Mesozoic oceanic terranes of southern Central America : geology, geochemistry and gedynamics

Abstract The Northwestern edge of the modern Caribbean Plate, located in central Middle America (S-Guatemala to N-Costa Rica), is characterized by a puzzle of oceanic and continental terranes that belonged originally to the Pacific façade of North America. South of the Motagua Fault Zone, the actual northern strike slip boundary of the Caribbean Plate, three continental slivers (Copán, Chortis s. str. and Patuca) are sandwiched between two complex suture zones that contain HP/LT mafic and ultramafic oceanic rocks: The Motagua Mélanges to the North, extensively studied in the last ten years and the' newly defined Mesquito Composite Oceanic Terrane (MCOT) to the South. No modem geological data were available for the oceanic terrane located in the southern part of the so called continental "Chortis Block". Classically, the southern limit of this block with the Caribbean Large Igneous Province (CLIP) was placed at a hypothetical fault line connecting the main E-W fault in the Santa Elena Peninsula (N-Costa Rica) with the Hess Escarpment. However, our study in eastern Nicaragua and northwestern Costa Rica evidences an extensive assemblage of oceanic upper mantle and crustal rocks outcropping between the Chortis/Patuca continental blocks and the CLIP. They comprise collided and accreted exotic terranes of Pacific origin recording a polyphased tectonic history. We distinguish: 1- The MCOT that comprises a Late Triassic to Early Cretaceous puzzle of oceanic crust and arc-derived rocks set in a serpentinite matrix, and 2- The Manzanillo and Nicoya Terranes that are made of Cretaceous plateau-like rocks associated with oceanic sediments older than the CLIP. This study has been focused on the rocks of the MCOT. The MCOT comprises the southern half of the former "Chortis Block" and is defined by 4 comer localities characterized by ultramafic and mafic oceanic rocks of Late Triassic, Jurassic and Early Cretaceous age: 1- The Siuna Serpentinite Mélange (NE-Nicaragua), 2- The El Castillo Mélange (Nicaragua/Costa Rica border), 3- DSDP Legs 67 and 84 (Guatemala fore-arc basin), and 4- The Santa Elena Peridiotite (NW-Costa Rica). The Siuna Serpentinite Mélange (SSM) is a HP/LT subduction zone mélange set in a serpentinite matrix that contains oceanic crust and arc-related greenschist to blueschist/eclogite facies metamafic and metasedimentary blocks. Middle Jurassic (Bajocian-Bathonian) radiolarites are found in original sedimentary contact with arc-derived greenstones. Late Jurassic black detrital chert possibly formed in a marginal (fore-arc?) basin shortly before subduction. A phengite 40Ar/39Ar -cooling age dates the exhumation of the high pressure rocks as 139 Ma. The El Castillo Mélange (ECM) is composed of serpentinite matrix with OIB metabasalts and Late Triassic (Rhaetian) red and green radiolarite blocks. Recent studies of the DSDP Legs 67/84 show that the Guatemala/Nicaragua fore-arc basin is composed of a pile of ultramafic, mafic (OIB-like) and arc related rocks with ages ranging from Late Triassic to Campanian. Finally, the Santa Elena peridiotites that mark the limit of the MCOT with the Manzanillo/Nicoya Terranes and correspond to an association of ultramafic rocks that comprise peridiotites, dunites and chromites of abyssal and fore-arc origin. The SSM is the result of a collision between a Middle Jurassic island arc and the Patuca Terrane, a fragment of the Western N-American active continental margin. The Siuna Mélange (SSM) and the South Montagna Mélange share common characteristics with the Pacific N-American suture zone (E-Franciscan and Vizcaino mélanges), in particular, the Mesozoic ages of HP/LT metamorphic and the arc-derived blocks. For us, these mélanges imply an originally continuous, but slightly diachronous suture that affected the entire W-American active margin. It may imply the arrival and collision of an exotic intraoceanic arc (Guerrero-Phoenix) related to the origin of the Pacific Plate that initiated as a back arc basin of this arc. The present disposition of the fragments of this suture zone is the result of a northward shift of the active left-lateral strike slip motion between the N-American and the Caribbean Plates. Résumé Le coin nord-ouest de la Plaque Caraïbe moderne se trouve en Amérique Centrale, entre le sud du Guatemala et le nord du Costa Rica. Cette région est composée d'un puzzle de terrains océaniques et continentaux dont les origines se situent sur la façade pacifique de l'Amérique du Nord. Au sud de la faille de Motagua, la limite septentrionale actuelle, décrochante, de la Plaque Caraïbe, se trouvent 3 copeaux continentaux (Copàn, Chortis s. str. et Patuca) coincés entre deux zones de suture complexes à roches mafiques et ultramafiques qui ont subi un métamorphisme de haute pression/basse température (HP/LT). Il s'agit des Mélanges de Motagua au nord, largement étudiés ces dernières années, et du Mesquito Composite Oceanic Terrane (MCOT), récemment défini par nous, au sud. En vue de l'absence de données géologiques modernes concernant les terrains océaniques qui se trouvent dans la partie sud du "Chortis Block" considérée comme continentale, nous avons dédié cette étude à cette région. Classiquement, la limite méridionale entre le "Chortis Block" et la "Caribbean Large Igneous Province" (CLIP) a été associée à une faille hypothétique reliant la faille E-W de Santa Elena (nord du Costa Rica) à l'Escarpement de Hess. Notre étude au Nicaragua oriental et au Costa Rica nord-occidental a révélé l'existence de larges terrains composés d'assemblages de roches mantéliques et océaniques qui se placent entre les blocs continentaux Chortis/Patuca et le CLIP. Ces assemblages révèlent des terrains collisionnés et accrétés d'origine pacifique enregistrant une histoire tectonique polyphasée. Nous distinguons: 1- Le MCOT, un puzzle de roches océaniques d'arc d'âge Triassique supérieur au Crétacée inférieur, 2- Les terrains de Manzanillo et de Nicoya, des morceaux de plateaux océaniques associés à des sédiments océaniques plus âgés que le CLIP. Cette étude se focalisera sur les roches du MCOT. Le MCOT occupe la moitié sud de l'ancien "Chortis Block" et peut se définir par 4 localités de référence qui montrent des roches mafiques et ultramafiques océaniques d'âges compris entre le Trias supérieur et le Crétacée inférieur. 1- Le Siuna Serpentinite Mélange (NE-Nicaragua), 2- Le El Castillo Mélange (Nicaragua/Costa Rica border), 3- Le DSDP Legs 67/84 (Guatemala fore-arc basin) et 4- La Santa Elena Peridiotite (nord-ouest du Costa Rica). Le Siuna Serpentinite Mélange (SSM) est un mélange de subduction HP/BT dans une matrice de serpentinite. On y trouve des éléments de croûte océanique et d'arc insulaire en faciès de schistes verts et schistes bleus. Des radiolarites du Jurassique moyen se trouvent en contact sédimentaire sur des roches vertes d'arc. En revanche, des cherts noirs détritiques datent du Jurassique supérieur et sont probablement issus d'un bassin marginal (fore-arc ?) peu avant leur subduction, car un âge 40Ar/39Ar de refroidissement des phengites date l'exhumation des roches de haute pression à 139 Ma. Le Mélange d'El Castillo (ECM) est constitué d'une matrice serpentinitique et contient des blocs de metabasaltes OIB et des blocs de radiolarites du Trias terminal. Des études récentes ont repris les roches forées lors des DSDP Legs 67 et 84 et montrent que le soubassement du bassin d'avant-arc du Guatemala-Nicaragua est composé de roches ultramafiques et mafiques (OIB et arc), dont les âges isotopiques vont du Trias au Crétacé supérieur. Finalement, les péridiotites de Santa Elena forment la limite sud du MCOT par rapport aux terrains de Manzanillo et Nicoya. Elles contiennent des serpentinites et localement des dunites et chromites à affinité abyssale et de fore-arc. Le SSM témoigne d'une collision entre un arc insulaire d'âge Jurassique moyen et le Patuca Terrane, un fragment de la marge active nord-américaine. Le SSM et le South Motagua Mélange ont des caractéristiques en commun avec les zones de suture de la façade pacifique de l'Amérique du nord (E-Franciscan et Vizcaino mélanges), notamment les âges Mésozoïques du métamorphisme HP/BT et les blocs de roches d'arc. Ce fait nous conduit à penser qu'il s'agit d'une grande zone de suture qui était à l'origine continue sur toute la marge ouest-américaine, mais légèrement diachrone. Cette suture implique l'arrivée et la collision d'un arc intraocéanique exotique (Guerrero-Phoenix) qui est à l'origine de la Plaque Pacifique qui s'ouvrait en back arc par rapport à celui-ci. La disposition actuelle des fragments de cette suture est due à la migration vers le nord du décrochement actif senestre entre la Plaque nord-américaine et la Plaque Caraïbe. K. Flores, 2009 Mesozoic oceanic terranes of southern central America Résumé Grand Public La présente thèse est le résultat de travaux de terrain effectués de 2005 à 2008 au nord-est et au sud du Nicaragua et au nord du Costa Rica, en Amérique Centrale, des analyses pétrologiques et géochimiques en laboratoire ainsi que de la modélisation de l'évolution géodynamique. La région étudiée se situe en bordure nord - ouest de la Plaque Caraïbe moderne. Dans la majorité des publications récentes cette région est représentée comme un vaste bloc continental (le "Bloc Chortis") qui serait limité, (i) au nord, par la faille décrochante de Motagua, la limite actuelle entre la Plaque Nord-Américaine et la Plaque Caraïbe, et (ii) au sud, par une suture hypothétique qui se trouverait aux confins entre le Nicaragua et le Costa Rica. La région du Costa Rica a été considérée presque entièrement comme une partie du Plateau Caraïbe ("Caribbean Large Igneous Province" (CLIP)). L'étude détaillée des affleurements nous a permis de mettre en évidence : - Au nord-est du Nicaragua (Siuna) : Des roches océaniques datées du Jurassique moyen, grâce aux faunes à radiolaires qui ont été extraites des radiolarites rouges. Ces roches ont subi un métamorphisme de haute pression typique des zones de collision. L'étude radio-isotopique Ar/Ar a permis de dater la collision du Crétacé basal (139 Ma). - Au sud du Nicaragua : Des roches océaniques d'âge Trias terminal (200 millions d'années), également datées à l'aide de faunes à radiolaires. Il s'agit actuellement des roches océaniques les plus anciennes connues de l'Amérique Centrale. - L'étude géochimique et les âges des fossiles démontrent que le tiers septentrional du Costa Rica possède un soubassement construit d'au moins deux terrains (Nicoya et Manzanillo), qui ont des caractéristiques de Plateau océanique (Nicoya) et d'arc volcanique du Crétacé moyen (Manzanillo). Ces deux terrains sont plus anciens que le CLIP. En conclusion, nous constatons que la région étudiée est constituée d'un puzzle de 3 blocs continentaux et d'un vaste terrain océanique composite que nous appelons Mesquito Composite Oceanic Terrane (MCOT). En plus, nous définissons les terrains de Nicoya et de Manzanillo comme plus âgés et distincts du CLIP. Le MCOT est caractérisé par la présence de roches du manteau supérieur (les serpentinites) et de la croûte océanique, ainsi que des morceaux d'arcs, d'âge allant du Trias supérieur au Crétacé. Ce terrain est comparable à d'autres zones de suture de la façade pacifique de l'Amérique du nord, notamment en ce qui concerne les âges Mésozoïques, le métamorphisme de haute pression et l'association de roches mantéliques et crustales océaniques. Ce fait nous conduit à penser qu'il s'agit d'une grande zone de suture qui était à l'origine continue sur toute la marge ouest-américaine. Cette suture implique l'arrivée et la collision d'un arc infra-océanique exotique qui serait à l'origine de la Plaque Pacifique qui se serait ouverte en bassin d'arrière arc par rapport à celui-ci. La disposition actuelle des fragments de cette suture est due à la migration vers le nord du décrochement actif senestre entre la Plaque nord-américaine et la Plaque Caraïbe.

Genesis of the Jurassic carbonate-hosted Pb-Zn deposits of Jebel Ressas (North-eastern Tunisia): Evidence from mineralogy, petrography and trace metal contents and isotope (O, C, S, Pb) geochemistry

The Jebel Ressas Pb-Zn deposits in North-Eastern Tunisia occur mainly as open-space fillings (lodes, tectonic breccia cements) in bioclastic limestones of the Upper Jurassic Ressas Formation and along the contact of this formation with Triassic rocks. The galena-sphalerite association and their alteration products (cerussite, hemimorphite, hydrozincite) are set within a calcite gangue. The Triassic rocks exhibit enrichments in trace metals, namely Pb, Co and Cd enrichment in clays and Pb, Zn, Cd, Co and Cr enrichment in carbonates, suggesting that the Triassic rocks have interacted with the ore-bearing fluids associated with the Jebel Ressas Pb-Zn deposits. The delta(18)O content of calcite associated with the Pb-Zn mineralization suggests that it is likely to have precipitated from a fluid that was in equilibrium with the Triassic dolostones. The delta(34)S values in galenas from the Pb-Zn deposits range from -1.5 to +11.4%, with an average of 5.9% and standard deviation of 3.9%. These data imply mixing of thermochemically-reduced heavy sulfur carried in geothermal- and fault-stress-driven deep-seated source fluid with bacterially-reduced light sulfur carried in topography-driven meteoric fluid. Lead isotope ratios in galenas from the Pb-Zn deposits are homogenous and indicate a single upper crustal source of base-metals for these deposits. Synthesis of the geochemical data with geological data suggests that the base-metal mineralization at Jebel Ressas was formed during the Serravallian-Tortonian (or Middle-Late Miocene) Alpine compressional tectonics.

Le Briançonnais, terrain exotique dans les Alpes ?

New reconstructions of the Western Alps from late Early Jurassic till early Tertiary are proposed. These reconstructions use deep lithospheric data gathered through recent seismic surveys and tomographic studies carried out in the Alps. The present day position, under the Po plain, of the southern limit of the European plate (fig. 1), allows to define the former geometry of the Brianconnais peninsula. The Brianconnais domain is regarded as an exotic terrane formerly belonging to the European margin until Late Jurassic, then transported eastward during the drift of Iberia (fig. 5). Therefore, on a present day Western Alps cross section, a duplication of the European continental margin can be recognized (fig. 10). Stratigraphic and sedimentological data along a zone linking the Pyrenean fracture zone to the Brianconnais, can be related to a rifting event starting in Oxfordian time. This event is responsible for the Late Jurassic till mid-Cretaceous drift of Iberia opening, first the northern Atlantic, then the Gulf of Biscay. Simultaneously, the drift of the Brianconnais will open the Valais ocean and close the Piemontese ocean. The resulting oblique collision zone between the Brianconnais and the Apulian margin generates HP/LT metamorphism starting in Early Cretaceous. The eastward drift of the Brianconnais peninsula will eventually bring it in front of a more northerly segment of the former European margin. The thrusting of the Brianconnais unto that margin takes place in early Tertiary (fig. 9), following the subduction of the Valais ocean. The present nappe pile results not only from continent/continent frontal collision, but also from important lateral displacement of terranes, the most important one being the Brianconnais. The dilemma of `'en echelon'' oceanic domains in the Alps is an outcome of these translations. A solution is found when considering the opening of a Cretaceous Valais ocean across the European margin, running out eastward into the Piemontese ocean, where the drift is taken up along a former transform fault and compensated by subduction under the Apulian margin (fig. 8). In the Western Alps we are then dealing with two oceans, the Piemontese and the Valaisan and a duplicated European margin. In the Eastern Alps the single Piemontese ocean is cut by newly created oceanic crust. All these elements will be incorporated into the Penninic structural domain which does not represent a former unique paleogeographic area, it is a composite accretionary domain squeezed between Europe and Apulia.

Electrical signature of modern and ancient tectonic processes in the crust of the Atlas mountains of Morocco.

The Atlas Mountains in Morocco are considered as type examples of intracontinental chains, with high topography that contrasts with moderate crustal shortening and thickening. Whereas recent geological studies and geodynamic modeling have suggested the existence of dynamic topography to explain this apparent contradiction, there is a lack of modern geophysical data at the crustal scale to corroborate this hypothesis. Newly-acquired magnetotelluric data image the electrical resistivity distribution of the crust from the Middle Atlas to the Anti-Atlas, crossing the tabular Moulouya Plain and the High Atlas. All the units show different and unique electrical signatures throughout the crust reflecting the tectonic history of development of each one. In the upper crust electrical resistivity values may be associated to sediment sequences in the Moulouya and Anti-Atlas and to crustal scale fault systems in the High Atlas developed during the Cenozoic times. In the lower crust the low resistivity anomaly found below the Mouluya plain, together with other geophysical (low velocity anomaly, lack of earthquakes and minimum Bouguer anomaly) and geochemical (Neogene-Quaternary intraplate alkaline volcanic fields) evidence, infer the existence of a small degree of partial melt at the base of the lower crust. The low resistivity anomaly found below the Anti-Atlas may be associated with a relict subduction of Precambrian oceanic sediments, or to precipitated minerals during the release of fluids from the mantle during the accretion of the Anti-Atlas to the West African Supercontinent during the Panafrican orogeny ca. 685 Ma).

Deep incision in an Aptian carbonate succession indicates major sea-level fall in the Cretaceous

Long-term relative sea-level cycles (0 5 to 6 Myr) have yet to be fully understood for the Cretaceous. During the Aptian, in the northern Maestrat Basin (Eastern Iberian Peninsula), fault-controlled subsidence created depositional space, but eustasy governed changes in depositional trends. Relative sea-level history was reconstructed by sequence stratigraphic analysis. Two forced regressive stages of relative sea-level were recognized within three depositional sequences. The first stage is late Early Aptian age (intra Dufrenoyia furcata Zone) and is characterized by foreshore to upper shoreface sedimentary wedges, which occur detached from a highstand carbonate platform, and were deposited above basin marls. The amplitude of relative sea-level drop was in the order of tens of metres, with a duration of <1 Myr. The second stage of relative sea-level fall occurred within the Late Aptian and is recorded by an incised valley that, when restored to its pre-contractional attitude, was >2 km wide and cut 115 m down into the underlying Aptian succession. With the subsequent transgression, the incision was back-filled with peritidal to shallow subtidal deposits. The changes in depositional trends, lithofacies evolution and geometric relation of the stratigraphic units characterized are similar to those observed in coeval rocks within the Maestrat Basin, as well as in other correlative basins elsewhere. The pace and magnitude of the two relative sea-level drops identified fall within the glacio-eustatic domain. In the Maestrat Basin, terrestrial palynological studies provide evidence that the late Early and Late Aptian climate was cooler than the earliest part of the Early Aptian and the Albian Stage, which were characterized by warmer environmental conditions. The outcrops documented here are significant because they preserve the results of Aptian long-term sea-level trends that are often only recognizable on larger scales (i.e. seismic) such as for the Arabian Plate.

Deep incision in an Aptian carbonate succession indicates major sea-level fall in the Cretaceous

Long-term relative sea-level cycles (0 5 to 6 Myr) have yet to be fully understood for the Cretaceous. During the Aptian, in the northern Maestrat Basin (Eastern Iberian Peninsula), fault-controlled subsidence created depositional space, but eustasy governed changes in depositional trends. Relative sea-level history was reconstructed by sequence stratigraphic analysis. Two forced regressive stages of relative sea-level were recognized within three depositional sequences. The first stage is late Early Aptian age (intra Dufrenoyia furcata Zone) and is characterized by foreshore to upper shoreface sedimentary wedges, which occur detached from a highstand carbonate platform, and were deposited above basin marls. The amplitude of relative sea-level drop was in the order of tens of metres, with a duration of <1 Myr. The second stage of relative sea-level fall occurred within the Late Aptian and is recorded by an incised valley that, when restored to its pre-contractional attitude, was >2 km wide and cut 115 m down into the underlying Aptian succession. With the subsequent transgression, the incision was back-filled with peritidal to shallow subtidal deposits. The changes in depositional trends, lithofacies evolution and geometric relation of the stratigraphic units characterized are similar to those observed in coeval rocks within the Maestrat Basin, as well as in other correlative basins elsewhere. The pace and magnitude of the two relative sea-level drops identified fall within the glacio-eustatic domain. In the Maestrat Basin, terrestrial palynological studies provide evidence that the late Early and Late Aptian climate was cooler than the earliest part of the Early Aptian and the Albian Stage, which were characterized by warmer environmental conditions. The outcrops documented here are significant because they preserve the results of Aptian long-term sea-level trends that are often only recognizable on larger scales (i.e. seismic) such as for the Arabian Plate.

Structural, metamorphic and geochronological relations between the Zanskar Shear Zone and the Miyar Shear Zone (NW Indian Himalaya): Evidence for two distinct tectonic structures and implications for the evolution of the High Himalayan Crystalline of Zanskar

The geologic structures and metamorphic zonation of the northwestern Indian Himalaya contrast significantly with those in the central and eastern parts of the range, where the high-grade metamorphic rocks of the High Himalayan Crystalline (HHC) thrust southward over the weakly metamorphosed sediments of the Lesser Himalaya along the Main Central Thrust (MCT). Indeed, the hanging wall of the MCT in the NW Himalaya mainly consists of the greenschist facies metasediments of the Chamba zone, whereas HHC high-grade rocks are exposed more internally in the range as a large-scale dome called the Gianbul dome. This Gianbul dome is bounded by two oppositely directed shear zones, the NE-dipping Zanskar Shear Zone (ZSZ) on the northern flank and the SW-dipping Miyar Shear Zone (MSZ) on the southern limb. Current models for the emplacement of the HHC in NW India as a dome structure differ mainly in terms of the roles played by both the ZSZ and the MSZ during the tectonothermal evolution of the HHC. In both the channel flow model and wedge extrusion model, the ZSZ acts as a backstop normal fault along which the high-grade metamorphic rocks of the HHC of Zanskar are exhumed. In contrast, the recently proposed tectonic wedging model argues that the ZSZ and the MSZ correspond to one single detachment system that operates as a subhorizontal backthrust off of the MCT. Thus, the kinematic evolution of the two shear zones, the ZSZ and the MSZ, and their structural, metamorphic and chronological relations appear to be diagnostic features for discriminating the different models. In this paper, structural, metamorphic and geochronological data demonstrate that the MSZ and the ZSZ experienced two distinct kinematic evolutions. As such, the data presented in this paper rule out the hypothesis that the MSZ and the ZSZ constitute one single detachment system, as postulated by the tectonic wedging model. Structural, metamorphic and geochronological data are used to present an alternative tectonic model for the large-scale doming in the NW Indian Himalaya involving early NE-directed tectonics, weakness in the upper crust, reduced erosion at the orogenic front and rapid exhumation along both the ZSZ and the MSZ.

Effect of knotting on polymer shapes and their enveloping ellipsoids.

We simulate freely jointed chains to investigate how knotting affects the overall shapes of freely fluctuating circular polymeric chains. To characterize the shapes of knotted polygons, we construct enveloping ellipsoids that minimize volume while containing the entire polygon. The lengths of the three principal axes of the enveloping ellipsoids are used to define universal size and shape descriptors analogous to the squared radius of gyration and the inertial asphericity and prolateness. We observe that polymeric chains forming more complex knots are more spherical and also more prolate than chains forming less complex knots with the same number of edges. We compare the shape measures, determined by the enveloping ellipsoids, with those based on constructing inertial ellipsoids and explain the differences between these two measures of polymer shape.

The Quaternary Active Faults Database of Iberia (QAFI v.2.0)

The Quaternary Active Faults Database of Iberia (QAFI) is an initiative lead by the Institute of Geology and Mines of Spain (IGME) for building a public repository of scientific data regarding faults having documented activity during the last 2.59 Ma (Quaternary). QAFI also addresses a need to transfer geologic knowledge to practitioners of seismic hazard and risk in Iberia by identifying and characterizing seismogenic fault-sources. QAFI is populated by the information freely provided by more than 40 Earth science researchers, storing to date a total of 262 records. In this article we describe the development and evolution of the database, as well as its internal architecture. Aditionally, a first global analysis of the data is provided with a special focus on length and slip-rate fault parameters. Finally, the database completeness and the internal consistency of the data are discussed. Even though QAFI v.2.0 is the most current resource for calculating fault-related seismic hazard in Iberia, the database is still incomplete and requires further review.

Vuosaaren sataman sähköverkon suojaus

Insinöörityössä on tutkittu Vuosaareen rakennettavan sataman omistaman sähköverkon topologiaa, tehonjakoa ja ennen kaikkea niitä toteutusperiaatteita, joilla sataman sähköverkko suojataan ylikuormituksia, oikosulkuja, ja maasulkuja vastaan. Työn alussa on esitelty yleisesti koko Vuosaaren satamahanke, siihen liittyvät taustat, toimijat, kustannukset ja liikenneyhteydet. Seuraavaksi on esitelty läpileikkaus relesuojaustekniikan perusteista ja käyty läpi suojareletyypit ja -lajit sekä mittamuuntajat. Työssä on esitelty eri suojauskohteiden toteutusperi-aatteet sekä sulakesuojaus. Edelleen työssä on esitelty Vuosaaren sataman sähköverkon rakenne, sen komponentit ja peruskäyttötilanteet sekä se osa Helenin verkkoa, josta satama saa syöttönsä. Työssä on laskettu sataman verkon eri kohdissa esiintyvät maksimi- ja minimioikosulkuvirrat IEC60909 mukaisesti sekä lasketaan karkeasti esiintyvät maasulkuvirrat. Työssä esitellään ne suojausperiaatteet, joiden avulla sataman verkon suojauksesta saadaan järkevä kokonaisuus. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että taustaverkon oikosulkutehon ollessa kyseisellä alueella niinkin suuri, sataman sähköverkossa oikosulkuvirtojen suhteen ei aiheudu ongelmia. Riittävä oikosulkusuojaus saadaan helposti aikaan aikaporrastuksilla. Maasulkuvirtojen suhteen sataman verkolla on marginaalinen rooli Helenin taustaverkkoon nähden, joten maasulkusuojaus saadaan toimivaksi suunnatuilla suojilla täydennettynä aikaporrastuksella.

Auktorisoitujen tilintarkastajien valvonta: Hyvä tilintarkastustapa TILA:n ja VALA:n valvontaratkaisuissa vuosina 1995-2004

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää Keskuskauppakamarin tilintarkastuslautakunnan ja Valtion tilintarkastuslautakunnan valvontaratkaisujen vaikutusta hyvään tilintarkastustapaan. Tavoitteeseen päästiin alatavoitteiden kautta: a) selvittämällä tilintarkastukselle asetetut vaatimukset ja tilintarkastajien valvonnan periaatteet, b) tarkastelemalla valvontaratkaisujen kautta tilintarkastajien velvollisuuksia: riippumattomuutta, salassapitovelvollisuutta sekä ammattitaitoa ja huolellisuutta, c) tutkimalla, millaisia seikkoja Keskuskauppakamarin tilintarkastuslautakunta ja Valtion tilintarkastuslautakunta korostavat ja nostavat esiin valvontaratkaisujen yhteydessä d) tutkimalla, mihin edellä mainitut valvontaorganisaatiot kiinnittävät huomiota valvontaratkaisujen käsittelyssä ja mihin päätökset perustuvat. Tutkimus on luonteeltaan kvalitatiivinen ja deskriptiivinen. Se on myös normiperustainen, koska tilintarkastuksen taustalla vaikuttavat erilaiset lait, asetukset ja suositukset. Tutkimuksen empiirinen aineisto koostuu Keskuskauppakamarin tilintarkas tuslautakunnan ja Valtion tilintarkastuslautakunnan valvontaratkaisuselosteista vuosilta 1995-2004. Tutkimuksen perusteella valvontaratkaisut muokkaavat hyvää tilintarkastustapaa. Tilintarkastuslautakunta julkaisee ratkaisujen johdosta kannanottoja, antaa tarvittaessa tilintarkastusalan säännöstöä täydentäviä suosituksia ja ohjeita sekä esittää oman kannanottonsa tulkinnanvaraisiin seikkoihin. Valvontaratkaisut perustuvat voimassa olevaan säädöstöön, tilintarkastusalan suosituksiin ja toimielinten aiempiin ratkaisuihin. Tilintarkastajien toiminnan arvioinnissa tilintarkastajan tekemän virheen olennaisuudella on keskeinen merkitys. Lisäksi arvioinnissa kiinnitetään erityisesti huomiota tilintarkastajien toimintaan kokonaisuutena ja siihen, onko ulkopuolinen voinut saada virheen johdosta väärän käsityksen. Ratkaisuissa korostuu säätiöiden, julkisen kaupankäynnin kohteena olevien yhtiöiden sekä erikoistarkastusten erityinen tarkastusvastuu.

On the Condition Monitoring of Induction machines

The research of condition monitoring of electric motors has been wide for several decades. The research and development at universities and in industry has provided means for the predictive condition monitoring. Many different devices and systems are developed and are widely used in industry, transportation and in civil engineering. In addition, many methods are developed and reported in scientific arenas in order to improve existing methods for the automatic analysis of faults. The methods, however, are not widely used as a part of condition monitoring systems. The main reasons are, firstly, that many methods are presented in scientific papers but their performance in different conditions is not evaluated, secondly, the methods include parameters that are so case specific that the implementation of a systemusing such methods would be far from straightforward. In this thesis, some of these methods are evaluated theoretically and tested with simulations and with a drive in a laboratory. A new automatic analysis method for the bearing fault detection is introduced. In the first part of this work the generation of the bearing fault originating signal is explained and its influence into the stator current is concerned with qualitative and quantitative estimation. The verification of the feasibility of the stator current measurement as a bearing fault indicatoris experimentally tested with the running 15 kW induction motor. The second part of this work concentrates on the bearing fault analysis using the vibration measurement signal. The performance of the micromachined silicon accelerometer chip in conjunction with the envelope spectrum analysis of the cyclic bearing faultis experimentally tested. Furthermore, different methods for the creation of feature extractors for the bearing fault classification are researched and an automatic fault classifier using multivariate statistical discrimination and fuzzy logic is introduced. It is often important that the on-line condition monitoring system is integrated with the industrial communications infrastructure. Two types of a sensor solutions are tested in the thesis: the first one is a sensor withcalculation capacity for example for the production of the envelope spectra; the other one can collect the measurement data in memory and another device can read the data via field bus. The data communications requirements highly depend onthe type of the sensor solution selected. If the data is already analysed in the sensor the data communications are needed only for the results but in the other case, all measurement data need to be transferred. The complexity of the classification method can be great if the data is analysed at the management level computer, but if the analysis is made in sensor itself, the analyses must be simple due to the restricted calculation and memory capacity.

Automaattisen pakkauskoneen käyttövarmuuden varmentaminen

Työn tavoitteena oli selvittää ja varmistaa uuden pakkauskoneen riittävä käyttövarmuus. Käyttövarmuuden selvittämistä varten tutustuttiin käyttövarmuuden käsitteisiin jatunnuslukuihin, sekä selvitettiin kunnossapidon merkitystä käyttövarmuuteen. Pakkauskoneen käyttövarmuutta analysoitiin vikapuumallin avulla. Analysointia varten laadittu vikapuumalli koostuu 391 perustapahtumasta ja yhteensä 629 tapahtumasta. Käyttövarmuusanalyysi suoritettiin kvalitatiivisesti ja kvantitatiivisesti. Analysointi painottuu kuitenkin kvantitatiiviseen simulointiin. Käyttövarmuusanalysoinnin apuna käytettiin simulointiohjelmaa. Käyttövarmuusvaatimukseksi asetettiin 99 % käytettävyys vuoden käyttöjakson aikana. Vikapuuanalyysin tuloksena saatiin arvio pakkauskoneen kokonaiskäytettävyydestä. Kokonaiskäytettävyydeksi muodostui 96,44 %, joka ei täytä käyttövarmuusvaatimusta. Yksittäisistä komponenttityypeistä epäluotettavimpia olivat liimalaitteiston ja paineilmajärjestelmän komponentit. Analysointityökalun avulla voitiin osoittaa käyttövarmuutta parantavien osatekijöiden vaikutukset saatuun kokonaiskäytettävyyteen. Käyttövarmuuteen voitiin vaikuttaa kunnossapidon avulla, lyhentämällä korjausaikaa ja varmentamalla komponentteja. Esitettyjen keinojen avulla käytettävyyttä on mahdollista nostaa n. 2,18 prosenttiyksikköä. Toimenpidesuositukset esitettiin saatujen tulosten ja työssä havainnoitujen asioiden perusteella. Käytettävyyden parantamiseksi ja varmistamiseksi suositetaan oikeanlaisia kunnossapitotoimenpiteitä, tehokkaan vikadiagnostiikan rakentamista sekä antureiden varmentamista. Käyttökunnonvalvonta suositetaan suoritettavaksi määräaikaistarkastuksina. Käyttökuntoa on aloitettava seuraamaan pidemmällä aikavälillä tapahtuvina häiriöraportointeina. Lisäksi tulevaisuudessa on vaadittava käyttövarmuustakuut toimittajilta laitehankintojen yhteydessä.

Monipolttoainekattilan päästöjen tarkkailu ja raportointi

Suurten polttolaitosten päästöjen tarkkailu- ja raportointivaatimukset ovat uudistuneet viime vuosina paljon. Suurimpia muutosten aiheuttajia ovat Valtioneuvoston asetus 1017/2002 ja standardi EN-14181. Tässä työssä kuvataan uudet vaatimukset täyttävän päästöjen tarkkailu- ja raportointijärjestelmän rakentaminen monipolttoainekattilalle. Aluksi esitellään mitä uusia vaatimuksia päästöjen tarkkailulle ja raportoinnille on tullut viime aikoina. Lisäksi selvitetään vaatimusten mahdolliset ristiriidat ja ristiriitatilanteiden ratkaisutavat. Seuraavaksi esitellään vaatimukset täyttävän järjestelmän määritelmät. Erityisestiselvitetään kattilan erityispiirteiden vaatimia ratkaisuja. Lopuksi esitellään päästöjen tarkkailu- ja raportointijärjestelmän käyttökokemuksia ja parantamismahdollisuuksia. Kaikki tarkastelut tehdään ensisijaisesti toiminnanharjoittajan näkökulmasta. Järjestelmä toteutettiin Stora Enso Oyj:n Heinolan Flutingtehtaan voimalaitoksen pääkattilalle, jossa käytetään laajaa polttoainevalikoimaa. Toteutuspaikan valinta tehtiin sillä perusteella, että uudet päästöjen tarkkailu- ja raportointivaatimukset ovat erityisen haasteellisia monipolttoainekattiloiden tapauksessa. Työssä selvitetään järjestelmän soveltamismahdollisuuksia myös kahdella muulla Stora Enson tehtaalla. Käyttöönottovaiheen johtopäätöksenä todettiin päästöjen tarkkailu- ja raportointijärjestelmän täyttävän sille asetetut vaatimukset. Lisäksi havaittiin, että toiminnanharjoittajan kannattaa panostaa erityisesti järjestelmän joustavuuteen, luotettavuuteen, helppokäyttöisyyteen ja vikasietoisuuteen. Toiminnanharjoittaja pystyy määrittelyvaiheessa vaikuttamaan järjestelmän ominaisuuksiin helpommin ja edullisemmin kuin käyttöönoton jälkeen. Toiminnanharjoittajalta vaadittu työtuntimäärä arvioitiin Heinolan Flutingtehtaan tapauksen perusteella. Lopuksi selvitettiin mahdollisia tulevaisuuden kehityskohteita vastaavissa järjestelmissä.

Control hardware and Condition Monitoring System for Intersector Weld/Cut Robot

Työ sisältää ohjaislaitteiston vertailun ja valinnan rinnakkaisrakenteista robottia varten sekä kunnonvalvontajärjestelmän periaatteiden laadinnan kyseistä robottia varten. Ohjauslaitteisto sisältää teollisuustietokoneen sekä kenttäväylän. Sekä tietokoneesta että väylästä on teoriaosuus ja yksityiskohtaisempi valintaosuus. Teoriaosuudessa selitetään tarkemmin laitteiden toimintaperiaatteista. Valintaosuudessa kerrotaanmiksi jokin tietty laite on valittu käytettäväksi robotin ohjauksessa. Kunnonvalvontateoria ja rinnakkaisrakenteisen robotin kunnonvalvonnan keinot ovat työn toinen osa. Teoriaosa sisältää yleisluonteisen selvityksen vikaantumisesta ja valvonnasta. Erikoisrobotin kunnonvalvonnan keinot esitetään työssä tietyssä järjestyksessä. Ensin esitetään mahdolliset vikatilanteet. Toisessa kohdassa havainnollistetaan vikojen havaitseminen.