Abstract

The Scandinavian Ice Sheet (SIS) covered Fennoscandia numerous times during the Pleistocene, but the exact number, extent of ice and precise time and duration of glacial and non-glacial phases have not been fully established for the eastern flank of the SIS. At several sites, only incomplete sedimentary records have been preserved owing to different rates of erosion and glaciotectonic deformation during several glacial advances and the intervening non-glacial phases. The most complete sediment successions have been found in northern and west-central Finland, in an area that has escaped erosion due to the vicinity of the ice-divide zone and frozen bed conditions.

The main objective of this thesis was to examine the paleoenvironment and glaciation history of the Weichselian (MIS 5–2) and the late Saalian (MIS 6) stages in northern and west-central Finland. This thesis specifically concentrates on pollen stratigraphy and its use in correlation although other stratigraphical and geochronological tools have also been applied. Sediment sequences from three different sites located in northern and central Finnish Lapland and Northern Ostrobothnia, central western part of Finland, were studied using stratigraphical and dating methods. Furthermore, a safer heavy liquid pollen preparation method for minerogenic sediments was introduced and validated. Based on the results, it is suggested that the modified LST Fastfloat method gives comparable results compared to the conventional hydrofluoric acid (HF) method.

The thesis provides new geochronologically and biostratigraphically constrained data to establish the more complete stratigraphy for northern and central Finland and beyond. Results indicate that the ice sheet advanced further south than previously thought during the Early Weichselian Herning stadial (MIS 5d). Results also strengthen the view that ice-free conditions prevailed during the Middle Weichselian (MIS 3) stage. Moreover, results from the Kaarreoja site from northern Finnish Lapland indicate that the climate was warmer than previously suggested.

Tiivistelmä

Skandinavian mannerjäätikkö (SIS) peitti Fennoskandian useita kertoja Pleistoseenin aikana,mutta jäätiköityneiden ja jäästä vapaiden jaksojen tarkkaa lukumäärää, jääkentän laajuutta,täsmällistä aikaa ja kestoa ei ole voitu täysin todentaa Skandinavian mannerjäätikönitäisimmälle osalle. Monin paikoin on säilynyt vain epätäydellisiä sedimenttisarjoja johtuenuseiden jäätiköitymisjaksojen aiheuttamasta eroosiosta ja glasiotektonisesta deformaatiosta. Kattavimmat sedimenttisarjat ovat löytyneet Pohjois-Suomesta ja Keski-Suomen läntisestäosasta, jossa eroosio oli hyvin vähäistä johtuen jäänjakajavyöhykkeen läheisyydestä jakylmäpohjaisesta jäätiköstä.

Tämän väitöskirjatyön päätavoitteena oli tutkia Veikselin (MIS 5–2) ja myöhäis-Saalen (MIS 6) vaiheiden aikaista muinaista ympäristöä ja jäätiköitymishistoriaa Pohjois-Suomen ja läntisen Keski-Suomen alueilla. Tässä väitöskirjatyössä keskitytään erityisesti siitepölystratigrafiaan ja sen käyttöön korrelaation välineenä muiden stratigrafisten ja geokronologisten tutkimusmenetelmien lisäksi. Sedimenttisarjat kolmesta eri paikasta, jotka sijaitsevat Suomen Lapin pohjois- ja keskiosissa sekä Pohjois-Pohjanmaalla, tutkittiin stratigrafisilla menetelmillä ja erilaisilla ajoitusmenetelmillä. Lisäksi työssä esiteltiin mineraaliainespitoisille sedimenteille soveltuva, turvallisempi raskasneste-erotteluun perustuva siitepölynäytteiden valmistusmenetelmä. Tutkimustulosten perusteella voidaan todeta muunnellun LST Fastfloat -menetelmän antavan vertailukelpoisia tuloksia perinteiseen fluorivetyhappomenetelmään (HF) verrattuna.

Tämä väitöskirjatyö tarjoaa uutta geokronologisesti ja biostratigrafisesti tuotettua tietoa, joka auttaa muodostamaan kattavamman stratigrafisen kuvan Pohjois- ja Keski-Suomesta. Tutkimustulokset osoittavat jääpeitteen edenneen aiemmin uskottua etelämmäksi varhais-Veikselin Herning -stadiaalin (MIS 5d) aikana. Tulokset vahvistavat myös käsitystä jäättömästä keski-Veiksel -vaiheesta (MIS 3). Lisäksi tulokset Kaarreojalta, Pohjois-Lapista, osoittavat ilmaston olleen aiemmin oletettua lämpimämpi.

Osajulkaisut / Original papers

Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon. / Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.

1. Sarala, P., & Eskola, T. (2011). Middle Weichselian interstadial deposit at Petäjäselkä, northern Finland. E&G Quaternary Science Journal, 60(4), 488–492. https://doi.org/10.3285/eg.60.4.07

2. Sarala, P., Väliranta, M., Eskola, T., & Vaikutiené, G. (2016). First physical evidence for forested environment in the Arctic during MIS 3. Scientific Reports, 6(1), 29054. https://doi.org/10.1038/srep29054

3. Eskola, T., Kontio, R., & Lunkka, J. P. (2021). Comparison between modified LST Fastfloat and conventional HF methods for pollen preparation in highly minerogenic sediments. Bulletin of the Geological Society of Finland, 93(1), 5–18. https://doi.org/10.17741/bgsf/93.1.001

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

4. Eskola, T., & Lunkka, J. P. (in press). Sediment sequence at Muhos, western Finland: A window to the Pleistocene history of the Scandinavian Ice Sheet. Boreas. https://doi.org/10.1111/bor.12560