OSL minta
4.2. Tájmetriai mutatók használata a geomorfológiában
Kelet Belső-Somogyban a homokbuckák és a deflációs formák valamiféle térbeli szabályszerűség alapján rendeződtek, ráadásul egymásra hatva alakultak ki, és ezen térbeli kapcsolatok feltárására lehetnek alkalmasak bizonyos tájmetriai mutatók.
Vizsgálatomban célul tűztem ki az eolikus homokformák térbeliségének kvantitatív jellemzését, a formák között fennálló különbségek és térbeli kapcsolataik feltárását.
Mivel a buckák és a deflációs mélyedések értelmezhetők foltokként is, így a tájmetria módszertana bizonyos korlátozásokkal alkalmazható az eolikus formák térbeli helyzetének kvantitatív leírására is. Az elemzés során a folt elnevezés helyett a formát használtam, maradva a dolgozat geomorfológiai jellegénél.
A tájmetriai vizsgálathoz a morfometriai mérőszámokkal bővített pozitív és negatív eolikus formák adatbázisát használtam fel. Az indexeket az ArcMAP 10 szoftver Patch Analyst 5.1 (Rempel et al. 2012) és vLATE 2.0 (Lang és Tiede 2003) kiegészítők segítségével számoltam ki, melyeket kiegészítettem egyes, táblázatkezelőben hozzáadott mutatókkal. A formamentes területet – a tájökológiai értelemben vett mátrixot – kihagytam az elemzésből. Ahogy az eolikus formák morfometriai elemzésénél, ennél a vizsgálatnál is a kistájhatáron átnyúló pozitív és negatív formákat teljes területükkel
41 belevettem a vizsgálatba. A buckák csak ritkán, a negatív formák pedig egyáltalán nem érintkeznek egymással, így azok a paraméterek, melyek a szomszédságot, illetve a közös határokat vizsgálják nem alkalmazhatók a területen. Helyette a legközelebbi szomszéd számítása ad információt a formák összetorlódásáról vagy szétszórtságáról. A felhasznált tájmetriai mérőszámok definícióit a 4.1. táblázat tartalmazza.
4.1. táblázat: A felhasznált tájmetriai mutatók értelmezése Tájmetriai mutató Definíció
Kistáj terület (km2)
Az összes vizsgált formát magában foglaló kistáj vagy egy kisebb vizsgált zóna területe, beleértve a formák által nem fedett részeket is.
Formák teljes területe (km2) Az összes vizsgált forma területének összege.
Borítottság (%)
Kistáj területe/Formák teljes területe*100. A formák összterülete a kistáj vagy a vizsgált zóna területéhez képest, százalékban kifejezve.
Formaszám (db) A vizsgált formák száma.
Formasűrűség (forma/km2) Formaszám/Kistáj területe. A teljes kistáj 1 km2-ére jutó formák száma.
Átlagos formaszám (forma/km2) Formaszám/Formák teljes területe. Az formák teljes területének 1 km2-ére jutó formaszám.
Formák teljes szegélyhossza (km) Az összes vizsgált forma kerületének összege.
Szegélysűrűség (km/km2) Formák teljes szegélyhossza/Kistáj területe. A kistáj terület 1 km2-ére jutó kerülethossz.
Alak-index A forma kerülete osztva az azonos területű kör kerültével.
Kerület-terület arány A formák kerület/terület arányának értéke.
Teljes térfogat (km3)
A formák 3D alakját közelítő test térfogata, amely a forma területének és magasság/mélység szorzatának a harmada.
V=(terület*magasság)/3.
Shannon-féle diverzitás index
A formaváltozatosság mérőszáma. Értéke 0,0 ha csak egyetlen forma van a vizsgálatban, és növekszik a formatípusok (osztályok), valamint a típusok közötti formaeloszlás növekedésével.
Shannon-féle egyenletesség index
A formák osztályok közötti eloszlását vizsgálja. Értéke 0,0 ha egyetlen típusba tartozik minden forma, és közelíti az 1,0-et ha egyenletesebb a formatípusok közötti megoszlás.
Dominancia Az uralkodó formatípus dominanciájának a mértéket adja meg lefedett terület alapján.
Legközelebbi szomszéd távolsága (m)
Egy forma legközelebbi szomszédjának távolsága a forma szegélyétől számolt legrövidebb egyenes vonal hossza (euklideszi távolság) a szomszéd forma legközelebbi szegélyéhez.
A formák kistájon belüli térbeli elemzése során a kistájat 1 km2 rácsterületű hexagonális hálóval fedtem le, amelyet a táj eróziós és akkumulációs viszonyaihoz igazítottam. A formák poligonjait az adatbázis megtartása mellett pontokká alakítottam, úgy, hogy a formát reprezentáló pont mindig az adott formán belül – általában a bucka fejének legmagasabb pontján, vagy a mélyedés legmélyebb pontján – helyezkedik el. Így az összevonás során a hexagonális háló nem darabolta fel az alakzatokat és minden forma csak egyszer került elemzésre. A hexagonális egységek csoportosításánál a kategóriák kialakításához a Natural Breaks, azaz a természetes töréspontok opciót használtam, amely az adatok eloszlási görbéjének töréspontjait automatikusan meghatározva alakít ki osztályokat.
42 4.3. A homokanyag vizsgálata
4.3.1. OSL kormeghatározás
A buckák abszolút korát optikailag stimulált lumineszcens (OSL) mérésekkel határoztam meg. A kormeghatározáshoz a buckák morfometriai elemzése alapján kialakított csoportok egyes tagjaiból összesen 22 OSL mintát gyűjtöttünk. A mintavétel fúrásokból történt bolygatatlan mintavevő segítségével 110-290 cm mélységből. A mélységet az alapján határoztam meg, hogy pontosan hol érhető el az adott forma bolygatatlan anyaga: pl. egymásra települt formákon a mélyebb minták képviselik az alacsonyabb hierarchia-szintű formákat. A háttérsugárzás laboratóriumi méréséhez az OSL minták alatti és feletti 10-20 cm-es fúrásanyagot használtuk.
A laboratóriumi feltárás során először eltávolítottam a minták mész- és szervesanyag-tartalmát, majd Na-poliwolframát oldat segítségével (2,62 g/cm3 illetve 2,68 g/cm3) leválasztottam a mérésekhez szükséges kvarc mennyiséget, amelyet ezután 50 percen át, 38 %-os hidrogén-fluorid oldattal marattam a szemcsék külső részének eltávolítása céljából. A feltárás után a mérésekhez a 90–150 μm átmérőjű kvarcfrakciót használtam fel, amelyeket acél korongokra vittem fel, 6 mm átmérőjű maszkot alkalmazva. A tesztmérésekhez 40, az egyenérték dózis meghatározásához 24 korongot készítettem (Sipos et al. 2009).
Az egyenérték dózis méréséhez RISØ TL/OSL DA-15 típusú, 0,114 Gy/s dózisteljesítményű béta sugárforrással ellátott műszert használtunk. A mintákat 470 nm-es kék fénnyel stimuláltuk, a detektáláshoz Hoya U-340 szűrőt alkalmaztunk. A mérések során a széles körben alkalmazott egy-mintás regenerációs protokollt (SAR – Single Aliquot Regeneration), illetve az ahhoz kapcsolódó ellenőrző vizsgálatokat alkalmaztuk (Wintle és Murray 2006). A tájékozódó méréseket követően, 180-300°C között végeztük el az előmelegítési teszteket, 20 °C lépésekben emelve a hőmérsékletet. Egy-egy hőmérsékleten 5 korongra állítottuk fel a dózis-lumineszcens válasz összefüggést (4.5 a.
ábra), ezek átlaga és szórása alapján állapítottuk meg, hogy milyen
4.5. ábra: Az OSZ268 számú mintához tartozó dózis-lumineszcens válasz összefüggés (a), természetes OSL jel lecsengési görbéje (b), dózis-visszamérési tesztje (c) és visszaforgatási arány,
valamint rekuperáció mértéke különböző hőmérsékleteken (d)
43 előmelegítési hőmérséklet mellett a legoptimálisabbak az eredmények a lumineszcens jelenség reprodukálhatósága és a termális töltésáthalmozódás szempontjából (4.5 d. ábra).
Az előmelegítési tesztet megelőzően hosszú stimulációval eltávolítottuk a minták természetes lumineszcens jelét (4.5 b. ábra), és ismert nagyságú dózist sugároztuk be, így a tesztek során azt is meg tudtuk állapítani, hogy a vizsgált mintából összességében mekkora pontossággal lehet az ismert dózist visszamérni (4.5 c. ábra).
Az egyenérték dózis meghatározásakor végül 230-240 °C-os előmelegítést alkalmaztunk a mintától függően. A kék fénnyel történő stimulálás 160 °C-on történt. A kapott eredményeket Analyst 3.24, illetve táblázatkezelő segítségével értékeltük. A természetes dózisteljesítményt meghatározó U, Th és K koncentrációkat Canberra típusú félvezető Ge detektorral felszerelt nagy felbontású gamma spektrométerrel elemezték az ÁNTSZ Csongrád megyei Laboratóriumában. A mérések szerint az U bomlási sorában egyensúlyhiány nem volt tapasztalható. A koncentrációk alapján számított dózisteljesítmény eredményeket az anyag begyűjtésekor tapasztalt nedvességtartalommal (Aitken 1998), valamint a kozmikus háttérsugárzással (Prescott és Hutton 1994) korrigáltuk.
4.3.2. Szemcseösszetételi-elemzés
A vizsgálatokhoz Kelet-Belső-Somogyban, összesen 17 db fúrást mélyítettünk, amelyek 120-300 cm mélységig tárják fel a formák anyagát. A fúrások többsége a parabolabuckák feji részén található, gyűjtöttünk mintát morfometriai osztályok egymásra települt és egymás mellett lévő, egyszerű formaként elhelyezkedő tagjaiból, illetve egy maradékgerinc három szelvényéből is. A fúrásokból 10 centiméterenként vettünk mintát szemcseösszetételi elemzés céljából.
A begyűjtött 345 db minta szemcseméretének meghatározását Analysette 22 MicroTec plus lézer diffrakciós szemcseméret meghatározóval végeztem. Mivel a műszer mérési tartománya 0,008-2000 µm, ezért a 2000 µm-nél nagyobb szemcséket szita segítségével elkülönítettem, majd a frakció súlya alapján korrigáltam a szemcseösszetétel százalékos értékét. Az osztályozásnál az összevont Udden és Wentworth-skálát használtam (Blott és Pye 2012). A szelvények ábrázolása Tilia Graph programmal készült, ahol klaszteranalízist is végeztem, amely segítette a zónák és a szintek elkülönítését. A részletesebb kiértékeléshez Gradistat program (Blott és Pye 2001) segítségével, Folk és Ward (1957) módszere szerint a minták következő statisztikai paramétereit határoztam meg:
- módusz, ami a gyakorisági görbe azon pontja, ahol annak lokális maximuma van;
- közepes szemcseméret (Mz), ami az eloszlási görbe három harmadának számtani közepe (Folk és Ward 1957);
- különböző kumulatív százalékokhoz tartozó szemcseátmérők:
- d25 az az átmérő-érték, melynél a szemcsék 25%-a kisebb, 75%-a nagyobb átmérőjű, az eloszlási függvény alsó kvartilisa.
- d75 az az átmérő-érték, melynél a szemcsék 75%-a kisebb, 25%-a nagyobb átmérőjű, az eloszlási függvény felső kvartilisa.
- d90 az az átmérő-érték, melynél a szemcsék 90%-a kisebb, 10%-a nagyobb átmérőjű.
A d75 és a d25 különbségéből az osztályozottságra következtettem, azonban ez a paraméter természetesen nem egyezik meg a leginkább elterjedt statisztikai szórással.
Ebben az esetben minél kisebb az eloszlási függvény felső és alsó kvartilisa közötti különbség, annál jobban osztályozott az agyag (Marosi 1970).