Holocene paleohydrology of Viiankiaapa mire, Sodankylä, Finnish Lapland
| Title: | Holocene paleohydrology of Viiankiaapa mire, Sodankylä, Finnish Lapland |
| Author(s): | Suonperä, Enni |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Geosciences and Geography |
| Discipline: | Geology |
| Language: | English |
| Acceptance year: | 2016 |
| Abstract: |
In 2011 AA Sakatti Mining Oy published a promising ore discovery in Sodankylä, Finnish Lapland. The need for more knowledge led to the start of Sakatti geoenvironments -project in collaboration with the University of Helsinki. As a part of this project, the Holocene paleohydrology of Viiankiaapa mire was reconstructed. Viiankiaapa mire is located on the eastern side of Kitinen River and has developed in close connection to it. It is a large aapamire complex consisting of multiple smaller minerotrophic mire sites and bogs. Viiankiaapa conservation area was first established in 1988. A large portion of Viiankiaapa is now part of the Natura 2000 conservation network.
To study the development and paleohydrology of Viiankiaapa mire, a 4.3 meter peat core (VA310315, 7497803 N/0490511 E) was collected using a Russian peat sampler. From the peat core, six specimens from increasing depth levels were sampled for age determinations to establish reliable chronology. Dating was conducted at LUOMUS Laboratory of chronology at the University of Helsinki, using 14C AMS dating method. Peat stratigraphy was studied on site and humification determined using von Post method. Physical properties of the peat (LOI550 and water content) were determined in 2 cm resolution. The colour of the ash was determined using Munsell soil color chart. Same resolution was used in geochemical analyses of 17 individual elements (C, N, S, P, K, Ca, Mg, Na, Fe, Al, Cu, Ni, Zn, Ti, Mn, Pb, Si). C, N, and S contents were determined using gas chromatography, while all the other elements were analyzed using ICP-MS.
From the element contents, multiple ratios were calculated in order to study the Holocene deposition pattern of individual elements. Element/Ti profiles show an increase in mineral material input in c. 8 000 – 6 000 cal. BP, c. 4 800 – 3 000 cal. BP, and 2 500 – 1 900 cal. BP, suggesting enhanced flooding of Kitinen and increased humidity. Early Holocene (11 700 – 8 200 cal. BP) is indicated as a period of higher detritic material input. Waterlogged conditions, however, have most likely not been continuous during early Holocene. This is suggested by the occurrence of dark red color of iron oxide (FeO) in the ash. The occurrence of iron sulphides (possibly pyrite, FeS2) in the ash of the bottom section of the core suggests that waterlogged conditions were reached during Mid -Holocene. The 8.2k event is showcased in the profiles of multiple elements, including the main nutrients (C, N, P). These elements show significant increase after the cold event. Ca/Mg, Ca/K, and Mg/K ratios were used to estimate the trophic state of the mire and the sources of the mineral material. Also the accumulation of Pb was studied more closely. All of these factors suggest that atmospheric input and groundwater alone could not have transported the entire volume of the mineral material, and therefore river Kitinen may be considered as the main water and nutrient source until the damming of the river in 1984 and 1995.
Vuonna 2011 AA Sakatti Mining Oy julkaisi merkittävän malmiesiintymän löytymisen Sodankylässä, Suomen Lapissa. Lisäinformaation tarve johti Sakatti geoenvironments- projektin aloittamiseen yhteistyössä Helsingin yliopiston kanssa. Osana tätä projektia Viiankiaavan Holoseenin aikainen paleohydrologia rekonstruoitiin. Viiankiaapa sijaitsee Kitisen joen itäisellä puolella ja on kehittynyt läheisessä yhteydessä siihen. Viiankiaapa on suuri aapasuokompleksi, joka koostuu useista pienemmistä minero- ja ombrotrofisista suoalueista. Viiankiaavan suojelualue perustettiin ensimmäisen kerran vuonna 1988. Sittemmin suuri osa suoalueesta on otettu osaksi Natura 2000 verkostoa.
Viiankiaavan paleohydrologian rekonstruoimiseksi 4,3 metrin turvesarja (VA310315, 7497803 N/0490511 E) kairattiin käyttäen venäläistä suokairaa. Turvesarjasta kuusi näytettä esikäsiteltiin radiohiiliajoitusta varten. Ajoitukset toteutettiin LUOMUS Ajoituslaboratoriossa Helsingin yliopistossa käyttäen 14C AMS- ajoitusmenetelmää. Turvestratigrafia ja turpeen maatuneisuus määritettiin käyttäen von Post - menetelmää. Turpeen fysikaaliset ominaisuudet (LOI550 ja vesipitoisuus) määritettiin kahden senttimetrin resoluutiolla. Tuhkan väri määritettiin käyttäen Munsellin väriluokitusta. Samaa resoluutiota käytettiin myös geokemiallisissa analyyseissä, joissa 17 yksittäisen alkuaineen (C, N, S, P, K, Ca, Mg, Na, Fe, Al, Cu, Ni, Zn, Ti, Mn, Pb, Si) kokonaispitoisuudet määritettiin. C, N ja S pitoisuudet määritettiin käyttäen kaasukromatografiaa, kun taas muut alkuainepitoisuudet analysoitiin käyttäen ICP-MS-laitteistoa.
Alkuainepitoisuuksista määritettiin useita suhdelukuja, joita hyödynnettiin Holoseenin aikaisten alkuaineiden kerrostumismallien tutkimiseksi. Alkuaine/Ti -suhdeluvut osoittavat mineraaliaineksen kulkeutumisen Viiankiaavalle lisääntyneen c. 8 000 – 6 000 kal. BP, 4 800 – 3 000 kal. BP ja 2 500 – 1 900 kal. BP. Tämä viittaa Kitisen joen lisääntyneeseen tulvintaan ja lisääntyneeseen ilmaston kosteuteen. Varhais-Holoseenia (11 700 – 8 200 kal. BP) karakterisoi lisääntynyt mineraaliaineksen kerrostuminen. Vedellä kyllästyneet olosuhteet eivät kuitenkaan todennäköisesti ole vallinneet yhtäjaksoisesti koko Varhais-Holoseenin ajan. Tähän viittaa tummanpunaisen rautaoksidin esiintyminen tuhkassa. Rautasulfaattien (mahdollisesti pyriitin, FeS2) esiintyminen turvesarjan pohjaosan tuhkassa viittaa siihen, että vedenkylläiset olosuhteet saavutettiin Keski-Holoseenin aikana. Useat tulokset, mukaan lukien pääravinteet (C,N,S), osoittavat 8,2k tapahtuman Viiankiaavan kehityshistoriassa. Nämä tulokset osoittavat merkittävää kasvua kylmän ilmastovaiheen jälkeen. Ca/Mg, Ca/K ja Mg/K suhdelukuja käytettiin Viiankiaavan trofisen tilan arvioimiseen. Niitä hyödynnettiin myös suolle kerrostuneen mineraaliaineksen lähteiden tutkimukseen. Myös lyijyn akkumulaatiota tarkasteltiin lähemmin. Kaikki tekijät viittaavat siihen, että ilmakehän laskeuma ja pohjavesi eivät ole voineet kuljettaa kaikkea mineraaliainesta Viiankiaavalle, minkä vuoksi Kitisen jokea voidaan pitää pääasiallisena veden ja ravinteiden lähteenä Viiankiaavalla aina joen patoamiseen saakka vuosina 1984 ja 1995.
|
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| MasterthesisEnniSuonpera.pdf | 3.201Mb |
This item appears in the following Collection(s)
-
Faculty of Science [4026]