Jäätikön sulamisvedet ja niiden tunkeutuminen kallioperään

Nykyinen käsitys jäätikön sulamisvesien tunkeutumisesta kallioperään ja niiden vaikutuksesta syvien pohjavesien koostumukseen perustuu erilaisiin mallinnustarkasteluihin ja vain pieneen määrään kenttähavaintoja. Suoria kenttähavaintoja tarvitaan lisää, jotta voidaan kunnolla arvioida olemassa olevien mallien ja niiden perusoletusten oikeellisuutta. Posiva Oy, ruotsalainen SKB ja kanadalainen NWMO käynnistivät 2009 tätä tarkoitusta varten yhteishankkeen nimeltään Greenland Analogue Project (GAP).

Grönlanti ja siellä oleva mannerjäätikkö ovat hyvä analogia Skandinavian ja Kanadan tuleville jäätiköitymisille: kallioperä on kivilajeiltaan ja ominaisuuksiltaan samankaltaista ja sekä ilmasto-olosuhteiden että mannerjäätikön koon arvioidaan vastaavan sitä mikä meitäkin ilmaston kylmetessä odottaa. Vuonna 2008 Länsi-Grönlantiin, Kangerlusuaqiin tehtiin kenttäretki, jonka tuloksena voitiin vahvistaa alueen sopivuus tarkoitettuihin tutkimuksiin (Kuva 1 ja 2).

Alustavan työsuunnitelman mukaan tutkimuksia tehdään vuosien 2009-2012 aikana. Projekti jakaantuu kolmeen toisiaan täydentävään alaprojektiin, jotka keräävät tietoa jäätiköltä (SPA), jäätikön pohjasta (SPB) ja kallioperästä (SPC). Alaprojektit A ja B selvittävät sulamisvesien virtausta jäätikön pinnalla ja sisällä. Keskeiset tutkimusteemat ovat sulamisvesien kulkureittien kvantitatiivinen ja kvalitatiivinen arviointi, lämminpohjaisen jään esiintymisalueiden kartoitus sekä hydrauliset paineolosuhteet jäätikön pohjalla. GTK:n koordinoima alaprojekti C tutkii sulamisvesien tunkeutumista kallioperään ja niiden vaikutusta pohjavesien koostumukseen. Erityisesti kiinnostavia aiheita ovat hydrauliset paineolosuhteet loppusijoitussyvyydellä, sulamisvesikierron syvyys sekä se miten syvälle sulamisvesiin liuennut happi kulkeutuu.

Vuonna 2008 alaprojekti C suoritti tutkimusalueella alustavaa geologista kartoitusta kallioperän kivilajien ja rakoilun selvittämiseksi. Lukuisista pikku järvistä ja myös sulamisvesistä otettiin vesinäytteitä pintavesien kemiallisen koostumusvaihtelun hahmottamiseksi. Vuonna 2009 kairattiin kallioon lähelle jäätikön reunaa kaksi tutkimusreikää (220 ja 340 m). Kairausnäytteestä saatiin tietoa syvempien osien kivilajivaihtelusta ja rakoilusta (Kuva 3). Reikiin asennettiin myös erilaisia laitteita, joiden avulla voidaan ottaa vesinäytteitä ja mitata kallion lämpötilaa ja pohjavesien painetta ja suolaisuutta. Tutkimusreikiin asennetun kuituoptiikkaan perustuvan lämpötilamittausmenetelmän (DTS) avulla voitiin todeta ikiroudan paksuudeksi noin 350 m. Lämpötilaprofiilin yläosassa näkyy selvästi parin vuosikymmenen aikana tapahtunut ilmaston lämpenemisen vaikutus (Kuva 4).

Kesällä 2011 kairattiin uusi tutkimusreikä, joka ulottuu jäätikön reunan alle. Tähän 687 m pituiseen reikään asennettiin edellisiä monipuolisempi seuranta- ja näytteenottokalusto. Vesinäytteet saadaan kolmesta näytteenottovälistä, jotka valittiin hydraulisen testauksen perusteella. Sensorit keräävät jatkuvasti tietoa pohjaveden paineen, suolaisuuden ja lämpötilan vaihteluista. Tiedot saadaan Suomeen ja Ruotsiin kerran viikossa satelliitin välityksellä. Tutkimusreikä on vielä kairausoperaation häiritsemä, mutta vuoden 2012 aikana odotetaan saatavan merkittävä tietoa Grönlannin syvistä pohjavesistä ja varsinkin niiden ja jäätikön sulamisvesien välisestä vuorovaikutuksesta.

Kirjallisuutta:

Aaltonen I, Douglas B, Claesson Liljedahl L, Frape S, Henkemans E, Hobbs M, Klint, K E, Lehtinen A, Lintinen P, Ruskeeniemi T, 2010. The Greenland Analogue Project, Sub-project C: 2008 field and data report. Tiivistelmä: Grönlannin Analogia projekti, alaprojekti C : 2008 kenttä- ja aineistoraportti. Posiva. Working report 2010-62. Olkiluoto: Posiva. 135 p.

SKB 2010. The Greenland Analogue Project, Yearly Report 2009. SKB Report R-10-59. Svensk kärnbränslehantering AB. 116 p.

Wilson, R.W., Klint, K.E.S., van Gool, J.A.M., McCaffrey, K.J.W, Holdsworth, R.E and Chalmers, J.A 2006. Faults and fractures in central West Greenland: onshore expression of continental break-up and sea- floor spreading in the Labrador – Baffin Bay Sea. Geological Survey of Denmark and Greenland Bulletin 11, 185–204.

Takaisin

  
Kuva 1. Projektin tutkimusalue (sininen laatikko) sijaitsee Länsi-Grönlannissa lähellä Kangerlussuaqin kylää (Wilson et al. 2006).
Suurenna