Viipurin pamaus! Suomalaisen supertulivuoren anatomiaa

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Viipurin pamaus! Suomalaisen supertulivuoren anatomiaa"

Tommi Manninen
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Viipurin pamaus! Suomalaisen supertulivuoren anatomiaa Iänmäärityksiä ja isotooppigeokemiaa Aku Heinonen, FT Geotieteiden ja maantieteen laitos Helsingin yliopisto Suomalaisen Tiedeakatemian Nuorten tutkijoiden klubi

2 Geologia Geologia on tiede, joka tutkii maapallon ja sen osien koostumusta ja kehitystä sekä niihin vaikuttavia prosesseja. Petrologia ja kallioperägeologia ovat geologian osa-alueita, jotka tutkivat kiteisen kallioperän muodostavia kivilajeja, niiden kemiallista koostumusta, rakennetta ja syntyolosuhteita. Magmakivillä, sedimenttikivillä ja metamorfisilla kivillä on omat tutkimusalansa, joiden menetelmät ja lähestymistavat poikkeavat jonkin verran toisistaan. Isotooppigeokemia on geokemiallisen tutkimuksen osa-alue, joka tutkii geologisten materiaalien isotooppikoostumusta, jonka avulla voidaan selvittää esim. kivilajin ikä tai lähtöaines.

3 Geokronologia iänmäärityksen tiede Isotooppigeokemian erityisala Perustuu radioaktiivisten alkuaineiden hajoamisnopeuden (puoliintumisaika) tuntemiseen ja geologisten materiaalien isotooppikoostumuksen tarkkaan mittaamiseen Tärkein prekambrisessa geologiassa käytetty iänmääritysmenetelmä on U-Pb -menetelmä Ma = miljoonaa vuotta, Ga = miljardia vuotta 238 U 206 Pb T 1/2 = ~4,7 Ga 235 U 207 Pb T 1/2 = ~0,7 Ga Pb 207,2 204 Pb 1,4% 206 Pb 24,1% 207 Pb 22,1% 208 Pb 52,4%

mittaamiseen Tärkein prekambrisessa geologiassa käytetty iänmääritysmenetelmä on U-Pb -menetelmä Ma = miljoonaa

4 Geokronologia tänään

5 Suomen prekambrinen kallioperä Esim. Siuruan gneissi, Pudasjärvi EU:n alueen vanhin kivi ~3500 Ma Mutanen ja Huhma ,5 Ga 2,20-1,80 Ga 3,5-2,5 Ga Siurua 1,95-1,80 Ga 1,85-1,5 Ga

vanhin kivi ~3500 Ma Mutanen ja Huhma 1996

6 Zirkoni mineraali iänmäärityksen välineenä ZrSiO 4, zirkoniumsilikaatti Uraani korvaa rakenteessa zirkoniumia Oletuksena, että kiteytymisvaiheessa kiderakenteeseen ei joudu yhtään lyijyä Korkea U/Pb suhde Kemiallisesti ja mekaanisesti kestävä, magmakivissä yleinen mineraali

Oletuksena, että kiteytymisvaiheessa kiderakenteeseen ei joudu

7 BULK Termiseen ionisaatioon perustuva massaspektrometria (TIMS) Menetelmällä saavutetaan hyvin tarkkoja tuloksia, mutta spatiaalinen kontrolli on heikko. Yksinkertaisten tutkimusongelmien ratkaiseminen on suoraviivaista ja tehokasta, mutta monimutkaisempien petrogeneettisten prosessien jäljet saatavat jäädä menetelmältä huomaamatta. Kromatografia on työlästä ja aikaavievää, eikä sovellu kaikille alkuaineille, esim. hafniumin kromatografia on haasteellista ja terminen ionisaatio epätäydellinen.

Yksinkertaisten tutkimusongelmien ratkaiseminen on suoraviivaista ja tehokasta, mutta monimutkaisempien petrogeneettisten

näytteenkäsittely mutta heikompi tarkkuus.

8 In situ -isotooppianalytiikka Sekundääri-ioni massaspektrometria (SIMS ja SHRIMP) TIMS-menetelmää nopeampi analytiikka ja näytteenkäsittely mutta heikompi tarkkuus. Laser-herätteinen induktiivisesti kytketty plasmamassaspektrometria (LAM-ICP-MS a.k.a. LAMS)

9 Analyysien määrä ja suhteellinen todennäköisyys In situ vs. The Incredible Bulk In situ -menetelmien soveltaminen zirkonipopulaatioiden iänmäärityksessä Bulk TIMS iänmääritys antaa näytteelle populaatioiden määräsuhteilla painotetun keskiarvoiän. 120 Ma 149 Ma 162 Ma In situ -menetelmän avulla selviää, että kaikki näytteet eivät ole homogeenisiä! Zirkonit ovat peräisin useammasta eri-ikäisestä lähteestä tai populaatiot edustavat eri geologisia tapahtumia tai prosesseja. 121 Ma 151 Ma 172 Ma 165 Ma 175 Ma Ikä (Ma)

näytteelle populaatioiden määräsuhteilla painotetun keskiarvoiän.

10 Supertulivuori! Purkaustuotteita >1000 km 3 Globaalit vaikutukset ilmakehään, ilmastoon ja eliöstöön Purkauksia ei tunneta historialliselta ajalta Viimeisin Lake Toba, Indonesia vuotta sitten (2800 km 3 ) Mount Tambora, Indonesia, 1815 (160 km 3 ) Kesätön vuosi 1816 Mount St. Helens, USA 1980 (2 km 3 ) Eyjafjallajökull, Islanti 2010 (0,14 km 3 )

Purkauksia ei tunneta historialliselta ajalta Viimeisin Lake Toba, Indonesia 74 000

11 Yellowstonen supertulivuori HS.fi Yellowstonen supertulivuori jättimäisempi kuin tiedettiin BBC

12 Yellowstonen kaldera

13 Viipurin supertulivuori?!? Suursaari

14 Rapakivigraniitit: viborgiitti ja pyterliitti Rapakivigraniitti on kivilaji, joka on alun perin määritelty suomalaisten tyyppiesiintymien perusteella. Erikoinen tekstuuri! Nykyään rapakivigraniitteja tunnetaan kaikilta mantereilta ja myös termi rapakivi tunnetaan kansainvälisesti (rapakivi granite) Viipuri viborgiitti, Pyterlahti pyterliitti

Nykyään rapakivigraniitteja tunnetaan kaikilta mantereilta ja myös termi rapakivi

15 Viipurin pamaus

16 Viipurin rapakivibatoliitin kiteytymishistoria Tarkat bulk TIMS iät 1650 Ma 1625 Ma

17 Viipurin rapakivibatoliitin kiteytymishistoria

18 HYPOTEESI: Rapakivibatoliitin kiteytymishistoria yhdessä kiteessä? Zirkonin bulk TIMS ikä 1635 Ma

19 Mikroporatekniikalla pintaa syvemmälle Dr. O.Medenbach 300 µm 19

20 In situ -ajoitusten sitominen petrografiseen aineistoon Jos hypoteesi pitää paikkansa: in situ -menetelmällä ajoitettujen zirkonien populaatio on heterogeeninen. Perusmassan zirkonien keskimääräinen ikä on matalampi, kuin sulkeumazirkonien. Sitomalla in situ -ikätieto petrografiseen aineistoon, saadaan yksityiskohtaisempaa tietoa graniitin kiteytymishistoriasta ja mahdollisesti sen päällä sijainneesta vulkaanisesta systeemistä.

Perusmassan zirkonien keskimääräinen ikä on matalampi, kuin sulkeumazirkonien.

21 Viipurin pamaus! Suomalaisen supertulivuoren anatomiaa Iänmäärityksiä ja isotooppigeokemiaa Aku Heinonen, FT Geotieteiden ja maantieteen laitos Helsingin yliopisto Suomalaisen Tiedeakatemian Nuorten tutkijoiden klubi

Samankaltaiset tiedostot

Suomen kallioperä. Arkeeinen aika eli 2500 miljoonaa vuotta vanhemmat tapahtumat

Suomen kallioperä. Arkeeinen aika eli 2500 miljoonaa vuotta vanhemmat tapahtumat Suomen kallioperä Arkeeinen aika eli 2500 miljoonaa vuotta vanhemmat tapahtumat Arkeeinen alue Arkeeinen = 4000 2500 miljoonaa vuotta sitten Pääosa Itä- ja Pohjois-Suomesta Ensimmäinen päävaihe 2840 2790