Kuukausi: heinäkuu 2022

Rauta päätyi muinaismerten pohjalle

Raudan ruostuminen on jokaiselle tuttu ilmiö. Kiusallisuudestaan huolimatta se paljastaa, että ilmakehässämme on vapaata happea, joka on meille elintärkeää. Ruostuessaan rauta nimittäin hapettuu ja muodostaa erilaisia yhdisteitä hapen ja vedestä peräisin olevan vedyn kanssa.

Muinaisella maapallolla ei juuri ollut vapaata happea. Miljardi vuotta sitten sitä oli alle kymmenesosa nykyisestä ja yli 2,5 miljardia vuotta sitten ei käytännössä ollenkaan. Tällöin rauta ei ruostunut maan pinnalla vaan hapettui vasta valtamerissä, jossa muinaiset pieneliöt tuottivat happea elintoiminnoissaan.

Valtamerissä tapahtuvan raudan hapettumisen kautta muodostuivat raitaiset rautamuodostumat, joskus myös geoslangissa ”biffeiksi” kutsutut (engl. banded iron formation, BIF). Niissä vuorottelevat tummat magnetiitista (raudan oksidi) ja vaaleat piidioksidista koostuvat kerrokset. Kerrosten vuorottelu johtuu luultavasti vapaan hapen tai raudan pitoisuuden kausittaisesta vaihtelusta.

Suomen iäkkäästä kallioperästä löytyy raitaisia rautamuodostumia useista paikoista. Tässä kuvattuna ovat esimerkit Kittilän Haurespäältä ja Kuhmosta Hietaperän läheiseltä Pahakankaalta. Magneetti tarttuu tummiin kerroksiin kuin jääkaapin oveen. Asia on siis biffi!

Keski-Maan maisemia ja maapallon vaippaa Sodankylän Nuttioilla

Sodankylän Nuttioiden Vainiolaen pohjoisimmalle nyppylälle kavutessa tuntuu kuin tepastelisi fantasiatarinassa. Kivet ovat jylhiä ja punertavan tummanruskeita ja kasvillisuus karua. Kun istahtaa lepäämään, voi kuvitella vaikka Keski-Maan tarinoista tutun Klonkun tarkkailevan sinua kivenkolosta.

Vainiolaen huippujen ainutlaatuisen tunnelman lisäksi myös huippuja muodostava kivet ovat hyvin erityisiä. Ne ovat nimittäin olleet osa maapallon vaippakerrosta, joka usein merkitään planeettamme poikkileikkausta esittäviin kaavakuviin punertavilla väreillä. Vainiolaen kallioaines eroaa selvästi tavallisen kuoren koostumuksesta: se sisältää vain vähän niitä alkuaineita, joita löytyy paljon maapallon kuoresta. Vainiolaen vaippakivet ovatkin kuoren sulamisjäännöstä.

Miten kummassa maapallon vaippaa on saatu Vainiolaen päälle? Noin kaksi miljardia vuotta sitten litosfäärilaatat törmäilivät toisiinsa ja osa vaipan ylimmistä osista eriytyi omaksi lohkokseen työntyen siirrospintoja pitkin kuoren sisään. Vainiolaen kivien kontaktit muihin alueen kiviyksiköihin ovat tällaisten siirrosten rajaamia. Kuoren sisuksista vaipan kappaleet sitten hiljalleen paljastuivat Lapin nykyiselle maankamaralle.

Vaipan alkuperäisestä olemuksesta ei ole paljoakaan Vainiolaen kivissä jäljellä, ja niiden mineraalikoostumuskin on myöhemmissä prosesseissa miltei täysin muuttunut. Ne koostuvat suureksi osaksi mineraalista nimeltä serpentiini ja kiviä kutsutaan serpentiniiteiksi. Monilla serpentiniiteillä on tunnusomainen ”norsunnahkainen” ruskea rapautumispinta. Näin on myös Vainiolaella, ja tämä osaltaan luo alueelle mystistä tunnelmaa.

Sattasvaaran rinteiden vedenalaiset laavat

Sattasvaara on kaunis, harmaa ja 360 metrin korkeuteen kohoava nyppylä noin 20 kilometriä pohjoiseen Sodankylästä. Sen rinteillä on paljastuneena merenpohjaan purkautuneiden laavojen ja muiden purkauskivien kivettyneitä jäänteitä. Vierailimme paikan päällä heinäkuussa ja ehdimme retkellämme nähdä tyynylaavan tyynyn ja laavapatjan rakoilua, jotka Geologian tutkimuskeskuksen tutkijat meille ystävällisesti vinkkasivat. Sattasvaaran purkauskivet ovat kiteytyneet yli kaksi miljardia vuotta sitten hyvin kuumista kivisulista. Sellaisia ei niistä ajoista jäähtyneen nyky-maapallon pinnalla enää tavata.

Sattasvaara muistuttaa ulkomuodoltaan rapautunutta tulivuorta ja onpa sitä sellaiseksi ehdotettukin – kraatereineen kaikkineen. Samoin kuin muutkin Suomen samanikäiset vulkaaniset muodostumat, myös Sattasvaaran kerrostumat ovat kuitenkin hautauduttuaan paistuneet ja taipuilleet kilometrien syvyydellä kuoressa. Ne ovat siis uudelleenkiteytyneitä eli metamorfoituneita ja niitä tulisi siksi kutsua metavulkaniiteiksi. Lisäksi Sattasvaaran muodostumaa ympäröivät ja leikkaavat graniittiset kivet, jotka ovat nekin syntyneet syvällä kuoressa. Tulivuorten pinnanmuodot eivät selviä kuoren syvyyksiin ja takaisin pinnalle tällaisessa höykytyksessä.

Muutama kilometri Sattasvaarasta koilliseen sijaitsee sitä ulkomuodoltaan muistuttava Kannusvaara. Se koostuu kvartsiitista eli metamorfoituneesta hiekkakivestä. Lapin vaarat ja tunturit ovatkin tulivuorten sijaan jään ja veden aiheuttaman eroosion muokkaamia poimuvuoriston jäännöksiä. Ne koostuvat erilaisista kivilajeista – pääosin rapautumista hyvin kestävästä kvartsiitista – ja ovat saaneet nykyiset muotonsa ja korkeuseronsa viimeiset pari miljoonaa vuotta vallinneena jääkausiaikana. Miljardien vuosien takaiset pinnanmuodot ja tulivuoret ovat jo aikapäiviä sitten hävinneet.

Vaikka Sattasvaara ei ole nykypäiviin saakka säilynyt varsinainen tulivuori, on sen rinteillä näkyvissä poikkeuksellisen hyvin säilyneitä esimerkkejä muinaisista purkauskivistä. Suosittelemme paikalla vierailua kaikille! Tarkkana on kuitenkin syytä olla, jotta erottaa vulkaaniset rakenteet jäkäläisen rakkakivikon seasta.

Luonnon jalokivitehtaat

Miten kivissä olevat suuret ja kauniit mineraalikiteet muodostuvat? Joskus kiteet näyttävät niin upeilta ja niiden särmät niin säännönmukaisilta, että voi olla vaikea kuvitella niiden syntyneen luonnollisesti. Totuus on kuitenkin taas tarua ihmeellisempää.

Kiteet kasvavat suuriksi ja omamuotoisiksi (kidepinnat selvästi näkyvissä), jos ne saavat kasvaa rauhassa eli jos kiteytymisolosuhteet pysyvät pitkään vakaina. Vakaissa olosuhteissa alkuaineilla on aikaa löytää oma paikkansa muodostuvien mineraalien kidehilassa. Olosuhteiden lisäksi myös kivisulan koostumus ja ominaisuudet vaikuttavat asiaan. Jos kivisula on hyvin juoksevaa, eli sillä on alhainen viskositeetti, alkuaineet liikkuvat vapaammin, joka sekin edesauttaa suurien kiteiden kasvua. Tämän vuoksi runsaasti vettä sisältävistä kivisulista ja liuoksista kiteytyvät mineraalit ovat usein suuria.

Pegmatiitit, eli hyvin kookkaista mineraaleista koostuvat magmakivet, ovat kivisulien viimeisenä jähmettyviä taskuja. Niihin on rikastunut paljon harvinaisia alkuaineita ja molekyylejä, jotka eivät ole kelvanneet aikaisemmin sulasta kiteytyneille mineraaleille. Pegmatiittisulissa on usein runsaasti esimerkiksi vettä, fluoria ja klooria, jotka kaikki alentavat kivisulan viskositeettia. Muita harvinaisia pegmatiitteihin rikastuneita alkuaineita ovat muun muassa boori, beryllium, litium, rubidium ja torium. Pegmatiiteista löydetäänkin usein näitä harvinaisia alkuaineita sisältävien mineraalien suuria ja kauniita kiteitä, ja ne ovat merkittäviä kohteita geologeille ja alan harrastajille.

Kävimme geologi ja tutkija Henrik Kalliomäen kanssa tutustumassa Someron ja Tammelan alueen pegmatiittiesiintymiin. Vierailemillamme kohteilla oli muun muassa heksagonisen muotoista berylliä ja mustia, tikkumaisia turmaliinikiteitä. Suurimmat turmaliineista olivat poikkileikkaukseltaan ruokalautasen kokoisia! Näistä pegmatiiteista tavataan myös litiumia paljon sisältäviä mineraaleja, jotka kiinnostavat akkumineraalien etsijöitä.

On vaikea valita, mitä ja minkä esiintymän kiteitä kuvaisi lähikuviin kirjaa varten – yliopiston kokoelmissa on nimittäin valinnanvaraa. Onko ehdotuksia?