Kuukausi: helmikuu 2023

Kallioperämme tarina, osa 1 – Suuri jakolinja

Karkeasti Raahesta Tohmajärvelle kulkee geologinen raja, joka jakaa kallioperämme perustan kahteen osaan. Pohjoinen puoli koostuu suurelta osin ikivanhoista arkeeisista (> 2,5 miljardia vuotta) gneisseistä ja graniiteista. Eteläinen puolisko on vähintään 500 miljoonaa vuotta nuorempaa.

Kumpikaan puolisko ei suinkaan ole niin yksinkertainen kuin yllä oleva suurpiirteinen kartta antaa ymmärtää. Ne koostuvat useissa eri kehitysvaiheissa syntyneistä magma-, sedimentti- ja metamorfisista kivistä. Lisäksi arkeeisen puoliskon päällä ja sisällä on myös sitä paljon nuorempia muodostumia.

Toistaiseksi vanhin löydetty arkeeinen kivemme on Pudasjärven Siurualta. Kiven muodostumisikä on noin 3,5 miljardia vuotta ja siitä löydetty vanhin yksittäinen kide on iältään noin 3,7 miljardia vuotta. Jos maapallon ikä käsitettäisiin vuorokautena, kello näytti kiteen kiteytyessä seitsemäntoista yli neljä aamuyöllä. Elettiin maapallon lapsuutta.

Siuruan gneissin syntyresepti oli todennäköisesti seuraavanlainen: Aivan aluksi tuotetaan tulivuoritoiminnan kautta basalttista laavakiveä. Se kyllästetään vedellä ja kuumilla liuoksilla ja haudataan syvälle maankuoreen. Tämän jälkeen basalttinen kivi sulatetaan osittain. Muodostuneet sulat kerätään yhteen ja ne jähmettyvät hiljalleen uudeksi kiveksi. Myöhemmissä myllerryksissä kivi vielä kiinteässä tilassa muuttaa muotoaan ja uudelleenkiteytyy. Lopputuloksena on voimakkaasti muuntunut ja suuntautunut karkearakeinen kivi, gneissi. Armotonta menoa suorastaan – ja aikaakin reseptin toteuttamiseen tarvitaan!

Pohjois- ja Itä-Suomen ikivanhoista alueista alkaa kallioperämme tarina, jonka käymme pääpiirteissään läpi tässä nyt alkavassa blogisarjassa, joka raottaa tulevan kirjamme taustatarinaa. Mukana on jo tuttuja paikkoja, mutta myös uusia tuttavuuksia!

Maapallon arkeeisen (>2,5 miljardia vuotta) kallioperän alueet. Lähde täällä.

-> seuraava Osa 2

Kiven iän selvittämisestä lyijyttömään bensiiniin

Mitä hyötyä on ikivanhojen kivien tutkimisesta? Tämä kysymys tulee toisinaan vastaan, ja lähtökohta kysymykselle on ymmärrettävä. Voi olla vaikea nähdä suoraa yhteyttä miljardeja vuosia vanhan kivimöykyn ja nykyisen yhteiskuntamme välillä.

Suuri osa maapallomme luonnonvaroista kuitenkin liittyy muinaisiin kiviin, ja usein tulivuoriperäisiin sellaisiin. Niiden perustutkimus voi myös johtaa yllättäviin tapahtumaketjuihin, jotka vaikuttavat suoraan arkeemme. Näin oli myös seuraavassa tapauksessa.

Kiven ikämääritys voidaan tehdä esimerkiksi radioaktiiviseen hajoamiseen perustuvalla uraani-lyijy-menetelmällä. Ensimmäiset tarkat uraani-lyijy-ajoitukset kivistä tehtiin 1950-luvulla Yhdysvalloissa. Aluksi geokemisti Clair C. Pattersonin (1922-1995) tekemissä analyyseissa oli koko ajan pientä epätarkkuutta: lyijyä ei millään saanut analysoitua täysin luotettavasti. Patterson oivalsi, että lyijyä, myrkyllistä raskasmetallia, oli ylen määrin kaikkialla ympäristössä. Hän päätti eristää laboratorionsa tarkasti ulkomaailmasta ja analyysit alkoivat sujua.

Myöhemmin Patterson alkoi kollegoineen tutkia lyijyn yleisyyttä ja tuoda aihetta esille yhteiskunnalliseen keskusteluun. Tutkimus ja valistustyö johtivat lopulta lyijyttömän bensiinin kehittämiseen ja sitä kautta lyijypäästöjen ja -myrkytysten merkittävään vähenemiseen. Tätä ennen Patterson oli vuonna 1956 julkaissut ensimmäisen meteoriittien U-Pb-ajoitukseen perustuvan arvion maapallon iästä: 4,55 ± 0,07 miljardia vuotta.

Tällaiset tapahtumaketjut ovat perustutkimuksen suola – esimerkiksi sähköä, puhelinta tai tietokonetta ei olisi keksitty ilman ympäröivästä maailmasta kiinnostuneiden ihmisten yllättäviä löytöjä. Kun tutkijat saavat vapaasti kokeilla aiemmin tuntemattomia asioita, syntyy uutta tietoa. Soveltava tutkimus ei yksin tähän kykene, sillä se hyödyntää suurelta osin jo olemassa olevaa tietoa. Jos tietäisimme aina etukäteen, mihin tutkimuksemme johtavat, ei tutkimuksella olisi mitään virkaa.

Tästä syystä myös geologinen perustutkimus on ollut ja on edelleen tärkeää. Tulevaisuudessa geotieteet ovat vieläpä erityisasemassa, kun erilaisiin haasteisiin etsitään ratkaisuja. Näihin kuuluuu esimerkiksi sen lyijyttömän bensiinin korvaaminen vähäpäästöisemmillä energialähteillä.

Tulivuorten jälkiä Etelämantereella ja Suomessa

Hei kaikki! Helmikuun alussa Jussi kotiutui onnellisesti Etelämantereelta. Tutkimusmatka oli erittäin onnistunut ja sen vaiheista voit lukea lisää Ilmatieteen laitoksen verkkosivuilta.

Suomen etelämannertutkimusaseman, Aboan, kotivuori koostuu valtavien laakiobasalttipurkausten raunioista. Ne syntyivät Afrikan ja Etelämantereen maamassojen väliseen repeämään dinosaurusten hallitsemalla jurakaudella 180 miljoonaa vuotta sitten. Silloin Afrikka ja Etelämanner olivat vielä osa Gondwana-supermannerta.

Kallioperän tutkimisessa on etunsa: samankaltaisissa prosesseissa syntyneet kivet muistuttavat toisiaan niin Suomessa, tropiikissa kuin Etelämantereellakin. Kirjaprojektia varten tehtyjen kenttäretkiemme aikana vierailimme kotimaisten tulivuorten jäänteillä. Samanlaisia vulkaanisia rakenteita pilkistää mannerjäätikön lomasta 15 000 kilometrin päässä kotoa. Parin miljardin vuoden ikäerokaan ei haittaa. Tässä teille muutamia parhaita paloja!

Mineraaliaineksella täyttyneitä laavapatjan kaasurakkuloita eli ”manteleita” Etelämantereelta (ikä n. 180 milj. v.) ja Sallasta (ikä n. 2500-2400 milj. v.). Valtaosa kaasurakkuloista kertyy laavan pintaosiin jäähtymiskuoren alle. Etelämantereen lohkareessa, joka on ohuen laavapatjan poikkileikkaus, näkyy myös laavapatjan pohjaosaa. Siinä rakkulat ovat piippumaisia.
Basalttisessa laavassa kelluneita ”plagioklaasikukkasia” eli maasälpähajarakeiden kasaumia Etelämantereelta (ikä n. 180 milj. v.) ja Lappeenrannan Taalikkalasta (ikä n. 1600 milj. v.).
Mineraaliaineksella täyttyneitä laavapatjan rakkulasylintereitä Etelämantereelta (ikä n. 180 milj. v.) ja Sallasta (ikä n. 2500-2400 milj. v.). Rakkulasylinterit syntyvät paksun laavapatjan jähmettymisen loppuvaiheessa, kun vapautuneet kaasut ja jäljellä olevat jäännössulat kerääntyvät yhteen laavan sisällä.
Kallioperän halkeamaan tunkeutuneesta kivisulasta kiteytynyt basalttinen juonikivi Etelämantereelta (ikä n. 180 milj. v.) ja Inkoon Kopparnäsistä (ikä n. 1500 milj. v.).