30.4.2018

Geoblogi: Katse menneeseen

Teksti:
Outi Hyttinen, tutkija

Miten merenpohjan sedimenttejä tutkitaan? Vastaus on geofysiikassa ja erilaisissa akustis-seismisissä laitteistoissa joista lähetetään äänipulsseja kohti merenpohjaa. Nämä pulssit käyttäytyvät eri tavoin erityyppisissä materiaaleissa. Takaisinheijastuneet ääniaallot kerätään sensoreilla ja käsitellään erilaisilla ohjelmistoilla. Lopputuloksena on parhaimmillaan hämmästyttävän yksityiskohtaista tietoa vesisyvyydestä, merenpohjan morfologiasta, pintasedimentin laadusta, syvemmälle ulottuvista sedimenttiyksiköistä ja niiden paksuudesta. Tällainen geologinen tutkimustyö vaatii tutkimusaluksen laitteistoineen (mm. monikeila- ja viistokaikuluotain), kokenutta miehistöä ja edes kohtuulliset sääolot. Aineiston tulkinta ei ole aina suoraviivaista ja vaatii ymmärrystä alueen geologisesta historiasta. Vedenalaisvideot ja sedimenttinäytteet ovatkin korvaamattomia tulkintojen apuvälineitä.

Pohjoinen perämeri on ainutlaatuinen osa Itämerta. Pinnanalainen maailma on edelleen huonosti tunnettu, ja alue jakaantuu Suomen ja Ruotsin osiin. Alueen ja sen ekosysteemipalvelujen kestävä ja järkevä käyttö vaatii parempaa ymmärrystä meriympäristöstä sekä yhteistyötä maiden välillä. Tämä on SEAmBOTH-projektin (Seamless Mapping and Management of the Bothnian Bay; https://seamboth.com/) punainen lanka. Projektin on rahoittanut Interreg Nord, koordinoinnista vastaa Metsähallitus ja GTK:n lisäksi partnereina ovat Ruotsin geologinen tutkimuskeskus SGU, SYKE, Pohjois-Pohjanmaan ELY-keskus, Lapin ELY-keskus ja Norrbottens Länsstyrelsen.

SEAmBOTH:in tutkimusalue on nähnyt monenlaisia tapahtumia viimeisen noin 10300 vuoden aikana. Tällöin Fennoskandian mannerjäätikkö vetäytyi alueelta ja tilalle tuli jäätikköjärvi. Jäätikön valtava massa oli painanut maankuorta alaspäin niin että oikeastaan koko Itämeren altaan alue oli kuopalla. Valtavat määrät vettä sulavasta mannerjäätiköstä täyttivät allasta. Jäätikön asteittainen sulaminen muutti maankuoren tasapainotilaa, ja se alkoi jään vetäydyttyä nousta ylöspäin. Maankohoaminen jatkuu monin paikoin edelleen. SEAmBOTH-tutkimusalue Perämeren pohjoispäässä oli lähellä Fennoskandian mannerjäätikön keskiosaa ja maankohoamisnopeus on noin 8-10 mm vuodessa. Tämä näkyy esimerkiksi muinaisissa vedenpinnan tasoa osoittavissa muodostumissa joita löytyy noin 100 m nykyistä merenpintaa ylempää, useita kymmeniä kilometrejä sisämaahan nykyisestä rannikosta.

Jäätikköjärvivaihe muuttui ensin järvivaiheeksi, ja lopulta suolaista vettä alkoi virrata myös Perämeren pohjukkaan. Muutosten taustalla oli mannerjäätikön lopullinen sulaminen ja koko Itämeren altaan muuttuvat yhteydet valtamereen. Nykyään tutkimusalueella veden suolaisuus on hyvin alhainen, sillä alueen suuret joet tuovat paljon makeaa vettä mereen ja suolapulsseja alueelle saapuu harvoin. Suuret joet tuovat myös paljon kiintoainesta muassaan, tämä antaa vedelle tyypillisen ruskehtavan sävyn ja tekee vedenalaisesta näkyvyydestä huonon. SEAmBOTH-alueella tyypillinen piirre on myös ohut uudelleenkerrostunut hiekkakerros, joka monin paikoin peittää vanhempia kerrostumia. Tutkimusalueella meri on matalaa eli myrskyt ja virtaukset kuluttavat, kuljettavat ja kerrostavat sedimenttiä tehokkaasti.

Erilaisissa ympäristöissä syntyy erilaisia sedimenttejä, joten sedimenttiyksiköiden kartoitus auttaa meitä ymmärtämään menneitä/nykyisiä olosuhteita alueella. Ideaaliolosuhteissa yhdestä sedimenttiseurannosta voisi nähdä jäätikön kerrostamaa sedimenttiä, jään vetäytymisvaiheen, erilaiset järvivaiheet, suolaisuuden kasvun ja taas vähenemisen sekä nykyisen tilanteen. Useimmiten näemme tästä vain osan: geologinen tulkinta vaatii erillisiä pieniä paloja joista kootaan suurempi tarina. Geologia ja biologia toimivat yhdessä vedenalaisessa valtakunnassa. Vedenpäällisessä maailmassa GTK, Ruotsin geologinen tutkimuskeskus SGU ja meribiologit jatkavat SEAmBOTH-projektissa. Esimerkiksi vesisyvyys- ja pintamaalajitietoa tullaan SEAmBOTHissa käyttämään geodiversiteetti- ja habitaattimallinnuksessa eli malleissa jotka kuvaavat erilaisia geomorfologisia ja maaperän piirteitä, systeemejä jotka nämä piirteet ovat muokanneet-ja kasvien sekä eläinten luontaisia esiintymisympäristöjä.

Esimerkki akustis-seismisestä tutkimuslaitteistosta GTK:n R/V Geomarilla. 1: monikeilakaikuluotain, 2: yksikeilakaikuluotain, 3: viistokaikuluotain ja 4: seisminen äänilähde. Kuva: Harri Kutvonen, GTK.

 

Outi Hyttinen

Teksti: Outi Hyttinen

Outi Hyttinen toimii SEAmBOTH-projektin määräaikaisena tutkijana Merigeologian tulosyksikössä, Geologian tutkimuskeskuksessa Espoossa.