Fersk (HTH-) kjerne fra Rundavatnet. Foto: Geir Brevik
Endringer i klima fører til forandringer i lokalmiljøet. Isbreer, som det er mange av i Norge, betegner FNs klimapanel som en nøkkelindikator på klimaendringer. Brevariasjoner fører til endringer i sediment-tilførselen i nedenforliggende elver og innsjøer. Sedimenter i elver og innsjøer er derfor viktige arkiv for studier av dynamikken til en isbre – og dermed variasjoner i lokalklimaet bakover i tid.
En fremrykkende eller tilbaketrekkende isbre endrer sedimenttilførsel og sammensetningen av sedimenter i nærliggende innsjøer. Kildene til sedimentene i en innsjø er en av flere nyttige bruksområder for miljømagnetisme. Variasjonene til magnetiske parametre i sedimentkjerner har blitt et nyttig verktøy for paleoklimatiske undersøkelser av innsjøsedimenter.
Metoden kan belyse endringer i avsetningssystemer slik som flom, ras og vindblåst materiale. Målinger av ulike magnetiske parametre kan identifisere kildeområder og tilførselen av sedimenter.
Miljømagnetiske undersøkelser er en enkel, hurtig og dermed billig metode, noe som gjør det overkommelig å behandle et stort antall prøver på relativt kort tid. Dvs – metoden gjør det mulig å konstruere høyoppløselige tidsserier også i løpet av et tidsbegrenset masterstudie.
I en masteroppgave blir det nå forsøkt å benytte magnetiske parametre for nettopp å evaluere metoden. Feltområdet er to innsjøer og deres dreneringsbasseng ved Upsete, ved Bergensbanen på grensa mellom Sogn og Fjordane og Hordaland.
I juni 2011 ble det tatt seks kjerneprøver fra Rundavatnet og Gangdalsvatnet. I tillegg ble det samlet inn prøver fra dreneringsområdene og satt ut sedimentfeller i hver innsjø. Sedimentfellene skal tømmes sommeren 2012, hvis snø/isforholdene gjør dette mulig.
Opptil åtte ulike magnetiske parametre er blitt målt på prøver fra dreneringsmrådet og kjernene. Prøvene fra dreneringsområdet er også blitt siktet i seks ulike kornstørrelsesfraksjoner for å kunne avgjøre endringer i hydrologiske forhold.
Magnetiske parametre reflekterer konsentrasjon og mineral-typer. Den mest brukte parameteren er magnetisk suseptibilitet (MS) som viser hvor mottakelig et materiale er for et magnetisk felt. De fleste organiske materialer og mineraler, som for eksempel kvarts, reagerer negativt når de utsettes for et magnetisk felt. Men forekommer det selv små mengder av for eksempel magnetitt, vil MS-signalet bli positivt.
Fordi alle stoffer har magnetisk suseptibilitet, må andre magnetiske egenskaper bestemmes for å kunne tolke resultatene mer presist. I laboratoriet påfører vi derfor ulike kunstige, kjemisk/fysiske og ikke-destruktive magnetiseringer; anhysteretisk remanent magnetisme (ARM) og isotermal remanent magnetisme (IRM) i ulike magnetiske felt.
Slike målinger er utført på mer enn 800 prøver. I tillegg er det gjort termomagnetisk analyse (TMA) på en del prøver. TMA er en god diagnostisk metode for å bestemme typen av magnetisk mineral. Ved TMA finner man Curie-temperaturen og dermed hvilke mineraler en har med å gjøre. Curie-temperaturen er den temperaturen hvor et mineral mister sin spontane magnetisering. Curie-kurvene i figuren under definerer et Curie-punkt på 570°C som er diagnostisk for omtrent ren magnetitt.
Termomagnetiske kurver. Rød/blå: oppvarming/avkjølings-kurver. Det tydelige ’knekkpunktet’ ved 570°C viser innhold av magnetitt. Illustrasjon: Geir Brevik
ARM brukes til å identifisere variasjoner i magnetisk kornstørrelse. ARM påføres ved å utsette prøven for et lavt magnetisk felt, samtidig som man langsomt senker styrken til et mye sterkere, vekslende magnetisk felt. IRM er den gjenværende magnetiseringen i en prøve etter at prøven har vært utsatt for et konstant magnetisk felt. IRM av forskjellig styrke kan være med å identifisere hvilke mineraler man har.
Ved måling av metnings-IRM (SIRM) gjør man det samme som ved en IRM-måling, men feltstyrken er så høy (1 Tesla) at magnetiske mineraler oppnår fullstendig metning; dvs. prøven kan ikke oppnå høyere magnetisering.
Stratigrafiske endringer i magnetiske parametre er interessante i seg selv, men resultatene må settes inn i en tidsramme for å kunne trekke konklusjoner om når eventuelle endringer i miljø, og dermed klima, fant sted. Alderen av en kjerne fra Gangdalsvatnet er bestemt ved University College London. Dateringen er utført ved hjelp av den radioaktive isotopen 210Pb, som har en halveringstid på 22,3 år. Resultatene fra denne kjernen viser at 11 cm under overflaten er alderen på sedimentene 165 år (+/- 24 år). Dette er også maksimal-alderen for 210Pb-metoden.
Magnetisk parameter ARM mot alder i kjerne fra Gangdalsvatnet. Blå stiplet line antyder miljø-endringen som fant sted omkring 1950. Illustrasjon: Geir Brevik
Sedimentene fra omtrent 1950 og fram til i dag viser en sterk økning i ARM og SIRM (se figuren over). Disse parametrene er en funksjon av mengden magnetiske mineraler. Utfordringen i masteroppgaven blir derfor å forstå hva som fører til denne hurtige oppgangen. Svaret kan ligge i en endring av kilde eller oksidering av magnetiske mineraler i innsjøene.
Forhåpentligvis er vi et skritt nærmere en god forståelse på dette innen november 2012 da masteroppgaven må være ferdig.
Løvlie godt påpakket før tur til Gangdalsvatnet. Foto: Geir Brevik
