Tag Archives: ETHZ

Microorganisms then and now / Mikro-organismit silloin ja nyt

Posted on by

Two billion years ago there wasn’t much life on Earth, but some simple microorganisms existed. Some of these microorganisms lived in anoxic ocean muds and got their oxygen by reducing sulfates to sulfides. Ville went to ETH Zürich with the intention to study what happened to the remains of these ancient organisms when the Duluth Complex magmas cooked their remains in black shales 1.1 billion years ago. The study is done in collaboration with Matthieu Galvez, an expert in carbon chemistry, Raman spectroscopy, and pyrolysis measurements. One of the main research questions is the role of these early ancestors in the formation of the Ni-Cu-PGE mineralizations.

But things don’t always go as planned. Due to an outburst of some modern microorganisms, Ville had to return to Finland to wait for the situation to normalize. We recommend you to take the situation seriously: avoid contacts and remember the hygiene!
—
Kaksi miljardi vuotta sitten maapallolla ei ollut juurikaan elämää, mutta joitakin yksinkertaisia eliöitä oli kuitenkin olemassa. Eräs varhainen elämänmuoto olivat mikro-organismit, jotka elivät merten hapettomissa mudissa ja saivat tarvitsemansa hapen pelkistämällä sulfaatteja sulfideiksi. Ville lähti ETH Zürichiin tutkiakseen mitä näiden muinaisten eliöiden jäänteille tapahtui mustaliuskeissa, kun Duluthin kompleksin magmat kuumensivat niitä 1.1 miljardia vuotta sitten. Tutkimus suoritetaan yhteistyössä Matthieu Galvezin kanssa, joka on asiantuntija hiilen kemiassa, Raman spektroskopiassa ja pyrolyysimittausten suorittamisessa. Yksi keskeisistä tutkimuskysymyksistä on näiden varhaisten esi-isiemme rooli Ni-Cu-PGE mineralisaatioiden synnyssä.

Mutta asiat eivät aina suju suunnitelman mukaisesti. Eräiden nykyisten mikro-organismien leviämisen johdosta Villen täytyi palata Suomeen odottamaan tilanteen normalisoitumista. Suosittelemme ottamaan tämän tilanteen vakavasti: välttäkää kontakteja ja muistakaa hygienia!

Ville had time to conduct preliminary Raman measurements on the black shale samples, which showed a wide structural variance of the organic material as a function of increasing contact metamorphic temperature. The detailed measurements will be conducted when the situation normalizes.
—
Villellä oli aikaa suorittaa alustavia Raman mittauksia mustaliuskenäytteistä, jotka osoittivat orgaanisen materiaalin laajan rakenteellisen vaihtelun kontaktimetamorfisen lämpötilan funktiona. Yksityiskohtaiset mittaukset tullaan suorittamaan, kun tilanne normalisoituu.

Matthieu Galvez inserting a sample to the pyrolysis instrument. The sample is gradually heated and the combustion products measured with a mass spectrometer. This method helps us to understand what happened to the organic matter and sulphides during contact metamorphosis.
—
Matthieu Galvez asettamassa näytettä pyrolyysilaitteeseen. Näyte kuumennetaan vaiheittaisesti ja palamistuotteet mitataan massaspektrometrillä. Tämä metodi auttaa meitä ymmärtämään mitä orgaaniselle ainekselle ja sulfideille tapahtui kontaktimetamorfoosin aikana.

 

Melting rocks / Kiviä sulattamassa

Posted on by

The first set of melting experiments on the wallrocks of the Duluth intrusive complex have been completed by Ville! The experiments were conducted at ETH Zürich using special pressurized furnaces. In the experiments we emplaced gold-palladium capsules (with a diameter of 2.3 to 3.0 mm and length of 6-10mm) containing black schist powder to the furnace, which was then melted in the desired run conditions that ranged from 700 to 1100°C and from 1 to 2 kbar (roughly corresponding to depth of 4 to 8 km in Earth’s crust in contact with hot mafic magma). Next we are going to use electron microprobe to analyze chemical compositions of the melts and crystals that formed in different conditions. We will also see if we achieved chemical equilibrium in our experiments. It will be interesting to see, how black schist behaved in such harsh conditions!
—
Ensimmäiset sulatuskokeet Duluthin magmakivikompleksin sivukiville on nyt tehty Villen toimesta! Kokeet suoritettiin ETH Zürichissä käyttämällä tarkoitukseen sopivia paineistettuja erikoisuuneja. Kokeissa laitoimme mustaliuskejauhetta uuniin kulta-palladium –kapseleissa (ympärysmitta 2,3–3,0 mm ja pituus 6–10 mm) ja sulatimme sitä halutuissa olosuhteissa eli 700-1100°C lämpötilassa ja 1-2 kbar:n paineessa (joka vastaa karkeasti arvioiden 4-8 km:n syvyyttä maan kuoressa kuuman mafisen magmasäiliön läheisyydessä). Seuraavaksi aiomme analysoida eri olosuhteissa syntyneiden sulien ja mineraalien kemialliset koostumukset käyttämällä elektronimikroproobia. Samalla näemme saavutimmeko kemiallisen tasapainotilan kokeissamme. On mielenkiintoista nähdä, miten mustaliuske on käyttäytynyt sille näin ikävissä olosuhteissa!

A gold-palladium capsule with black schist powder inside. The ends of the capsule have been welded shut.
—
Kulta-palladium –kapseli, jonka sisällä on mustaliuskejauhetta. Kapselin päädyt on hitsattu umpeen.

A special pressurized furnace also known as “cold-seal”. The sample capsule is inside pressurized metal rod that is partly visible and partly inside the big cylindrical furnace. Argon gas is pumped into the rod to reach pressures up to 2 kbar. The visible end of the rod is in room temperature, whereas the temperature inside the furnace is up to 1200°C. The lever can be used to turn the whole apparatus in vertical position to drop the sample capsule to the cold end of the rod in order to quench the possible melt in the capsule.
—
Paineistettu erikoisuuni, nk. ”cold-seal”. Näytekapseli on paineistetun metalliputken sisällä. Putken toinen pää on näkyvissä ja toinen ison sylinterimäisen uunin sisällä. Putkeen pumpataan argon-kaasua, mikä voi aiheuttaa jopa 2 kbar:n paineen. Putken näkyvä pää on koko ajan huoneen lämpötilassa, mutta uunin sisässä olevan osan lämpötila voi olla jopa 1200°C. Koko laite voidaan kääntää pystyasentoon edessä näkyvän vivun avulla, jolloin näytekapseli putoaa putken kylmään päähän ja mahdollinen kapselin sisältämä sulafaasi jähmettyy.

Visit to the ETHZ labs / Vierailu ETHZ:n laboratorioihin

Posted on by
Prof. Max Schmidt and laboratory equipment of the Department of Earth Sciences, ETHZ

Prof. Max Schmidt and laboratory equipment of the Department of Earth Sciences, ETHZ

PI was hosted by project collaborator prof. Max Schmidt at the Department of Earth Sciences, Swiss Federal Insitute of Techonology in Zürich (ETHZ), and got to see the experimental laboratory used in this project for the first time. With these instruments, it is possible to subject small rock powder samples to crustal pressures and magmatic temperatures, and study what happens to the sample under different conditions.

For those visiting Zürich, I would strongly recommend seeing the wonderful state-of-the art geoscientific exhibition of the Earth Science Research and Information Centre located in the same building and pictured below.

—

PI oli projektin yhteistyökumppanin professori Max Schmidtin vieraana Zürichissa (Department of Earth Sciences, Swiss Federal Insitute of Techonology in Zürich) ja sai ensimmäisen kosketuksen kokeelliseen laitteistoon, jota hyödynnetään projektissa. Näillä laitteilla pieniä kivipulverinäytteitä on mahdollista asettaa paineisiin ja lämpötiloihin, jotka vallitsevat syvällä kuoressa magmakammioissa ja niiden läheisyydessä, ja siten tutkia niiden käyttäytymistä näissä olosuhteissa.

Jos joskus käytte Zürichissa, niin suosittelen vierailemista juuri uusitussa geotieteellisessä näyttelyssä Earth Science Research and Information Center-instituution aulassa. Se sijaitsee samassa rakennuksessa kuin kokeellisen petrologian laboratoriot.

Earth science exhibtion at the Earth Science Research and Information Centre, Zürich

Earth science exhibtion at the Earth Science Research and Information Centre, Zürich