Heat flow, seismic cutoff depth and thermal modeling of the Fennoscandian Shield

Being far from plate boundaries but covered with seismograph networks, the Fennoscandian Shield features an ideal test laboratory for studies of intraplate seismicity. For this purpose, this study applies 4190 earthquake events from years 2000–2015 with magnitudes ranging from 0.10 to 5.22 in Finnish and Swedish national catalogues. In addition, 223 heat flow determinations from both countries and their immediate vicinity were used to analyze the potential correlation of earthquake focal depths and the spatially interpolated heat flow field. Separate subset analyses were performed for five areas of notable seismic activity: the southern Gulf of Bothnia coast of Sweden (area 1), the northern Gulf of Bothnia coast of Sweden (area 2), the Swedish Norrbotten and western Finnish Lapland (area 3), the Kuusamo region of Finland (area 4) and the southernmost Sweden (area 5). In total, our subsets incorporated 3619 earthquake events. No obvious relation of heat flow and focal depth exists, implying that variations of heat flow are primarily caused by shallow lying heat producing units instead of deeper sources. This allows for construction of generic geotherms for the range of representative palaeoclimatically corrected (steady-state) surface heat flow values (40–60 mWm−2). The one-dimensional geotherms constructed for a three-layer crust and lithospheric upper mantle are based on mantle heat flow constrained with the aid of mantle xenolith thermobarometry (9–15 mWm−2), upper crustal heat production values (3.3–1.1 μWm−3), and the brittle-ductile transition temperature (350 °C) assigned to the cutoff depth of seismicity (28 ± 4 km). For the middle and lower crust heat production values of 0.6 and 0.2 μWm−3 were assigned, respectively. The models suggest a Moho temperature range of 460 to 500 °C.Being far from plate boundaries but covered with seismograph networks, the Fennoscandian Shield features an ideal test laboratory for studies of intraplate seismicity. For this purpose, this study applies 4190 earthquake events from years 2000–2015 with magnitudes ranging from 0.10 to 5.22 in Finnish and Swedish national catalogues. In addition, 223 heat flow determinations from both countries and their immediate vicinity were used to analyse the potential correlation of earthquake focal depths and the spatially interpolated heat flow field. Separate subset analyses were performed for five areas of notable seismic activity: the southern Gulf of Bothnia coast of Sweden (area 1), the northern Gulf of Bothnia coast of Sweden (area 2), the Swedish Norrbotten and western Finnish Lapland (area 3), the Kuusamo region of Finland (area 4) and the southernmost Sweden (area 5). In total, our subsets incorporated 3619 earthquake events. No obvious relation of heat flow and focal depth exists, implying that variations of heat flow are primarily caused by shallow lying heat producing units instead of deeper sources. This allows for construction of generic geotherms for the range of representative palaeoclimatically corrected (steady-state) surface heat flow values (40–60 mW m−2). The 1-D geotherms constructed for a three-layer crust and lithospheric upper mantle are based on mantle heat flow constrained with the aid of mantle xenolith thermobarometry (9–15 mW m−2), upper crustal heat production values (3.3–1.1 μWm−3) and the brittle-ductile transition temperature (350 °C) assigned to the cut-off depth of seismicity (28 ± 4 km). For the middle and lower crust heat production values of 0.6 and 0.2 μWm−3 were assigned, respectively. The models suggest a Moho temperature range of 460–500 °C.Peer reviewe

Seismic velocity models based on wide-angle refraction and reflection profiles in Finland

Laajakulmaiseen taittumis- ja heijastusluotaukseen perustuvat seismiset tutkimukset (WARR) ovat olleet keskeisessä roolissa Fennoskandian kilven rakenteellisessa tutkimuksessa. 1980-luvulta lähtien niissä on kerätty tieteellisesti arvokasta dataa sekä tuotettu seismisiä kuoren nopeusmalleja, jotka eivät ole aiemmin olleet julkisesti saatavilla. Tämän raportin kuvailemassa työssä vanhat nopeusmallit ja laajakulmasektiot muokattiin helpommin käytettäviin formaatteihin ja tallennettiin turvallisesti tutkimusdatan säilytyspalvelu IDAan. IDAssa tutkimusdata on avoimesti saatavilla ja tietokokonaisuuksille on IDAssa pysyvät DOI-tunnisteet. Säilötyn datan käyttö on määritelty Creative Commons By Attribution version 4.0 -lisenssillä. Sama data tulee myös saataville Geologian tutkimuskeskuksen Hakku-palveluun. Saatavilla olevat kaksiulotteiset nopeusmallit on tallennettu muotoon, jossa seisminen nopeus on määritetty koordinaattien pisteissä eri syvyyksillä tekstitiedostoissa. Laajakulmasektiot on tallennettu standard IBM SEG-Y -muotoisina. Tässä raportissa kuvaillaan taittumis- ja heijastusluotaustutkimuksia, saatavilla olevaa dataa sekä sen käyttöä.Seismic wide-angle refraction and reflection (WARR) surveys have been crucial in the study of the structure of the Fennoscandian shield. The valuable data and crustal seismic velocity models of major WARR studies from the 1980s to the present day have not been previously available to the public. In the work described in this report, the velocity models and wide-angle data were re-formatted to more accessible data formats and safely stored in the IDA Research Data Storage service for open access and data identification through Digital Object Identifiers. Data use is allowed under the Creative Commons By Attribution version 4.0 license. The data is also made available through the Hakku service of the Geological Survey of Finland. The velocity models are stored in a universal velocity point format in text files and wide-angle sections are stored in standard IBM SEG-Y format. A general description of WARR studies, available data and data use is given in this report

Seismic velocity models based on wide-angle refraction and reflection profiles in Finland

Laajakulmaiseen taittumis- ja heijastusluotaukseen perustuvat seismiset tutkimukset (WARR) ovat olleet keskeisessä roolissa Fennoskandian kilven rakenteellisessa tutkimuksessa. 1980-luvulta lähtien niissä on kerätty tieteellisesti arvokasta dataa sekä tuotettu seismisiä kuoren nopeusmalleja, jotka eivät ole aiemmin olleet julkisesti saatavilla. Tämän raportin kuvailemassa työssä vanhat nopeusmallit ja laajakulmasektiot muokattiin helpommin käytettäviin formaatteihin ja tallennettiin turvallisesti tutkimusdatan säilytyspalvelu IDAan. IDAssa tutkimusdata on avoimesti saatavilla ja tietokokonaisuuksille on IDAssa pysyvät DOI-tunnisteet. Säilötyn datan käyttö on määritelty Creative Commons By Attribution version 4.0 -lisenssillä. Sama data tulee myös saataville Geologian tutkimuskeskuksen Hakku-palveluun. Saatavilla olevat kaksiulotteiset nopeusmallit on tallennettu muotoon, jossa seisminen nopeus on määritetty koordinaattien pisteissä eri syvyyksillä tekstitiedostoissa. Laajakulmasektiot on tallennettu standard IBM SEG-Y -muotoisina. Tässä raportissa kuvaillaan taittumis- ja heijastusluotaustutkimuksia, saatavilla olevaa dataa sekä sen käyttöä.Seismic wide-angle refraction and reflection (WARR) surveys have been crucial in the study of the structure of the Fennoscandian shield. The valuable data and crustal seismic velocity models of major WARR studies from the 1980s to the present day have not been previously available to the public. In the work described in this report, the velocity models and wide-angle data were re-formatted to more accessible data formats and safely stored in the IDA Research Data Storage service for open access and data identification through Digital Object Identifiers. Data use is allowed under the Creative Commons By Attribution version 4.0 license. The data is also made available through the Hakku service of the Geological Survey of Finland. The velocity models are stored in a universal velocity point format in text files and wide-angle sections are stored in standard IBM SEG-Y format. A general description of WARR studies, available data and data use is given in this report

The Finnish National Seismic Network : Toward Fully Automated Analysis of Low‐Magnitude Seismic Events

We present an overview of the seismic networks, products, and services in Finland, northern Europe, and the challenges and opportunities associated with the unique combination of prevailing crystalline bedrock, low natural intraplate seismic background activity, and a high level of anthropogenic seismicity. We introduce national and local seismic networks, explain the databases, analysis tools, and data management concepts, outline the Finnish macroseismic service, and showcase data from the 2017 M 3.3 Liminka earthquake in Ostrobothnia, Finland.Peer reviewe

HelsinkiNet - a collaborative seismological research network of the Institute of Seismology, and the City of Helsinki

Non peer reviewe

HelsinkiNet - a collaborative seismological research network of the Institute of Seismology, and the City of Helsinki

Non peer reviewe

Palaeomagnetic field intensity variations suggest Mesoproterozoic inner-core nucleation

The Earth’s inner core grows by the freezing of liquid iron at its surface. The point in history at which this process initiated marks a step-change in the thermal evolution of the planet. Recent computational and experimental studies1,2,3,4,5 have presented radically differing estimates of the thermal conductivity of the Earth’s core, resulting in estimates of the timing of inner-core nucleation ranging from less than half a billion to nearly two billion years ago. Recent inner-core nucleation (high thermal conductivity) requires high outer-core temperatures in the early Earth that complicate models of thermal evolution. The nucleation of the core leads to a different convective regime6 and potentially different magnetic field structures that produce an observable signal in the palaeomagnetic record and allow the date of inner-core nucleation to be estimated directly. Previous studies searching for this signature have been hampered by the paucity of palaeomagnetic intensity measurements, by the lack of an effective means of assessing their reliability, and by shorter-timescale geomagnetic variations. Here we examine results from an expanded Precambrian database of palaeomagnetic intensity measurements7 selected using a new set of reliability criteria8. Our analysis provides intensity-based support for the dominant dipolarity of the time-averaged Precambrian field, a crucial requirement for palaeomagnetic reconstructions of continents. We also present firm evidence for the existence of very long-term variations in geomagnetic strength. The most prominent and robust transition in the record is an increase in both average field strength and variability that is observed to occur between a billion and 1.5 billion years ago. This observation is most readily explained by the nucleation of the inner core occurring during this interval9; the timing would tend to favour a modest value of core thermal conductivity and supports a simple thermal evolution model for the Earth

Sähköisten terveyspalveluiden opetus lääketieteessä

Digitalisaation myötä terveydenhuollon toiminnot muuttuvat nopeasti, ja sähköiset työkalut sekä palvelut ovat jo arkipäivää. Vaikutukset näkyvät koulutustarpeena, koska terveydenhuollon ammattilaisten digiosaaminen tulee turvata. Lääkärien peruskoulutuksen tulisi sisältää etälääketiedettä ja sähköisen terveydenhuollon palveluja (e-health) koskevaa opetusta. Kansallisessa MEDigi-hankkeessa määriteltiin suomalaisen e-health-opetuksen aihealueet ja tehtiin niille ydinainesanalyysi. Työryhmän työn perusteella määräytyi kaksitoista e-health-opetukseen soveltuvaa aihealuetta lääketieteen ja hammaslääketieteen peruskoulutuksessa. Niiden sisältämien opetusaiheiden keskeisyys määriteltiin kolmiportaisesti. Tuloksia sovellettiin pilottina Oulun yliopistossa lääketieteen viidennen vuosikurssin opiskelijoille toteutettuun teemapäivään, jonka opetussisältö muokattiin vastaamaan ydinainesanalyysin tuloksia. Opetus toteutettiin koronapandemian takia kokonaan etäopetuksena. Jatkossa tavoitteena on kansallisesti integroida ydinainesanalyysiin perustuva e-health-opetus suomalaiseen lääkärikoulutukseen

Tammervoiman geotermisen voimalan seisminen monitorointi 2021

Tampereen Tarastenjärvellä, Tammervoiman hyötyvoimalaitoksen pihalla aloitettiin kesällä 2021 syvän geotermisen lämpökaivon poraukset. Rakenteilla oleva kaivo on pilottiprojekti, jossa Tampereen Sähkölaitoksen ja Tammervoiman lisäksi on mukana 15:stä energia-alan suomalaisesta kaupunkiyhtiöstä koostuva Kaupunkilämpö-konsortio. Hankkeen operaattorina ja päätoteuttajana toimii Thermo Rock Oy. Ensimmäisessä vaiheessa tavoitteena on saavuttaa kolmen kilometrin poraussyvyys. Seismologian instituutti asensi projektin seismistä valvontaa varten yhden reaaliaikaisesti dataa lähettävän laajakaistaseismometrin sekä kuuden geofonin asemaverkon. Reaaliaikainen seisminen valvonta toteutettiin osana Seismologian intituutin tekemää kansallista seismistä monitorointia. Mahdollisten havaittujen maanjäristysten varalta oli sovittu nopeasta viestinnästä sekä projektin toteuttajille että projektia valvoville viranomaisille. Tarastenjärven lähialueen tapauksia analysoitiin tarkemmin jälkikäteen. Jälkianalyysissä käytettiin reaaliaikaisen aineiston lisäksi kuudelta geofoniasemalta valvontajakson lopuksi noudettua aineistoa. Kahdenkymmenen kilometrin säteellä Tarastenjärven voimalaitoksesta havaittiin ja paikannettiin 90 seismistä tapausta vuoden 2021 ajalta. Kaikki olivat räjäytyksiä louhoksilta tai rakennustyömailta. Tapauksista 50 havaittiin ja analysoitiin osana kansallista seismistä valvontaa. Näiden tapausten magnitudit olivat 0,1:n ja 1,3:n välillä mediaanin ollessa 0,7. Tarastenjärven valvontajakson 18.5.–31.11.2021 aikana päivittäisanalyysissä havaittiin 40 pientä tapausta, jotka pystyttiin luokittelemaan räjäytyksiksi ja paikannettiin myöhemmin geofoniasemilta saadun lisäaineiston avulla. Näiden tapausten magnitudit olivat -0,7:n ja 1,3:n välillä mediaanin ollessa 0,1. Geofonidatalle jälkikäteen ajetulla automaattisella detektorilla ei löydetty enempää tapauksia aivan Tarastenjärven voimalaitoksen läheisyydestä.In summer 2021 Tampereen Sähkölaitos and Tammervoma started drilling a deep geothermal well as a pilot project on the Tarastenjärvi power plant premises in Tampere. In addition to local companies the Kaupunkilämpö consortium of 15 urban energy companies from Finland is involved in the project. Main operator is Thermo Rock Oy. In the first phase of the project, the goal is to reach three kilometers depth. For seismic monitoring of the project Institute of Seismology University of Helsinki istalled a network consisting of one real-time broad-band seismic station and six geophone stations. Real-time seismic monitoring of Tarastenjärvi area was incorporated into the institute's national seismic monitoring. A procedure for fast communication to the operators and authorities monitoring the project was established in case of observed earthquakes. Within 20 kilometers from the Tarastenjärvi power plant 90 seismic events were detected and localized from the year 2021 seismic data. All were explosions from quarries or construction sites. Fifty events were detected and analysed as a part of national seismic monitoring. Magnitudes of those events were between 0.1 and 1.3 with a median of 0.7. During the project's monitoring period from May 18th to November 31st forty additional small events were detected and later analysed with data from the geophone network. Magnitudes of these events were between -0.7 and 1.3 with a median of 0.1. An automatic detector applied to geophone data revealed even more small events but no earthquakes, and none of the events were in the immediate proximity of the Tarastenjärvi power plant

Tammervoiman geotermisen voimalan seisminen monitorointi 2021

Tampereen Tarastenjärvellä, Tammervoiman hyötyvoimalaitoksen pihalla aloitettiin kesällä 2021 syvän geotermisen lämpökaivon poraukset. Rakenteilla oleva kaivo on pilottiprojekti, jossa Tampereen Sähkölaitoksen ja Tammervoiman lisäksi on mukana 15:stä energia-alan suomalaisesta kaupunkiyhtiöstä koostuva Kaupunkilämpö-konsortio. Hankkeen operaattorina ja päätoteuttajana toimii Thermo Rock Oy. Ensimmäisessä vaiheessa tavoitteena on saavuttaa kolmen kilometrin poraussyvyys. Seismologian instituutti asensi projektin seismistä valvontaa varten yhden reaaliaikaisesti dataa lähettävän laajakaistaseismometrin sekä kuuden geofonin asemaverkon. Reaaliaikainen seisminen valvonta toteutettiin osana Seismologian intituutin tekemää kansallista seismistä monitorointia. Mahdollisten havaittujen maanjäristysten varalta oli sovittu nopeasta viestinnästä sekä projektin toteuttajille että projektia valvoville viranomaisille. Tarastenjärven lähialueen tapauksia analysoitiin tarkemmin jälkikäteen. Jälkianalyysissä käytettiin reaaliaikaisen aineiston lisäksi kuudelta geofoniasemalta valvontajakson lopuksi noudettua aineistoa. Kahdenkymmenen kilometrin säteellä Tarastenjärven voimalaitoksesta havaittiin ja paikannettiin 90 seismistä tapausta vuoden 2021 ajalta. Kaikki olivat räjäytyksiä louhoksilta tai rakennustyömailta. Tapauksista 50 havaittiin ja analysoitiin osana kansallista seismistä valvontaa. Näiden tapausten magnitudit olivat 0,1:n ja 1,3:n välillä mediaanin ollessa 0,7. Tarastenjärven valvontajakson 18.5.–31.11.2021 aikana päivittäisanalyysissä havaittiin 40 pientä tapausta, jotka pystyttiin luokittelemaan räjäytyksiksi ja paikannettiin myöhemmin geofoniasemilta saadun lisäaineiston avulla. Näiden tapausten magnitudit olivat -0,7:n ja 1,3:n välillä mediaanin ollessa 0,1. Geofonidatalle jälkikäteen ajetulla automaattisella detektorilla ei löydetty enempää tapauksia aivan Tarastenjärven voimalaitoksen läheisyydestä.In summer 2021 Tampereen Sähkölaitos and Tammervoma started drilling a deep geothermal well as a pilot project on the Tarastenjärvi power plant premises in Tampere. In addition to local companies the Kaupunkilämpö consortium of 15 urban energy companies from Finland is involved in the project. Main operator is Thermo Rock Oy. In the first phase of the project, the goal is to reach three kilometers depth. For seismic monitoring of the project Institute of Seismology University of Helsinki istalled a network consisting of one real-time broad-band seismic station and six geophone stations. Real-time seismic monitoring of Tarastenjärvi area was incorporated into the institute's national seismic monitoring. A procedure for fast communication to the operators and authorities monitoring the project was established in case of observed earthquakes. Within 20 kilometers from the Tarastenjärvi power plant 90 seismic events were detected and localized from the year 2021 seismic data. All were explosions from quarries or construction sites. Fifty events were detected and analysed as a part of national seismic monitoring. Magnitudes of those events were between 0.1 and 1.3 with a median of 0.7. During the project's monitoring period from May 18th to November 31st forty additional small events were detected and later analysed with data from the geophone network. Magnitudes of these events were between -0.7 and 1.3 with a median of 0.1. An automatic detector applied to geophone data revealed even more small events but no earthquakes, and none of the events were in the immediate proximity of the Tarastenjärvi power plant