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!

Kallioperämme tarina, osa 10 – Menneisyyden arpia

Kallioperämme on historiansa saatossa ratkeillut useaan kertaan, ja näihin rakoihin on työntynyt vaippaperäisiä basalttisia kivisulia. Jotkin niistä pääsivät pinnalle saakka ja purkautuivat tulivuorista, mutta osa jähmettyi rakoihin kiveksi. Tällaisia, usein tietyssä suunnassa esiintyviä ja saman ikäisiä, juonikivien esiintymiä kutsutaan juoniparviksi. Juoniparvia on runsaimmin kallioperämme ikivanhoissa arkeeisissa osissa, sillä ne ovat vuosimiljardien saatossa ratkeilleet kaikkein eniten. Valtaosa näistä parvista on vähintään noin kaksi miljardia vuotta vanhoja.

Rapakivimagmatismiin liittyviä juoniparvia (~1,6-1,5 Ga = miljardia vuotta vanhoja) löytyy eteläisestä Suomesta. Kallioperämme on ratkeillut myös rapakivimagmatismin jälkeen. Satakunnan alueelta löytyy hieman rapakivigraniitteja ja niihin liittyviä magmakiviä nuorempi juoniparvi (~1,3 Ga). Nuorimmat kallioperämme basalttiset juonet (1,1 Ga) löytyvät Lapista, tarkemmin Sallasta ja Inarijärven eteläpuolelta.

Usein juonet ovat peittyneet maaperän alle, mutta rapakiviin liittyviä juonia on hyvin näkyvillä esimerkiksi Kopparnäsin ulkoilualueella Inkoossa. Siellä ne halkovat Svekofennisen poimuvuoriston juuriosien gneissejä ja graniitteja. Juonissa näkyy myös muutamia pyöreitä reikiä. Niistä ovat geotieteilijät kairanneet näytteitä paleomagneettisia mittauksia varten. Mittausten avulla voidaan selvittää, kuinka lähellä maapallon magneettisia napoja Suomen maa-alueet ovat sijainneet juonien syntyhetkellä!

-> seuraava Osa 11

-> edellinen Osa 9

-> alkuun Osa 1

Kallioperämme tarina, osa 4 – Repeilyä ja kaikkea muutakin

Arkeeisen muinaismantereemme repeily ei suinkaan päättynyt 2,5-2,4 miljardia vuotta vanhoihin kerrosintruusioihin. Tämän jälkeenkin, aikavälillä 2,4-2,1 miljardia vuotta sitten, manner repeili useita kertoja ja useissa eri vaiheissa. Repeämisten aikana kivisulat sekä kiteytyivät maankuoren sisässä intruusioiksi (myös rakoihin juonikiviksi) että purkautuivat maanpinnalle muodostaen tulivuoria. Näitä paikoin todella hyvin säilyneitä tulivuorikiviä kävimme viime kesänä tarkastelemassa esimerkiksi Sallan alueella.

Mannerrepeämän tulivuoriperäistä kiveä (breksioitunut laavavirta) Sallassa

Tulivuoriperäisten kivien muodostumisen lisäksi repeämäaltaisiin ja arkeeisen mantereen reunustalle kerrostui sedimenttejä. Altaiden kvartsihiekoista muuntui ajan ja geologisten prosessien myötä kestäviä kvartsiitteja, jotka muodostavat nykyään monen laskettelukeskuksen perustan. Matalassa meressä viihtyivät sinilevät, joiden yhdyskuntien muodostamat stromatoliitit edustavat vanhimpia elämän merkkejä kallioperässämme.

Kivet eivät suinkaan ole alkuperäisillä paikoillaan, vaan niitä lytättiin ja poimutettiin myöhemmissä mannertörmäyksissä ja vuorijonopoimutuksissa. Osa Lapin tulivuoriperäisistä kivistä liittyy myös tällaisiin törmäysympäristöihin. Näistä lisää sarjan seuraavassa osassa!

-> seuraava Osa 5

-> edellinen Osa 3

-> alkuun Osa 1