonstruirane za Francusku mediteransku obalu (Lambeck and Bard, 2000) i zaTiransko more (Antonioli et al., 2001). 13C i 18O sadrţaj u sigama i marinskom biogenom obraštaju..

  • Usporedba između 2 dominantna nivoa algnih trotoara u Modroj spilji, otok Biševo i potopljenih fosilnih plimskih utora na otoku Visu.

  • Usporedba između morfologije algnih trotoara naotoku Visu i različitih klimatskih perioda u zadnjih 1500 godina: Dark Ages Cold Period (DACP), Medieval Climate Anomaly (MCA), Little Ice Age (LIA) i Current Warm Period (CWP).

    Usporedba između predviđenih relativnih promjena morske razine za srednji Jadran, crna linija- Lambeck et al. (2004), siva linija- Lambeck and Purcell (2005), 14C starost uzoraka algnih trotoara sa otoka Visa, Ravnika i Biševa i različiti klimatski periodi u zadnjih 1500 godina.

    S. Faivre, T. Bakran-Petricioli, N. Horvatinčić, A. Sironić,

    Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 369 (2013) 163-74.

  • Zahvaljujem na paţnji