GTK:n geofysiikan tutkimuksista Etelämantereella

Tapio Ruotoistenmäki 2007

Geologian tutkimuskeskuksen geofyysikot Tapio Ruotoistenmäki ja Jukka Lehtimäki tekivät eteläisen pallonpuoliskon kesinä (marras-helmikuu) 1993-94 ja 1997-98 kaksi geofysiikan mittausretkeä Etelämantereelle, Kuningatar Maudin maalle. Retkikunnan tukikohtana toimi Suomen Etelämanner-asema, Basen-nunatakilla sijaitseva Aboa (73°03'S, 13°25'W), josta tehtiin 20-40 kilometrin mittausretkiä läheisille nunatakeille ja noin 150 kilometrin retki Ruotsin tukikohtaan Svealle (74°34'S, 11°13'W).

Tutkimusmenetelminä retkillä olivat:

• Painovoimamittaukset, joilla selvitettiin lähinnä alueen jään paksuutta (max noin 1 km). On mainittava, että Geodeettisen laitoksen tutkija Jaakko Mäkinen on mitannut alueella myös absoluuttisen painovoiman arvon useana kautena.
• Magneettiset mittaukset, joilla selvitettiin nunatakkien ja jään alaisen kallioperän koostumusvaihteluita. Esim Basenin reunamilla, jään alaisessa kallioperässä havaittiin massivinen magneettinen ja tiheä lähde, joka tulkittiin Basenin vulkaniittien potentiaaliseksi magmasäiliöksi (gabroksi).
• Sähkömagneettiset mittaukset (Sampo): Sampo-mittauksilla pyrittiin selvittämään nunatakkien ja jään alaisen kallioperän johtavuusvaihteluita. Mittauksissa havaittiinkin merkittävä johdevyöhyke jään alaisessa kalliossa, joka oli syvimmillään nunatakkien kallioperässä. Johde oli niin hyvä, että sitä epäiltiin suolaiseksi vedeksi. Maaperägeologeilta saimme vihjeen, että kyseessä saattaisi olla ikiroudan alainen suolavesikerros, joka on syntynyt suolan 'tislaantuessa' vedestä sen jäätyessä. Havaitsimmekin, että jään paksuuden ja johdekerroksen kalliosyvyyden välillä on negatiivinen lineaarinen korrelaatio; Mitä paksumpi jää, sitä matalammalla sen allaolevassa kallioperässä johde on häviten kokonaan noin kilometrin paksuisen jään alla. Vastaavasti jäättömien nunatakkien kohdalla johdevyöhyke oli syvimmillään. Toisin sanoen: Jää toimii eristeenä, jolloin paksun jääkerroksen alainen maalämpö sulattaa roudan, joka taas on paksuimmillaan jäättömillä alueilla. Kun tunnetaan alueen vuoden keskilämpö (noin –15 astetta) ja suolaisen veden sulamislämpö (noin -2 astetta) voi regressiokäyrästä suoraan arvioida lämpögradientin kalliossa (noin 16 astetta/km) ja jäässä (noin 20 astetta/km). Lisäksi saadaan routakerroksen geometria kalliossa.
• Tarkkuus-GPS-mittauksilla saimme mittauspisteiden tarkat koordinaatit. Toistamalla mittaukset kauden lopussa saimme estimaatit jään liikkeen suunnasta ja nopeudesta. Lisäksi z-koordinaatin muutos yhdistettynä paalun lumen yläpuolisen osan korkeuden muutokseen antaa viitteitä jään yläosien puristumisesta ja haihtumisesta.
• Petrofysiikan mittaukset: Noin 300 kallio- ja lohkarenäytteestä mitattiin suskeptibiliteetti ja tiheys. Näitä parametreja hyödynnettiin painovoima- ja magneettisissa tulkinnoissa.