GEMAS: unmixing magnetic properties of European agricultural soil

High resolution magnetic measurements provide new methods for world-wide characterization and monitoring of agricultural soil which is essential for quantifying geologic and human impact on the critical zone environment and consequences of climatic change, for planning economic and ecological land use, and for forensic applications. Hysteresis measurements of all Ap samples from the GEMAS survey yield a comprehensive overview of mineral magnetic properties in European agricultural soil on a continental scale

Archaeomagnetic investigations in Bolgar (Tatarstan)

The objective of this study is to provide a well-dated point for a future palaeosecular variation (PSV) reference curve for western Russia. For this purpose archaeomagnetic and magnetic property analyses were carried out on a pottery kiln unearthed at the UNESCO World Heritage site of ancient Bolgar, having a rather precise age dating. The archaeological context provided an age between 1340 and 1360 C.E. The characteristic remanence vector was determined through alternating field demagnetisation and Thellier-Thellier palaeointensity experiments. Some innovations were introduced regarding palaeointensity. The check testing the equality of blocking and unblocking temperature was redefined. This allowed waiving the commonly used additional zero-field cooling steps during the Thellier-Thellier experiment. Another innovation concerns the calculation of archaeointensity at structure level. A Bayesian approach was introduced for averaging individual specimen archaeointensities using a prior probability distribution of unknown uncertainties. Next, an additional prior probability distribution was used to correct for cooling rate effects. This resulted in a lower uncertainty compared to common practice and in eluding time consuming cooling rate experiments. The complex magnetic mineralogy consists of maghaemite, multi-domain haematite and Al-substituted haematite. Some samples contained also some non-stoichiometric magnetite. The magnetic mineralogy was determined through hysteresis loops, backfield and remanence decay curves, measurements of the frequency dependence of magnetic susceptibility and through low temperature magnetisation curves. Accompanying hightemperature thermomagnetic analyses revealed an excellent thermo-chemical stability of the studied specimens. Directions obtained from alternating field demagnetisation and those extracted from archaeointensity experiments are congruent and have low uncertainties. The obtained archaeomagnetic results are fairly in agreement with global geomagnetic field models and contemporary PSV data of the wider area. The geomagnetic field vector obtained for ancient Bolgar is of high quality, deserving thus its inclusion in a future PSV reference curve for European Russia.255-29

Magneto-Mineralogical and Biological Properties of Sediments of the Lake Bolshoy Kharbey

Исследование кернов донных отложений оз. Большой Харбей (Большеземельская тундра), проведенное комплексом магнито-минералогических и палеобиологических методов, включающих в себя спорово-пыльцевой, кладоцерный и хирономидный анализы, показало, что в состоянии донных отложений, составе растительности и сообществах гидробионтов произошли существенные изменения. Нижняя часть керна характеризуется более низкими значениями ферромагнитной составляющей, что связано с растворением биогенных магнитных минералов с глубиной. Верхняя часть керна имеет более высокие значения магнитной восприимчивости, что связано с зоной распространения магнитотактических бактерий, производящих биологически контролируемые магнитные минералы. Проведенный анализ продемонстрировал, что в целом растительность региона на протяжении изученного отрезка осадконакопления характеризовалась доминированием хвойных пород (сосна, ель) с постоянным присутствием карликовой березки, ольховника и вересковых, что предполагает наряду с распространением хвойных лесов существование локальных ерниковых и кустарниковых тундровых растительных группировок. Травянистые таксоны в значительной мере представлены осокой, отражающей локальную прибрежно-водную растительность. Со временем в донных отложениях практически исчезает пыльца лиственницы и увеличивается роль пыльцы березы и ольховника. В кладоцерных сообществах озера доминируют таксоны, присущие крупным водоемам, в основном представители семейства Bosminidae. По всему керну наиболее частыми зоопланктерами являлись Chydorus cf. sphaericus, Eubosmina cf. longispina, мелкиe формы рода Alona. Ядро сообществ хирономид представлено толерантными к легкому закислению таксонами, индикаторными для умеренных температур, обитателями литорально-сублитеральной зоны. В составе кладоцерных и хирономидных сообществ в верхних слоях происходит смена соотношения планктонных и литорально-бентосных видов в сторону увеличения присутствия планктонных видов, что свидетельствует о повышении уровня озера, видимо, вследствие увеличения глубины сезонного протаивания грунта. В это же время начинается сукцессия локальной растительности, выражающаяся в снижении концентрации пыльцы березы и лиственницы и увеличении роли Pinus s/g Diploxylon. Климат, по всей вероятности, стал более сухим и теплым. Состав пыльцы верхних горизонтов донных отложений указывает на снижение обилия хвойных и развитие березняков и открытых кустарниковых сообществ. В сообществах гидробионтов отмечается рост общего числа таксонов, в том числе таксонов, свидетельстующих о повышении трофического статуса озера. Растет численность ацидофильных, теплолюбивых и фитофильных таксонов. В палиноспектрах происходит резкое увеличение содержания спор папоротников и сфагнума, что может свидетельствовать о заболачивания озера, а в комплексе с данными хирономидного и кладоцерного анализов о расширении литоральной зоны, распространении водной и прибрежно-водной растительности и потеплении климатаInvestigation of sediment cores from the lake Bolshoy Kharbey (Bolshezemelskaya tundra) was performed using magnetic-mineralogical and palaeobiological methods, including palynological, Cladocera and chironomid analysis. It was shown that noticeable changes took place in the state of sediments and communities of hydrobionts. Lower part of the sediments is characterized by lower ferromagnetic component, which is related to lower number of magnetotactic bacteria, producing biologically controlled magnetic minerals. Upper part of the core is characterized by higher values of magnetic susceptibility and its components. Pollen analysis has shown that vegetation of the region during the time of the investigated sedimentation was dominated by conifers and by constant presence of dwarf birch, Alnus fruticosa, Ericaceae. Herbaceous are represented mainly by sedge, reflecting local near-water vegetation. Larch pollen disappears gradually from the lake sediments, alongside with the increase of the concentrations of birch and Alnus fruticosa pollen. Taxa characteristic for big water bodies, mainly from the family Bosminidae, dominate Cladoceran communities. The most frequent zooplanktonic taxa in the whole core were Chydorus. cf. sphaericus, Eubosmina cf. longispina, small forms of the genera Alona. Chironomid communities are represented mainly by acid-tolerant, temperate, littoral-sublittoral taxa. In the upper layers of sediments in cladoceran and chironomid communities share of planktonic taxa increases which indicates rise of the lake level as a result of seasonal ground melting. At the same time gradual succession in the local vegetation starts. Concentrations of the birch and larch pollen decrease, and Pinus s/g Diploxylon increase. This can indicate that climate became warmer and drier. Communities of hydrobionts are getting more diverse, the number of the acidophilic, phytophylic taxa and taxa, characteristic for eutrophication grows. In palynospectra concentration of ferns and sphagnum grows, which can indicate swamping, growth of littoral zone and spreading of near water vegetation and reflects warming of climat

Magneto-Mineralogical and Biological Properties of Sediments of the Lake Bolshoy Kharbey

Исследование кернов донных отложений оз. Большой Харбей (Большеземельская тундра), проведенное комплексом магнито-минералогических и палеобиологических методов, включающих в себя спорово-пыльцевой, кладоцерный и хирономидный анализы, показало, что в состоянии донных отложений, составе растительности и сообществах гидробионтов произошли существенные изменения. Нижняя часть керна характеризуется более низкими значениями ферромагнитной составляющей, что связано с растворением биогенных магнитных минералов с глубиной. Верхняя часть керна имеет более высокие значения магнитной восприимчивости, что связано с зоной распространения магнитотактических бактерий, производящих биологически контролируемые магнитные минералы. Проведенный анализ продемонстрировал, что в целом растительность региона на протяжении изученного отрезка осадконакопления характеризовалась доминированием хвойных пород (сосна, ель) с постоянным присутствием карликовой березки, ольховника и вересковых, что предполагает наряду с распространением хвойных лесов существование локальных ерниковых и кустарниковых тундровых растительных группировок. Травянистые таксоны в значительной мере представлены осокой, отражающей локальную прибрежно-водную растительность. Со временем в донных отложениях практически исчезает пыльца лиственницы и увеличивается роль пыльцы березы и ольховника. В кладоцерных сообществах озера доминируют таксоны, присущие крупным водоемам, в основном представители семейства Bosminidae. По всему керну наиболее частыми зоопланктерами являлись Chydorus cf. sphaericus, Eubosmina cf. longispina, мелкиe формы рода Alona. Ядро сообществ хирономид представлено толерантными к легкому закислению таксонами, индикаторными для умеренных температур, обитателями литорально-сублитеральной зоны. В составе кладоцерных и хирономидных сообществ в верхних слоях происходит смена соотношения планктонных и литорально-бентосных видов в сторону увеличения присутствия планктонных видов, что свидетельствует о повышении уровня озера, видимо, вследствие увеличения глубины сезонного протаивания грунта. В это же время начинается сукцессия локальной растительности, выражающаяся в снижении концентрации пыльцы березы и лиственницы и увеличении роли Pinus s/g Diploxylon. Климат, по всей вероятности, стал более сухим и теплым. Состав пыльцы верхних горизонтов донных отложений указывает на снижение обилия хвойных и развитие березняков и открытых кустарниковых сообществ. В сообществах гидробионтов отмечается рост общего числа таксонов, в том числе таксонов, свидетельстующих о повышении трофического статуса озера. Растет численность ацидофильных, теплолюбивых и фитофильных таксонов. В палиноспектрах происходит резкое увеличение содержания спор папоротников и сфагнума, что может свидетельствовать о заболачивания озера, а в комплексе с данными хирономидного и кладоцерного анализов о расширении литоральной зоны, распространении водной и прибрежно-водной растительности и потеплении климатаInvestigation of sediment cores from the lake Bolshoy Kharbey (Bolshezemelskaya tundra) was performed using magnetic-mineralogical and palaeobiological methods, including palynological, Cladocera and chironomid analysis. It was shown that noticeable changes took place in the state of sediments and communities of hydrobionts. Lower part of the sediments is characterized by lower ferromagnetic component, which is related to lower number of magnetotactic bacteria, producing biologically controlled magnetic minerals. Upper part of the core is characterized by higher values of magnetic susceptibility and its components. Pollen analysis has shown that vegetation of the region during the time of the investigated sedimentation was dominated by conifers and by constant presence of dwarf birch, Alnus fruticosa, Ericaceae. Herbaceous are represented mainly by sedge, reflecting local near-water vegetation. Larch pollen disappears gradually from the lake sediments, alongside with the increase of the concentrations of birch and Alnus fruticosa pollen. Taxa characteristic for big water bodies, mainly from the family Bosminidae, dominate Cladoceran communities. The most frequent zooplanktonic taxa in the whole core were Chydorus. cf. sphaericus, Eubosmina cf. longispina, small forms of the genera Alona. Chironomid communities are represented mainly by acid-tolerant, temperate, littoral-sublittoral taxa. In the upper layers of sediments in cladoceran and chironomid communities share of planktonic taxa increases which indicates rise of the lake level as a result of seasonal ground melting. At the same time gradual succession in the local vegetation starts. Concentrations of the birch and larch pollen decrease, and Pinus s/g Diploxylon increase. This can indicate that climate became warmer and drier. Communities of hydrobionts are getting more diverse, the number of the acidophilic, phytophylic taxa and taxa, characteristic for eutrophication grows. In palynospectra concentration of ferns and sphagnum grows, which can indicate swamping, growth of littoral zone and spreading of near water vegetation and reflects warming of climat