Hilisglatsiaalsed settimistingimuste muutused Lõuna-Eesti väikejärve setteläbilõike lõimiseanalüüsi näitel [Magistritöö. Juhendaja: S. Veski, kaasjuhendaja: T. Alliksaar]

Otepää kõrgustiku edelanõlval Väike-Emajõe orundis paiknenud Laatre jääpaisjärve settimistingimuste muutuste teadasaamiseks valiti uurimisobjektiks tolleaegse jääpaisjärve servaalal asetsenud Nakri järv, millest võetud settepuursüdamik hõlmab endas setteid 11,5-16,5 m sügavuselt. Vastavalt dateeringutele katab see ajavahemiku ligikaudu 14 000 – 9 970 at, mis ulatub hilisglatsiaalist Holotseeni alguseni. Sel ajal valitsenud keskkonnatingimusi ja neis toimunud muutusi uuriti laserdifraktsiooni meetodil teostatud setete lõimiseanalüüsi põhjal.

Käesolevas töös antakse kirjanduse põhjal ülevaade Eesti pärastjääaegse keskkonna taustast, täpsemalt öeldes mandijää taganemisest, liustikuserva ette tekkinud jääjärvedest ja kliimast. Lühidalt käsitletakse veel erinevaid purdsetete lõimiseanalüüsi meetodeid ja setete granulomeetrilist klassifikatsiooni.

Algselt Otepää staadiumi ajal (14 700–14 500 at) toimus mandrijää serva ette tekkinud jääpaisjärve äravool üle Valga sadula (52 m ümp) Koiva jõkke ja sealt edasi Läänemerre. Laeva-Piirissaare staadiumis (14 000–13 800 at) oli mandrijää juba mõnevõrra taganenud, nii et väljavool sai toimuda Valga ja Viljandi lävede kaudu. Siimusti-Kaiu staadiumi (13 800–13 600 at) veetase Laatre basseinis on modelleeritud kõrgusele u 57 m ümp ning äravool toimus endiselt üle Valga ja Viljandi orusüsteemide. Granulomeetrilisel analüüsil saadud sette koostis näitab 15,5 m sügavusel markantset liivakihti, see võib olla seotud jääserva taganemisega Sakala kõrgustiku põhjanõlvalt ning Navesti väinalise äravoolutee teket u 13 600 at. Põhimõtteliselt võib öelda, et ida- ja läänepool olnud veekogud ühinesid üheks Balti jääpaisjärveks.

Tõenäoline Nakri järve isolatsiooniaeg suuremast basseinist toimus umbes 12 850 at kui leidis aset suurem muutus settepuursüdamiku lõimisefraktsioonide sisalduses. Samas võis see muutus olla seotud hoopis Hilis-Dryase kliima jahenemisega, mil jämedateralise materjali kandumine järvesetetesse oli raskendatud.

RDA analüüs näitab, et keskkonnatingimused kirjeldavad peaaegu kolmandiku lõimisefraktsioonide andmetest. RDA analüüsi ja Pearsoni korrelatsiooni tulemustest ning statistilisest töötlusest selgus, et savi ja aleuriidi lõimisefraktsioonil on väga hea potentsiaal näidata just kliimamuutusi. Kõige parema korrelatsiooni kliimamuutustega andis savifraktsiooni varieerumine, mis andis väga hea negatiivse korrelatsiooni kõige täpsema kliimakõveraga, mis seni antud piirkonna kohta on tehtud ehk hironomiidide analüüsi põhjal taastuletatud suve kõige kuumema kuu keskmise temperatuuriga. Samas liivaosakeste variatsiooni järgi saab edukalt iseloomustada lokaalseid settimistingimusi Nakri järves.

Töö tegemise käigus selgus oluline metoodiline aspekt järvesetete analüüsimise juures. Lõimise analüüsi jaoks läbisid eeltöötluse etapi proovid, kus oli orgaanika sisaldus üle 7 %. Aga liiva sisalduse ja akumulatsiooni graafikud ning kogu lõimiseandmestiku PCA põhikomponendi graafik näitavad, et ilmselt oleks edaspidi vaja enne proovidest orgaaniline aine eemaldada juba siis kui selle sisaldus ületab umbes 3 %, sest suurema sisalduse korral võib see uuringus saadavaid tulemusi moonutada.

Abstract

The aim of this study is to reconstruct paleoenviromental, climatical and lake level history of the Lake Nakri sediment section in southern Estonia after the Ice Age using mineral material variation and grain-size analysis as a tool. Up to this day it is largely still not understood how the water systems and different runways acted in the newly ice-free areas. Lake Nakri was selected as research area due to its suitable and sensitive position at the edge of a former large proglacial-lake (the so-called Laatre basin acting as a spillway for the glacial melt-water) and its threshold altitude at 50 m a.s.l. through which we can indirectly date the water level changes and the opening of different melt-water routes of the ice dammed lakes.

In this work, I provide an overview of the literature on Estonian Late-Glacial environment, more specifically, on ice sheet decay, ice dammed lakes which had formed at the edge of the ice sheet and on postglacial climate. The study outlines, in brief, different grain-size analysis methods and sediment grain size classification.

The investigated sediment core of Lake Nakri covers the period from 14,000 to 9,970 cal yr BP, a period from Late-Glacial to the early Holocene. Changes in the sediment pattern shed light on the environmental conditions and through that on lake history relative to the large basins.

Initially, at Otepää stage (14,700-14,500 cal yr BP), ice dammed lakes at the edge of the ice sheet drained over the Valga threshold (~52 m a.s.l.), the water level was over 70 m and Lake Nakri was a part of the large Laatre basin. During the Laeva - Piirissaare stage (14,000–13,800 cal yr BP) the ice sheet had retreated north, so that the outflows acted over Valga and Viljandi (40 m) thresholds. During Siimusti - Kaiu stage (13,800–13,600 cal yr BP) the water level of Laatre basin is modelled to ca 57 m a.s.l. and the overflow was still over Valga and Viljandi thresholds. Sediment grain-size analysis shows a striking sand layer, which can be related to the withdrawal of the ice edge from the slope of the Sakala Upland and the formation of the Navesti drainage strait at about 13,600 cal yr BP. In principle, we can say that the ice dammed basins in the east and west of Estonia were joined into the Baltic Ice Lake proper and the sand layer at Nakri may indicate this event. The possible isolation of Lake Nakri from the larger Laatre basin, occurred about 13,600 cal yr BP according to the Late-Glacial lake level model or later at about 12,850 cal yr BP when a remarkable change took place in the grain-size fraction content of Lake Nakri sediment core. However, the latter could be related to the Younger-Dryas climate cooling instead, as the fine-grained material (clay and fine silt) of the lake sediment is highly correlated with temperature i.e. with climate change. The results of the RDA-analysis show that environmental conditions describe nearly a third of the grain-size data. Sand particles are mainly characterized by variation of the local sediment condition. Thus, grain-size analysis proves to be useful and has a potential to show climate and lake level change.