JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Reunamuodostumat ovat pääosin hiekasta ja sorasta koostuvia maaperäkerrostumia, joista huomattavimpia Suomessa ovat Ensimmäinen ja Toinen Salpausselkä. Salpausselkien reunamuodostumat syntyivät sulavan mannerjäätikön reunan edustalle noin 12 260–11 600 vuotta sitten. Salpausselkien syntyä edellytti kesken sulamisvaiheen ilmastossa tapahtuneet kylmemmät ajanjaksot, jolloin jäätikön sulaminen ja eteneminen pysähteli. Tässä työssä tarkastellut sora- ja hiekkamuodostumat muodostuivat ja kerrostuivat tuolloin Salpausselkävyöhykkeellä jäätikön edustalle Baltian jääjärveen jäätikön liikkeen suuntaisten harjujen syöttämästä ja kuljettamasta glasifluviaalisesta eli jäätikköjokisyntyisestä aineksesta. Glasifluviaaliset reunamuodostumat eli deltat edustavat Baltian jääjärven vedenpinnan korkeuksia sen eri vaiheissa.

Tässä tutkielmassa pohjana käytettiin prosessoimatonta maatutkaluotausaineistoa kuudelta eri glasifluviaaliselta muodostumalta, jotka sijaitsevat Järvi-Suomen alueella. Maatutkaluotaus on maata rikkomaton geofysikaalinen tutkimusmenetelmä maanpinnan alapuolisiin tutkimuksiin, joka pohjautuu elektromagneettisten aaltojen etenemiseen ja heijastumiseen eri lailla sähköisesti varautuneista rajapinnoista. Aineiston pohjalta tutkimuskohteille määritettiin niiden rakenteiden pääpiirteet, kuten pohjaveden- ja kalliopinnan taso sekä tärkeimmät rakenteet. Kohteiden pohjavesitasot havainnollistettiin digitaalisilla korkeusmallinnuksilla, jotka toteutettiin ArcGIS-ohjelmistoympäristössä. Muodostumille laskettiin ainesmääräarviot pohjaveden ylä- ja alapuolisilta alueilta.

Luotausaineistoista havaittiin pohjavesipinnat ja ominaisrakenteet pääsääntöisesti hyvin. Kalliopinta oli maatutka-aaltojen syvyysulottuvuuteen nähden paksuilla muodostumilla liian syvällä maassa neljällä muodostumalla, ja se havaittiin luotettavasti vain kahdelta muodostumalta. Tutkimuskohteista viiden geomorfologiseksi rakenteeksi määritettiin Gilbert-tyypin delta, jonka rakenne on kolmiosainen ja koostuu topset-, foreset- ja bottomset-osista. Yksi tutkimuskohteista tulkittiin subakvaattiseksi keilaksi korkeimman topset-rakenteen puuttuessa. Ainesmääräarviot paljastivat tämän tyyppisillä muodostumilla ainesta olevan huomattavasti enemmän pohjaveden alapuolisella kuin yläpuolisella alueella. Tällaista tietoa tulee hyödyntää alueella ja vastaavanlaisilla alueilla tulevaisuudessa pohjaveden- ja maanoton suunnittelussa.

Structure and amount of sediment in six glaciofluvial endmoraines in the Salpausselkä zone, SE Finland

Abstract

Glaciofluvial endmoraines in the Salpausselkä zone, southern Finland consist of sand and gravel. Salpausselkä endmoraines are the most significant endmoraines in Finland and they were deposited at the ice margin during the Younger Dryas Chronozone, approximately 12 260–11 600 years ago. The purpose of this thesis was to define structures and amount of sand and gravel in six selected glaciofluvial accumulations. They were deposited in the ice contact lake setting at the ice margin into the Baltic Ice Lake as glaciofluvial deltas or subaquatic fans.

The raw data used in this thesis were unprocessed ground penetrating radar data (GPR) data obtained from six different glaciofluvial formations. GPR is a non-destructive geophysical research method for subsurface studies. It is based on progression and refraction of the electromagnetic waves that responses differently from distinct electrically charged boundary surfaces. The main geomorphological characteristics and structural elements and groundwater and bedrock surfaces of the glaciofluvial formations were determined using GPR-data and aided with GIS-based laser scanning digital elevation model (LiDAR) interpretation. Subsequently the amount of sand and gravel resources below and above ground water surface of each formation was calculated.

Five of the formations were categorised as Gilbert-type deltas by their internal structure which consists of topset, foreset and bottomset elements and one as a subaquatic fan with only topset and bottomset elements. Sediment calculations revealed that the formations contain far more sediment below the groundwater surface than above it. This information could be utilized in the future in the Salpausselkä zone area and in similar type of areas when planning utilisation of groundwater and sand and gravel resources.