Ewelina A. MIŚTA1, Zbigniew TYMIŃSKI1,2, Paweł KALBARCZYK3, Krystian TRELA4

Prospekcja powierzchniowa składupierwiastkowego gleby w rezerwacie„Meteoryt Morasko”Surface prospection of soil samples composition of elements originatefrom “Meteoryt Morasko” reserve

Abstract: The research was focused on strewnfield in “Meteorite Morasko” reserve. The main goalof the project was to find correlation between chemical composition of soil and concentration ofcosmogenic material which was discovered in the region. After field prospection the sampling wasmade for three reference regions in the reserve. ICP-MS method was used to determine theelemental composition of soil samples. Investigation has been carried out to indicate the chemicalcomponents which iron meteorite matrix is built of like Fe, Ni and Co. Results of the study gaveinformation about distribution and correlation of chemical components in the reserve.

Keywords: “Meteoryt Morasko” reserve, cosmogenic soil elemental contamination, ICP-MS soilmeasurement, iron meteorites

Wstęp

W 2014 roku obchodzono setn¹ rocznicê odnalezienia pierwszego meteorytu ¿ela-znego w obszarze obecnego rezerwatu „Meteoryt Morasko”, zlokalizowanegow pó³nocnej dzielnicy Poznania (Pilski 2014). Na obszarze tym od lat prowadzones¹ badania skupione wokó³ tematyki siedmiu zag³êbieñ mog¹cych mieæ pochodze-nie impaktowe (Classen 1978, Hurnik 1976).

Prezentowane wyniki badañ przeprowadzonych w wybranych obszarach rezer-watu „Meteoryt Morasko”, mia³y na celu okreœlenie sk³adu pierwiastkowego glebyw odniesieniu do koncentracji materia³u meteorytowego, odnajdywanego w bada-nych obszarach. Badania poprzedzono kwerend¹ terenow¹, poborem materia³uœrodowiskowego zgodnie z danymi dotycz¹cymi znalezisk meteorytów z trzech

ACTA SOCIETATIS METHEORITICAE POLONORUM

Rocznik Polskiego Towarzystwa Meteorytowego

Vol. 6, 2015

1 Narodowe Centrum Badañ J¹drowych, Otwock-Œwierk; e-mail: ewelina.mista@ncbj.gov.pl2 Pracownia Komet i Meteorytów, Sekcja Meteorytowa, Warszawa; e-mail: z.tyminski@polatom.pl3 Instytut Chemii i Techniki J¹drowej, Warszawa; e-mail: p.kalbarczyk@ichtj.waw.pl4 Oœrodek Badañ nad Antykiem Europy Po³udniowo-Wschodniej, Uniwersytet Warszawski; e-mail:k.trela@uw.edu.pl

obszarów w rezerwacie. Kolejno pobrane próbki gleby poddano analizie pierwia-stkowej przy zastosowaniu metody ICP-MS. Wyniki oznaczeñ da³y informacjê natemat korelacji sk³adu gleby z chemizmem typowym dla materii pochodzenia kos-micznego.

MetodologiaProcedura pobierania in situ materia³u œrodowiskowego, g³ownie próbek gleby,z terenu rezerwatu „Meteoryt Morasko”, oparta by³a na studiach nad mapamikoncentracji materia³u meteorytowego, udokumentowanego przez poszukiwaczymeteorytów i opisanego w Muszyñski et al. 2012. Wytypowano trzy rejonypomiarowe: Region A – obszar spadkowy peryferyjny zlokalizowany we wschodniejczêœci rezerwatu, Region B – obszar na po³udnie od ulicy Meteorytowej, w którymodnajdowano meteoryty o masach w granicach 0,003–0,5 kg oraz Region C –obszar z koncentracj¹ znalezisk meteorytowych powy¿ej 50 kg, odpowiadaj¹cyobszarowi z zag³êbieniami o spornej genezie (Czajka 2004, Hurnik et al. 1976).Zdjêcie 1 przedstawia pogl¹dowy widok obszaru poboru próbek – Region C. Mapa1 obrazuje schematycznie obszary próbkowania.

Analizom poddano 17 próbek gleby pobranych z g³êbokoœci ok. 10 cm z wyty-powanych referencyjnych Regionów A–B–C. Pobrano ka¿dorazowo oko³o 1 kgmateria³u, który zapakowano do szczelnych woreczków wykonanych z PE. Nastêp-nie materia³, po przewiezieniu do laboratorium, zosta³ roz³o¿ony i wysuszony(14 dni), oraz zmielony w m³ynie planetarno-kulowym RETSCH PM-100. Ma-teria³ skwartowano do próbek o masie 50 g, a nastêpnie próbki roztworzonow mieszaninie kwasów HNO3 + HF + H3BO3, w piecu mikrofalowym Anton PaarMultiwave 3000. W celu kontroli procesu stosowano materia³ odniesienia Soil-5(tab. 1).

ACTA SOCIETATIS METHEORITICAE POLONORUM vol. 6, 2015

Ewelina A. MIŚTA, Zbigniew TYMIŃSKI, Paweł KALBARCZYK, Krystian TRELA 97

Mapa 1. Miejsca poboru próbek glebowych w rezerwacie„Meteoryt Morasko”: Region A–C oraz miejsce referen-cyjne.(http://www.poznan.pl/mim/main/rezerwat-zurawi-niec-oraz- morasko-radojewo-umultowo-rezerwat- me-teoryt-morasko,p,15574,21703,21983.html – z dnia10/03/2015).

Oznaczono sk³ad pierwiastkowy za pomoc¹ techniki ICP-MS (ang. InductivelyCoupled Plasma Mass Spectrometry; Spektrometr typu ELAN DRC II PerkinElmer SCIEX). Zbadano koncentracjê ciê¿kich metali takich jak U, Th, Cu, Zn,V, Mo, Ni, Sb, Fe, Cd, Pb oraz Mn. W niniejszym opracowaniu skupiono siê nakorelacji pierwiastków wchodz¹cych w sk³ad materii kosmicznej: Fe, Ni oraz Co.

Wyniki

Hipotez¹ robocz¹ w niniejszych badaniach by³a podwy¿szona zawartoœæ Fe, Nii Co w glebie w obszarze spadku w zwi¹zku z tym, i¿ pierwiastki te s¹ g³ównymbudulcem meteorytów ¿elaznych. Przy czym wzrost koncentracji poszczególnychkomponentów pierwiastkowych powinien byæ proporcjonalny do iloœci znalezio-nej materii meteorytowej w miejscach poboru próbek glebowych. W zwi¹zku

ACTA SOCIETATIS METHEORITICAE POLONORUM vol. 6, 2015

98 Prospekcja powierzchniowa składu pierwiastkowego gleby w rezerwacie „Meteoryt Morasko”

Zdj. 1. Zagłębienie terenu, prawdopodobnie pochodzenia impaktowego w rezerwacie „Meteoryt Moras-ko”. Widok poglądowy na obszar poboru próbek zw. Region C (zdj. T. Jakubowski).

Tabela 1. Porównanie wartości certyfikowanych Soil-5 oraz wyników uzys-kanych metodą ICP-MS jako element procesu kontroli jakości metody.

Soil-5 Wynik analizy metodą ICP-MS

%wg

Fe 4,45±0,19 5,26±0,78

�g/g

Pb 129±26 158±32

Mn 852±37 910±85

U 3,15±0,45 2,94±0,58

Cu 77,1±4,7 85,12±8,5

Th 11,3±0,73 13,32±0,32

Zn 368±8,2 372±18

z powy¿szym powinna wystêpowaæ nastêpuj¹ca zale¿noœæ abundancji: Region C >Region B > Region A. Otrzymane wstêpne wyniki oznaczeñ pierwiastkowych w ko-lejnym etapie badañ powinny byæ uzupe³nione o dane dotycz¹ce czynników geolo-gicznych i antropogenicznych terenu, ze wzglêdu na ich istotny wp³yw na migracjêkomponentów glebowych.

Dodatkowo wykonano oznaczenia dla gleby z rejonu spadku meteorytu Pu³tusk.Próbkê w tym przypadku pobrano z g³êbokoœci 15 cm bezpoœrednio spod meteory-tu o wadze ok. 1 kg, znalezionego w okolicach Starego Sielca w 2008 roku.

Analizie poddano korelacje rozmieszczenia iloœciowego pierwiastków: Fe, Nii Co.

Wykresy 1–3 przedstawiaj¹ zawartoœæ pierwiastków w poszczególnych obszarachwraz z oznaczeniami dla materia³u odniesienia.

Wartoœciami referencyjnymi dla pomiarów wykonanych w rezerwacie „Meteo-ryt Morasko” by³y wyniki oznaczenia sk³adu pierwiastkowego gleby pobranejz okolic rezerwatu (tab. 2).

Region A, z którego pobrano piêæ próbek gleby jest usytuowany na zboczustoku w obszarze o charakterze rolniczym. Próbki oznaczone numerami 2–4 po-brano ze szczytu wzniesienia natomiast próbka 5 odpowiada obszarowi pola upra-wowego zlokalizowanego poza terenem rezerwatu. Takie rozmieszczenie próbko-wania mo¿e t³umaczyæ podwy¿szon¹ zawartoœæ Fe w próbkach 2–4 w odniesieniudo reszty próbek z Regionu A (wyk. 1). Równie¿ œrednia zawartoœæ Ni jest podwy¿-szona dla tego obszaru (wyk. 2). Dodatkowo wspomniane komponenty chemicznemog¹ mieæ równie¿ pochodzenie antropogeniczne.

Region B i C odpowiada w³aœciwemu obszarowi spadku z odmienn¹ koncen-tracj¹ odnalezionego materia³u kosmogenicznego. Ze wzglêdu na ni¿sz¹ zawartoœæmaterii meteorytowej Region B cechuje ni¿sza koncentracja Fe (wyk. 1). Uœrednio-na zawartoœæ Fe dla trzech referencyjnych regionów poboru próbek wynosi odpo-wiednio: Region A – 11 800 µg/g, Region B – 5160 µg/g i Region C – 17 500 µg/g.

ACTA SOCIETATIS METHEORITICAE POLONORUM vol. 6, 2015

Ewelina A. MIŚTA, Zbigniew TYMIŃSKI, Paweł KALBARCZYK, Krystian TRELA 99

Tabela 2. Referencyjne oznaczenia pierwiastkowe glebypobranej z terenu spoza rezerwatu Morasko (miejsce po-boru próbki oznaczone na mapie 1).

Okolice rezerwatu

%wg

Fe 0,47±0,08

[µg/g]

Cu 1,9±0,2

Co 2,2±0,2

Mn 306±30

Zn 21,4±2

Mo 3,9±0,8

Ni 5,2±0,9

ACTA SOCIETATIS METHEORITICAE POLONORUM vol. 6, 2015

100 Prospekcja powierzchniowa składu pierwiastkowego gleby w rezerwacie „Meteoryt Morasko”

Wyk. 1. Zawartość Fe [µg/g] w pobranych próbkach gleby (1–17) z rezerwatu „Meteoryt Morasko” orazkoncentracja Fe w glebie z Pułtuska (próbka 0) oznaczona metodą ICP-MS. Zielony obszar – koncentra-cja w obszarze referencyjnym, obok rezerwatu, uwzględniająca błąd pomiaru.

Wyk. 2. Zawartość Ni [µg/g] w pobranych próbkach gleby (1–17) z rezerwatu „Meteoryt Morasko” orazkoncentracja Ni w glebie z Pułtuska (próbka 0) oznaczona metodą ICP-MS. Zielony obszar – koncentracjaw obszarze referencyjnym, obok rezerwatu, uwzględniająca błąd pomiaru.

Wyk. 3. Zawartość Co [µg/g] w pobranych próbkach gleby (1–17) z rezerwatu „Meteoryt Morasko” orazkoncentracja Co w glebie z Pułtuska (próbka 0) oznaczona metodą ICP-MS. Zielony obszar – koncentra-cja w obszarze referencyjnym, obok rezerwatu, uwzględniająca błąd pomiaru.

Najwy¿sz¹ zawartoœæ Fe wykazuje Region C odpowiadaj¹cy terenowi, na którymodnaleziono najwiêksz¹ iloœæ materii meteorytowej. Podwy¿szon¹ koncentracjê Feoznaczono dla Regionu A. Prawdopodobnie ma to zwi¹zek z charakterystyk¹ geolo-giczn¹ i antropopresyjn¹ terenu.

W przypadku obszaru Morasko podwy¿szona zawartoœæ Fe zwi¹zana jest rów-nie¿ z procesami glebowymi zachodz¹cymi przez setki lat.

Nie wykazano znacz¹cej korelacji pomiêdzy zawartoœci¹ Ni i Co w stosunku dokoncentracji materii spadkowej na obszarze badanym (wyk. 2–3). Œrednia zawar-toœæ Ni i Co w glebie wyra¿ona w [µg/g] wynosi odpowiednio dla obszarów:Region A: Ni – 13,28 i Co – 3,74, Region B: Ni – 11,98 i Co – 1,78 oraz Region C:Ni – 14,51 i Co – 5,96. Podwy¿szona zawartoœæ Ni i Co generalnie wystêpujew Regionie C, gdzie odnotowano najwiêcej znalezisk meteorytowych (powy¿ej50 kg) (Muszyñski et al. 2012). Region A równie¿ charakteryzuje podwy¿szonazawartoœæ tych pierwiastków. Jednak w tym przypadku mo¿e mieæ to zwi¹zekz rolniczym charakterem terenu.

Znamienne jest, i¿ w przypadku próbki gleby z Pu³tuska zawartoœæ Co jest zbli-¿ona do Regionu B, Fe dla Region C natomiast zawartoœæ Ni jest w przybli¿eniudwa razy wiêksza w odniesieniu do ca³ego obszaru poboru próbek w Morasku.Anomalie te wymagaj¹ dok³adniejszych badañ, które s¹ w toku.

Podsumowanie

Prezentowane wyniki badañ da³y wstêpne informacje na temat sk³adu pierwiastko-wego gleby pobranej z referencyjnych miejsc w rezerwacie „Meteoryt Morasko”w odniesieniu do iloœci odnalezionej materii meteorytowej w regionie. Wykazano,i¿ zawartoœæ poszczególnych komponentów glebowych zale¿y od czynnika gêstoœcizalegania meteorytów odzwierciedlonego w badaniach przez obszary próbkowaniaRegion A–C. Odnotowano pozytywne korelacje pomiêdzy iloœci¹ odnalezionejmaterii meteorytowej na danym obszarze a koncentracj¹ Fe, Ni i Co w glebie.Generalnie uœredniona zawartoœæ pierwiastków w glebie przyjmuje szereg:Region C > Region A > Region B. Najwy¿sza koncentracj¹ analizowanych pierwia-stków odznacza siê Region C z najwiêksz¹ koncentracj¹ materii spadkowej nato-miast jej podwy¿szona zawartoœæ w Regionie C wynikaæ mo¿e z czynników antro-popresyjnych.

W niniejszych studiach istotny wp³yw maj¹ równie¿ czynniki geologiczne i an-tropogeniczne, których wp³yw wymaga dalszych badañ niebêd¹cych przedmiotemprzedstawionych studiów.

Podziękowania

Autorzy serdecznie dziêkuj¹ Arkadiuszowi Bingorajowi, Marcinowi Stolarzowioraz Januszowi Kosmowskiemu za udostêpnienie próbek do badañ. Chcemy tak¿epodziêkowaæ wszystkim poszukiwaczom, którzy prowadz¹ rzeteln¹ dokumentacjêmeteorytowych znalezisk i udostêpniaj¹ dane do celów naukowych.

ACTA SOCIETATIS METHEORITICAE POLONORUM vol. 6, 2015

Ewelina A. MIŚTA, Zbigniew TYMIŃSKI, Paweł KALBARCZYK, Krystian TRELA 101

LiteraturaClassen J., 1978, The meteorite craters of Morasko in Poland, Meteoritics, 13, s. 245–255.Czajka W., 2004, Analiza geomorfologiczna okolic rezerwatu „Meteoryt Morasko” w oparciu

o model powierzchni terenu, Materia³y, III Konferencja Meteorytowa, Poznañ25–26.04.2004, s. 9-14: (http://astroblemy.pl/pdf/morasko.pdf from 03/01/2015).

Hurnik B., Hurnik H., 1976, Distribution of the meteoritic and meteor dust in the region of the fallof the meteorite „Morasko”, Zeszyty Naukowe UAM, Seria Astronomia, nr 2, s. 27–37.

Hurnik B., Hurnik H., 1976, Meteorite “Morasko” and the region of the fall of the meteorite,Zeszyty Naukowe UAM, Seria Astronomia, nr 2, s. 3–6.

Hutchison R., 2004, Meteorites. A petrologic, chemical and isotopic synthesis, Cambridge Univer-sity Press.

Miœta E.A., 2014, Zastosowanie SEM/EDX w badaniach elementarnego sk³adu struktur krystalicz-nych meteorytów oraz INAA w celu identyfikacji œladowych zanieczyszczeñ œrodowiska zwi¹za-nych z ich spadkiem, Raport wewnêtrzny, NCBJ Otwock-Œwierk.

Muszyñski A. et al., 2012, Morasko. The largest iron meteorite shower in Central Europe. Poznañ:Bogucki Wydawnictwo Naukowe, ss. 111.

Oleszek W., Siebieniec G., 2012, Monitoring chemizmu gleb ornych w Polsce w latach2010–2012, Instytut Uprawy Nawo¿enia i Gleboznawstwa Pañstwowy Instytut Badawczyw Pu³awach.

Pilski A.S. et al., 2013, Low-Ir IAB irons from Morasko and other locations in central Europe: Onefall, possibly distinct from IAB-MG, Meteoritics & Planet. Sci, 48, s. 2531–2541.

Pilski A.S., 2014, Morasko – znaki zapytania, Meteoryt, 4(92), s. 6–7.Pokrzywnicki J., 1964, Meteoryty Polski. Katalog Meteorytów w Zbiorach Polskich, Studia Geol.

Pol., 15, s. 1–176.Stankowski W.T., 2001, The geology and morphology of the natural reserve “Meteoryt Morasko”,

Planetary and Space Sci., 49, s. 749–753.

ACTA SOCIETATIS METHEORITICAE POLONORUM vol. 6, 2015

102 Prospekcja powierzchniowa składu pierwiastkowego gleby w rezerwacie „Meteoryt Morasko”