Kuukausi: huhtikuu 2023

Geologian alkulähteillä – osa 1/2

Nyt otamme pienen tauon Suomen kallioperän kehitysvaiheiden läpi käymiseen. Olemme nimittäin olleet koko huhtikuun WSOY:n kirjallisuussäätiön residenssissä Edinburghissa ja kerromme täältä kuulumisia!

Geologian tieteenalan kehityksen kannalta Skotlanti on eräs merkittävimmistä alueista maailmassa. Yksi geologian pioneereista, luonnontieteilijä James Hutton (1726–1797), teki täällä käänteentekeviä havaintoja kivistä Skotlantilaisen valistuksen aikoihin 1700-luvun lopulla.

James Hutton. Henry Raeburnin (1756–1823) öljyvärimaalaus vuodelta 1776. (public domain)

Noin 50 kilometriä Edinburghista itään Pohjanmeren rannalla, lähellä pientä kylää nimeltään Cockburnspath, sijaitsee paikka nimeltään Siccar Point. Hutton vieraili paikalla vuonna 1788. Silloin hän kiinnitti huomiota hiekkakiviin, joita paikalla on kahta erilaista. Alemmassa harmaassa hiekkakivessä kerrokset näyttivät olevan pystyssä. Sen päällä oli punertavaa hiekkakiveä, joka oli enemmän vaaka-asennossa, vaikkakin silti vähän kallellaan. Punertavan hiekkakiven kerrokset leikkasivat terävästi harmaan hiekkakiven kerroksia.

Siccar Point

Hutton kollegoineen ymmärsi, että tällaisen muodostuman syntyyn on tarvittu aivan älyttömästi aikaa – paljon enemmän kuin se 6000 vuotta, mihin arkkipiispa James Ussher (1581–1656) oli päätynyt Raamatun sukulinjoja laskemalla reilu sata vuotta aikaisemmin. Ensin harmaan hiekkakiven on täytynyt kerrostua ja kivettyä, sitten kääntyä pystyyn, sen jälkeen kulua osittain pois, ja lopuksi peittyä punertavilla hiekoilla, jotka vuorostaan kivettyivät ja vielä kallistuivat alkuperäisestä asennostaan.

Elina istuu pystyyn kääntyneiden harmaiden hiekkakivikerrostumien päällä Siccar Pointilla. Hänen takanaan on vaaka-asentoisempia punertavia hiekkakiviä. Elinan käsi on epäjatkuvuuspinnalla, jonka kohdalla on 65 miljoonan vuoden hiatus eli ajanjakso, jolta kerrostumat puuttuvat.

Nykyään tiedämme, että harmaa hiekkakivi on iältään 435 miljoonaa vuotta eli siluurikautinen. Se poimuttui ja kääntyi pystyyn Kaledonisessa vuorijonopoimutuksessa, kun Laurentian ja Baltican muinaismantereet törmäsivät. Punertava hiekkakivi kerrostui 370 miljoonaa vuotta sitten devonikaudella. Kivilajien ikäero on siis noin 65 miljoonaa vuotta. Hutton oli oikeassa ja oli kuvannut tärkeän epäjatkuvuuspinnan, jossa vierekkäin esiintyvillä geologisilla muodostumilla on merkittävä ikäero.

Geotieteilijä James Hallin (1761–1832) luonnos Siccar Pointin hiekkakivikerrostumista. Hän ja luonnontieteilijä John Playfair (1748–1819) olivat Huttonin mukana Siccar Pointilla vuonna 1788. (public domain)

Kaledonisella vuorijonopoimutuksella oli muuten myös vaikutuksia Suomen kallioperään. Silloin työntyivät muun muassa Saana-tunturin huipun muodostavat sedimenttikivet niitä paljon vanhemman kallioperän päälle. Saanankin kerrostumien alla on siis merkittävä epäjatkuvuuspinta!

-> Osa 2/2

Kallioperämme tarina, osa 8 – Etelä-Suomen perusta luotiin

Noin 1900 miljoonaa vuotta sitten alkoi toden teolla tapahtua myös Etelä-Suomessa. Sarja pienten mannerkappaleiden törmäyksiä päin Itä- ja Pohjois-Suomen arkeeisia osia käynnistyi nykyisestä lounaasta. Alkoi Svekofenninen orogenia eli vuorijonopoimutus.

Etelä-Suomen kohdalla oli tällöin alityöntövyöhyke, mahdollisesti useita sellaisia. Mannerkappaleiden mosaiikki oli luultavasti aluksi hieman samanlainen kuin nykyisessä Indonesiassa ja kehittyi siitä enemmän nykyisten Andien kaltaiseksi ympäristöksi. Törmäyksen loppuvaiheessa paikalla kohosi Himalajan korkuinen poimuvuoristo, kun mannerkappaleet olivat kasautuneet yhteen ja alityöntö loppunut. Törmäys oli kaikkinensa ohi noin sadassa miljoonassa vuodessa.

Törmäyksessä maan uumeniin poimuttui sulkeutuvien merialtaiden sedimenttejä sekä tulivuorikaarien kiviä. Ne metamorfoituivat ja poimuttuivat, mutta ovat paikoin edelleen alkuperäiset piirteensä hyvin säilyttäneitä. Niitä leikkaavat vuoriston uumenissa kiteytyneet erilaiset magmakivet eli syväkivet. Osa niistä syntyi törmäyksen viimeisissä vaiheissa, kun poimuvuoriston juuret sulivat osittain.

Tampereen liuskealue.
Vihreä = tummia tulivuorikiviä; keltainen = vaaleita tulivuorikiviä; sininen = metamorfoituneita savisia sedimenttikiviä (liuskeita, gneissejä ja migmatiitteja); harmaa = metamorfoituneita hiekkakiviä; oranssi = syväkiviä.
Pikkukuvan yksinkertaistetut kokonaisuudet: a) Arkeeinen (>2500 milj. v.) kratoni; b) Kratonin päälle ja reunoille muodostuneita kiviä (2500-1900 milj. v.); c) Svekofennisen orogenian kallioperää (1900-1800 milj. v.); d) Nuorempaa prekambrista kallioperää (1800-540 milj. v.); e) Paleotsooista kallioperää (<540 milj. v.; muun muassa Kaledonidit).

Tampereen liuskealue sisältää eräitä Suomen parhaiten säilyneitä kaariympäristön kiviä. Alue on ollut perinteinen Helsingin yliopiston geologian opiskelijoiden kohde kallioperäkartoituskurssilla. Siellä mekin opimme kartoittamaan kallioita ja tunnistamaan kivilajeja, muun muassa 1900 miljoonaa vuotta vanhojen tulivuorten purkauskerrostumia!

Helsingin yliopiston kallioperäkartoituskurssilla vuonna 2010

-> seuraava Osa 9

-> edellinen Osa 7

-> alkuun Osa 1

Kallioperämme tarina, osa 7 – Se alkuperäinen Kainuunmeri?

Silloin kun nykyisillä Lapin alueilla oli 2,0-1,9 miljardia vuotta sitten käynnissä mannerkappaleiden törmäyksiä (joissa muodostui esimerkiksi Lapin granuliittikaari ja Kittilän alloktoni), etelämmässä maamassojemme muinainen ydin oli repeämässä.

Noin 1,95 miljardia vuotta sitten syntyi pieni meren alku, joka muistutti geologisesti hieman nykyistä Punaistamerta Arabian niemimaan ja Afrikan välissä. Repeämään alkoi muodostua uutta basalttista merenpohjaa.

Tämä repeämisyritys jäi kuitenkin lyhytaikaiseksi. Jo noin 1,93 miljardia vuotta sitten alkoivat maankamaraamme kohdanneen ehkä suurimman mullistuksen, Svekofennisen vuorijonopoimutuksen ensi sävelet. Tällöin piskuinen merellinen repeämä alkoi sulkeutua ja lopulta osia siitä työntyi mantereisen kuoren päälle.

Nämä merenpohjan jäänteet tyynylaavoineen, levyjuonistoineen ja vaippakerroksen osineen tunnetaan nykyisin Jormuan ofioliittina. Ne ovat keskeinen osa Kajaanin kaupungin pohjoispuolen kallioperää. Paikalliset nimittävät Oulujärveä ”Kainuunmereksi”, mutta nimitys sopisi hyvin ofioliitillekin.

Jormuan ofioliitin merenpohjan basalttisten laavojen syöttökanavaverkostoa eli levyjuonistoa.

1980-luvulla tunnistettu Jormuan ofioliitti on edelleen yksi maailman vanhimmista nykypäiviin asti säilyneistä merellisen kivikehän kappaleista. Jormuan löytämisen jälkeen esimerkiksi Kiinasta ja Grönlannista on kuvattu 2,5 ja 3,8 miljardia vuotta vanhat ofioliittiehdokkaat. Niiden alkuperää on kuitenkin kyseenalaistettu, koska ne eivät ole kovin hyvin säilyneitä.

-> seuraava Osa 8

-> edellinen Osa 6

-> alkuun Osa 1