See you in Goldschmidt 2019

Our Palin and MCS team will be well-represented in Goldschmidt 2019 meeting (19th-23rd of August) in Barcelona, Spain. Come and meet and greet us!

Iles K & Heinonen J. Modelling Fractional Crystallisation in Lachlan Fold Belt Granites Using the Magma Chamber Simulator (Poster 53, Session 03a, Mon 19th @ 17:30–19:30)

Heinonen JS, Iles K, Heinonen A, Fred R & Virtanen V. Assimilation and its Geochemical Modeling in Magmatic Systems (Invited talk, Room 129+130, Session 06f, Tue 20th @ 10:30–10:45)

McLeod J & Bohrson W. Quantifying Magma Recharge and Assimilation at Parinacota Volcano, Northern Chile (52 ka- Recent) (Talk, Room 131+132, Session 06g, Tue 20th @ 16:00–16:15)

Fred R, Heinonen A & Heinonen J. Parental Magma Composition of the 1.64 Ga Ahvenisto Massif-Type Anorthosite, Finland (Poster 295, Session 06f, Tue 20th @ 17:30–19:30, Flash Talk Theatre 1, Thu @ 14:50–14:55)

Virtanen V, Heinonen J, Molnár F, Schmidt M & Marxer F. Investigating Formation of Ni-Cu-PGE Mineralizations by Black Shale Partial Melting Experiments (Talk, Room 131+132, Session 06l, Thu 22nd @ 9:00–9:15)

Summer field trip to SE Finland / Kesäekskursio Kaakkois-Suomeen

In the midst of hectic manuscript preparations, PI, Kieran, Riikka, Riikka’s other supervisor Aku Heinonen, and MSc student Hanna-Kaisa Ruhanen (and thousands of mosquitoes) spent two days familiarizing themselves with magmatic mixing and mingling structures and rock types related to the ~1640 Ma Ahvenisto anorthosite-mangerite-charnockite-granite (AMCG) complex. The complex has been previosuly studied by Aku and is now the study area of Riikka’s PhD work. The initial discovery of some of the interesting structures was made by Saku Vuori (Geological Survey of Finland), who was at his summer cottage to greet us and express some of his fresh ideas. Nicely organized excursion by Riikka and Aku, food for thought and stomach provided!

Riikka’s and Aku’s freshly published study on the mixing and mingling processes of Ahvenisto complex can be found from here!

Keskellä hektistä käsikirjoitusruljanssia, PI, Kieran, Riikka, Riikan toinen ohjaaja Aku Heinonen ja maisteriopiskelija Hanna-Kaisa Ruhanen (ja tuhannet hyttyset) viettivät kaksi päivää tutustuen monimuotoisiin magmaattisiin sekoittumis- ja sekaantumisrakenteisiin, jotka liittyvät Ahveniston 1640 miljoonaa vuotta vanhaan intruusiokompleksiin. Aku on aiemmin tutkinut kompleksia esim. väitöskirjaansa liittyen ja kompleksin kivisulien kehitys ja malmipotentiaali on nyt Riikan väitöskirjatyön pääaihe. Joidenkin rakenteiden alkuperäiset löydöt teki Saku Vuori (Geologian Tutkimuskeskus), joka oli meitä vastassa uusien ideoiden kera kesämökillään kompleksin vieressä. Hyvin järjestetty ekskursio Riikalta ja Akulta, saimme ravintoa mielelle ja ruumiille!

Riikan ja Akun tuoreista tuloksista Ahveniston sekoittumis- ja sekaantumisrakenteisiin liittyen voi lukea täältä!

PI speaking in Berlin / PI puhumassa Berliinissä

PI was invited to give a talk at the Department of Earth Sciences, FU Berlin, Germany, on 2nd of May. The subject of the talk was assimilation and Magma Chamber Simulator. Dr. Elis Hoffmann and his colleagues were great hosts and a lot of students also attended the lecture. Elis’s speciality are some of the earliest rocks on Earth and it is possible that Magma Chamber Simulator will be harnessed to solve some problems related to their differentiation.

In other fronts, a lot of manuscripts are being prepared so the project seems to finally be shifting to the publishing stage. More on those later!

PI kutsuttiin esitelmöimään Berliinin vapaaseen yliopistoon. Esitelmän aihe oli assimilaatio ja Magmakammiosimulaattorin käyttö sen mallinnuksessa. Dr. Elis Hoffmann ja hänen kollegansa olivat loistavia isäntiä ja myös paljon opiskelijoita osallistui luennolle. Elisin erikoisalaa ovat eräät maailman vanhimmista kivistä ja on mahdollista, että simulaattoria käytetään tulevaisuudessa niiden kehittymisen mallintamiseen.

Muuten projekti alkaa viimein siirtyä julkaisuvaiheeseen – useita käsikirjoituksia on lähetetty tai tekeillä. Näistä lisää myöhemmin!

PI and Dr. Elis Hoffmann at FU Berlin (Photo by Georg Heiss)

Ville’s popularization experiments / Villen popularisointikokeet

Ville was invited to give a talk in the yearly meeting of the Geological Society of Finland on Thursday 7th of February 2019. It was the first occassion were the experimental immiscible black schist sulfide melts were introduced publicly, but certainly not the last… Ville also recently published a short review on some modern methods of experimental petrology in the society’s Geologi-magazine. You can read it here (summary and figure captions in English).

Ville kutsuttiin pitämään esitelmä tutkmuksistaan Suomen Geologisen Seuran vuosikokoukseen 7.2.2019. Tämä oli ensimmäinen kerta, kun mustaliuskeen kokeelliset sulfidisulat esiteltiin yleisölle, mutta ei varmastikaan viimeinen… Ville on myös kirjoittanut katsauksen kokeellisesta petrologiasta Geologi-lehteen. Se on luettavissa täältä.

Zooming in the melting experiments / Zoomataan sulatuskokeisiin

Ville Finally had the chance to look at his black schist experiments from Zürich in detail using the state-of-the-art field-emission scanning electron microscope (FE-SEM) at the Geological Survey of Finland. FE-SEM has a resolution for identifying features in a nanometer-scale.The experiments looked promising with not only partial melt pockets, but also sulfide droplets that had been immiscible with the melt and the solid. Their preliminary qualitative compositions also revealed some interesting features! More on this later… 😉

Ville pääsi viimein yksityiskohtaisesti tarkastelemaan Zürichissa tehtyjen mustaliuskeiden sulatuskokeiden tuloksia Geologian Tutkimuskeskuksen viimeistä huutoa olevalla kenttäemissio-pyyhkäisyelektronimikroskoopilla (FE-SEM). FE-SEM:in avulla voi tarkastella geologisia näytteitä nanometri-mittakaavassa (nanometri on millimetrin miljoonasosa). Näytekapseleiden poikkileikkaukset näyttivät lupaavilta, koska niistä löytyi osittain sulaneita taskuja sekä bonuksena vielä sulasta ja kivestä erottuneita sulfidipisaroita. Sulfidipisaroiden alustavat koostumukset osoittivat myös mielenkiintoisia ominaisuuksia. Näistä lisää myöhemmin… 😉

Ville at FE-SEMFE-SEM image

PALIN welcomes Kieran Iles

Kieran Iles has just started as a postdoctoral researcher in the PALIN project. He completed his PhD at the University of Melbourne in 2017. Kieran’s thesis is titled “Isotopic disequilibrium in granitic systems: the origins of heterogeneity in granites and implications for partial melting in the crust and petrogenetic models”. His current research will concentrate on studying the petrogenesis of Lachlan Fold Belt granites in Australia with strong emphasis on the utilization of energy-constrained models. His research will help PALIN project in constraining melting behaviour of various wallrock compositions and in testing the capabilities of the Magma Chamber Simulator in modeling various RAFC scenarios. He is currently signed for one year and his first month will be busy in writing a new proposal and getting acquainted to Finland and the University of Helsinki. Welcome aboard Kieran!

Kieran Iles on juuri aloittanut tutkijatohtorina PALIN-projektissa. Hän valmistui tohtoriksi Melbournen yliopistosta vuonna 2017 väitöskirjalla, joka käsittelee radiogeenisten isotooppien epätasapainoa osittaisessa sulamisessa. Hänen tutkimuksensa tulee keskittymään Lachlanin vyöhykkeen (Australia) graniittien synnyn selvittämiseen kehittämiemme termodynaamisten ja geokemiallisten mallien avulla. Tämä antaa tärkeää lisätietoa erilaisten sivukivien käyttäytymisestä osittaisessa sulamisessa ja Magmakammiosimulaattorin käytettävyydestä. Hänen pestinsä on yhdeksi vuodeksi ja siksi hän onkin heti aluksi kiireinen uusien hakemusten kirjoittamisen kanssa. Suomeen ja Helsingin yliopistoon asettuminen on kuitenkin jo hyvässä vauhdissa. Tervetuloa Kieran!

PI @ Goldschmidt 2018

PI participated in the Goldschmidt 2018 Conference that was held in Boston, United States, from 12th to 17th of August 2018, and gave a presentation about Magma Chamber Simulator and its utilization in petrological research. Many researchers were interested in the simulator and we are eager to release the updated version of the program soon, along with two technical papers. After the release, the PI will concentrate on its use in the modeling intrusive rocks. (Photo by Marie Takach)

PI osallistui Goldschmidt 2018 -kokoukseen Yhdysvaltain Bostonissa 12.-17.8.2018 ja esitelmöi Magmakammiosimulaattorista ja sen soveltamisesta petrologisessa tutkimuksessa. Monet tutkijat olivat kiinnostuneita ohjelmasta ja pyrimmekin siksi julkaisemaan päivitetyn version ohjelmasta mahdollisimman pian. Kaksi siihen liittyvää käsikirjoitusta on myös valmisteilla. Tämän urakan jälkeen PI pääsee keskittymään ohjelmiston käyttämiseen intruusioiden mallintamisessa. (Kuvan otti Marie Takach)

PI@Goldschmidt2018

Melting rocks / Kiviä sulattamassa

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.

Black schist / Mustaa liusketta

We have now thoroughly examined thin sections of certain wallrocks of the Duluth complex, including black schists, banded iron formations, and granitoids. Thin sections are extremely useful in identifying minerals and understanding their relationships, although with fine-grained and black black schists these kind of examinations can sometimes be challenging (as you can see from the pictures). With the help of transmitted and reflective light microscopy, we were able to characterize our samples relatively well, however, and now we can proceed to the next step: melting them! We are especially looking forward to melt black schist, which is one of the main sources for sulfur in the Ni-Cu(-PGE) mineralized parts of the Duluth complex. Stay tuned…

Olemme nyt tutkineet tarkkaan ohuthieitä Duluthin kompleksin sivukivistä, joihin kuuluu mustaliuskeita, raitaisia rautamuodostumia ja granitoideja. Ohuthieet ovat erittäin hyödyllisiä mineraalien tunnistamiseen ja niiden välisten suhteiden ymmärtämiseen, joskin hienorakeisten ja mustien mustaliuskeiden kanssa tällainen tutkimus voi olla myös haastavaa (kuten kuvista näkyy). Ala- ja ylävalomikroskopian avulla saimme kuitenkin suhteellisen selkeän kuvan näytteistämme ja nyt voimme jatkaa seuraavaan vaiheeseen: näytteiden sulattamiseen! Odotamme erityisesti mustaliuskeen sulattamista, sillä se on yksi rikin päälähteistä Duluthin kompleksin Ni-Cu(-PGE) mineralisoituneissa osissa. Pysykää kuulolla…

Ever imagined what a black schist looks like under a microscope? Well, as the name already suggests, it looks quite black. Still, some silicates can be identified in plane polarized light (above; bright grains are quartz, feldspars, and micas). In reflected light (below), the sulphides (tiny individual yellowish grains) and graphite (greenish clusters) that are opaque in the transmitted light pop out nicely. The photos are from the same view. Scale bar is 200 micrometers, i.e., 0.2 mm.

Oletko koskaan miettinyt miltä mustaliuske näyttää mikroskoopilla katsottuna? Kuten nimikin jo antaa ymmärtää, se näyttää lähinnä mustalta. Silti tasopolaroidussa valossa voi tunnistaa joitain silikaatteja (yllä; kirkkaat rakeet kvartsia, maasälpiä ja kiilteitä). Sulfidit (pienet yksittäiset kellertävät rakeet) ja grafiitti (vihertävät klusterit), jotka ovat tasopolaroidussa valossa opaakkeja, tulevat hyvin esiin ylävalossa (alla). Kuvat on otettu täysin samasta kohdasta. Mittakaavapalkki on 200 mikrometriä eli 0.2 mm.