University of Oulu

XRD-based clay mineralogy of the Landsort Deep Sediments, Baltic Sea (IODP, Site M0063)

Saved in:
Author: Kaislo, Linnea1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Technology, Oulu Mining School, Geology
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 1.6 MB)
Pages: 50
Persistent link: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202107038784
Language: English
Published: Oulu : L. Kaislo, 2021
Publish Date: 2021-07-05
Thesis type: Master's thesis
Tutor: Strand, Kari
Reviewer: Strand, Kari
Sarala, Pertti
Description:

Abstract

The Baltic Sea is an intracontinental basin and its deepest deep is Landsort Deep (459m). The IODP Expedition 347 was able to recover about 115 meters in depth of undisturbed sediment deposits from the deep. These clay minerals and other sediments are the record of Holocene, more precisely the time after the last glaciation. Analysing illite, kaolinite, chlorite and smectite groups clay minerals with x-ray diffraction (XRD) method, can the Baltic Sea stages be studied. The aim of this thesis is to study the paleoenvironments of past Baltic Sea stages and possibly discover the provenance areas of clay minerals. Also, the possible anoxic events of the Baltic Sea Basins bottom are of interest.

The clay mineral samples were made in Oulu Mining Schools facilities for the XRD-analysis that was done in Centre for Material Analysis, University of Oulu. After analysing it came to be clear that there were no smectite clay minerals in any of the samples. This finding coincided with some other studies done from sediment materials from different parts of the Baltic Sea Basin. Illite, chlorite and kaolinite group clay minerals percentual values changed throughout the different stratigraphic deposits. Previous studies lithostratigraphic divided the sediment record to different units and subunits and most of the samples studied in this thesis correlated to them. Some samples in this thesis could really be from other subunits and slightly change the lithostratigraphy. Kaolinite/chlorite ratio is a good indicator in discovering changes in the Baltic Seas stages. Excess kaolinite usually comes from rivers from areas that have Paleozoic-Mesozoic era rocks and paleosols, but in this thesis it is reasonable to assume that sometimes the North Sea is the source of kaolinite, sometimes even both. High chlorite percentage can be related to short transportation distances because chlorite minerals are weakly resistant to weathering and transportation. Of course, chlorite minerals can come as ice rafted debris (IRD). High percentage of illite minerals are a result of intense melting of glacier and when this melting happens closer to continent. The undisturbed stratigraphy with no evidence of bioturbation is a good indicator of anoxic events in basin bottom and this correlates to other studies that say that Landsort Deep has been anoxic most of the time the last 7000 years.

Most of this thesis study results are similar to other studies from the Baltic Sea and previous studies from the Landsort Deep. Only few samples did not correlate to previous assumptions of lithostratigraphy and are most likely from other units then assumed. XRD is generally a good reliable way to study clay minerals.

Tiivistelmä

Itämeri on mantereensisäinen allas ja sen syvin syvänne on Landsortin syvänne (459m). IODP:n tutkimusmatka 347 sai kairattua noin 115 metriä häiriintymätöntä sedimentti kerrostumaa syvänteestä. Nämä savisedimentit ja muut sedimentit ovat holoseenin ajalta, tarkemmin sanottuna viimeisimmän jääkauden jälkeistä aikaa. Illiitti, kaoliniitti, kloriitti ja smektiitti ryhmiin kuuluvia savimineraaleja analysoidaan x-ray diffraktio (XRD) metodilla ja näiden savimineraalien avulla voidaan tutkia Itämeren vaiheita. Tämän pro gradun tarkoituksena on tutkia Itämeren paleoympäristöjä, selvittää savimineraalien lähtöalueita ja tutkia mahdollisia Itämeren pohjan hapettomia olosuhteita.

Savimineraalinäytteet tehtiin Oulun kaivannaisalan yksikön laboratoriossa ja XRD-analyysin suoritettiin Materiaalianalyysikeskuksessa Oulun yliopistolla. Analyyseistä selvisi, että näytteissä ei ollut ollenkaan smektiitti mineraaleja ja tämä menee yksiin joidenkin aikaisempien tutkimuksien kanssa Itämeren altaasta. Aikaisemmat tutkimukset luokittelivat sedimentti kerrostuman litostratigafisiin yksiköihin. Illiitti, kloriitti ja kaoliniitti ryhmien savimineraalien prosentuaaliset määrät vaihtelivat riippuen siitä, mistä yksiköstä on kyse. Suurimmalta osin pro gradun näytteet menivät yhteen aikaisempien tutkimuksien litostratigrafioiden kanssa, mutta parin näytteen savimineraalien määrät viittasivat, että ne kuuluvat toiseen yksikköön kuin ne olivat ajateltu alun perin. Kaoliniitti/kloriitti suhdeluku on hyvä indikaattori Itämeren vaiheiden tutkimiseen. Suuri määrä kaoliniittia tulee yleensä joista jotka virtaavat paleo- ja mesotsoonisten kivien ja kerrostumien lävitse. Tämän pro gradun tuloksien perusteella myös Pohjanmeri on kaoliniitin lähde alue, ja joissakin tapauksissa kaoliniittia tulee sekä mantereelta että Pohjanmereltä. Korkea kloriitti pitoisuus voidaan yhdistää lyhyihin kuljetusmatkoihin, koska kloriitti ei kestä hyvin rapautumista ja kuljetusta. Kloriitti voi tulla myös jäälauttojen mukana. Illiitin korkeat pitoisuudet liittyvät myös jäätikön sulamiseen ja eritoten mantereisella alueella. Landsortin syvänteen kerrostuman häiriintymättömyys ja se, ettei siinä ole juurikaan jälkiä bioturbaatiosta, voidaan Landsortin syvänteen olleen hapeton. Muissakin tutkimuksissa todettiin, että Landsortin syvänne on ollut pääsin osin hapeton viimeiset 7000 vuotta.

Pääosin tämän pro gradun tutkimuksien tulokset olivat samansuuntaisia kuin muissa Itämerestä tehdyissä tutkimuksissa. Van muutama näyte ei korreloitunut samoin kuin aikaisemmat oletukset litostratigrafiasta. XRD on yleisesti ottaen hyvä tapa tutkia savimineraaleja.

see all

Subjects:
Copyright information: © Linnea Kaislo, 2021. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.