sunnuntai 7. toukokuuta 2017

Ensimmäinen sitaatti! Voihan hypoteesi. Alustavia huomioita ja selittelyjä.

Huomasin sitaatin julkaisuuni,glasiotektonisista piirteistä Suomen moreenitopografiassa, erittäin mielenkiintoisessa ja tieteellisesti laadukkaassa julkaisussa:

Mäkinen, J., Kajuutti, K., Palmu, J. P., Ojala, A., & Ahokangas, E. 2017. Triangular-shaped landforms reveal subglacial drainage routes in SW Finland. Quaternary Science Reviews, 164, 37-53.http://dx.doi.org/10.1016/j.quascirev.2017.03.024


Otetaanpa ote ResearchGaten sivulta

Abstract

The aim of this study is to present the first evidence of triangular-shaped till landforms and related erosional features indicative of subglacial drainage within the ice stream bed of the Scandinavian ice sheet in Finland. Previously unidentified grouped patterns of Quaternary deposits with triangular landforms can be recognized from LiDAR-based DEMs. The triangular landforms occur as segments within geomorphologically distinguishable routes that are associated with eskers. The morphological and sedimentological characteristics as well as the distribution of the triangular landforms are interpreted to involve the creep of saturated deforming till, flow and pressure fluctuations of subglacial meltwater associated with meltwater erosion. There are no existing models for the formation of this kind of large-scale drainage systems, but we claim that they represent an efficient drainage system for subglacial meltwater transfer under high pressure conditions. Our hypothesis is that the routed, large-scale subglacial drainage systems described herein form a continuum between channelized (eskers) and more widely spread small-scale distributed subglacial drainage. Moreover, the transition from the conduit dominated drainage to triangular-shaped subglacial landforms takes place about 50–60 km from the ice margin. We provide an important contribution towards a more realistic representation of ice sheet hydrological drainage systems that could be used to improve paleoglaciological models and to simulate likely responses of ice sheets to increased meltwater production.

Abstraktissa ja johtopäätöksissä ei enää viitata jäätyneiden moreeniblokkien liikkumiseen, mutta artikkelin alkuosassa sen (eli subglasiaalisen glasiotektonisen hypoteesini?) mahdollista osallisuutta ei täysin tyrmätä.


Sitaattikohta menee näin:

"The morphological and sedimentological characteristics as well
as the distribution of the triangular-shaped till landforms, small till
ridges, fan-shaped hollows and channels are interpreted to indicate
an origin that involves the creep of saturated deforming till as well
as the flow and pressure fluctuations of subglacial meltwater
associated with meltwater erosion (Fig. 14). The lack of deposits
composed of sorted sediments and rounded clasts is interpreted to
show shifting of short-lived meltwater flow with short transport
distances in association with contemporaneous creep of saturated
till.


We suggest that the regularly fan-shaped hollows and related
erosional slopes of the triangular landforms have been initiated by
the removal of till blocks and subsequent erosion by subglacial
meltwater flow along the down-ice margins (Fig. 14). This could
point to the localized refreezing and pressure fluctuations of sub-
glacial water flow. Recently,  Seppälä (2016) described triangular
patterns related to the fan-like hollows of glacial raft or fan-like
edges and steps of plucked hollows in the till bed, which he has
interpreted glaciotectonic features. This would imply that the hol-
lows have been produced as rafts associated with the frozen bed
conditions. However, the close association with geo-
morphologically distinguishable routes and the distribution of
small channels indicate that the triangular landforms and associ-
ated fan-shaped hollows are a part of comprehensive subglacial
drainage systems. This is also evidenced by the small and separate
Ameenjarvi system close to the start of an esker (Fig. 9)."


Innostuin sitaatista niin, että kirjoitin oitis ResearchGate-portaalissa epäkorrektisti kommentin:

"Thanks a citation! I personally believe for the present that these landforms, and many more, are formed mostly by subglacial glaciotectonic processes as I have proposed, so implausible as it might sound at first hearing. There are many morphological (LiDAR DEM) marks about that in SW-Finland, too (e.g. plucked lee sides, displacement drags, fan-shaped hollows and plucked edges). In some areas, with these glaciotectonic landforms, there are meltwater channel-like forms which could be glaciofluvial and subglacial by origin, but it is hard to prove definitely."

Lounais-Suomeen sovellettuna kommentin loppu oli tyhmää tietenkin, koska subakvaattisella alueella ei juuri voi olla muita kuin subglasiaalisia virtaavan veden uomia, tai postglasiaalisia. Viittasin sillä kirjoitukseeni mahdollisista tunnelilaaksojen esiasteista esimerkiksi Polvijärvellä. Joten sulavesihypoteesi ei ole vieras minullekaan. Samoin julkaistussa artikkelissani mainitsin glasiofluviaalisen toiminnan liittymisestä glasiotektonisiin ja glasifuviaalisiin pitkittäisvyöhykkeisiin drumliinimaastojen välissä.Samoin hypoteesiini kuuluu sitkas (ductile) deformaatio siinä kuin hauraskin (brittle, frozen blocks), joskin painotan jäätyneitä olosuhteita, varsinkin abstraktissa ja muotojen nimissä. Näiden kahden julkaisun tulkinnat ovat siis ehkä vastakkaiset mutta myös limittäiset. 

"Triangular-shaped landforms" muototyyppi edustaa siis aika lailla samaa kuin minun luokittelussani viuhkamurrokset (fan-like edges) tai salmiakkikuvioinen maisematyyppi (horizontally diamond-shaped topography), joita esiintyy myös usein pitkittäisissä vyöhykkeissä drumliinimaastojen väleissä yhdessä glasifluviaalisten eroosio- ja kerrostumismuotojen kanssa. Näiden pitkittäisten vyöhykkeiden (joskus myös vinojen tai poikittaisten jne.) kehittymiseen saattoi vaikuttaa sulavesien kertyminen alustan reliefin mukaan mataliinkin painanteisiin glasiohydrostaattisen paineen aiheuttaman virtauksen pitkittäisen suuntautumisen ohella. Jossain vaiheessa kertynyt sulavesi sitten ilmeisesti ajoittain jäätyi ja yhdessä jäätikön liikkeen kanssa aiheutti fragmentaarisuutta jäätikön alustan moreenikerroksiin. Oletan toistaiseksi todennäköiseksi, että kyseessä on kuitenkin deglasiaatiovaihe ja tavallaan ajoittain tai paikallisesti polyterminen jäätikkö.


Ko. sulavesihypoteesi selittää nähdäkseni oikeastaan huonommin moreenimuotojen kolmiomaisuutta kuin "glasiotektoninen blokkieroosio": mistä esimerkiksi johtuu viuhkamurrosten distaalisuuntaan aukeva V-muotoinen itsenäisesti ja alkuperäisen näköisesti muodostunut usein terävä proksimaalipää, ja miksi sulavesivirtaus olisi kaivanut uomaa kyseisen kolmiomaisesti aiheuttaen viuhkamurroksen distaalisuuntaan aukeavat reunat? Viuhkamurroksen kolmiomainen pää ei siis voi muodostua esimerkiksi vinosti "alavirtaan" kulkevien virtausuomien risteyskohdasta, vaan virtauksen uomassa olisi pitänyt ensin suuntautua normaalia tai keskimääräistä hydraulista painegradienttia vastaan jäätikön keskiosiin päin ja sitten tehdä V-muotoinen terävä käännös "myötävirtaan". Ehkä tässä yhteydessä voisi kuvitella myös jonkinlaista sheet-virtausta, mikä olisi pyyhkäissyt kokonaisuudessaan aina silloin tällöin alueen yli (mega flood hypothesis). Mutta sekään ei oikein selitä esimerkiksi kolmiomaisia rakenteita maisemassa. Viuhkamurroksen terävä proksimaalipää voisi selittyä jäätikkökaivon (moulin) laskeutumispaikkana, mutta kyseisillä kohdin ei näy juurikaan hiidenkirnuja tai koloja moreenissa. Ja ilmeisesti sulavesihypoteesiin liittyvä jäätikön suuri paine olisi sulkenut pystyuoman ennen kuin se saavutti jäätikön pohjan.   


Myös suuret, usein kolmiomaiset aukot moreenimuotojen väleissä selittyvät hieman huonosti sulavesihypoteesin avulla, mutta ilmeisesti ne voisivat liittyä suuren paineen alaisen ei-kanavoituneen sulavesisysteemin erikoisuuksiin, joka siis tuottaisi myös uomia, joilla on vain toinen reuna. Vastaavasti yksittäiset uomat, joissa on siis näkyvissä molemmat reunat, selittyvät paremmin sulavesihypoteesilla kuin blokkieroosiolla. Ilmeisesti siis blokkieroosioon liittyvään tulkintaan voisi lisätä myöhemmän sulavesiuomaeroosion kuten jossain määrin olen jo esittänytkin.


Silmäillessäni pikaisesti korkeusmallin vinovarjostuksia selvästi subakvaattisilta alueilta huomasin muutamia paikkoja, missä esiintyy käsitykseni mukaan subglasiaalisesti syntynyttä sekä glasiotektonista blokkieroosiota että pienimuotoista glasifluviaalista uomaeroosiota. Yksi tapaus näkyy kuvassa 1. Tosin postglasiaalista vaikutusta on yleensä vaikea täysin sulkea pois laskuista. Vaikeuksia tulkintoihin aiheuttaa, että esitettyyn ei-kanavoituneeseen systeemiin ei ymmärtääkseni oikeastaan kuulu tavanomainen glasifluviaalinen selviä kaareutuvia uomia jälkeensä jättävä eroosioprosessi, mikä on kyseessä kuvassa 1, missä ei näy varsinaista salmiakkikuvioista topografiaa, mutta kuitenkin myös ilmeistä glasiotektonista vaikutusta sulavesiuomien lisäksi. Maisema on siis hieman erilainen kuin siteeraavassa julkaisussa esitetyt "triangular landforms" of "distributed meltwater drainage system", vaikka myös kuvan 1 välittömässä läheisyydessä distaalisuuntaan (Herronen) esiintyy pieni harjujakso, mihin glasifluviaalinen toiminta on varmaankin liittynyt myös kuva-alueella.




Kuva 1. "Päättyneen" (Herronen, Keski-Pohjanmaa) kaakkoispuolisen pienen harjujakson proksimaalipuolella on näkyvissä topografiaa, missä näkyy subglasiaalisia sulavesiuomia, joista muutama on merkitty nuolella, ja myös ilmeistä glasiotektonista ja glasiodynaamista vaikutusta. Tässäkin kuvassa esiintyy nähdäkseni lisäksi ainakin yksi jäävuoren jälki. Todennäköistä glasifluviaalista vaikutusta näkyy kuvan keskeisissä osissa laajalti. (korkeusmalli: © Maanmittauslaitos, avoin aineisto 5/2017, TM35-karttalehti Q4121E )

Koko julkaisuni on tietysti varsin hypoteettinen eli muodostaa tavallaan jonkinlaisen alustavan hypoteesin: subglacial glaciotectonic hypothesis (SGH) for the origin of specific morainic landforms: Landform classification: "Five types of mostly erosional glaciotectonic landforms were recognized: (1) plucked lee side, (2) hill-hole pair, (3) fan-like and transverse edges of plucked depressions, (4) sporadic plucked hollows, and (5) deformational or glaciotectonic mound or ridge. Tarkasti ottaen luokittelussa sanan plucked jälkeen pitäisi lisätä aina "or deformed", jos mukaan halutaan myös sitkeä murtumistyyppi, mikä ei vaadi välttämättä jäätikön ko. osalta kylmää pohjaa deglasiaatiovaiheessa, mitä ilmeisesti pidetään siinä määrin epätodennäköisenä, että muut eivät ole subglasiaalista glasiotektonista tulkintaa juurikaan käyttäneet maanpinnanmuotojen selityksenä, vaikka se korkeusmalleja tarkastellessa näyttää ilmeiseltä. Varmaan Bulletiinin LiDAR-teemanumero tuo lisävalaistusta tähänkin asiaan. Kieltämättä monia subglasiaalisia eroosiomuotoja ja -alueita olisi "turvallisempaa" ja kätevämpää selittää sulavesihypoteesilla kuin Suomen oloissa hieman eksoottisella glasiotektoniikalla.

Kaikkien luokitteluni mukaisten muotojen, joista "triangular-shaped landforms" edustaa yhtä tyyppiä (viuhkamurrokset), subglasiaalista glasiotektonista tulkintaa tukee esimerkiksi viuhkamurrosten ja etenkin niiden kolmiomaisten proksimaalipäiden itsenäinen tai alkuperäiseltä vaikuttava esiintyminen sekä laaksoissa, kohoumilla että louhittujen suojasivujen osina (kuvat 2 ja 3).




Kuva 2. Katkoviivalla rajatuilla alueilla (Pori, Kullaa) esiintyy salmiakkikuvioista topografiaa (Mäkinen et al. 2017: triangular-shaped landforms) liittyen heidän mukaansa päättyneiden harjujen proksimaalipuolisiin suuren paineen alaisiin "distributed meltwater drainage system" -vyöhykkeisiin. Muut kuvasta tulkitut luokittelut tai tyyppimerkinnät vastaavat lähinnä julkaisussani (Seppälä 2016) käytettyjä. Yksittäisiä vastaavia viuhkamurroksia on merkitty neliöllä. Yksi niistä liittyy PL- merkittyyn "louhittuun suojasivuun, plucked lee side" ). H-merkintää on käytetty lyhenteenä sanalle "hole" tai "hollow", joka on tulkittu erodoituneeksi moreeniblokiksi eli "louhituksi" kuopaksi. Kuvan tapauksessa on myös kiusaus tulkita H-merkitty jälkilinja glasiotektoniseksi siirros- tai raahautumislinjaksi, mutta ilmeisesti kyseessä on tälläkin kertaa pelkkä eroosioprosessi. R-kirjaimella on merkitty ribbed-moreeniselänne ja valkoisella nuolella ilmeinen jäätikön edustava virtaussuunta alueella. Mustalla nuolella on merkitty ehkä selvin mahdollinen (sula)vesiuoma. Kuva osoittaa, että glasiotektonisesti tulkittavia elementtejä esiintyy monipuolisesti seudulla myös muuten kuin liittyen kolmiomaisiin moreenimuodostumiin. Tässäkin kuvassa esiintyy nähdäkseni lisäksi ainakin yksi jäävuoren jälkipiirto. (korkeusmalli: © Maanmittauslaitos, avoin aineisto 5/2017, TM35-karttalehdet M3414C,D).





Kuva 3. Tämä Sääksjärven luoteispuoleinen alue on osittain sama kuin mikä esiintyy kuvassa: Mäkinen et al. (2017): Fig 8. Alueella näkyy myös itsenäisiltä ja alkuperäisiltä vaikuttavia kaakkoon päin aukeavia viuhkamurrosten päitä ja reunoja (osa merkitty). Niiden aiheuttama maaston salmiakkikuviotus tai "triangular-shaped landforms" ei siis näytä olevan tulosta glasifluviaalisesta uomaeroosiosta vaan paremminkin glasiotektonisesta blokkieroosiosta, jota myöhempi glasifluviaalinenkin eroosio ehkä on paikoin laajentanut ja selventänyt. (korkeusmalli: © Maanmittauslaitos, avoin aineisto 5/2017, TM35-karttalehdet M3413D,F)


Moreenipintojen glasiotektoniselta vaikuttava murrosviivaisuus on varsin yleistä koko Suomessa eikä se nähdäkseni rajoitu pelkästään laaksoasemaan tai harjujen synnylle esiasteisiin "distributed meltwater drainage system" -vyöhykkeisiin kuten sulavesihypoteesi painottaa. Tulkintani mukaan tuo murrosviivaisuus on usein "SGH"-hypoteesin tulosta. Vielä täytyisi tarkentaa glasiotektonista hypoteesia monin tavoin sekä selittää mistä voisi johtua jäätikön ajoittainen tai paikoittainen kylmäpohjaisuus. Ehkä "Younger Dryas Impact Hypothesis" antaisi taustatukea? Eli kaikesta huolimatta painotan murrosviivaisen topografian synnyssä toistaiseksi edelleen "subglacial, glaciotectonic, frozen conditions, block removal and brittle deformation" kunnes toisin täysin todistetaan 😇. Silti saattaa olla, että "meltwater hypothesis" - mukaiset syntytulkinnat saavat tulevaisuudessa lisää kannatusta esimerkiksi virtaviivaisten moreenimuodostumien muovautumisessa?

KIRJALLISUUS

Mäkinen, J., Kajuutti, K., Palmu, J. P., Ojala, A., & Ahokangas, E. 2017. Triangular-shaped landforms reveal subglacial drainage routes in SW Finland. Quaternary Science Reviews, 164, 37-53.http://dx.doi.org/10.1016/j.quascirev.2017.03.024


Seppälä, M. V. J. 2016.  Lidar-Based Detection and Interpretation of Glaciotectonic Features of the Morainic Topography of Finland. Journal of Geological Research, vol. 2016, Article ID 4292806, 11 pages. doi:10.1155/2016/4292806


sekä:


Matti V. J. Seppälä. 2015. Glasiotektonisista piirteistä ja pinnanmuodoista moreenimuodostumissa. (26.2. 2015)[http://glasialgeo.blogspot.fi/2015/02/glasiotektonisista-pinnanmuodoista.html]


Matti V. J. Seppälä. 2016. Suomen moreenimuodostumat ja sekundaarinen deformaatio. Geologi 68 (3/2016): 98-106.