Avainsana: jalokivi

Rakoja ja kuumia liuoksia

Kallioperän haurasta deformaatiota tapahtuu maankuoressa keskimäärin alle 20 kilometrin syvyydellä. Tällöin kiviaines rakoilee ja siirrostuu, eikä taipuile ja poimutu, kuten syvemmällä maapallon sisuksissa.

Kuoren syvyyksissä raot ja siirrokset ovat erilaisten kuumien liuosten eli hydrotermisten fluidien kulkukanavia. Fluideista voi saostua rakoihin mineraaleja, joista yleisin on piidioksidista koostuva kvartsi. Kvartsisuonia on monessa paikkaa Suomen kallioperässä ja siitä irronneissa kivissä. Ne erottuvat usein selkeästi, koska ne kestävät rapautumista (sekä fysikaalista kulutusta että happamia pintavesiä) hyvin ja jäävät siksi koholle kalliossa. Ne ovat usein myös muusta kalliosta hyvin erottuvaa puhtaanvalkoista kvartsia, jota voidaan kutsua myös maito- tai lumikvartsiksi. Valkoinen väri johtuu kvartsin sisältämistä pienistä fluidisulkeumista, joissa valo siroaa.

Koholla olevia kvartsisuonia tummassa kalliossa. Kuvan vasemmasta alakulmasta kohti oikeaa yläkulmaa suuntautuvat suonet ja siten rakosuunnat ovat todennäköisesti nuorimpia. Ne leikkaavat terävästi muita suonia ja niiden suunnassa on tapahtunut vanhempien suonien siirrostumista.

Muita yleisiä hydrotermisiä rakomineraaleja ovat maasälvät, kiilteet, zeoliitit, erilaiset sulfidit sekä epidootti. Näistä viimeisin kiinnittää pistaasinvihreällä värillään usein kiviä tutkivan huomion. Lapin maaperästä löytyvät kultahiput ovat nekin todennäköisesti peräisin rapautuneista suoniverkostoista, joissa liikkui kultaa ja muita metalleja. Niiden emäkallio on edelleen löytämättä – lieneeköhän rapautunut kokonaan pois?

Pääosin epidootista koostuva suoni hiotussa graniittisessa kivessä. Suonen leveys 1,5 cm.

Joskus hydrotermisia suonia esiintyy kivessä eri suunnissa ja ne leikkaavat toisiaan. Tämä kertoo jännityskentän muutoksista. Jos rakoihin liittyy myös siirrostumista, on suhteellisen helppoa tulkita suonien ja niiden syntyyn liittyneiden jännityskenttien suhteellisia ikiä. Rakomineraaleja ajoittamalla voidaan selvittää myös niiden absoluuttisia ikiä. Tällä voi olla suurta merkitystä esimerkiksi malminetsinnässä tai rakennusgeologiassa.

Raontäytteet ovat myös geoestetiikkaa. Tässä pienessä kivessä näkyy monia eri rakosuuntia ja kiven läpikotaista murtumista eli breksioitumista. Suurimman raon auetessa tai vähän sen jälkeen on tapahtunut myös sivuttaissiirtymää (kuvaajasta katsoen oikeakätistä, valkoiset nuolet). Hiertorakoja syntyy noin 30 asteen kulmassa pääjännityskenttään nähden (keltaiset nuolet).

Jos kallioperän raot ovat suuria tai epätasaisia siten, että niihin muodostuu paljon tyhjää tilaa, voi fluideista kiteytyä rakoihin hyvin omamuotoisia kiteitä. Näin ovat syntyneet muun muassa Lapin kuuluisat ametistit. Vastaavia omamuotoisia kiteitä tavataan myös graniitti-intruusioiden ja niihin liittyvien pegmatiittien onteloista, jotka ovat magmasta sen kiteytymisen loppuvaiheessa erkaantuneiden fluidien muodostamia. Näin on syntynyt muun muassa Suomen tunnetuin hiomaton jalokivi, Elli-berylli.

Pyhä-Luoston kvartsiittikallioiden suuriin rakoihin kiteytynyttä ametistia on nähtävillä muun muassa Rovaniemen Arktikumissa. Suurimmat kiteet ovat läpimitaltaan yli 10 cm. Ametisti on kvartsin värimuunnos, joka saa värinsä kvartsin kidehilassa epäpuhtautena olevasta raudasta. Maailman tunnetuimmat ametistit tulevat Etelä-Amerikasta, missä niitä löytyy kiteytyneenä paksujen laakiobasalttipatjojen kaasuonteloihin.

Kun rakoja syntyy samanaikaisesti magmaattisen aktiivisuuden kanssa, niihin voi tunkeutua myös kivisulaa. Tällaisia selkeästi magmaattisia raontäytteitä kutsutaan juoniksi, ja ne voivat olla jopa kymmeniä metrejä leveitä. Tällaiset juonet ovat toimineet monien Suomen muinaisten tulivuorten syöttökanavina!

Luonnon jalokivitehtaat

Miten kivissä olevat suuret ja kauniit mineraalikiteet muodostuvat? Joskus kiteet näyttävät niin upeilta ja niiden särmät niin säännönmukaisilta, että voi olla vaikea kuvitella niiden syntyneen luonnollisesti. Totuus on kuitenkin taas tarua ihmeellisempää.

Kiteet kasvavat suuriksi ja omamuotoisiksi (kidepinnat selvästi näkyvissä), jos ne saavat kasvaa rauhassa eli jos kiteytymisolosuhteet pysyvät pitkään vakaina. Vakaissa olosuhteissa alkuaineilla on aikaa löytää oma paikkansa muodostuvien mineraalien kidehilassa. Olosuhteiden lisäksi myös kivisulan koostumus ja ominaisuudet vaikuttavat asiaan. Jos kivisula on hyvin juoksevaa, eli sillä on alhainen viskositeetti, alkuaineet liikkuvat vapaammin, joka sekin edesauttaa suurien kiteiden kasvua. Tämän vuoksi runsaasti vettä sisältävistä kivisulista ja liuoksista kiteytyvät mineraalit ovat usein suuria.

Pegmatiitit, eli hyvin kookkaista mineraaleista koostuvat magmakivet, ovat kivisulien viimeisenä jähmettyviä taskuja. Niihin on rikastunut paljon harvinaisia alkuaineita ja molekyylejä, jotka eivät ole kelvanneet aikaisemmin sulasta kiteytyneille mineraaleille. Pegmatiittisulissa on usein runsaasti esimerkiksi vettä, fluoria ja klooria, jotka kaikki alentavat kivisulan viskositeettia. Muita harvinaisia pegmatiitteihin rikastuneita alkuaineita ovat muun muassa boori, beryllium, litium, rubidium ja torium. Pegmatiiteista löydetäänkin usein näitä harvinaisia alkuaineita sisältävien mineraalien suuria ja kauniita kiteitä, ja ne ovat merkittäviä kohteita geologeille ja alan harrastajille.

Kävimme geologi ja tutkija Henrik Kalliomäen kanssa tutustumassa Someron ja Tammelan alueen pegmatiittiesiintymiin. Vierailemillamme kohteilla oli muun muassa heksagonisen muotoista berylliä ja mustia, tikkumaisia turmaliinikiteitä. Suurimmat turmaliineista olivat poikkileikkaukseltaan ruokalautasen kokoisia! Näistä pegmatiiteista tavataan myös litiumia paljon sisältäviä mineraaleja, jotka kiinnostavat akkumineraalien etsijöitä.

On vaikea valita, mitä ja minkä esiintymän kiteitä kuvaisi lähikuviin kirjaa varten – yliopiston kokoelmissa on nimittäin valinnanvaraa. Onko ehdotuksia?