Author Archives: Jussi S Heinonen

Working with models every day / Mallien kanssa töissä joka päivä

Posted on by

One run on Magma Chamber Simulator takes about 30 to 45 minutes and the results are printed on multiple worksheets as megabytes of numerical data. My mission is to find the most important markers of compositional changes in the magma system in the midst of all this and identify initial variables that have the most effect on the results. Before diving into the intrusions, I have tested the program with basalts that have erupted from these magma chambers. Fractional crystallization (FC), fractional crystallization + assimilation (AFC), and fractional crystallization + assimilation + recharge (RAFC) models all result in considerably different compositional evolution for the residual melt. What processes would you think provide the best-fitting results for the geochemical composition (in this case, cerium, Ce, and magnesium as an oxide, MgO) of the basalts in the diagrams below?

—

Yksi Magmakammiosimulaattorin ajo kestää noin 30–45 minuuttia ja tulokset tallentuvat numeerisessa muodossa useiden megatavujen kokoisiin tiedostoihin. Tehtävänäni on löytää tämän kaiken keskeltä kaikkein merkittävimmät koostumuksellisten muutoksien indikaattorit ja tunnistaa alkumuuttujat, jotka vaikuttavat eniten tuloksiin. Ennen intruusioiden maailmaan sukeltamista olen testannut mallien toimivuutta minulle tuttujen, näistä magmakammioista purkautuneiden, basalttilaavojen kanssa. Pelkän kiteytymisen (FC), kiteytymisen ja sivukiven assimilaation (AFC) sekä kiteytymisen, sivukiven assimilaation ja uusien magmapulssien (RAFC) mallit kaikki tuottavat selkeästi erilaisen koostumuksellisen kehityksen kivisulalle. Mitkä prosessit sinun mielestäsi johtavat tuloksiin, jotka eniten muistuttavat alla esitettyjen basalttien kemiallista koostumusta (tässä tapauksessa cerium, Ce, ja magnesium oksidimuodossa, MgO)?

From rocks to powder / Kivistä pölyksi

Posted on by

Visit to WSU GeoAnalytical Lab in early April 2017

In order to analyze rocks chemically, the samples first have to be crushed to chips with a jaw crusher and then further milled to fine homogeneous powder using a vibrating swing mill. The PI visited Washington State University’s Peter Hooper GeoAnalytical Lab in Pullman WA, in which he had analyzed dozens of samples from his previous projects. The PI was kindly assisted and instructed by PhD candidate Ashley Steiner (below) and technician Luke Steenberg (above). A few Antarctic gabbro and wallrock basalt samples were powdered and split to two aliquots. The other one will be analyzed for major and trace elements in WSU and the other one will be sent to Jackson School of Geosciences, University of Texas, for Nd isotopic analysis. More on these later!

—

Jotta kiviä voidaan analysoida kemiallisesti, näytteet täytyy ensin murskata siruiksi leukamurskaimella ja tämän jälkeen jauhaa jauheeksi tärisevällä swing-myllyllä. PI vieraili laboratoriossa Pullmanissa (Washington State University’s Peter Hooper GeoAnalytical Lab), johon hän on lähettänyt runsaasti näytteitä myös aikaisemmissa projekteissaan. PI:n apuna ja ohjaajina olivat väitöskirjaopiskelija Ashely Steiner (alla) ja teknikko Luke Steenberg (yllä). Muutama näyte Antarktiksen intruusioista ja niiden basalttisista sivukivistä jauhettiin ja jauheet jaettiin näytekohtaisesti kahteen eri näytepurkkiin. Toinen analysoidaan pää- ja hivenalkuaineiden osalta Pullmanissa ja toinen lähetetään Teksasiin (Jackson School of Geosciences, University of Texas) neodyymi-isotooppianalyyseja varten. Näistä lisää myöhemmin!

Visit to University of California Santa Barbara / Vierailu Santa Barbaraan, Kalifornian yliopistoon

Posted on by
Visit to University of California Santa Barbara in late March 2017

Visit to University of California Santa Barbara in late March 2017

After a long and undesired sickness leave, the PI traveled to the warmth of California and met up with Prof. Frank Spera and his PhD student Melissa Scruggs at the University of Santa Barbara in order to acquire further knowledge on the use of MCS and handling of the current data on the Antarctic lavas and intrusions. Interestingly, the preliminary runs have shown that in order to replicate the compositions of these magmas, recharge processes and polybaric crystallization in the deep crust may be required, adding a bit more complexity to the big picture. But that’s how nature works folks! These kinds of visits and introduction of fresh ideas and out-of-the-box conversations are extermely important in science!

—

Pitkän ja epämieluisan sairasloman jälkeen PI matkasi Kalifornian lämpöön ja tapasi professori Frank Speran ja hänen väitöskirjaopiskelijansa Melisa Scruggsin Santa Barbarassa Kalifornian yliopistossa. Matkan tarkoituksena oli saada lisätuntumaa ja uutta näkemystä termodynamiikan mallinnukseen ja saatavilla olevan kemiallisen data hyödyntämiseen. Alustavat mallinnustulokset osoittavat, että intruusioiden koostumusta voi olla vaikea selittää ilman lukuisia magmapulsseja ja kiteytymistä eri paineissa syvällä kuoressa. Tämä lisää hieman kompleksisuutta malleihin, mutta näin se luonto toimii! Tällaiset visiitit ja altistuminen uusille ideoille ja “laatikon ulkopuoliselle” ajattelulle ja keskustelulle on tieteellisessä työssä erittäin tärkeää!

First contact with the Magma Chamber Simulator / Ensimmäinen kontakti “magmakammiosimulaattoriin”

Posted on by

Learning Magma Chamber Simulator at the Department of Geological Sciences, Central Washington University. From left to right: Marie Takach, Wendy Bohrson, Jussi Heinonen.

PI has settled into the Department of Geological Sciences, Central Washington University in Ellensburg WA, United States. Here is the first training session of the Magma Chamber Simulator code supervised by of one of its developers, Dr. Wendy Bohrson, who is a professor of igneous petrology at the department. PI and Wendy are accompanied by MSc student Marie Takach, who will use MCS to model the magmatic evolution of the Etna volcano. Exciting times!

—

PI on asettautunut Ellensburgiin, Washingtonin osavaltiossa, Yhdysvalloissa (Department of Geological Sciences, Central Washington University). Tässä on kuva ensimmäisestä harjoitussessiosta Magma Chamber Simulator -mallinnusohjelman kanssa. Sessiota veti Dr. Wendy Bohrson, joka toimii magmapetrologian professorina CWU:lla ja on projektin yhteistyökumppani. PI:n ja Wendyn seurana oli graduopiskelija Marie Takach, joka käyttää mallinnusohjelmaa Etnan tulivuoren purkaustuotteiden kemiallisen kehityksen mallintamiseen. Mielenkiintoisia aikoja!

Antarctic samples retrieved / Etelämantereen näytteet kaivettu

Posted on by

PI and Arto Luttinen spent most of yesterday finding the samples related to the Antarctic intrusions (Muren and Utpostane, Vestfjella) from the geological collections of the Finnish Museum of Natural History (Luomus) in the basement of the Kumpula campus. PI also got a load of thin sections from him. There has been quite a lot of work done on the chemistry and mineral composition of the intrusions by Mika Räisänen and Saku Vuori (both today working at the Geological Survey of Finland), but we concentrated on finding samples related to the intrusive contacts with the basaltic wallrocks. We were fortunate enough to recover everything we wanted. It was not too easy, however, because many of the samples have been collected already 20 years ago and have changed their resting place for several times! Happy holidays to everyone!

—

PI ja Arto Luttinen viettivät suuren osan eilisestä päivästä etsiessään näytteitä Antarktiksen intruusioista Luonnontieteellisen keskumuseon eli Luomuksen geologisista kokoelmista Kumpulan kampuksen kellarissa. PI sai myös haltuunsa runsaasti ohuthieitä. Mika Räisänen ja Saku Vuori (jotka työskentelevät tätä nykyä Geologian tutkimuskeskuksella) ovat aikoinaan keränneet mittavan näyteaineiston intruusioista gradu- ja väitöskirjatöitään varten. Me keskityimme etsimään näytteitä, jotka liittyvät intruusioiden reunavyöhykkeisiin ja basalttisiin sivukiviin. Olimme onnekkaita ja lopulta löysimme kaiken, mitä halusimme. Helppoa se ei kuitenkaan ollut, sillä monet näytteistä on kerätty yli 20 vuotta sitten ja sen jälkeen vaihtaneen leposijaansa monta kertaa! Hyviä lomia kaikille!

antarcticsamples

From top left corner, clockwise: 1) Thin sections from Muren and Utpostane. 2) Arto Luttinen searching through boxes containing the milled rock powders of the samples. 3) Retrieved rocks, chips, and powders to be used for additional goechemical studies! 4) Muren (right) and Utpostane (far back) at Vestfjella, western Dronning Maud Land, Antarctica (photo taken by J. Heinonen in 2007).

Lithosphere 2016 Symposium / Litosfääri-symposiumi 2016

Posted on by

PI presented an introduction to the PALIN project at the 9th Lithosphere Symposium organized by the National ILP Committee of Finland at the Geological Survey of Finland, Espoo, 9-11 November 2016.

Lithosphere Symposium attracts mostly national but also international geoscientists, whose research concerns the evolution, composition, and structure of the lithosphere. It is highly valuable in joining different branches of geosciences together. I found a connection with bright seismologists from universities of Helsinki and Uppsala working on the mysterious reflections in the Kevitsa layered intrusion in Lapland. I hope that this stimulating lunch meeting will lead to many interesting discoveries in the future!

—

PI piti johdannollisen esitelmän projektista yhdeksännessä Litosfääri-symposiumissa, jonka järjesti Suomen kansallinen litosfäärikomitea Geologian tutkimuskeskuksessa, Espoossa, 9-11 marraskuuta 2016.

Symposiumi houkuttelee pääosin kotimaisia, mutta myös jonkin verran kansainvälisiä geotieteilijöitä, joiden tutkimus käsittelee tavalla tai toisella litosfäärin eli kivikehän kehitystä, koostumusta ja rakennetta. Symposiumissa tutustuin Helsingin ja Uppsalan yliopiston fiksujen seismologien malleihin ja näkemyksiin Keivitsan kerrosintruusiosta Lapissa. He ovat hyödyntäneet tutkimuksissaan maanjäristysaaltojen heijastumista intruusion eri rajapinnoista. Toivottavasti tämä stimuloiva lounaspalaveri johtaa yhteistyöhön tulevaisuudessa!

Geologists and geophysicists unite!

Geologists and geophysicists unite!

 

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

Thin sections! / Ohuthieitä!

Posted on by

I just picked up the first batch of thin sections on Duluth and Portimo complexes yesterday. Thanks to Ferenc Molnár from GTK for providing them. Looking good!

Thin sections are 0.03 mm “thick” (thinner than your hair) slices from rocks that you can view under a polarizing microscope. The polarized light goes through the different minerals. Different minerals refract this light in different ways, making it possible to identify them and study the textures of the rocks in much more detail. More on these later!

—

Ensimmäinen satsi ohuthieitä Dulthin ja Portimon intruusiokomplekseista on noudettu. Kiitokset Geologian tutkimuskeskuksen Ferenc Molnárille, hyvältä näyttää!

Ohuthieet ovat 0.03 mm “paksuja” (ohuempia kuin hiuksesi) leikkeitä kivistä. Niitä tarkastellaan polarisaatiomikroskoopilla. Polarisoitu valo johdetaan kivisiivun läpi, jolloin eri mineraalit taittavat valoa eri tavoilla. Näin niitä on paljon helpompi tunnistaa ja analysoida kuin käsinäytteessä. Näistä lisää myöhemmin!

thinsections

First presentation / Ensimmäinen esitelmä

Posted on by
PI giving the talk.

Jussi giving the talk. (Photo by Elina Lehtonen)

First official activity of the project was a presentation given by the PI in the Geoscience Seminar series of the Department of Geosciences and Geography, University of Helsinki, on Friday 9th of September 2016. Thanks to everyone present! Now, LET’S GO!

—

Ensimmäinen projektin virallinen aktiviteetti oli PI:n pitämä esitelmä Helsingin yliopiston Geotieteiden ja maantieteen laitoksen geotieteiden seminaarisarjassa 9.9.2016. Kiitos kaikille läsnäolijoille! Tästä se lähtee!