Polymorfisten kumpujen ja harjanteiden synty Sääksjärven subglasiaalisella sulamisvesireitillä Lounais-Suomessa

Abstract

Mannerjäätiköiden dynamiikka ja virtaus valtameriin vaikuttavat merkittävästi globaaliin merenpinnan tasoon. Erityisesti jäätiköiden eri osissa virtaavien sulamisvesien määrä on tutkitusti merkittävä jäätikön virtausnopeutta ohjaava tekijä. Ilmastonmuutoksen myötä sulamisvesien määrä monilla jäätiköillä lisääntyy, ja näin ollen erityisesti jäätikön pohjalla toimivan subglasiaalisen hydrologisen systeemin ymmärryksen merkitys kasvaa. Suomessa on tutkittu Fennoskandian mannerjäätikön subglasiaalisen systeemin toimintaan yhdistettyjä murtoita, joiden oletetaan edustavan hitaan ja nopean sulamisvesisysteemin vaihettumisalueella syntynyttä maaperämuotoa. Suomessa tutkituilla jäätikön sulamisvesireiteillä esiintyy murtoiden yhteydessä myös muita, synty-ympäristöltään oletetusti samankaltaisia muodostumia.

Tutkielmassa pyrittiin selvittämään tarkemmin murtoiden kanssa esiintyvien polymorfisten kumpujen ja harjanteiden (PMR) rakennetta. Rakenteen kuvauksen ja paikallisen geomorfologian tulkinnan avulla pohdittiin muodostumien syntyolosuhteita ja suhdetta alueen subglasiaaliseen sulamisvesireittiin. Tutkielman tavoitteena on lisätä tietoa Suomessa subglasiaalisilla sulamisvesireiteillä esiintyvistä muodostumista, ja mahdollisesti edesauttaa näin glasiaalihydrologista tutkimusta.

Tutkielmassa selvitettiin neljän Satakunnan Sääksjärven luoteispuolella sijaitsevan kohteen ominaisuuksia ja kerrosjärjestystä litofasiesanalyysiin perustuvan mallin mukaisesti. Litologisen tarkastelun lisäksi kohteiden ominaisuuksia selvitettiin raekokoanalyysien, suuntamittausten sekä kivinäytteiden tunnistuksen avulla. Alueen sulamisvesireitin geomorfologian selvittäminen perustui LiDAR-pohjaisen korkeusmallin tarkasteluun ja kenttähavaintoihin. Sedimentologisten aineistojen pohjalta tuotettiin kohteiden kerrosjärjestystä ja litologiaa kuvaavat seinämä- ja pylväspiirrokset, joiden kuvausta täydennettiin seulonta- ja mittaustulosten sekä valokuvien avulla. Geomorfologisten havaintojen pohjalta tuotettiin sulamisvesireitin ominaisuuksia ja tutkittujen muodostumien suhdetta kuvaava kartta.

Tutkituilla PMR-kummuilla havaittiin samankaltainen sedimentologinen rakenne kuin kolmiotyypin murtoilla ja muilla Suomessa tutkituilla murtoisiin liittyvillä muodostumilla. Tutkittujen muodostumien kolmiosainen rakenne muodostuu glasifluviaalisesta keskuksesta, massiivisesta hiekkaisesta diamiktonista ja löyhemmästä, hiekkaisesta pintaosien diamiktonista. Rakenteen tulkitaan heijastavan niiden subglasiaalista synty-ympäristöä sulamisvesireitillä, jolla olosuhteet ovat vaihdelleet ajassa ja paikassa. PMR-kentän geomorfologia yhdessä sedimentologisten havaintojen kanssa viittaa sulamisvesien keskittyneen pääasiassa kahteen reittiin, joiden muodostumista paikallinen topografia ja paineolosuhteet ovat ohjailleet. Tulosten perusteella on todennäköistä, että PMR-kumpujen glasifluviaaliset sedimentit ovat syntyneet subglasiaalisiin onkaloihin tai kanaaleihin. Systeemi on saattanut kehittyä sulamisvesien määrän kasvaessa murtoomaiseksi vaihettumissysteemiksi, jolloin kerrostui vedellä kyllästettyä moreenia. Kentän geomorfologiaa muovanneet ja moreenin kerrostaneet sulamisvedet saattavat olla supraglasiaalista alkuperää. Alueen PMR-kummut voivat edustaa heikosti kehittyneitä murtoita, jotka eivät muuttuneiden subglasiaalisten olosuhteiden vuoksi kehittyneet loppuun saakka. Tutkielman aineistoja ja tuloksia voidaan hyödyntää osana murtoiden ja niihin liittyvien muodostumien tutkimusta Suomessa myös tulevaisuudessa.

The flow and dynamics of ice sheets and glaciers influence the global sea level, and the amount of meltwater delivered to the base of the glacier has been determined to be a major factor in controlling glacier velocities. The amount of meltwater entering the glacier systems will increase due to the warming climate, and thus it is increasingly important to gain a better understanding of the subglacial hydrological system and its mechanics. Murtoos are subglacially formed landforms which have been inferred to represent a transitional hydrological system between distributed and channelized drainage under the Fennoscandian ice sheet. Other landforms with presumably similar origins have been identified to be common along the meltwater routes in the Finnish part of the FIS.

The thesis further investigates the sedimentological structure of polymorphic mounds and ridges (PMR), which commonly occur alongside murtoos along the meltwater routes in Finland. Sedimentological and geomorphological evidence were used to discuss their relationship and potential mode of formation in relation to the subglacial meltwater route in the present study site. The thesis aims to increase available information on the structure of the PMRs along the meltwater routes in Finland and thus potentially promote further understanding of subglacial hydrology.

The sedimentology of four test pits was studied on the NW side of lake Sääksjärvi in Satakunta, Finland. Their stratigraphy was described according to the lithofacies analysis model. Particle size, directional measurements and clast provenance were analyzed. The geomorphology of the area was studied using LiDAR-based elevation model and field observations. Data was presented as drawings, sediment logs and lithological descriptions and supplemented with photographs and sieving results. Field observations and elevation data were used to produce a map describing the meltwater route and its relation to the studied landforms.

The studied PMRs reveal similar structure and sedimentological characteristics to previously studied murtoos and murtoo related landforms in Finland. They consist of glacifluvial sorted sediment core followed by a massive, sandy and gravelly diamicton bed draped by looser, sandy diamicton. The distinct units can be linked to spatiotemporally changing subglacial conditions and meltwater flow along the meltwater route. The geomorphology of the PMR field together with the sedimentological characteristics suggest a concentration of the local meltwater flow into two distinct routes controlled mainly by local bedrock topography and pressure conditions. Based on the results, it is possible that the glacifluvial sediments in the PMRs were deposited in subglacial cavities or conduits that evolved into a more transitional murtoo system as the influx of meltwater increased. The meltwater responsible for the saturation and deposition of the PMR till unit might be supraglacial in origin. The PMRs in the area can represent incomplete murtoos whose formation was interrupted by changing subglacial conditions at the study site. The data and results can be further utilized as part of the research of murtoos and murtoo related landforms in Finland.