Euroopan syvin maankuori Jyväskylän seudulla

- Paksu maankuori on syntynyt mannerlaattojen törmäyksessä yli 1,7 miljardia vuotta sitten ja sen jälkeen alueen kallioperä on pysynyt hyvin vakaana. Vuoristot ovat kadonneet mutta vuorijononmuodostuksen jäänteitä on edelleen jäljellä kallioperässä. Maanjäristykset ovat tällaisessa ympäristössä harvinaisia mutta eivät toki mahdottomia, sanoo seismologi Toni Veikkolainen Helsingin yliopiston Seismologian instituutista.

Helsingin yliopiston Seismologian instituutti toteutti kaksi kesää kestäneen mittauskampanjan vuosina 2012-2013.

Keski-Pohjanmaalta Kaakkois-Suomeen ulottunut kallioperätutkimus, Kokkola-Kymi –luotaus (KOKKY), perustui maastoon väliaikaisesti sijoitettuihin mittalaitteisiin, jotka rekisteröivät louhosräjäytysten, tietyömaiden ja muun ihmistoiminnan aiheuttamia seismisiä aaltoja.

Laitteita sijaitsi pitkällä vyöhykkeellä Pohjanlahden rannikolta aina Venäjän rajan tuntumaan saakka ja ne kykenivät rekisteröimään seismisiä tapauksia Vaasan läheltä aina Karjalan kannakselta saakka. Myös muutamia Suomen pysyvän seismisen asemaverkon asemia oli käytössä havaintojen aika- ja paikkatietojen tarkkuuden parantamiseksi.

- Seismisten aaltojen kulkuaikojen perusteella kyettiin tuottamaan kuva kallioperän rakenteesta tutkimusvyöhykkeellä, sanoo Toni Veikkolainen.

KOKKY-luotauslinja ulottui 490 km:n pituisena Pohjanmaan liuskevyöhykkeeltä Keski-Suomen granitoidialueen ja Saimaan liuskevyöhykkeen kautta Viipurin rapakivialueelle (kuva 1).

Luotauksen suunta oli kohtisuorassa useimpiin aiempiin rakenneseismisiin luotauksiin ja Suomeen 1,7-1,9 miljardia vuotta sitten syntyneen svekofennisen vuorijonon muodostumissuuntaan nähden. Seismistä taittumisluotausta hyödyntäneen tutkimuksen havaintojen tulkinnassa yhteistyökumppanina oli Puolan tiedeakatemia.

Tällaisten valmiita seismisiä lähteitä hyödyntävien projektien etuna ovat hyvin pienet kustannukset ja lupamuodollisuudet verrattuna projekteihin, joissa seismiset signaalit tuotetaan itse. Toisaalta myös havaintodatan laatu vaihtelee suuresti. KOKKY-projektissa räjäytyslähteiden kokonaismäärä oli 63 ja näistä 25 hyväksyttiin lopulliseen analyysiin.

Pure and Applied Geophysics -lehdessä julkaistujen tutkimustulosten perusteella luotauslinjalla yläkuoren paksuus on keskimäärin 22 km. Pitkittäisten seismisten aaltojen (P-aaltojen) nopeudet ovat 5,9–6,2 km/s kallioperän ylärajan tuntumassa ja 6,25-6,4 km/s yläkuoren alaosassa. Keskikuori on ohuimmillaan 14 km Keski-Suomessa, kun taas linjan luoteisosassa paksuus on 25 km ja kaakkoisosassa 20 km. P-aaltojen nopeus on kuitenkin 6,6-6,9 km keskikuoren kaikissa osissa, 7,35-7,4 km alakuoressa ja 8,2-8,25 km vaipan yläosassa. S-aaltojen nopeudet vaihtelevat välillä 3,4-4,85 km/s yhdenmukaisesti P-aaltojen nopeusvaihteluiden kanssa. Kuoren ja vaipan rajapinta (Moho) sijaitsee linjan kaakkoisosissa 43 km:n, luoteisosissa 54 km:n ja keskiosissa peräti 63 km:n syvyydellä (kuva 2).

Tutkimustulokset vahvistavat aiemmat oletukset suurista seismisistä nopeuksista Keski- ja Etelä-Suomen kallioperän alaosissa. Maankuori on Keski-Suomessa Jyväskylän seudulla peräti Euroopan syvin. Projektin onnistumisen myötä muitakin helposti liikuteltaviin seismisiin laitteisiin perustuvia tutkimusprojekteja on toteutettu tai suunnitteilla.

Viitteet:

Tiira, T. Janik, T., Skrzynik, T., Komminaho, K., Heinonen, A., Veikkolainen, T., Väkevä, S., Korja, A., 2020. Full-Scale Crustal Interpretation of Kokkola–Kymi (KOKKY) Seismic Profile, Fennoscandian Shield. 17.3.2020. Pure and Applied Geophysics, doi: 10.1007/s00024-020-02459-3.

Lisätietoja:

Tutkimusjohtaja Timo Tiira, timo.tiira@helsinki.fi, 0504480268

Seismologi Toni Veikkolainen, toni.veikkolainen@helsinki.fi, 0504488554