Tekijä: Tulivuoret

Lisää maapallon kehärakenteesta

Palataan vielä tämä postauksen ajaksi maapallon sisuksiin. Mitä ovat maapallon eri kehät ytimestä ylöspäin ja miten ne suhteutuvat toisiinsa? Näistäkin esiintyy paljon sekaannusta.

Maapallon pinnalla törmäilevät laatat eivät koostu kuoresta vaan niihin kuuluu siis myös jähmeä osa vaippaa. Niitä yhdessä kutsutaan litosfääriksi. Kuoren ja litosfäärivaipan ero on koostumuksellinen – kuoressa on paljon graniittisia piirikkaita aineksia. Litosfäärin alla on astenosfääri, jonka alaraja on epäselvä. Astenosfäärissä esiintyy magman muodostumista ja se on helpommin muovautuva kuin litosfääri. Mesosfääri onkin sitten taas kokonaan kiinteää erittäin hitaasti virtaavaa kiveä. Tämä jako on siis kiviaineksen käyttäytymiseen liittyvä.

Maanjäristysaaltojen etenemistä mittaamalla maapallon sisuksista on saatu selville rajapintoja, jotka liittyvät korkeassa paineissa tapahtuviin mineraalien muutoksiin. Näiden perusteella vaippa voidaan vaihtoehtoisesti jakaa ylävaippaan, vaihettumisvyöhykkeeseen, alavaippaan sekä alavaipan pohjalla olevaan kaoottiseen ydinvalliin. Etenkin 660 km rajapinta on merkittävä: sen läpi nousuvirtausten on vaikea kohota ja alas painuvien laattojen vaikea sukeltaa. Vaihettumisvyöhykkeellä onkin jumissa kaikenlaista sotkua laatoista, merivedestä ja timanteista lähtien.

Suurin sekaannuksen aiheuttaja on kivikehä. Kivikehää voisi luontaisesti pitää litosfäärin synonyyminä. Mutta koko vaippahan on valtaosin kiinteää kiveä sinne ytimen rajapinnalle asti! Tulisiko kivikehää siis kuitenkin käyttää synonyyminä kuorelle ja koko vaipalle, jotka ovat nestemäisen ulkoytimen yläpuolella? Sekaannuksen aiheuttava litosfääri sai nimensä silloin, kun sen alapuolella vielä ajateltiin olevan vain magmaa tai kaasuja. Nimitys jäi elämään, vaikka kiviaineksen havaittiin myöhemmin jatkuvan maapallon sisuksissa myös litosfäärin alapuolella. Tästä kömmähdyksestä täällä kivikehän pinnalla edelleen siis sekaannumme.

Näistäkin aiheista voit lukea lisää Geologi-lehteen kirjoittamastamme artikkelista ”Kehäpäätelmiä – maapallon sisäosien rakenne ja suomenkielinen nimistö”.

Mitä on pääsiäismunamme sisällä?

Seuraa korjaus yhteen geologian ehkä yleisimmistä väärinkäsityksistä: maapallon kuori EI kellu sulan vaipan päällä! Kuoresta ja vaipan jäykästä yläosasta koostuvien kiinteiden litosfäärilaattojen lisäksi myös sen alla oleva vaippa on nimittäin miltei kokonaan kiinteää kivistä ainesta. Se virtaa kyllä, mutta hyvin hyvin hitaasti ja jähmeästi vuosimiljoonien aikana – kuin vuoriston uumenissa poimuttuvat kivikerrokset.

Pääsiäismunamme on siis suurimmaksi osaksi kiinteä. Kivisulaa esiintyy merkittäviä määriä vaipan yläosissa oikeastaan vain siellä, missä esiintyy tulivuoritoimintaa. Ainoa kokonaan sula kerros maapallomme sisällä on ulkoydin. Kananmunavertaus maapallon rakenteesta on siis hieman ontuva – ehkä se on pikemminkin keitetty sellainen kuin raaka.

Muista kuvassa mainituista maapallon sisäosien omituisuuksista voit lukea lisää Geologi-lehteen kirjoittamastamme artikkelista ”Kehäpäätelmiä – maapallon sisäosien rakenne ja suomenkielinen nimistö”.

Vihreäkivet ovat muistoja tulivuorista

Jos olet kiinnittänyt asiaan huomiota, olet varmaan törmännyt tummanpuhuviin mutta samalla hieman vihertäviin kiviin joskus ulkoillessasi. Niitä löytyy paikoin kallioista sekä lohkareina mannerjäätikön kerrostamista moreeneista.

Vihertävät tummat hienorakeiset kivet ovat ehkä maallikollekin selkeimmin tunnistettavia muinaisia tulivuoriperäisiä kiviä. Niistä voi löytyä monenlaisia rakenteita, jotka kertovat niiden vulkaanisesta ympäristöstä (katso kuva).

Kotimaista kallioperäämme on sen verran höykytelty vuosimiljardien aikana, että mustien basalttisten kivien alkuperäinen mineraalikoostumus on muuntunut. Esimerkiksi sellaiset mineraalit kuten epidootti, kloriitti ja erilaiset amfibolit antavat vihreäkivelle sille ominaisen värin. Ne kasvavat kuoreen hautautuneeseen vulkaaniseen kiveen muutaman sadan asteen lämpötilassa ja noin 10-20 kilometrin syvyydessä. Näitä paistumisolosuhteita kutsutaankin ”vihreäliuskefasieksen” olosuhteiksi.

Suomesta löytyy kymmeniä graniittisten kivien väliin puristettuja vihreäkivivyöhykkeitä, joilla tulemme vierailemaan projektin aikana. Ne ovat kotimaisen geologian ja muinaisen tulivuoritoiminnan kuumia pisteitä!

Vihreäkiviä vasemmalta ylhäältä myötäpäivään: Veteen purkautuneita tyynylaavamuodostumia Kajaanin Jormuassa; Räjähdyspurkauksessa syntynyttä heittelekiveä irtolohkareessa Helsingin Ullanlinnassa; Veteen kerrostunutta tuhka-ainesta irtolohkareessa Helsingin Uutelassa; Laavakiveä Kuhmon vihreäkivivyöhykkeellä.

Kevään tulivuoriavaus Vuosaaressa

Ensimmäinen ulkokeikka talven jälkeen ja suuntana Uutelan ulkoilualue Helsingin Vuosaaressa. Tällä alueella on parhaita paikkoja bongailla tulivuoriperäisiä kiviä pääkaupunkiseudulla. Kaikkea muutakin mielenkiintoista löytyy.

Skatanniemen itäpuolen kalliopaljastumilla on alun perin veteen kerrostuneita kivettyneitä sedimenttikerroksia. Niiden välissä on kidetuffi, joka koostuu tulivuoren räjähdyspurkauksessa kerrostuneista kiteistä ja tuhkasta. Se erottuu karkearakeisempana välikerroksena hienorakeisemman sedimenttiaineksen seasta ja siinä on kulmikkaita tummia sarvivälkekiteitä. Sen ikä on noin 1,9 miljardia vuotta ja synty-ympäristö alityöntövyohyke, geologisesti hieman kuten Indonesian tulivuorikaari nykyään.

Filbunkenin entinen luoto, joka kohoaa nyt kalliona Aurinkolahden uimarannan keskellä, koostuu myös vulkaanisista kivistä, vaikka siinä ei niin selkeästi olekaan vulkaanisia rakenteita nähtävillä. Se on mannerjäätikön tulosuunnasta (~pohjoinen) silottama ”valaanselkä”, jonka suojapuolelta (~etelä) mannerjäätikkö lohkoi paloja vietäväkseen. Kallion uurteissa näkyy ainakin kaksi hieman toisistaan poikkeavaa eri-ikäistä kulkusuuntaa. Käypä katsomassa löydätkö ne!

Uutelassa opetetaan myös Helsingin yliopiston geotieteiden kandiopiskelijoille geologista kartoitusta. Geotieteiden kandiohjelma kasvatti tänä keväänä suhteessa eniten hakijamääränsä Helsingin yliopiston koulutusohjelmista. Upea saavutus!

Tänne palaamme vielä uudestaan, kunhan lumet vielä vähän enemmän sulavat. Tiedossa muun muassa veden alle purkautuneita tyynylaavoja! Kypsyipä kallioilla käyskennellessä ajatus Vuosaaren tulivuorioppaan kirjoittamisesta ihan erillisenä teoksenaan. Olisiko kiinnostusta?

Köysiä laavan ja joen pinnassa

Kun odottelemme toiveikkaina lumien sulamista ja kivien paljastumista, niin on mahdollista tarkastella laavavirtojen analogioita jäisessä ympäristössämme.

Kuvassa on Vantaanjoen pintaa (yllä) ja köysilaavaa Islannin Þingvelliristä (alla). Täsmälleen samasta prosessista on pohjimmiltaan kyse: jähmettyvä pinta rypyttyy juoksevien sisäosien virratessa – syntylämpötiloissa jälleen eroa tuhannen astetta!

Köysilaavan pintarakenteita on säilynyt joissain Suomen yli kaksi miljardia vuotta vanhoissa vulkaanisissa muodostumissa, esimerkiksi Sallan alueella.

Kuuran- ja laavankukkia

Kivisulissa tapahtuvia prosesseja voi tarkastella yllättävissä paikoissa. Pihatiellä oli kuulaana maaliskuun aamuna kuurankukkia. Maasta tihkunut kosteus oli kohdattuaan yöksi pakastuneen ilman jäätynyt kauniiksi kidekuvioiksi tien pintaan.

Arkeeisella ajalla yli 2,5 miljardia vuotta sitten kiteytyi laavoja, joiden purkautumislämpötila oli 1500-1600 astetta. Nopeasti jäähtyessään ja suurten lämpötilaerojen vallitessa niiden sisälle muodostui ulkonäöltään kuurankukkasia muistuttavia kiteitä, jotka ovat paikoin säilyneet sen ikäisissä kivissä. Oikealla oleva kuva on Kanadan Ontariosta.

Ikäeroa näillä muodostumilla on siis yli kaksi miljardia vuotta ja lämpötilaeroa toista tuhatta astetta.

Myös Suomesta löytyy vastaavanlaisia laavakiviä kuin Kanadasta ja muun muassa niitä jahtaamme tulevana kesänä!

Vanhin pala Suomea

Kuvassa on vanhin tunnettu pala Suomea. Se on halkaisijaltaan alle millimetrin kymmenesosan ja muodostaa keskiosan yhdestä Pudasjärven Siuruan gneissistä erotetusta zirkoni-mineraalin kiteestä. Kiteen poikkileikkaus on oikealla kuvattuna pyyhkäisyelektronimikroskoopilla.

Kiteen keskiosan ikä on 3,7 miljardia vuotta (Ga). Kyseisen uraani-lyijy-ajoituksen virheraja on 0,009 miljardia vuotta eli yhdeksän miljoonaa vuotta. Pelkästään ajoituksen virherajan sisälle mahtuu siten ihmislajin koko taival moninkertaisesti.

Vasen kuva on lohkareesta Siuruan gneissiä, joka on esillä Luonnontieteellisen museon Suomen Luonto -näyttelyssä (lue lisää Vihreäkiven arvoitus -blogista). Oikea kuva on muokattu Tapani Mutasen ja Hannu Huhman tutkimuksesta, jossa Siuruan gneissin sisältämiä zirkoneita ajoitettiin, ja joka julkaistiin julkaisusarjassa Bulletin of the Geological Society of Finland.

Mutta miksi ihmeessä tuon saman zirkonikiteen ulkoreuna on sen keskustaa miltei 300 miljoonaa vuotta nuorempi? Ja vaikka tämän kiteen ydin onkin vanhin tunnettu PALA Suomen kallioperää, se ei silti ole vanhin Suomesta LÖYTYNYT asia. Niitä on itse asiassa useita… mitähän ne mahtaisivat olla? Näistä lisää myöhemmin!

Kallioidemme tarinat ovat odottaneet meitä vuosimiljoonien ajan

Tietokirjaprojekti Suomen muinaisista tulivuorista ja muista kallioidemme salaisuuksista käynnistyy epävakaissa merkeissä. Naapurimaamme Venäjän joukot ovat hyökänneet Ukrainaan. Fanfaarit jäivät soittamatta, kun projektin ensimmäiset päivät kuluivat tilannetta sisäistäessä. Maailma on muuttunut – tällä kertaa suomalaisille ikävämpään suuntaan.

Maailma on kuitenkin muuttunut aina.

Vladimir Putinin valtakausi Venäjällä on kestänyt parikymmentä vuotta. Tällainen aika on mitätön maapallon mittakaavassa. Parissakymmenessä vuodessa mantereet ovat keskimäärin liikkuneet saman verran senttejä. Maapallon olemassaolon aikana ne ovat kuitenkin erkaantuneet ja kasautuneet useita kertoja. Suomen maankamara on tallentanut useiden vuorijonojen muodostumisia ja lukemattomien tulivuorten purkauksia. Projektin yksi suurimmista haasteista onkin pyrkiä luomaan jonkinlaista kuvaa ihmisen ja maapallon erilaisista ajan mittakaavoista.

Samat ajan mittakaavat toistuvat myös tulevaisuudessa. Miljoonan vuoden päästä mantereet ovat edelleen lähes nykyisillä paikoillaan, mutta Putinista tuskin tietää kukaan. Tällaisella planetaarisella unohduksella on myös kääntöpuolensa. Miljoonan vuoden päästä kukaan tuskin tietää Suomen ensimmäisestä olympiakullasta jääkiekossa tai Lordin euroviisuvoitosta. Kukaan ei varmaan ymmärrä suomeakaan, eikä kukaan varmasti lue tässä projektissa valmistuvaa kirjaa. Sen sivut ovat jo aikoja sitten siirtyneet takaisin osaksi geologista kiertokulkua.

Tämä voi ensi kuulemalta kuulostaa masentavalta, mutta mielestämme se kertoo tästä ainutlaatuisesta silmänräpäyksestä, jossa elämme, ja antaa sille korvaamattoman arvon. Me ymmärrämme nyt suomea. Me osaamme nyt tulkita uskomattomia tarinoita, joita rakkaan kotimaamme kalliot kertovat. Jos joskus on aika kertoa niistä suomen kielellä, se on nyt.

”Ellemme varmuudella tiedä, kuinka tulee käymään, olettakaamme, että kaikki käy hyvin.” -Mauno Koivisto