Kuumien magmojen kerroksia Etelä-Lapissa ja Pohjois-Pohjanmaalla

Kivissä näkyvät kerrokset ovat useimmiten syntyneet sedimentteihin tai muihin pinnalla syntyneisiin muodostumiin. Kerroksia voi kuitenkin muodostua myös maankuoren uumenissa.

Noin 2,5–2,4 miljardia vuotta sitten nykyään Suomen geologisen ytimen muodostava muinaismanner repeili aivan kuten itäinen Afrikka tällä hetkellä. Näihin repeämiin tunkeutui vaipasta kuumia kivisulia, joista osa purkautui maanpinnalle ja osa jähmettyi maankuoreen magmakammioiksi.

Magmakammiot muodostavat parisataa kilometriä pitkän epäjatkuvan ketjun Pohjanlahden perukoilta Kuusamoon. Suurten magmakammioiden jäähtyminen kesti pitkään, ja niissä kiteytyneillä mineraaleilla oli siten aikaa erottua omiksi kerroksikseen kammioiden sisällä.

Yleensä mineraalit ovat kivisulaa raskaampia ja painuvat kammioiden pohjalle. Kiteiden erkaantuessa myös jäljelle jääneiden kivisulien koostumus muuttuu. Tätä kutsutaan fraktioivaksi kiteytymiseksi, ja se on planeettamme tärkein kivisulien koostumusta muuttava tekijä.

Suomessa retkeilijä voi nykyään astella näiden suurten magmakammioiden raunioilla. Oikeassa paikassa voi nähdä edelleen magmasta kiteytyneiden mineraalien muodostamat kerrokset. Niitä kävimme ihailemassa esimerkiksi Ala-Penikalla ja Paasivaaralla Simossa sekä Näränkävaaralla Kuusamossa. Paasivaaralla kerrokset ovat paljastuneet ja rapautuneet siten, että niiden päällä voi loikoilla. Loikoilleissa voi miettiä niiden aikoinaan muodostuneen yli 1200-asteisesta kidepuurosta.

Sinilevien tornitaloja yli kahden miljardin vuoden takaa

Sinilevät, jotka oikeasti ovat syanobakteereita, ovat kaikille tuttu kesän ilmiö. Ne kukoistavat järvissä ja Itämeressä fosforipäästöjen ja ilmaston lämpenemisen seurauksena.

Sinilevien kukoistuksen jälkiä löytyy myös kallioperästämme. Stromatoliitit ovat niiden yhdyskunnista muodostuneita rakenteita, eräänlaisia jälkifossiileita. Tahmaisen sinilevämaton pintaan tarttui sedimenttiä, joka hautasi yhdyskunnan alleen. Tämän päälle kasvoi uusi auringonvaloa kohti kurottava yhdyskunta. Toistuvan syklin seurauksena muodostui kerroksellinen ja kupolimainen rakenne.

Stromatoliitteja löytää esimerkiksi Tervolan ja Tornion alueen marmoreista Peräpohjan liuskealueelta. Noin 2,1 miljardia vuotta vanhat stromatoliitit syntyivät matalaan mereen aikana, jolloin maapallolla oli käynnissä suuria myllerryksiä. Ilmakehä oli hapettumassa, ja siinä merkittävänä tekijänä oli yhteyttävien bakteereiden runsaus. Nekin herkuttelivat maankamarasta vapautuneella fosforilla.

Vaikka sinileväkukinnot ovat nykyään monin tavoin ei-toivottu ilmiö, saamme kiittää sinileviä ja niiden kaukaisia sukulaisia suuresta osasta sitä happea, jota hengitämme!

Repoveden kansallispuiston jylhät kalliot olivat kivipuuroa poimuvuoriston uumenissa

Olhavanvuorella Repoveden kansallispuistossa on Suomen korkein (~50 m) ja vaikuttavin yhtenäinen kallioseinämä, joka on myös kalliokiipeilijöiden suosiossa. Näiden kallioseinämien kivilaji on punertavaa mikrokliinigraniittia, joka syntyi noin 1800 miljoonaa vuotta sitten. Tällöin Keski- ja Etelä-Suomen alueella oli Himalajan kaltainen suuressa mannertörmäyksessä syntynyt poimuvuoristo.

Vuoriston juuriosissa oli sinne hautautuneena ja poimuttuneena sedimenttikiviä, jotka korkeissa paineissa ja lämpötiloissa alkoivat osittain sulaa. Tämä tapahtui noin 20 kilometrin syvyydessä. Kivipuurot kerääntyivät yhteen ja jähmetyttyään muodostivat niin kutsuttuja myöhäisorogeenisia graniitteja, joita tavataan noin 100 kilometriä leveänä vyönä eteläisessa Suomessa.

Näissä graniiteissa on paljon alumiinipitoisia mineraaleja, kuten tummaa kiillettä ja granaattia. Jälkimmäistä erottuu purppuranpunaisina läiskinä Olhavanvuoren huipulla. Nämä mineraalit kertovat osaltaan graniittisulien sedimenttisestä lähteestä.

Muinaiset jääkaudet jättivät jälkensä kiviin

Moreeni on suomalaisille tuttua tavaraa. Se on osa irtainta maaperää, noin 10 000 vuotta sitten sulaneen mannerjäätikön jälkeensä jättämää sekalaista kiveä ja hiekkaa.

Harva kuitenkaan tietää, että myös kallioperässämme on jälkiä jääkausista – muutakin kuin vain uurteita sen pinnassa. Parhaiten tunnettuja jäätikkösyntyisiä sedimenttikiviä löytyy Kontiolahdelta Kyykän lähistöltä. Alueella on noin 2,4-2,3 miljardia vuotta sitten kivettynyttä moreenia eli tilliittiä sekä jäävuorten matalaan mereen tiputtelemia vajokiviä, jotka ovat jääneet vangeiksi hienorakeiseen sedimenttikiveen.

Ajanjaksoa kutsutaan Huronin jääkausiajaksi. Se on saanut nimensä Pohjois-Amerikan suuresta Huron-järvestä, jonka lähistöltä on myös kuvattu samanikäisiä alun perin jäätikkösyntyisiä muodostumia. Mikä sitten aiheutti muinaisen jääkausiajan? Varteenotattavimpana vaihtoehtona pidetään varhaisen elämän edesottamuksia. Niistä lisää valmiissa kirjassa!

Kolin hiekkarannoilla

Kesä meni jo, mutta palataan sen tunnelmiin. Palataan itse asiassa rantatunnelmiin 2,3 miljardin vuoden taakse.

Silloin Kolin kvartsiitin muodostavat valkoiset kvartsihiekat kerrostuivat muinaisen mantereen repeämään. Jos olisit halunnut katsella meren aaltoja, et olisi katsonut nykyiselle Pieliselle päin, vaan vastakkaiseen suuntaan – mikä ilmansuunta se silloin sitten olikin. Kvartsihiekkojen reunustama meri oli suunnilleen nykyisessä lännessä päin.

Olisit voinut huljutella jalkojasi rantavedessä, aallonmerkkien päällä. Näitä aallonmerkkejä löytyy nyt kivettyneinä Kolin rinteiltä. Ne ovat säilyneet, koska hautautuivat nopeasti uuden hiekkakerroksen alle.

Rantalomailu olisi kuitenkin täytynyt tehdä suhteellisen pikaisesti. Ilmakehä oli nimittäin käytännössä hapeton, ja muutamaa minuuttia pidemmälle rantalomalle ei siksi olisi ollut edellytyksiä.

Lisää Kolista geologin silmin voit lukea täältä!

Timantit ovat kivisulien tuliaisia syvältä vaipasta

Yksi kotimaisten timanttien kannalta keskeinen alue on Kaavin ja Kuopion seutu. Siellä ne matkasivat kovalla vauhdilla kohonneiden kivisulien mukana noin 600 miljoonaa vuotta sitten. Sulien rengasmaisiin ja juonimaisiin syöttökanaviin jähmettyneitä erikoisia kiviä kutsutaan kimberliiteiksi. Ne todellakin ovat ”syvältä”, timantitkin tarttuivat niiden matkaan noin 200 kilometrin syvyydeltä!

Kimberliittiesiintymät ovat pieniä (läpimitta enintään parisataa metriä), epämääräisen muotoisia ja miltei kokonaan maapeitteiden alla. Retkellämme löysimme kuitenkin yhden kimberliittilohkareen vanhan ja peitetyn koelouhoksen läheltä. Lohkareessa näkyy paljon erikokoisia ja -värisiä sulkeumia. Ne kertovat siitä, että kimberliittisulat ovat ottaneet kaikenlaista matkalleen sattunutta mukaan vaipan ja kuoren syvyyksistä. Tämänkin lohkareen sisällä on todennäköisesti ainakin muutama pieni mikrotimantti.

Itse kotimaisia timantteja ei tähän hätään löytynyt kuvattaviksi ja niiden saanti onkin niin sanotusti kiven alla. Kirjaan kuvia on kuitenkin jo luvattu ja tulossa!

Suomen vanhimpia vulkaniitteja Kuhmossa

Suomen vanhimmat tulivuorisyntyiset kivet löytyvät Itä- ja Pohjois-Suomesta. Ne muodostuivat maapallon varhaisvaiheessa, ajanjaksona, jota kutsutaan arkeeiseksi eoniksi. Arkeeinen eoni alkoi noin 4 miljardia ja päättyi 2,5 miljardia vuotta sitten.

Arkeeiset vulkaniitit esiintyvät kallioperässämme vihreäkivinä. Vihreäkivet ovat alhaisessa metamorfisessa asteessa muuntuneita vulkaanisia kiviä, jotka ovat tätä nykyä usein väriltään vihreitä. Vihreäkivet esiintyvät usein linttaan rytättyinä, kapeina alueina arkeeisten gneissien ja graniittisten kivien välissä. Näitä alueita kutsutaan vihreäkivivyöhykkeiksi. Vihreäkivivyöhykkeet ovat syntyneet monivaiheisesti ja niiden kaikkein vanhimmat osat ovat iältään 2,94 miljardia vuotta. Tämä ikä on mitattu Suomussalmen vihreäkivivyöhykkeeltä.

Ryttäyksestä huolimatta alkuperäiset vulkaaniset rakenteet ovat paikoin erinomaisesti säilyneitä. Näin on myös Kuhmon vihreäkivivyöhykkeen Pahakankaalla ja Siivikkovaaralla, jossa vulkaanisten kivien ikä on noin 2,79–2,80 miljardia vuotta. Alueelta löytyy esimerkiksi:

Monipuolinen valikoima merenpohjaan purkautuneita tyynylaavoja.
Mantelikiviä, joissa muinaisen laavapatjan kaasurakkulat ovat täyttyneet valkoisella kvartsilla.
Hyaloklastiitti, joka kertoo laavan kohtaamisesta veden kanssa. Kohtaaminen on ollut väkivaltaisempi kuin tyynylaavojen kohdalla: laava on pirstaloitunut ja jauhautunut pieniksi kappaleiksi.
Spinifex-tekstuuria, jossa alun perin oliviinia olleet kiteet muodostavat tikkumaisia kasaumia. Tämä tekstuuri on tyypillinen erittäin kuumille laavoille (jopa yli 1600 C!), joita ei nykyisellä maapallolla esiinny.

Talvivaaran mustaliuske on luonnon tuote

Talvivaaran kaivos on ollut uutisotsikoissa lähinnä kaivostoimintaan liittyvien ympäristöhaittojen ja -riskien vuoksi. Nimensä kaivokselle antanut vaara sijaitsee siitä muutamien kilometrien päässä. Se on varsin tavallinen itäsuomalainen vaara: sen päällä on radiomasto ja rinteet ovat tiheän metsän ja kasvillisuuden peitossa.

Talvivaaran koillisrinteillä on mustaliusketta varsin laajalti paljastuneena. Monissa lohkareissa näkyy metallinhohtoisia sulfideja, joita kaivoksen malmiesiintymään sisältyy. Huomiomme kiinnitti eräs tällainen kalliosta lohjennut ja siitä hieman erilleen vierähtänyt lohkare. Jos se olisi ihmisen irroittama, se luokiteltaisiin jätteeksi, ehkä ongelmalliseksi sellaiseksi. Tämän lohkareen ruosteisella pinnalla kasvaa nyt jäkäliä: esimerkiksi harmaatorvijäkälää, tinajäkälää ja metallipitoisilla kalliopinnoilla viihtyviä rupijäkäliä.

Mustaliuske kerrostui noin kaksi miljardia vuotta sitten alun perin hienojakoisena sedimenttinä merenpohjaan. Sen sekaan päätyi valtameressä silloin runsain määrin liuenneita metalleja ja kuolleista pieneliöistä koostuvaa orgaanista liejua. Pieneliöiden elintoiminnot olivat myös osaltaan vaikuttamassa metallien konsentroitumiseen sedimentissä.

Miten tähän kiveen tulisi suhtautua? Se on elämän synnyttämä ja sen pinnalla kasvaa siihen sopeutunutta elämää. Kaivoksen valtavissa sivukivikasoissa se voi toisaalta tuottaa suuria määriä vesistöjä happamoittavia yhdisteitä. Sitä mustaliuske on kuitenkin hiljalleen tehnyt rapautuessaan jo tuhansien vuosien ajan: mustaliuskealueisiin liittyy luonnon itsensä luomia ja ympäristöriskeiksi luokiteltuja happamia sulfaattimaita.

Sitä on vaikea uskoa, kun katsoo Talvivaaran tiheää metsää ja kasvustoja kallioiden päällä.

Kajaanin Jormuaan on tallentunut valtameren avautumisyritys

Mitä on merenpohjassa? No, sedimenttiä tietysti. Entä niiden sedimenttien alla? Sitä selvittääkseen ei tarvitse lähteä valtamerelle kairaamaan vaan voi matkata Jormuan kylään Kajaaniin katselemaan kallioita.

1,97 miljardia vuotta sitten muinainen manner oli repeämässä. Repeämään oli avautumassa uusi meri ja merellistä kuorta alkoi muodostua. Avautuminen kuitenkin keskeytyi ja meri puristui takaisin suppuun. Tässä rytäkässä merellisen kuoren ja sen alapuolisen vaippakerroksen kappaleita työntyi mannerkuoren yläosiin. Tällaista valtameren pohjan säilynyttä jäännettä kutsutaan ofioliitiksi.

Jormuan ofioliitti, joka on yllä olevaan kallioperäkarttaan merkitty ruskean ja vihreän sävyillä, on yksi maailman vanhimpia ofioliitteja. Se on koettelemuksissaan paistunut ja monimutkaisesti poimuttunut, mutta paikoin hämmästyttävän hyvin säilynyt. Lähdetäänpä katsomaan, mitä kaikkea siitä löytyy!

Ofioliitin kuoriosan ylimpiin osiin kuuluvat basalttiset tyynylaavat. Ne syntyvät kivisulan purkautuessa merenpohjaan. Laava ”säikähtää” kylmää merivettä ja muodostaa lasisen kuoren eristämiä sormimaisia ja tyynymäisiä muodostelmia.

Tyynylaavoja syöttää merenpohjaan tiheä rakoverkosto, jota jähmetyttyään kutsutaan levyjuonistoksi. Juonet erottaa nekin toisistaan nopeasti kiteytyneiden, hienorakeisten jäähtymisreunusten avulla.

Levyjuoniston alla on hitaasti syvemmällä kuoressa kiteytyneitä basalttisia magmasäiliöitä. Niiden kivilaji on gabroa, joka koostuu tummasta pyrokseenista/sarvivälkkeestä ja vaaleasta maasälvästä. Eri mineraalirakeet erottuvat paljaallakin silmällä toisistaan, koska niillä on ollut aikaa kasvaa suuriksi.

Ofioliitin alin osa on mielestämme se kaikista jännittävin. Se on nimittäin maapallon vaippaa – juuri sitä, mikä maantiedon oppikirjoissa värjätään usein oranssilla tai punaisella ja jossa vallitsee vähintään tuhannen asteen lämpötila. Jormuassa, vajaan parinsadan metrin päässä Kontiomäen huoltoasemasta, voit kävellä omin töppösin maapallon vaippakerroksen kivien päällä! Näiden kivien mineraalikoostumus on miltei täysin muuttunut. Kiven pinnassa voi kuitenkin erottaa pieniä mustia pisteitä, jotka ovat kromiittirakeita. Niiden keskiosat vastaavat vielä vaipan alkuperäistä koostumusta.

Granuliitit tuottivat Inarin punaiset hiekat

Inarin hiekkarannat ovat usein punasävyisiä. Joskus punertavat osueet erottuvat selkeinä raitoina hieman etäällä rantaviivasta. Nämä punaiset hiekat koostuvat suureksi osaksi granaatti-nimisestä mineraalista . Se on raskaampi mineraali kuin hiekan muut yleisemmät ja vaaleammat jyväset – kuten kvartsi tai maasälpä – ja aallot erottelevat sen hieman vaskoolin tapaan omaksi vanakseen järvien ja jokien rannoille. Toisinaan granaattiraitoja voi nähdä myös aallonmerkkien päälle muodostuneena.

Granaattihiekat ovat pääosin peräisin kivilajin nimeltä granuliitti rapautumisesta. Lapin granuliittikaari kulkee juurikin Inarin ja Ivalon poikki luode-kaakko-suunnassa. Se koostuu hyvin korkeissa lämpötiloissa (> 700 °C) syvällä kuoressa metamorfoituneista kivistä. Ne työntyivät kuoren ylempiin osiin muinaisen meren sulkeutumiseen liittyneessä ryskeessä noin kaksi miljardia vuotta sitten.

Korkean metamorfoosiasteen vuoksi granuliittien alkuperää on hankala tulkita. Sekavaan ja huonosti paljastuneeseen vyöhykkeeseen kuuluu kuitenkin todennäköisesti hyvin moninainen kirjo alkuperältään magmaattisia ja sedimenttikiviä. Granaatti on kuitenkin viihtynyt näissä olosuhteissa hyvin, ja sitä esiintyy paikoin granuliitissa kuin puolukoita marjapuurossa.

Epilogi:
Geologiassa on paljon käytössä ”gran”-etuliitteisiä termejä, jotka helposti saavat niihin tottumattoman kuuntelijan sekaisin. Ne kaikki liittyvät etymologisesti latinan jyvää tai raetta tarkoittavaan sanaan ”granum”. Käydäänpä niistä muutama yleisimmistä läpi:

Granaatti = monimuotoinen kuutiollisten silikaattimineraalien ryhmä. Yleisimmin gneisseissä ja granuliiteissa esiintyvä granaatti on almandiinia, joka on väriltään punainen.

Granuliitti = raitainen ja gneissimäinen, metamorfinen kivilaji, joka on syntynyt korkeassa lämpötilassa (> 700 °C) ja kohtalaisessa tai korkeassa paineessa (2–14 kbar, vastaa noin 5–40 km syvyyttä). Granuliitissa on usein granaattia.

Graniitti = yleinen syvällä kuoressa magmasta kiteytynyt kivi eli syväkivi, jonka päämineraalit ovat maasälpä ja kvartsi. Graniitissakin voi joskus esiintyä granaattia.

P.S. Lisää asiaa granaattihiekoista ja granaatista yleisemminkin löydät Vihreäkiven arvoitus -blogista!