Merenpohjan koostumus
Viimeisten miljoonien vuosien aikana on ollut useita jääkausia. Ne ovat kuluttaneet osan Itämeren pohjan varhaisemmista kerrostumista pois. Tämän takia esimerkiksi jääkausien välisten lämpimien kausien aikaisia kerrostumia ei ole säilynyt merialueilla paljonkaan tai sitten niitä ei ole vielä löydetty. Jääkauden välisiä lämpimiä kausia kutsutaan interglasiaaleiksi.
Itämeren pohjan nuoremmat kerrostumat ovat muodostuneet vasta viimeisimmän jäätiköitymisen aikana ja sen jälkeen, eli viimeisen 25 000 vuoden aikana. Nämä merenpohjat nuoremmat kerrostumat ovat säilyneet vanhempia paremmin.
Säilyneet kerrostumat eli sedimentit voidaan jakaa syntytavan ja –ympäristön mukaan kahteen. On olemassa jäätikkösyntyisiä ja jääkauden jälkeisiä kerrostumia.
Jäätikkösyntyiset sedimentit ovat kerrostuneet jäätikön pohjalle tai edustalle. Myös sulavedet ovat voineet kasata niitä jäätikön reunaan ja eteen. Tähän ryhmään kuuluvat moreenit, jäätikköjokikerrostumat kuten harjut ja glasiaalisavet eli lustosavet.
Jääkauden jälkeisiin kerrostumiin kuuluvat eri vaiheiden aikana syntyneet järvi- ja medisedimentit, jotka ovat pääsääntöisesti hienojakoisia sedimenttejä, kuten silttejä, savia ja liejuja. Eroosiovoimien kerrostamat karkeajakoiset sedimentit kuuluvat myös tähän ryhmään.
Niillä alueilla missä tapahtuu sedimentaatiota, ovat merenpohjassa päällimmäisenä kerrostumana viimeisten satojen vuosien kuluessa kerrostuneet liejusavet ja liejut. Savikerrostumien päällä on joissakin kohdissa hiekkaa ja silttiä, joita virtaukset ja aallot ovat kuluttaneet kovemmilta pohjilta. Tällaisia paikkoja on etenkin rannikolla.
Sedimenttien tyypillinen kerrostumisjärjestys
Tyypillinen kerrosjärjestys alueilla, joissa kerrostuminen on ollut tasaista jääkauden jälkeen eivätkä aiemmat kerrostumat ole kuluneet pois, esimerkki läntiseltä Suomenlahdelta:
- Rakenteetonta liejusavea (ylimpänä)
- Kerroksellista liejusavea
- Rautasulfidipitoista sedimenttiä
- Rakenteeton savi
- Yoldiavaiheen aikainen lustosavi
- Baltian jääjärvivaiheen aikainen lustosavi
- Moreeni (alimpana)
Sedimenttien tyypillinen kerrostumisjärjestys läntisellä Suomenlahdella. Kaskela et al., 2017.
Selite sedimenttien tyypillinen kerrostumisjärjestys kuvaan. Kaskela et al., 2017.
Kallioperää peittävät erilaiset moreenikerrostumat. Moreenin päälle on voinut kerääntyä sulavesien kasaamia kerrostumia, kun viimeisin jäätikkö on perääntynyt.
Savia kerrostui jäätikön reunan ulkopuolelle jääjärven syvään veteen. Näitä savia kutsutaan lustosaviksi. Lustosavien rakenteesta näkee, että jäätikön sulamisessa on ollut vuodenaikaista vaihtelua. Alempana lustosavessa on karkeajakoinen kevät- ja kesäkerros. Sen päällä on hienojakoinen talvikerros.
Jäätikön reunan lähellä olleet lustorakenteet ovat voineet olla kymmeniä senttimetrejä paksuja. Kauempana jään reunasta lustosaven paksuus on ohentunut alle yhden millimetrin. Kaukana jään reunasta, rauhallisissa virtausolosuhteissa, altaan pohjalle kerrostui savea.
On arvioitu, että mannerjäätikkö olisi vetäytynyt Itämeren alueelta noin 10 000 vuotta sitten. Kun jäätiköltä tulleiden sulavesien määrä väheni, kerrostui silloisen suurjärven pohjalle yhtenäistä savea. Tällöin syntyivät myös savikerrokset, joissa on tummempia, sulfidipitoisia juovia.
Kun valtameren pinta alkoi kohota, se ylitti Tanskan salmien kynnyksen ja suolaista merivettä alkoi tunkeutua Itämereen. Tällainen alkoi Itämeren murtovesivaihe. Joihinkin merenpohjan kohtiin kerrostui eloperäistä liejusavea. Tämän vaiheena aikana monet Itämeren altaat ja syvänteet olivat välillä vähähappisia. Nämä ajanjaksot erottuvat sedimentistä hienokerroksellisina rakenteina.
Pohjasedimentissä päällimmäisenä ovat viimeisen parin tuhannen vuoden aikana merenpohjalle kerrostuneet liejusavet ja liejut. Joissakin kohdissa on karkeampaa ainesta, kuten hiekkaa ja silttiä. Tällaisia paikkoja on erityisesti rannikolla.
Kerrostuminen on harvoin jatkuvaa edes merten syvänteissä. Olot ovat vaihdelleet vuosituhansien kuluessa. Merenpohjan kerrostumissa on suuria ajallisia ja paikallisia eroja. Kerrostuminen ei ole missään täysin samanlaista.
Aineksen kerrostuminen, kuluminen ja kulkeutuminen
Aineksen kulumiseen, kulkeutumiseen ja kerrostumiseen vaikuttavat useat eri tekijät. Tällaisia ovat esimerkiksi veden syvyys, kallioperä, virtausnopeus, etäisyys rannikosta, rannan avoimuus, ilmasto, jääpeite, pohjaeliöstö ja maankohoaminen.
Itämeren ilmastolle tyypillinen vuodenaikojen vaihtelu säätelee meriekosysteemin tuotantoa ja sitä, kuinka paljon mineraaliaineista huuhtoutuu jokivesissä.
Itämeren pohjoisosissa on tyypillistä nopea maankohoaminen. Maa kohoaa noin 5–9 millimetriä vuodessa. Kun maa kohoaa, aikaisemmat sedimentit paljastuvat rantavoimien ja pohjavirtausten kulutettavaksi.
Maankohoaminen Itämeren alueella (mm/vuosi). Maankohoaminen on nopeinta Merenkurkun ja Perämeren alueella. Harff & Meyer, 2011.
Joet, tuuli ja jää kuljettavat mantereelta mereen humusta ja epäorgaanista ainesta. Nämä kulkeutuvat meressä olevan orgaanisen aineen ja merenpohjasta irronneen aineen kanssa aaltojen ja virtausten voimasta syvemmälle. Rannalta syvänteisiin tapahtuva kulku jatkuu, kunnes virtaukset rauhoittuvat ja aines pääsee vajoamaan merenpohjalle. Jyrkillä rinnealueilla on myös massaliikuntoja, jotka kuljettavat ja kerrostavat ainesta.
Sedimenttihiukkanen alkaa vajota merenpohjalle, kun virtaus hidastuu. Vajoamiseen vaikuttaa hiukkasen raekoko, muoto, tiheys ja se, kuinka nopeasti vesi virtaa. Mitä suurempi raekoko on, sitä nopeammin hiukkanen laskeutuu pohjalle. Pienet hiukkaset muodostavat usein suurempia rykelmiä. Tämä nopeuttaa niiden pääsyä merenpohjalle. Mitä syvempää on, sitä kauemmin vajoaminen kestää. Veden syvyydellä on merkitystä myös aaltoeroosioon.
Aallot kuluttavat pohjaa. Kulutus on voimakkainta matalilla alueilla ja heikkenee pohjan syvetessä. Paikallinen topografia aiheuttaa vaihteluita pohjavirtauksiin ja siten aineksen kulkeutumiseen. Mitä kauempana mantereesta kerrostumisallas on, sitä hienojakoisempaa on kerrostuva aines. Missä perustuotanto on suuri, myös sedimentoituvan orgaanisen aineksen määrä yleensä kasvaa. Pohjaeliöstön toiminta, esimerkiksi kaivaminen, voi sekoittaa merenpohjalle kerrostunutta sedimenttiä.
Pohjanlahden alueella maa kohoaa nopeasti, noin 5–9 millimetriä vuodessa. Se siis paljastaa aiemmin kerrostuneita sedimenttejä, jotka jäävät rantavoimien, jään ja pohjavirtausten kulutettavaksi. Voimakkainta maankohoaminen on Perämeren alueella. Koska rannat ovat matalia, siellä paljastuu laajoja alueita suhteellisen lyhyellä aikavälillä.
Vaihtelevien prosessien takia meren pohjalla voi olla paljastuneena eri-ikäisiä kerrostumia jääkauden aikaisista ja varhaisemmista kerrostumista nuoriin, juuri kerrostuneisiin liejuihin tai hiekkakerroksiin. Merenpohjalla voi on myös kalliopaljastumia. Tämän vuoksi erilaatuisia pohjia esiintyy hyvin epätasaisesti eri alueilla. Aineksen kuluminen, kulkeutuminen ja kerrostuminen vaihtelevat ajan ja paikan mukaan. Kerrostuminen on harvoin jatkuvaa edes merten syvänteissä, eikä se ole missään täysin samanlaista.
Itämerenpohjan maalajikartta osoittaa, että hiekka on merenpohjan pintamaalajina paljon yleisempää eteläisellä Itämerellä kuin pohjoisella Itämerellä. Kaskela & Kotilainen, 2017. Aineisto: EMODnet Geology, 2016.