Metoda Warwowa
Konrad Matyjewicz
Marcin Aleksander Kosowicz
Metoda warwowa została opracowana przez szwedzkiego geologa Barona Gerarda Jacoba De Geer’a. W 1878 zauważył, że pewne złoża gliny bywają uwarstwione w sposób bardzo regularny. Takie warstwy powstały w jeziorach skandynawskich w wyniku corocznego topnienia pokrywy lodowej. Metoda ta pozwoliła na oszacowanie daty końca ostatniego zlodowacenia. Porównywalne prace podjęto w stanie USA i Kanadzie, wystąpiły jednak problemy z powiązaniem uzyskanych danych z danymi północnoeuropejskimi.
Początkowo warw był używany jako określenie dla rozróżnienia poszczególnych faz sedymentacji osadów w jeziorach glacjalnych. Pierwsza chronologia warwowa została stworzona przez De Geer’a pod koniec XIX wieku. W 1940 roku opublikowano „Geochronologia Sueccia” w której De Geer umieścił szwedzką linie czasu pływającej chronologii warwowej dla cofającego się lodowca od Skane do Indalsälven.
Jeziora zastoiskowe, powstawały w okresach cofania się (rzadziej nasuwania) lodowca, gdy masy wód roztopowych nie znajdowały sobie odpływu i zalewały przed jego czołem rozległe obszary, przy czym jeśli teren opadał w stronę lodowca - czoło to spełniało też rolę zapory, podpierającej zastoisko z jednej lub kilku stron. Na dnie takich zimnych jeziorzysk układały się poziomymi warstwami osady, zwane iłami warwowymi lub wstęgowymi. Z biegiem czasu wody zastoisk wytwarzały sobie odpływ, a jeziora te zanikały, wypełniane przez późniejsze osady.
Metoda iłów warwowych albo metoda De Geer’a polega na badaniu sedymentów na dnie jeziora glacjalnego. W cyklu rocznym powstają dwie warstwy osadów: letnia - jaśniejsza i grubsza – tworzy się w warunkach utleniających (rozwój planktonu, promieniowanie słoneczne, falowanie) i składa się z ilastego osadu kwarcowego z domieszka frakcji grubszych, oraz, zimowa która jest ciemniejsza i cieńsza- powstaje w warunkach redukujących (zamarznięcie zastoiska, brak falowania i dopływu energii słonecznej, obumieranie planktonu) i składa się z minerałów ilastych z domieszką tlenków żelaza powodujących jej ciemne zabarwienie. Ich grubość jest różna w różnych latach, gdzie gruba warstwa stanowi efekt roku ciepłego, a cieńsza świadczy o roku chłodnym. Ilość warw pozwala na określenie czasu istnienia jeziora i tempa recesji lodowca.
Metoda badań polega na pobraniu pionowych odwiertów dna – rdzeni, z jezior glacjalnych. Pobrane rdzenie poddaje się zamrożeniu oraz osuszeniu i przy pomocy promieni rentgenowskich ustala się liczbę warstw. Następnie, przy badaniu serii próbek i kalibracji radiowęglowej, określa się charakter warstw. Jeżeli laminacja ma charakter roczny, po kilku latach pobiera się kolejne próbki i ustala roczny przyrost sedymentu. Bazując na tych badaniach można określić chronologię wspólną dla wszystkich pobranych rdzeni. Następnie dzięki zastosowaniu metod radiowęglowych i analizy pyłkowej tworzy się chronologię dla jeziora glacjalnego.
Do badań warw wykorzystuje się sprzęt do badań dendrometrycznych (sonda rurowa i sonda płaska), czarno-białe negatywy fotograficzne oraz zdjęcia rentgenowskie, mikroskop, a także prozaiczne narzędzie jak taśma klejąca.
Metoda warwowa ma wiele ograniczeń, m.in. zakłócenie swobodnego opadu planktonu na dno zbiornika wodnego, czy zanieczyszczenia mogą spowodować zaburzenia w układzie warw. Również podczas pobierania rdzeni można naruszyć istniejący układ warwowy. Dla pobieranej próbki równie szkodliwe jest działanie sondy płaskiej która wytwarza dwutlenek węgla.
Podsumowując: metoda warwowa jest metodą datowania bezwzględnego, która polega na obliczeniu liczby warw. Przyjmując założenie 2 warstwy(letnia i zimowa) równa się jeden rok można określić z duża dokładnością chronologię danego zbiornika wodnego. Mimo dokładności metody ma ona swoje ograniczenia, takie jak konieczność niezakłóconego opadania iłów, planktonów itp. Zakłócenia tego procesu dekomponuje ułożenie warstw, a tym samym niszczy spójną chronologię. Prócz interesujących wyników geologicznych, takich jak ustalenie chronologii zbiornika wodnego, otrzymujemy informacje szczególnie interesujące z punktu widzenia archeologii takie jak: informacje o klimacie, składzie powietrza, stanie flory i fauny, katastrofach naturalnych (wybuch wulkanu) w danych okresach i latach, co w znaczący sposób pomaga w odtworzeniu życia naszych przodków.
W Polsce metodą warwową zajmują się profesor nadzwyczajny Tomasz Goslar w poznańskim laboratorium radiowęglowym, a także Instytut Fizyki w Gliwicach Laboratorium C14.
Jezioro Gościąż
• Z najgłębszego miejsca w centralnej części jeziora pobrano rdzeń o długości 16m.
• Następnie przeprowadzono badania radiowęglowe serii pobranych próbek , które wykazały z dokładnością do kilku procent , że laminacja ma charakter roczny .
• Pobierając po 2 latach kolejne 2 rdzenie ustalono roczny przyrost osadu.
• Następnie wykorzystując szczegółowe fotografie laminacji rdzeni wykazano , że możliwe jest wzajemne korelowanie rdzeni z dokładnością do jednej laminy.
• Pobierane w kolejnych latach kolejne rdzenie pozwoliły ustalić wspólną dla wszystkich rdzeni chronologię.
• Wykazano istnienie kilkudziesięciu leżących poziomo przewodnich warw w najmłodszych 8 metrach osadu.
• Dzięki wykorzystaniu klisz czarno-białych i klisz rentgenowskich policzono pary warw dla kolejnych osadów przewodnich.
• Następnie dzięki zastosowaniu metod radiowęglowych i analizy pyłkowej stworzono dokładną chronologię dla jeziora
Analiza Próbki
• Próbki poddaje się analizie mikroskopowej aby sprawdzić roczny charakter laminacji , a tym samym poprawność liczenia warw
• Analizę mikroskopową składu osadu zastosowano po raz pierwszy do liczenia warw w osadzie Jeziora Gościąż
• Badania przeprowadzano w odniesieniu do najmłodszych 2 m osadu w rdzeniu G2/87
• Analizę prowadzono na liczącym ok. 100 warw fragmencie
• Używano metody cienkich szlifów , wykonanych metodą Merkta
• W rdzeniu G2/87 regularność powtarzania się warstw kalcytowych i organicznych potwierdziła , że warstwy mają roczny charakter laminacji
• Weryfikacja wyników liczenia warw przy użyciu cienkich szlifów pozwoliła stwierdzić , że błąd w pierwotnym liczeniu chronologii nie przekracza 1 %
• W części profilu G1/90 wykazano ,że poszczególne warwy wykazują różną strukturę co czyni obraz laminacji mało czytelnym
• W tym profilu występowała znaczna ilość warstw , co do których trudno było stwierdzić ,czy reprezentują rok czy dwa
Muszaki