Ústav anorganické chemie AVČR, v.v.i.

Tomáš Grygar

Tereza Nováková (nahradila v IX.09 Annu Píškovou)

Laboranti: Jana Dörflová, Petr Vorm, Zuzana Hájková

Úvod

Cíl práce: popsat vývoj sedimentace v posledních několika tisíciletích, abychom získali objektivní podklady pro hodnocení vlivu člověka(viz název grantu)

Dvě cesty, jak jsme se k tomu pokoušeli v roce 2009 přispět:

• vylepšit datování svrchní části sedimentů z 20. století, kdy probíhaly asi nejvýraznější a nejrychlejší antropogenní změny a mladé 14C buď nefunguje nebo tak mladé organické zbytky nemáme (terén, prácev laboratořích ÚACH, PřF UK a ÚJF)

geochemické studium kontaminace: Tereza Nováková

• popsat vývoj rychlosti sedimentace jemných povodňových hlín, sedimentů s převahou jílu a prachu nad pískem, na základě profilů datovaných 14C (terén, práce v laboratoři ÚACH)

popis rychlosti agradace: Tomáš Grygar

Tereza Nováková: diplomová práceGeochemické a izotopové datování recentních

povodňových sedimentů řeky Moravy

Cíle diplomové práce

• Návrh metodiky pro datování povodňových sedimentů uložených v nivě Moravy v posledních 100 – 200 letech pomocí geochemických metod

• Ověření využitelnosti analýz antropogenních kontaminantů, které by umožnily jejich chemostratigrafickou korelaci pomocí změn hloubkové závislosti vybraných těžkých kovů (Pb, Zn, Cu), změn izotopických poměrů olova a změn hmotnostní magnetické susceptibility

• Ověření využitelnosti izotopu 137Cs k datování sedimentárních profilů v nárazových březích

Ověření metodiky zjištění kontaminace Cu, Pb, Zn

EDXRF, prováděná na ÚACH, je nenáročná metoda s jednoduchou přípravou vzorků umožňující zpracování stovek až tisíců vzorků

Výsledky je nutné kalibrovat pomocí dražší a na přípravu vzorků náročnější konvenční metody stanovení pomocí hmotnostní nebo optické spektrometrie s indukčně vázanou plazmou (ICP-MS, ICP-OES, PřF UK)

Další možnosti zjištění kontaminace

Nárůst koncentrace těžkých kovů, změna poměru izotopů Pb a „magnetická kontaminace“ začíná skoro ve stejné hloubce na mnoha místech v nárazových březích i v nivě. Znamená to• současný nástup kontaminací nebo dokonce jejich společný původ?• společný vertikální transport kontaminantů v profilech?Skoro určitě probíhal vertikální transport 137Cs.

Sondy nivních sedimentů v Muchárově a Klokově

Je kontaminace starší nebo mladší než protipovodňové valy ze třicátých let 20. století?

Sondy v Muchárově: Před valy…

M409:

Sondy v Muchárově: … a za valy

M404:

Kontaminace je i za valy ze třicátých let, takže• začala rakouskouherskou nebo prvorepublikovou industrializací?• šlo o atmosférické imise? „hýbání se zemí“?• se šířila za valy při povodních 1997 a 2002?

Závěry z geochemické části

• Je jedno, jak kontaminaci měříme, takže může stačit nejpohodlnější postup (MS v laboratoři nebo terénu, těžké kovy). Prozatím předpokládáme, že měřitelný nástup kontaminace začal kolem roku 1900 n.l. a takto ji používáme k nepřímému datování.

• Možnou migraci těžkých kovů testujeme geochemickými nástroji (sekvenční extrakce, Pb izotopy, normalizované hodnoty obsahu). Zdá se, že Pb mírně migruje v anoxickém prostředí (glejení, spodní voda). Na popisu jevu pracujeme (spolupráce s PřF UK, v rámci PhD studia).

• 137Cs migrovalo skoro určitě – je opravdu příliš hluboko – a je třeba ho brát opatrně až do prošetření tohoto jevu.

Ověřování proxy metodik k popisu sedimentů

• Ověření proxy metodik k popisu charakteru sedimentů, které používáme v laboratoři, jsme popsali(Grygar et al., 2010)

• Konvenční sedimentologický popis by možná byl lepší • Důvody nahrazování konvenčního litologického

a faciálního popisu proxy metodikami jsou pádné: - litologické popisy profilů se nám neosvědčily (terénní popisy neodpovídaly změnám složení sedimentů, díky kvalitativní povaze neumožňovaly korelace profilů)- nevíme, kdo by uměl a chtěl dělat konvenční faciální popis- sledovat laterální stabilitu facií (konvenční postup) hlavně v nivě (ve vrtech) je příliš pracné

Shrnutí studia nivních sedimentů z posledních tisíciletí

Postup práce 2008-2009:Hledání profilů s fosilním dřevem

Čištění a vzorkováníAnalýzy EDXRF a CEC

Čekání na 14C

Výroba grafů

Shrnutí studia nivních sedimentů z posledních tisíciletí

Máme poměrně málo 14C dat z povodňových jílovitoprachovitých povodňových hlín (facie II) z období před rokem 1000 n.l. ale máme

Shrnutí studia nivních sedimentů z posledních tisíciletí

Máme poměrně málo 14C dat z povodňových jílovitoprachovitých povodňových hlín (facie II) z období před rokem 1000 n.l. ale máme

Nástup sedimentace povodňových hlín (rozhraní facií I a II) na těchto profilech nebyl synchronní, takže neodráží jednu událost/změnu

Shrnutí studia nivních sedimentů z posledních tisíciletí

Máme poměrně málo 14C dat z povodňových jílovitoprachovitých povodňových hlín (facie II) z období před rokem 1000 n.l. ale máme

Nástup sedimentace povodňových hlín (rozhraní facií I a II) nebyl na těchto profilech synchronní, takže neodráží jednu událost/změnu

Rozhraní facií II a III (zhrubnutí sedimentů) spadá do doby kolem roku 1600 n.l. (Kadlec et al., 2008). Zdá se, že odpovídá posílení významu koryta Moravy v této části nivy, souviselo se zánikem anastomózní struktury a oslabení významu Morávky (přes Strážnicí)

Rychlost agradace nivy v posledním tisíciletí Rychlost ukládání povodňových sedimentů byla 0.2-0.9 cm/rok.

Závisela jak na stáří tak na hrubosti sedimentu.Není asi možné tyto vlivy rozlišit jako dvě nezávislé proměnné.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

průměrný CEC (mmol Cu2+/g)

sed

imen

tačn

í ryc

hlo

st (

cm/y

)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1000 1200 1400 1600 1800 2000

průměrné stáří (n.l.)

sed

imen

tačn

í ryc

hlo

st (

cm/y

)

Čekáme na 14C data z dalších několika profilů, které doplní tyto výsledky

Další plány využití archívu povodňových hlín

Dosavadní práce se systematicky zaměřovala na úsek od mostu do Bzence po ústí Veličky, máme tam ještě nějaké nezpracované výsledky

V roce 2009 jsme vzorkovali v úseku od ústí Veličky k Rohatci, kde čekáme na 14C data ze tří profilů, na konci jara budeme pokračovat

Měli bychom revidovat Section 2 (Kadlec et al., 2008)s povodňovými hlínami z období před rokem 0 n.l., které se litologicky liší od většiny sedimentů z úseku od mostu do Bzencek ústí Veličky

Zpracováváme vrty v nivě (2-4 m), v příštím roce pokročímeve vzorkování v oblasti od Muchárova směrem k Baťově kanálu –propojíme analýzy sedimentů a vyhodnocování map (s MU Brno)

Pokusíme se upřesnit odhad dolní hranice ukládání kontaminovaných sedimentů (někdy mezi roky 1900 a 1950) (s PřF UK)

Naše spolupráce při řešení, za kterou děkujeme

Terénní práceVzorkování, focení, popisy: Lenka Lisá (GLÚ Suchdol)

GeografieHodnocení land use v místech odběrů: Zdeněk Máčka a Mirek Smetana (MU Brno)Hodnocení mapových podkladů: Zdeněk Máčka (MU Brno)

Laboratorní analýzyTechnická pomoc: laboranti ÚACH v Řeži, od XII.09 Veronika Gemeinerová (pracuje na své magisterské diplomové práci)ICP analýzy, sekvenční extrakce: Martin Mihaljevič na ÚGMNZa Ladislav Strnad v CL (PřF UK)MS: Leona Koptíková (GLÚ Suchdol)

Děkujeme za pozornost

Tereza stojí na asi 4 m vrstvě povodňovek ze druhé půlky 20 století