Interview by Valentin Troll / Valentin Trollin haastateltavana

Valentin Troll from Uppsala University interviewed PI Jussi Heinonen on his YouTube channel about the recent advancements in understanding and modeling magmatic processes. We had much fun as you can see! His channel contains wonderful content on several other aspects of geology as well – go check it out!

Valentin Troll Uppsalan yliopistosta haastatteli PI Jussi Heinosta YouTube-kanavallaan viimeaikaisista edistysaskeleista magmaattisten prosessien ymmärtämisessä ja mallintamisessa. Oli hauskaa, kuten kuvasta näkyy! Hänen kanavallaan on upeaa sisältöä muistakin geologian osa-alueista – käy tutustumassa!

PALIN well-presented in the Lithosphere 2021 symposium / PALIN edusti Litosfääri 2021 -symposiumissa

The National ILP (International Lithosphere Program) Committee of Finland organized the 11th Lithosphere Symposium during January 19-20, 2021. The PALIN-project and projects related to it gave five presentations online (listed below). Abstracts are available online here.

More to follow at EGU 2021, where we will for example be showcasing the Magma Chamber Simulator on a short course. Be sure to tune in!

Suomen kansallinen litosfäärikomitea (osa Kansainvälistä litosfääriohjelmaa, ILP) järjesti 11. Litosfääri-symposiumin 19.-20.1.2021. PALIN-projekti ja siihen liittyvät projektit olivat esillä viiden verkkoesitelmän voimin (listattu alla). Esitysten tiivistelmät ovat saatavissa täällä.

Lisää tulossa EGU 2021 -kokouksessa, jossa muun muassa esittelemme Magmakammiosimulaattoria lyhytkurssilla. Liity seuraan!

 

Lithosphere 2021 presentations:

Fred R, Heinonen A, Heinonen JS: Fractional crystallization of massif-type anorthosite parental magmas and equilibrium crystallization of monzodioritic residual magmas.

Järvinen V, Halkoaho T, Konnunaho J, Heinonen JS, Rämö OT: Sm-Nd isotope systematics of the Precambrian mafic-ultramafic Näränkävaara intrusion.

Latypov R, Heinonen JS, Chistyakova S: Thermodynamic constraints on assimilation of floor cumulates by superheated basaltic-andesitic melts in the Bushveld Complex, South Africa.

Rantanen AM, Whipp DM, Heinonen JS, Kaislaniemi L, Putz M: Influence of pulsed magmatic activity, latent heat, and partial melting on the strength of the continental crust.

Virtanen VJ, Heinonen JS, Barber N, Molnár F: The effects of assimilation on sulfide saturation and the formation of norite-hosted Cu-Ni deposits in the Duluth Complex, Minnesota.

The origin of A-type ferroan granites studied using the Magma Chamber Simulator / A-tyypin rautaisten graniittien alkuperää selvitettiin Magmakammiosimulaattorilla

A-type ferroan granites are found in various tectonic settings, but their origin is a mystery: 1) partial melts of silicate crust, 2) derivatives of fractionation of mantle-derived basaltic magmas, or 3) derivatives of assimilation of silicate crust by fractionating basaltic magmas? This mystery was studied in a recent paper accepted to Gechemistry (open access) with the help of Magma Chamber Simulator. The study was led by Kimmo Kärenlampi, who is a doctoral student at the University of Oulu, and also involved the PI. Our results highlight the importance of option 3 in the petrogenesis of A-type granite magmas and support the general perception that these magmas become more peraluminous by assimilation. They further suggest that variable fractionation paths of the parental basaltic magmas upon the onset of assimilation may explain the diverse A-type intermediate to felsic igneous rocks with varying alkalinity and aluminosity that are often observed emplaced closely in time and space within the same igneous complex.

A-tyypin rautapitoisia graniitteja löytyy erilaisista tektonisista ympäristöistä, mutta niiden alkuperä on mysteeri: ovatko ne 1) silikaattisen kuoren osittaissulia, 2) vaipasta peräisin olevista basalttisista sulista fraktioivan kiteytymisen kautta kehittyneitä, vai 3) seurausta silikaattisen kuoren assimilaatiosta fraktioituvissa basalttisissa sulissa? Tätä mysteeriä selvitettiin juuri Geochemistry-lehteen hyväksytyssä artikkelissa (avoimesti saatavilla) Magmakammiosimulaattorin avulla. Tutkimusta johti Kimmo Kärenlampi, joka on tohtorikoulutettava Oulun yliopistosta, ja myös PI oli siinä mukana. Tuloksemme painottavat vaihtoehdon 3 tärkeyttä A-tyypin graniittisten magmojen synnyssä ja kehityksessä ja osoittavat miten esimerkiksi sulan suhteellinen alumiinipitoisuus muuttuu assimilaation myötä. Lisäksi mallit osoittavat, miten erilaiset fraktioivan kiteytymisen ja assimilaation kehityskulut voivat selittää laajan skaalan erilaisia A-tyypin kiviä, joita usein löydetään ajallisesti ja paikallisesti toisiinsa sidottuina.

Magma Chamber Simulator on PC and three publications / Magmakammiosimulaattorin PC-versio ja kolme julkaisua

Huge things happening this year! Magma Chamber Simulator is now available on PC and there are two recent publications (here and here) about the software and one on the history of modeling assimilation in magmatic systems. The latter will be included as a chapter in an upcoming AGU book “Crustal Magmatic System Evolution: Anatomy, Architecture and Physico-Chemical Processes”. Make sure to check the papers out and run your own simulations!

Suuria asioita tapahtuu tänä vuonna! Magmakammiosimulaattori on nyt saatavilla PC:lle ja olemme julkaisseet kaksi tutkimusta itse ohjelmasta (täällä ja täällä) ja yhden magmaattisen assimilaation mallinnuksen historiasta. Jälkimmäinen tulee olemaan kappale AGU:n kirjassa “Crustal Magmatic System Evolution: Anatomy, Architecture and Physico-Chemical Processes”. Tsekkaa julkaisut ja aja omat simulaatiosi!

Special issue of Mineralium Deposita on mineral deposits of Finland / Mineralium Deposita -julkaisusarjan erikoisnumero Suomen mineraaliesiintymistä

Special issue on the current developments of economic geology research in Finland has been published in Mineralium Deposita. The special issue also includes input from the PALIN team: the first article from the PhD project of MSc Ville Järvinen, downloadable open access from here. In the article, the parental magma composition (MgO = 14-15 wt.%) of the 2.44 Ga Näränkävaara layered intrusion in Finland was estimated with the help of a previously unidentified marginal series gabbronorite and some thermodynamic modeling. The stratigraphy of the intrusion was updated and the formation of the related uneconomic PGE reef evaluated. Sulfide saturation in the intrusion was induced by fractional crystallization, but the reef-forming process was probably interrupted by the influx of a PGE-depleted recharge magma that may also have inhibited further sulfide saturation.

Kotimaiseen taloudellisen geologian tutkimukseen keskittyvä erikoisnumero on julkaistu Mineralium Deposita -julkaisusarjassa. Erikoisnumeroon sisältyy myös PALIN-tiimin saavutuksia: FM Ville Järvisen väitöskirjaprojektin ensimmäinen julkaisu, joka on avoimesti ladattavissa. Julkaisussa Näränkävaaran 2,44 miljardia vuotta vanhan kerrosintruusion kantasulan koostumus (MgO-pitoisuus n. 14-15 painoprosenttia) arvioitiin aiemmin tuntemattoman reunasarjan gabroidisen kiven ja termodynaamisen mallinnuksen avulla. Intruusion stratigrafia päivitettiin ja platinaryhmän alkuaineista (PGE) rikastuneen riutan syntyä arvioitiin. Intruusion kylläisyys sulfidimineraaleista saavutettiin kiteytymisen kautta, mutta PGE-riutan muodostumisen katkaisi todennäköisesti uusi PGE-köyhä ja koostumuksensa puolesta sulfidien kylläisyyteen negatiivisesti vaikuttanut magmapulssi.

Black shale melting experiments on Youtube / Mustaliuskeen sulatuskokeet Youtubessa

Ville gave a presentation about the results of the black shale partial melting experiments in the 14th International Ni-Cu-PGE Symposium and Memorial to Prof. A.J. Naldrett on 4th of September 2020. The symposium was held online and Ville’s presentation was uploaded to Youtube. Please watch it here! Other presentations of the symposium are also available here.
Edit: Ville also held another talk in the second part of the symposium on the effects of assimilation to sulphide saturation studied with the Magma Chamber Simulator.

Ville piti 4.9.2020 esitelmän mustaliuskesulatuskokeistaan 14. kansainvälisessä Ni-Cu-PGE symposiumissa, joka oli samalla muistotilaisuus hiljattain edesmenneelle professori A.J. Naldrettille. Symposium järjestettiin verkossa ja Villen esitelmä ladattiin YouTubeen. Käy katsomassa se täällä! Muita symposiumin esitelmiä on myös katsottavissa täältä.

Edit: Ville piti symposiumin toisessa osassa myös toisen esitelmän assimilaation vaikutuksista sulfidisaturaatioon, jota tutkittiin Magmakammiosimulaattorin avulla

Monzodioritic melts revealed by petrological modeling / Monzodioriittiset sulat paljastuivat petrologisella mallinnuksella

Anorthositic and monzodioritic rocks are found in relation to the 1.6 billion-year-old anorogenic rapakivi granites of southeastern Finland. Using geochemistry and petrological modeling tools, we showed that the monzodioritic rocks closely represent melt compositions while the anorthositic rocks are fractionates from such melts. Furthermore, the individual monzodioritic residual melt batches crystallized in-situ and in equilibrium, which resulted in low Mg-numbers of the mafic minerals. Some of the monzodioritic melts also mixed and mingled with granitic magmas. The monzodioritic rocks show petrological and geochemical characteristics akin to corresponding rock types in other similar suites, and the model described could be applicable elsewhere.

Original open access article published in Contributions to Mineralogy and Petrology can be downloaded from here.

More publications to be announced soon from the project!

Suomen 1,6 miljardia vuotta vanhoihin rapakivigraniittialueisiin liittyy hyvin erikoisia suureksi osaksi plagioklaasimaasälvästä muodostuneita anortosiittisia kiviä ja niiden sekalaisia ja paikoin vieläkin erikoisempia seuralaisia, kuten monzodioriitteja. Osoitimme Riikan ja Akun kanssa petrologisia mallinnustyökaluja apuna käyttäen, että eräät näistä seuralaiskivistä edustavat sulakoostumuksia, joista maasälpärikkaat kivet ovat muodostuneet juuri plagioklaasikiteiden erkaantumisen ja pakkautumisen myötä. Löydöllämme on merkitystä näiden malmikriittisten kivien kehityksen tutkimuksessa globaalisti. Syvällä kiteytyneistä kiviseurueista ei usein helpolla löydy sulakoostumuksia!

Alkuperäinen avoimesti saatavilla oleva artikkeli julkaistiin Contributions to Mineralogy and Petrology -sarjassa ja on saatavilla täältä.

Projektilta tulossa lisää julkaisuja piakkoin!

MCS Visualizer now available / MCS Visualisaattori nyt saatavilla

Einari Suikkanen’s short stint in PALIN project ended in a success. Magma Chamber Simulator Visualizer (MCSV) is now publicly available from the MCS website. MCSV can be used to produce 2D box model visualizations of MCS simulations. It is easy, intuitive, and fast to use. Test it on any of your model output and visualize your models!

Einari Suikkasen lyhyt visiitti PALIN-projekti päättyi hienoissa merkeissä. Magmakammiosimulaattorin visualisointityökalu (MCSV) on nyt julkisesti saatavilla MCS:n kotisivuilta. MCSV tuottaa 2D laatikkomallin mistä tahansa MCS simulaatiosta. Se on helppokäyttöinen, intuitiivinen ja nopea käyttää. Visualisoi sillä mikä tahansa MCS mallisi!

Microorganisms then and now / Mikro-organismit silloin ja nyt

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.

 

PALIN welcomes Einari Suikkanen at UCSB / PALIN toivottaa Einari Suikkasen tervetulleeksi UCSB:ssa

PI and the newly hired postdoc Einari Suikkanen traveled to sunny UCSB to meet the fellow members of the MCS team and discuss on developments and future of MCS. A lot of things are happening: PC conversion is taking place as you are reading this and Monte Carlo and matrix solutions for running sets of simulations instead of manually running individual simulations has already taken place. A possibility for introducing 30 recharge events and cumulate calculator are being coded in MCS. In addition, Einari will concentrate on creating a C++ tool for visualizing MCS simulations. Public versions of all the aforementioned gadgets are expected to be published this year (maybe even this spring), so stay tuned!

PI ja projektin uusi tutkijatohtori Einari Suikkanen matkustivat aurinkoiseen UCSB:aan tapaamaan Magmakammiosimulaattori(MCS)-tiimin muita edustajia ja keskustelemaan MCS:n tulevaisuudennäkymistä. Paljon on tapahtumassa: tätä lukieassasi ohjelmiston käännös PC-alustalle on käynnissä ja ensimmäiset Monte Carlo- ja matriksisimulaatiot on jo tehty. Viimeksimainitut sovellukset sujuvoittavat MCS:n käyttöä huomattavasti siten, että on mahdollista ajaa automaattisesti lukemattomia peräkkäisiä simulaatioita. Tämä tapahtuu antamalla simulaation lähtöarvoille variaatiokertoimia ja/tai vaihteluvälejä. MCS:n sisään koodataan myös mahdollisuus sisällyttää 30 magmakammion täydennystapahtumaa ja muodostuvien kumulaattien koostumusta seuraava työkalu. Kaiken tämän lisäksi Einari kehittää C++ -kieleen perustuvaa sovellusta, jolla voi visualisoida MCS simulaatioita tulosten selventämiseksi. Avoimesti saatavilla olevat versiot kaikista edellämainituista vimpaimista julkistetaan tämän vuoden kuluessa, ehkä jo tänä keväänä, joten pysykää kuulolla!

Frank Spera, Jenna Adams, Jussi Heinonen, Wendy Bohrson on skype from Colorado School of Mines, Melissa Scruggs, and Einari Suikkanen @ UCSB. The cultivator of MCS’s brains, Guy Brown, was not included in this picture, but was also a central figure during our visit. He and Paula Antoshechkina (Caltech) are pushing MCS towards new frontiers.