grandid ja alusuuringute projektid
Geoloogia osakonnas täidetakse mitmeid Eesti Teadusagentuuri (endise Eesti Teadusfondi) ja Euroopa Liidu fondide rahastatavaid uurimisprojekte, sealhulgas:
Personaalse uurimistoetuse grandid - PUT :
- Alar Rosentau (vastutav täitja)
- Kersti Kihno
- Kadri Sohar
Läänemere ja Valge mere vahelisel alal paiknenud mesoliitikumi-neoliitikumi kütid-kalurid-korilased seisid kesk Holotseenis silmitsi ulatuslike mere transgressioonide ja regressioonidega mille tõi endaga kaasa kontinentaalsete jääkilpide sulamine ja isostaatiline maakerge. Käesolev projekt uurib multidistsiplinaarsete meetoditega Fennoskandia maakerke äärealal aset leidnud meretaseme muutuseid, kasutades selleks arheoloogilist ja geoloogiliste andmestikku. Uuritakse randade arengut Holotseenis ning koostatakse uued rannasiirde kõverad ja GIS-põhised paleogeograafilised rekonstruktsioond olulisemate kiviaja asulakohtade jaoks Lääne-Eesti saarestikus, Läänemere-Laadoga vahelisel alal ja Valge mere edelaosas.
Phosphogeneesi sünd Maa hapnikulise atmosfääri tekkimisel: mehhanismid ja ökosüsteemi piirtingimused - PUT696
- Kalle Kirsimäe (vastutav täitja)
- Aivo Lepland
- Riho Mõtlep
Atmosfääri globaalset evolutsioneerumist Maa varases ajaloos markeerib bioloogiliselt toodetud vaba hapniku ilmumine ligikaudu 2.4 miljardit aastat tagasi Arhaikumi-Proterozoikumi piiril millega kaasnes esimeste setteliste fosforiitide ilmumine ca 2 miljardit aastat tagas. Seda selgitatakse oksüdatiivse murenemise käivitumisega ja seetõttu intensiivistunud toitainete sissekandega kontinentidelt. Siiski, esimesed fosforiidi ilmuvad alles 200-300 miljonit aastat peale hapnikulise atmofääri tekkimist ning nende kujunemine on seotud esimeste orgaanikarikaste settekomplekside moodustumisega. Seos orgaanilise ainese akumulatsiooniga viitab kompleksetele seostele atmosfääri koostise, madalmere keskkonnatingimuste, bioloogilise evolutsiooni ja fosfogeneesi vahel. Projekti eesmärgiks on selgitada: (a) keskkonnatingimused maailma vanimate fosforiitide moodustumisel ja (b) selgitada fofaatide sadenemise/fikseerimise mehhanismid/seosed (mikro)bioloogiliselt indutseeritud apatiidi nukleatsiooniga.
Balti paleomurenemiskoorik atmosfääri koostise ja paleokliima arhiivina Proterozoikumi-Fanerosoikumi piiril - PUT762
- Peeter Somelar (vastutav täitja)
- Martin Liira
- Ilze Vircava
Projekti eesmärgiks on selgitada keskkonnatingimused ja atmosfääri koostis Neoproterosoikumi lõpu murrangulisel ajaperioodil kui hapniku sisaldus Maa atmosfääris kasvas hüppeliselt tänapäevasele tasemele. Uurimisprogrammi keskmes on unikaalse säilivusega Balti palemurenemiskooriku pedogeensete faaside: savimineralide, oksühüdraatide, karbonaadide ja fosfaat-sulfaatmineraalide isotoopuuringutele, mis võimaldavad kvantitatiivselt hinnata paleotemperatuure, paleoseadmeid ja atmosfääri pCO2 osakaalu.
Eesti Teadusagentuuri grandid - ETF:
- Balti Basseini tektonotermaalne areng ja diageneetilis-hüdrotermaalsete fluidide evolutsioon ETF9196 (2012-2015)
- Biomineralisatsiooni evolutsioon serpuliididel (Polychaeta, Annelida) ETF9064 (2012-2015)
- Erakordse säilivusega vetikafossiilide taksonoomia ja levik Alam-Paleosoikumis ETF9231 (2012-2015)
- Hilis-Weichseli jääjärvede arengu ja veebilansi mudelid Skandinaavia liustiku maksimaalse leviku vööndi ja Läänemere nõo vahelisel alal ETF9107(2012-2015)
- Läänemere rannavööndi pärastjääaegsed muutused ja selle seosed kiviaja asustusega Eestis ETF9011 (2012-2015)
- Raua geoloogilised allikad ja geokeemia Kesk-Devoni veekompleksis ETF9172 (2012-2015)
EL Sotsiaalfondi Majanduskeskkonna arendamise rakenduskava Keskkonnakaitse ja -tehnoloogia teadus- ja arendustegevuse programmide projektid:
- Elurikkuse, mulla ja maapõue andmesüsteemide geoinformaatiline arendus (ERMAS)
- Maakasutuse muutuste ning ökosüsteemsete teenuste ja hüviste arvestamine jätkusuutliku maakasutuse planeerimisel (ÖKOMAA), juhtpartner Eesti Maaülikool
Balti Basseini tektonotermaalne areng ja diageneetilis-hüdrotermaalsete fluidide evolutsioon
- Kalle Kirsimäe (vastutav täitja)
- Sirle Liivamägi
- Mikk Gaskov
Balti basseini arengut Fanerosoikumis vaadeldakse tektooniliselt stabiilse süsteemina, mis on säilitanud oma algse (settimisjärgse)oleku. Samas on selle settekompleksi diageneetilis-mineraalne seisund oluliselt arenenum kui võiks eeldada stabiilsest tektoonilisest reziimist. Kivimite dageneetilised gradiendid (iseäranis rikkevööndites) on sageli väga järsud ning enamatel juhtudel ei ole nende häiringute tekkepõhjused selged. Balti Basseini Ordoviitsiumi settekivimite ja Fennoskandia kilbi kristalsete kivimite lõhelisustsoonide paleomagnetismiuuringud (nt. Preeden et al. 2009) näitavad valdavalt sekundaarset magnetiseeritust mille tekkepõhjuseks võib oletada mäestikutekkeliste fluidide levikut seoses Kaledoonia, Hertsüünia või Uuralite kurrutusega. Fluidisündmustele viitavad ka basseini Ordoviitsiumi ja Siluri K-bentoniitide kvaasistabiilse savimineraalide koosluste struktuur ja isotoopvanused (nt. Somelar et al., 2009), mis viitab K-rikaste hüdrotermide sissevoolule seoses Skandinaavia Kaledoniidide arenguga. Grandiuringute eesmärgiks on selgitada hüdrotermaalsete fluidide ja kõrgenenud maakoore soojusvoo impulsside ning tektoonilise taasaktiviseerumisprotsesside mõju Balti Basseini settekompleksi arengule. Selliseid fluidisündmusi on võimalik selgitada (a) kaudselt, kasutades kaasnenud mineralisatsiooni mineraloogilis-keemilisi (sh isotoop) näitajaid või (b) otseselt, analüüsides mineraalide kristallidesse nende kasvamisel kaasahaaratud vedeliku/gaasi tilkasid - fluidisuletisi. Suletiste koostise ja füüsikaliste omaduste alusel saab rekonstrueerida hüdrotermaalsete lahuste temperatuuri ja keemilist koostist. Püstitame hüpoteesi, et basseini arengulugu on seniarvatust enam mõjutatud hüdrotermaalsetest fluidide impulssidest seoses tektoonilisest taasaktiviseerumisprotsessidega. Lähtudes paleomagnetismi ja diageneesi uuringute tulemustest eeldame kahte peamist fluidisündmust: (1) Siluri-Devoni sündmus, mis avaldub nii jääkmagnetismi kui ka labiilsete savimineraalide ümberkristalliseerumise vanustes ning mis oli initseeritud Skandinaavia Kaledoniidide mäetekkest. Oletame, et seda fluidifaasi iseloomustavad kõrge temperatuurilised ja kõrgendatud soolsusega lahused; (2) teine, Karbon-Permi fluidisündmus, avaldub ainult jääkmagnetismi signaalis. Kuna Permi sündmus ei kutsunud esile savimineraalide ümberkristalliseerumist, siis oletame, et need fluidid olid võrreldes Silur-Devoni fluididega madalama temperatuuriga ning väiksema geokeemilise reaktiivsusega.
Erakordse säilivusega vetikafossiilide taksonoomia ja levik Alam-Paleosoikumis
- Oive Tinn (vastutav täitja)
- Leho Ainsaar
- Tõnu Meidla
- Viirika Mastik
Projekt keskendub 2006. a Kesk-Eestis Kalana küla lähedal paiknevas Otisaare lubjakivikarjääris päevavalgele tulnud erakordse säilivusega lubistumata vetikate fossiilidele (Tinn et al., 2009). Umbes 430 miljoni aasta vanune (Aeroni, Llandovey, Silur) leiukoht esindab madalmerelisi (laguunseid ?) selfikarbonaate. Rikkalikult fossiilseid vetikaid sisaldav kooslus on sedavõrd mitmekesine, et isegi praeguses, uuringute algstaadiumis võib väita, et Kalana leiukoht liigitub maailma rikkalikemate vetika-lagerstätte'de hulka. Esialgsete andmete järgi klassifitseeruvad sealsed vetikafossiilid rohe- (Chlorophyta) ja punavetikate (Rhodophyta) hulka ning liikide koguarv ulatub üle kümne. See näitaja on võrreldav kogu maailma senituntud lubistumata vetikate liikide hulgaga Siluri ajastul (varem on kogu maailmast üldse kirjeldatud vaid viisteist liiki). Eestist leitud unikaalse ja teadaolevalt maailma rikkalikema Siluri ajastu lubistunud/ränistunud rakustruktuurideta vetikafloora avastamine on loonud unikaalse võimaluse kvantitatiivselt analüüsida ja kirjeldada mereliste paleokoosluste fotosünteesivõimelist komponenti, mida seni peaaegu ei tunta. Kalana materjali erakordselt hea säilivus lubab leitud materjali seostada tänapäevaste vetikataksonitega ning teha olulisi järeldusi nende taksonite morfoloogia ning paljunemisstruktuuride evolutsiooni kohta. Kalana fossiilid on andnud põhjust süstemaatiliselt läbi vaadata Eesti (ja lähiriikide) vetikafossiilide kollektsioonid ning analüüsida sarnase, erakordse säilivusega fossiilide levikut laiemalt nii stratigraafilises kui geograafilises mõttes. Projekti põhieesmärkideks on: (i) Balti Paleobasseini erakordse säilivusega vetikate leidude süstemaatiline kirjeldamine, (ii) nende säilivuse ja muutlikkuse analüüs, (iii) Kalana bioota ja elukeskkonna, sh vetikafossiilidega seotud fauna analüüs, (iv) Alam-Paleosoikumi lubistumata vetikate globaalse leviku analüüs.
Hilis-Weichseli jääjärvede arengu ja veebilansi mudelid Skandinaavia liustiku maksimaalse leviku vööndi ja Läänemere nõo vahelisel alal
- Tiit Hang (vastutav täitja)
- Katrin Lasberg
- Aleksander Gorlach
- Marko Kohv
- Volli Kalm
- Alar Rosentau
- Liina Laumets
- Helen Hiiemaa
Skandinaavia liustiku maksimaalse leviku ajal selle kagusektoris eksisteerinud jääjärvedest toimus väljavool itta ja kagusse Kaspia suunas. Liustikuserva taandumisel maksimaalse leviku joonelt u 18-17 ka a.t. kujunes jääjärvedest läänesuunaline väljavool üle Lõuna-Baltikumi Poola suunas. Liustikuserva taandumisega Haanja-Luga servamoodustiste vööndist u 14,7-14.2 ka a.t. tekkis omakorda väljavool Läänemere nõo lõunaosas kujunenud Balti Jääpaisjärve, mis sellisena eksisteeris jääjärvede järk-järgulise isoleerumise ja Balti Jääpaisjärve lõpliku mahajooksuni. Liustikuserva ees eksisteerinud jääjärved, nende veetaseme ja konfiguratsiooni muutused, väljavoolu suunad ja isoleerumis lävendid on kaardistatud väga erineval tasemel ja paraku on Kvasovi (1979) esitatud töö jäänud ainsaks üldistuseks. Meie arvates on liustiku taandumise mudeli täpsustamiseks ja hilis Weichseli sündmuste paremaks mõistmiseks hädavajalik jääjärvede arengu, mahu ja veebilansi mudelite loomine, milleks loob head eeldused järjest täpsustuvate digitaalsete reljeefimudelite ja geoloogiliste kaartide olemasolu. Samuti metoodiline ja kogemuslik baas üksikute veekogude ja/või nende arengustaadiumite modelleerimisel. Näeme esitatud projekti põhieesmärkidena: 1-jääjärvede digitaalse arengumudeli baasil täpsustada: a-varasemaid mudeleid, b-ühendus- ja väljavoolu suundasid, c-isoleerumise lävendite paiknemist, d-toetada kas järk-järgulise või äkilise kuivamise/tühjaksjooksu stsenaariume, e-teha jääjärvede ja nende väljavoolude mahu- ja veebilansi arvutusi; 2-selgitada aluspinna osa jääjärvede veebilansis ja vastavalt järvede arengus, 3-selgitada peeneteraliste jääjärvesetete kihi kui võimaliku veepideme osa jääjärvede veebilansis ja arengus; 4-modelleerida jääjärvede veebilanssi ja arengut erinevate tingimuste (igikeltsa ja/või jääjärvesetete olemasolu või puudumine) korral; 5-jääjärvede kuivamise/tühjaksjooksu ajalise mudeli loomine katteliivade ja kaasnevate pinnavormide dateerimise läbi; 6-täpsustada Skandinaavia liustiku taandumise ajalis-ruumilist mudelit. Eesmärkidest tulenevalt näeme põhitulemustena: 1-esitatakse jääjärvede arengu-, mahu- ja väljavoolu ning veebilansi mudelid, 2-täpsustuvad hilis Weichseli sündmuste kronoloogia ja liustiku taandumise mudelid; 3-selgub igikeltsa ja jääjärveliste setete kihi mõju jääjärvede veebilansis; 4-esitatakse katteliivade ja kaasnevate pinnavormide kujunemise ajalis-ruumiline mudel
Biomineralisatsiooni evolutsioon serpuliididel (Polychaeta, Annelida)
- Olev Vinn (vastutav täitja)
- Paul David Taylor
Serpuliidid on olulised bioloogilisi koorikuid moodustavad ning kaltsifitseerivad merelised hulkharjasussid. Serpuliidide kojad on kas aragoniitsed, kaltsiitsed või segakoostisega (Lowenstam 1954; Bornhold & Milliman 1973; Simkiss & Wilbur 1989; Vovelle et al. 1991, Vinn et al. 2008 a, b, c). Serpuliidide biomineralisatsiooni evolutsiooni ei ole siiani uuritud. Varasemad serpuliidid ilmusid tõenäoliselt Triiase ajastu aragoniitses meres (Palmer et al. 1988, Taylor 2008, Vinn et al. 2008 c) ning aragoniit on arvatavasti serpuliidide esialgne mineraal (Vinn et al. 2008c). Temperatuuri mõju serpuliidide biomineralisatsiooni evolutsioonile ei ole teada. Käesoleva projekti üheks eesmärgiks on otsida seoseid serpuliidide mineraloogilise evolutsiooni ja ookeani temperatuuri vahel, analoogiliselt molluskitel ja sammalloomadel leitule. Globaalne soojenemine ei põhjusta ainult ookeani veetaseme tõusu. Inimtekkelise CO2 emissioon põhjustab veel ookenani vee happelisemaks muutumist. Eksperimentaalsed uuringud näitavad, et serpuliididele sarnaselt aragoniidist ja kõrge Mg sisaldusega kaltsiidist kodasid ehitavad loomad kannatavad kõige rohkem ookeani happeliseks muutumise tagajärjel. Uuringute kava: 1) Euroopa ning ülejäänud maailma serpuliidide stratigraafilise, geograafilise ja keskkonna leviku dokumenteerimine Mesosoikumist kuni tänapäevani (kasutades välitööde andmeid, muuseumi kogusid ja erilalast kirjandust). 2) Uurida serpuliidide kodade mineraloogilist koostist ning koja peenstruktuuri ning leida võimalike trende. 3) Uurida serpuliidide kodade moodustumist ning seda kuidas orgaaniline maatriks kontrollib kristallisatsiooni telgede orienteeritust serpuliidide kojas ning leida vastavaid evolutsioonilisi trende. 4) Leida sobivad geoloogilised kihid ja regioonid, ning tänapäevane materjal, et uurida keskkonna mõju (Mg/Ca suhe, temperatuur, vee sügavus ning rõhk, ookeani pH) serpuliidide biomineralisatsioonile (kaltsiit/aragoniit, madala/kõrge-Mg sisaldusega kaltsiit). 5) Uurida serpuliidide analoogide (tentakuliitide) leviku keskkonnast (sedimentoloogilised ning paleontoloogilised andmed) lähtuvaid seaduspärasusi Eesti Ordoviitsiumis ja Siluris.
Läänemere rannavööndi pärastjääaegsed muutused ja selle seosed kiviaja asustusega Eestis
- Alar Rosentau (vastutav täitja)
- Alina Tsugai
- Hanna Raig
- Aivar Kriiska
- Raivo Aunap
- Kersti Kihno
- Tõnis Oja
- Merle Muru
Rannavööndi muutused on tänapäeva maailma globaalne probleem, mis on mõjutanud inimühiskonda aga juba aastatuhandeid. Varajased Läänemere äärsed tsivilisatsioonid seisid pärast viimast jäätumist silmitsi ulatuslike mere transgressioonide ja regressioonidega mille tõid endaga kaasa kontinentaalsete jääkilpide sulamine ja isostaatiline maakerge. Käesolev projekt uurib multidistsiplinaarsete meetoditega Läänemere veetaseme ja rannavööndi pärastjääaegseid muutuseid Eesti alal ja selle seoseid kiviaja asustusega ajavahemikul 11-4 tuhat aastat tagasi. Projekti tulemusena koostatakse detailsed Läänemere paleogeograafilised rekonstruktsioonid kõige olulisemate rannasidusate mesoliitiliste ja neoliitiliste asulakohtade jaoks kasutades selleks veetaseme muutuste rekonstruktsioone, aerolaserskanneerimise kõrgusandmeid ja geoinfosüsteemide põhist modelleerimist. Kogutakse uudset infot Läänemere pärastjääaegsete veetaseme ajalis-ruumiliste muutuste kohta ning interpreteeritakse see koos varasemate uurimistulemustega. Aerolaserskanneerimise kõrgusandmeid kasutades rekonstrueeritakse tänapäeva reljeefis nähtavate Balti Jääpaisjärve lõpufaasi, Antsülusjärve ja Litoriinamere kõrgeimate tasemete paleorannavööndid ja muutused nende tõususpekterites, mis võimaldab täiendada olemasolevaid veetaseme muutuste mudeleid ning kasutada seda infot uute kiviaja rannasidusate asulakohtade avastamisel.
Raua geoloogilised allikad ja geokeemia Kesk-Devoni veekompleksis
- Enn Karro (vastutav täitja)
- Andres Marandi
- Ene Indermitte
- Marina Hiiob
- Marge Uppin
Põhjavee keemilise koostise kujunemine sõltub veekompleksi moodustavate kivimite mineraloogilisest ja keemilisest koostisest ning kivimite ja vee piirpinnal aset leidvatest geokeemilistest protsessidest. Raua (Fe) liikumine ja akumuleerumine sõltub mitmetest füüsikalis-keemilistest nähtustest nagu adsorptsioon, ioonvahetus, settimine ja kompleksühendite moodustumine. Lisaks eelnevale on põhjavee Fe-sisaldus sõltuvuses keskkonna redoksomadustest, pH-st, põhjavee soolsusest ja keemilisest tüübist, kivimite murenemise intensiivsusest ning vettjuhtivate kivimite savikusest ja orgaanilise aine sisaldusest.Devoni ladestu kivimites esineva põhjavee kõrge rauasisaldus on üheks tõsisemaks Eesti joogivee kvaliteediprobleemiks. Projekti eesmärgiks on selgitada Kesk-Devoni veekompleksi kui Lõuna-Eesti peamist joogiveeallikat moodustavates kivimites esineva Fe-sisaldusi ning üldistada rauarikka põhjavee tekke skeemi. Selleks analüüsitakse rahvusvaheliselt aksepteeritavate meetoditega keemiliste elementide sisaldust anomaalselt kõrge Fe sisaldusega ning sellega piirnevate alade põhjavees, teostatakse Devoni ladestu kivimite keemiline ja mineraloogiline analüüs ning leostuskatsed. Laboratoorsete leostuskatsete käigus rakendatakse järjestikuse ekstraheerimise meetodit, mis võimaldab selgitada Fe seotust kivimimaatriksi eri fraktsioonidega (ioonvahetuslik, seotud karbonaatidega, orgaanilise ainega, raua silikaatide ja püriidiga). Geokeemilise modelleerimise (Geochemist's Workbench) ja teoreetilise termodünaamilise analüüsi (PHREEQC) abil selgitatakse tasakaalulisi seoseid põhjavee keemilise koostise ja vettkandvate kivimikihtide mineraloogilise ning keemilise koostise vahel. Selgitamaks erinevat tehnoloogiat kasutavate veepuhastusseadmete töö efektiivsust, analüüsitakse puhastisse siseneva loodusliku põhjavee ja puhastist väljuva vee keemilist koostist. Seega on töö tulemustel lisaks teaduslikule ka rakenduslik väärtus - uus geokeemiline informatsioon aitab teha otsuseid puurkaevude asukoha ja konstruktsiooni ning rauaärastusmeetodi valikul. Projekti tulemused annavad lisateavet veemajanduskavade arendamiseks ning projekti materjale saab edukalt rakendada geoloogia ja keskkonnatehnoloogia eriala tudengite ja kraadiõppurite õppes.
Elurikkuse, mulla ja maapõue andmesüsteemide geoinformaatiline arendus
- Tõnu Oja (TÜ geograafia, ERMAS juht)
- Kalle Kirsimäe (geoloogia töögrupi juht)
Tegevused programmi KESTA projekti ERMAS raames:
1. Riiklike ja akadeemiliste andmekogude kasutatavuse analüüs ja parandamine
2. Elurikkuse (akadeemiliste) andmekogude arendus
3. Maapõueandmekogude analüüs ning keskse infosüsteemi arendus
4. Mullaandmekogude analüüs ning keskse infosüsteemi arendus
5. Kaugseire andmete kasutusmeetodite arendamine keskkonnaandmete saamiseks ja tõlgendamiseks
6. Terrestrilise laserskaneerimise tehnoloogia ja saadava andmestiku muude keskkonnaandmetega seostamise metoodika arendamine.
Vaata lähemalt ERMAS kodulehelt
Maakasutuse muutuste ning ökosüsteemsete teenuste ja hüviste arvestamine jätkusuutliku maakasutuse planeerimisel - ÖKOMAA
- Pille Tomson (EMÜ keskkonnakoraldus, vastutav täitja)
- Kalle Kirsimäe (TÜ geoloogia töögrupi juht)
- Mats Meriste
- Helena Kaldre
Projekti eesmärgiks on väljatöötada ökosüsteemsete teenuste ja -hüviste hindamis- ja kaardistamismetoodid, sealhulgas ka metoodikad varase, ning viimaste sajandite maakasutuse mõju hindamiseks pärandmaastike ja koosluste kujunemisele ja säilimisele. Väljatöötatavad indikaatorid peavad võimaldama ajaloolise ja ökoloogilise väärtusega maastike määratlemist ja piiritlemis. Samuti koostatakse soovitused väärtuslike maastike ja kaitsealade ruumiliseks planeerimiseks ja majandamiseks ning jätkusuutliku maakasutuse kujundamiseks.