Application of magnetic methods for the Quaternary formations case of Morsott profile, Tebessa, North-Eastern Algeria

• Smaine Chellat
• ORCID - 0000-0003-4103-0436
• Laboratoire de géologie et environnement, Université Constantine, Algeria
• Abderrezak Djerrab
• ORCID - 0000-0002-4613-8844
• Département de l’histoire et d’archéologie, Université 8 mai 1945, Guelma, Algeria
• Ahcene Bourefis
• Laboratoire de géologie et environnement, Université Constantine, Algeria

• Língua: Inglês
• DOI: doi.org/10.82151/CPGP.BArt.00042

• Palavras-chave:
  Métodos magnéticos; Terraços quaternários; Aluviais e fluviais; Parâmetros magnéticos; Variações climáticas.
• Resumo:
  O nosso trabalho centra-se na utilização de técnicas magnéticas para examinar os terraços aluviais e fluviais do Quaternário localizados a nordeste da cidade de Tébessa, no leste da Argélia. O principal objetivo é distinguir entre diferentes níveis de deposição e realçar as mudanças climáticas divergentes ao longo do período Quaternário. Foram realizadas medições e cálculos aprofundados de vários parâmetros magnéticos, incluindo susceptibilidade magnética de baixa e alta frequência (χlf e χhf), magnetização remanescente isotérmica de saturação (ARIs), magnetização remanescente anhistérica (ARA), susceptibilidade magnética em função da temperatura (relação S0.1T, relação S0.3T), dependência da frequência da susceptibilidade magnética (χfd), entre outros, para alcançar este objetivo. Estas variáveis são frequentemente utilizadas em diversas disciplinas científicas, incluindo arqueologia, magnetismo ambiental e magnetismo de rochas.
  Os dados obtidos mostram uma clara diferença entre a parte superior e inferior da secção estratigráfica. Foi possível distinguir vários estágios estratigráficos com base nos valores de χlf, ARIs e ARA, que representam a concentração de grânulos magnéticos. Foram também detetadas pequenas quantidades de grãos de tamanho domínio único (MD) e pseudo-monodominio (PSD), embora em menor número do que os grãos de domínio polidomínio (PD). Os baixos valores de χfd indicam que os grãos mais finos, superparamagnéticos (SP), estavam pouco representados. Quando sujeitos a campos magnéticos de 100 mT ou 300 mT, os grãos magnéticos não atingiram a saturação total (razão S100mT de 0,8 e razão S300mT de 0,85, respetivamente), evidenciando a presença de grânulos magnéticos duros e um forte campo coercivo (Hcr).
  A distribuição dos componentes magnéticos pôde ser deduzida a partir da análise da curva de aquisição ARIs, que também revelou o campo magnético em que a amostra desenvolveu inicialmente a sua remanência. Utilizando a distribuição logarítmica gaussiana cumulativa (CLG), cada espectro foi ajustado. No nosso caso, a investigação indicou que estavam realmente presentes dois componentes magnéticos. O primeiro era transportado por grânulos de magnetite de tamanho PD, e apresentava um campo coercivo moderado. O segundo componente, representado por goetita e hematite, consistia em grânulos antiferromagnéticos com características magnéticas duras e apresentava um campo coercivo muito forte (variando de 0,25 a 2,3 T).
  A goetita foi identificada através da análise das curvas χlf em resposta à temperatura (a decomposição da goetita em magnetite ocorreu aos 100°C). A possibilidade de carbonatos de ferro ou minerais argilosos se transformarem em magnetite ou maghemite sob o efeito da temperatura foi sugerida por um aumento de χlf aos 520°C. Apenas os fogos, que puderam ser identificados pela presença de carvões visíveis no corte, continham maghemite. No geral, estes sedimentos parecem jovens e pouco desenvolvidos, dado que os elementos superparamagnéticos de origem secundária de magnetite e maghemite são poucos (indicando baixa pedogénese).

• Key-words:
  Magnetic methods; Quaternary terraces; Alluvial and fluvial; Magnetic parameters; Climatic variations.
• Abstract:
  Our work focuses on using magnetic techniques to examine Quaternary alluvial and fluvial terraces that are situated northeast of the city of Tébessa in eastern Algeria. The primary goal is to distinguish between distinct deposition levels and emphasize the divergent climate changes over the Quaternary period. We performed in-depth measurements and calculations of a number of magnetic parameters, including low and high-frequency magnetic susceptibility (cbf and chf), saturation isothermal remanent magnetization (ARIs), anhysteretic remanent magnetization (ARA), magnetic susceptibility as a function of temperature (S0.1 T-ratio, S0.3 Tratio), frequency dependence of magnetic susceptibility (cfd), and others, to achieve this. These variables are often employed in a variety of scientific disciplines, including archaeology, environmental magnetism, and rock magnetism.
  The acquired data show a clear difference between the stratigraphic section’s top and bottom. We were able to discern many stratigraphic stages using the values of cbf, ARIs, and ARA, which represent the concentration of magnetic granules. Smaller amounts of single-domain (MD) and pseudo-monodomain (PSD) sized grains were also detected, although they were less numerous than poly-domain (PD) sized grains. The low cfd values indicated that the finest grains, superparamagnetic (SP) grains, were not well represented. When subjected to magnetic fields of 100 mT or 300 mT, the magnetic grains did not fully saturate (S100m Tratio 0.8 and S300m T-ratio 0.85, respectively), showing the presence of hard magnetic granules and a strong coercive field (Hcr).
  The distribution of the magnetic components could be deduced from the examination of the ARIs acquisition curve, which also revealed the magnetic field where the sample first developed its remanence. Utilizing the cumulative log Gaussian (CLG) distribution, each spectra was fitted. In our situation, the research indicated that there were really two magnetic components present. The first one was carried by magnetite granules with PD-sized, and it displayed a mild coercive field. The second component, represented by goethite and hematite, had antiferromagnetic granules with hard magnetic characteristics and displayed a very strong coercive field (ranging from 0.25 to 2.3 T).
  Goethite was identified by analyzing the cbf curves in response to temperature (decomposition of goethite into magnetite was found at 100°C). The possibility of iron carbonates or clay minerals changing into magnetite or maghemite under the impact of temperature was suggested by an increase in cbf at 520°C. Only the hearths, which could be distinguished by the presence of coals that could be seen in the cut, contained maghemite. Overall, these sediments look young and poorly developed since magnetite and maghemite secondary origin superparamagnetic elements are few (indicating low pedogenesis).