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!

Muinaisen elämän merkkejä Saanan juurella

Kilpisjärven Saana on suomalaisille tuttu tunturi, vaikka se onkin tuontitavaraa Norjan suunnasta ja kuuluu Kaledonideihin.

Mutta vähemmän on yleisessä tiedossa se, mitä voit löytää Käsivarresta tunturien juurilta. Saanan noin 400 miljoonaa vuotta vanhojen metamorfisten sedimenttikivien ja ikivanhan, yli 2,5 miljardia vuotta sitten muodostuneen kallioperän välissä on ainutlaatuinen saviliuskeyksikkö.

Ikä on saviliuskeen ainutlaatuisuuden syy: kerrostumat ovat noin 600–500 miljoonaa vuotta vanhoja. Niiden sisällä siirrytään siis nykyisessä geologisessa aikaluokituksessa ediakarakaudesta kambrikauteen. Tällöin monisoluinen elämä otti ensimmäisiä suuria ja hyvin monimuotoisia kehitysaskelia maapallomme pinnalla. Näiden pehmytkudoksisten huonosti säilyneiden eliöiden varsinaisia fossiileja ei juuri tunneta, mutta erilaisia painaumia ja kaivautumisjälkiä on säilynyt tässäkin saviliuskeessa.

On kerrassaan uskomatonta, että näissä karuissa tunturimaisemissa voit nähdä jonkinlaisen matomaisen eläimen satoja miljoonia vuosia sitten merenpohjassa möyrimiä kaivantoja ja savikekoja!

P.S. Näiden jälkifossiilien yksityiskohtainen tutkimus on vasta työn alla. Jos löydätte jotain erityisen mielenkiintoista olkaa yhteydessä Luomuksen paleontologian intendenttiin Björn Krögeriin.

Saanan peitto on Norjasta peräisin

Kilpisjärven maisemat ovat Suomessa ainutlaatuiset. Esimerkiksi jylhä ja pitkänomaisena helposti tunnistettava Saana-tunturi on yksi niiden valovoimaisimmista tähdistä.

Saanan ylimmät osat muodostuvat metamorfoituneesta hiekkakivestä. Se on hyvin kestävää tavaraa, toisin kuin sen alapuolella olevat sedimenttikivet, joiden rapautumista voi tarkastella esimerkiksi Saanan alarinteillä. Saanan kestävä ja selvästi yhtenäisenä kerroksena erottuva ”peitto” onkin syy tunturin nykyiseen muotoon.

Saanan kvartsiittiutunut hiekkakivi on alkuperältään varsin eksoottinen. Se on alun perin syntynyt Laurentian ja Baltican muinaismantereiden väliseen mereen kerrostuneesta aineksesta. Meri sulkeutui, kun mantereet törmäsivät toisiinsa noin 450–400 miljoonaa vuotta sitten. Tällöin muodostui Kaledonidien vuorijono, johon Saanankin ylimmät kerrostumat kuuluivat. Ne ovat tuontitavaraa ja työntyivät meren sulkeutuessa meidän muinaisen kallioperämme päälle nykyisen Norjan suunnasta.

Muutama sata miljoonaa vuotta sitten Suomi siis sai hanskan käteensä, tai ehkä pikemminkin peiton kätensä päälle. Kvartsiitin alla on heikompienkin kivien ollut hyvä köllötellä – kuten ihmisen norjalaisessa villapaidassa.

Uudenlaisia näkökulmia geologian esiintuomiseen

Tulevan kirjan markinointiin ja mahdollisia jatkoprojekteja varten kävimme keräämässä pilottimateriaaleja Tampereen liuskealueen hienoista vulkaanisista muodostumista. Käytössä olivat muun muassa drone ja 360°-kuvaus.

Kapellimestarina toimi Mikko Syrjänen Flycam Oy:stä – yritys on tuottanut vastaavia aineistoja esimerkiksi Tampereen uudesta ratikasta ja maailmanperintökohde Suomenlinnasta. Nyt kuvatun aineiston käsittelyn jälkeen voimme saada jotain vastaavaa nähtäville myös Tampereen hieman vanhemmista asioista.

Helsingin yliopistolla on myös kerätty digitaalisia kolmiulotteisia ja muita aineistoja erilaisista geologisista kohteista ympäri Suomen. Voit tutustua niihin lähemmin täällä.

Tulivuoripuistosta jäkäläpuistoksi

Kittilässä, noin 40 kilometrin päässä Leviltä, sijaitsee Linkupalon tulivuoripuisto. Se on Geologian tutkimuskeskuksen ja Metsähallituksen yhteisponnistuksena luotu luontopolku, joka avautuessaan vuonna 1989 oli hieno näyteikkuna erilaisille tulivuoriperäisille kiville. Esimerkiksi breksioita, kaasuonteloita, heittelekiviä, mantelikivä, tuffiitteja ja tyynylaavoja oli näkyvissä paljastetuissa kallioissa.

Linkupalo on kuitenkin tänä päivänä hyvä esimerkki ilmiöstä, joka hankaloittaa merkittävien kallioperäkohteiden esiin tuomista esimerkiksi matkailun näkökulmasta. Kun uusi kalliopaljastuma syntyy, sen pinta on geologisesta näkökulmasta parhaimmillaan muutaman vuoden. Tämän jälkeen kallion pinta alkaa yleensä peittyä kasvustosta: ensin jäkälä ja sitten sammal alkavat vallata kallion pintaa. Kymmenen vuoden päästä suuri osa kiven piirteistä on jo hävinnyt näkyvistä, ja yli 20 vuotta vanha kalliopinta on miltei umpeen kasvanut. Tämä on tilanne myös Linkupalossa.

Se, että jäkälä- ja sammallajit pysyvät elinvoimaisina ja valtaavat kallioita on tietysti erittäin positiivinen asia. Olisiko kuitenkin mahdollista, että joissain merkittävissä kallioperäkohteissa voisi säännöllisesti puhdistaa kallioita kasvustoista, jotta upeat luonnonmuodostumat säilyisivät näkyvillä – tai saataisiin uudestaan näkyville? Kalliot ja niiden piirteet eivät peittymisestä huolimatta kuitenkaan häviä mihinkään.

Linkupalon tulivuoripuisto voisi toimia tässä pilottiprojektina ja kohota uuteen kukoistukseensa. Geologisten kohteiden mahdollisesta ylläpidosta voisi samalla tehdä julkisesti saataville kansallisen ohjeistuksen. Puiston opasteet ja pitkospuut olisivat myös päivityksen tarpeessa – löytyisiköhän rahoittaja vaikka jostain geologian alan toimijoista? On sääli, jos ainutlaatuiset luontokohteet peittyvät unohduksiin.

Katsele kiviä – löydä tulivuorten jälkiä

Erilaisiin kiviharrastajien Facebook-ryhmiin liittyminen on ollut kirjaprojektille erittäin hyödyllistä. Sosiaalisen median kanavien kautta saa mielenkiintoisia kivilöytöjä nähtäväkseen päivittäin ja ympäri Suomea. Samalla voi tutustua uusiin ihmisiin.

Elokuun alussa Jussi tapasi Vuosaaressa, Helsingissä, Kati Hirviniemen, jonka kanssa molemmat kirjaprojektin kirjoittajat ovat viestitelleet sosiaalisen median kanavissa.

Kati on varhaiskasvatuksen lastenhoitaja Helsingistä. Hän on ollut kiinnostunut kivien rakenteista ja niiden synnystä jo pienestä pitäen. Lasten kanssa ulkoillessaan hänellä on tapana katsella ympäröiviä kallioita itäisessä Helsingissä ja palata töiden jälkeen tutustumaan niihin tarkemmin. Eräällä kierroksellaan Kati huomasi kalliossa tyynylaavaa muistuttavia muodostumia – ja sellaiseksi ne varmistuivatkin!

Vuosaaren tuoreilta kalliopaljastumilta Kati on löytänyt myös kaunista, tuhka- ja sedimenttikerroksista muodostunutta, raitaista tuffiittia. Tavatessaan Kati ja Jussi huomasivat myös vaaleista vulkaanisista kappaleista koostuvan kiven, joka on todennäköisesti syntynyt räjähdyspurkauksessa. Itäisen Helsingin kallioperä on siis tulivuorten jälkiä tulvillaan.

Jo pelkästään kivien erikoisiin kuvioihin tai rakenteisiin huomion kiinnittäminen voi johtaa sinutkin uusien löytöjen jäljille. Asiantuntijoilta ja harrastajaryhmistä (Facebook: Geologia Suomi, Suomen kiviharrastajat) voi saada vastauksia mieltä askarruttaviin kysymyksiin ja geologiset kartta-aineistot ovat kaikkien saatavilla. Kannattaa katsella kiviä ja kallioita ympärillään uusin silmin!

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.