Geologian alkulähteillä – osa 2/2

Ennen kuin James Hutton vieraili Siccar Pointilla, hän oli tehnyt jo merkittäviä havaintoja muualla Skotlannissa. 1700-luvun lopulla geologiaan kuului oleellisena osana pohdinnat erilaisten kivilajien synnystä. Kerroksellisten sedimenttikivien kohdalla se oli selvää – ne olivat kivettyneitä savia, hiekkoja ja soria. Mutta mitä olivat esimerkiksi graniitit?

Monien luonnontietelijöiden mielestä graniitit olivat myös sedimenttikiviä, jotka olivat syntyneet saostumalla maapallon aikoinaan peittäneestä ”alkumerestä”. Niitä pidettiin kaikkein vanhimpina kivinä, jotka muodostivat perustan muille geologisille muodostumille. Laajojen kenttätutkimusten perusteella Hutton päätyi erilaiseen lopputulokseen.

Vuonna 1785 Hutton vieraili Glen Tiltin laaksossa, noin 100 kilometriä Edinburghista pohjoiseen. Laakson pohjalla virtaava joki huuhtoo sen rantakallioita ja pitää ne puhtaana kasvustoista. Lähellä Huttonin majapaikkaa, Forest Lodgea, sijaitsee kallioita, joissa näkyi graniitin ja liuskeiden kontaktivyöhykettä. Vierailimme näillä paljastumilla huhtikuussa 2023.

Glen Tiltin kallioita. Oikealla pienen kuusen takana näkyy Dail-an-eas-sillan raunioita. Huttonin visiitin aikoihin silta oli vielä ehjä ja ylitti joen.
Forest Lodge, jossa Huttonkin yöpyi.

Tästä geologisesti herkullisesta asetelmasta käy ilmi, että graniitti on tunkeutunut liuskeen sisään ja siitä läpi – ja jopa pilkkonut siitä palasia sekaansa. Tämä ei Huttonin mielestä voinut tarkoittaa kuin kahta asiaa: 1) graniitin on täällä oltava liusketta nuorempi, ja 2) graniitin on joskus täytynyt olla ”nestemäistä” materiaalia, joka on sittemmin jähmettynyt. Myöhemmät tutkimukset ovat osoittaneet Huttonin olleen oikeassa. Graniitti on kivisulasta kiteytynyt kivi ja paikoin – kuten Glen Tiltissä – se leikkaa alun perin pintasyntyisiä kivilajeja, jotka ovat sitä nuorempia.

Punertava graniitti leikkaa terävästi liusketta ja on pilkkonut sitä sisäänsä. Graniitti on iältään noin 390 miljoonaa vuotta, liuskeet ovat ainakin 100 miljoonaa vuotta vanhempia.
Vaaleat graniittijuonet leikkaavat terävästi liusketta.

Graniittien synty ei vain ollut jokin maapallon alkuaikojen mystinen prosessi, vaan niitä on syntynyt kaiken aikaa – ja syntyy nykyäänkin maapallon magmaattisesti aktiivisilla alueilla. Valtaosa eteläisen Suomen graniiteista syntyi poimuvuoriston uumenissa Svekofennisessä orogeniassa noin 1,9-1,8 miljardia vuotta sitten. Monin paikoin nekin leikkaavat terävästi niitä ympäröiviä, kuoren syvyyksiin poimuttuneita ja niitä jonkin verran vanhempia tulivuori- ja sedimenttikiviä.

Geologian alkulähteillä – osa 1/2

Nyt otamme pienen tauon Suomen kallioperän kehitysvaiheiden läpi käymiseen. Olemme nimittäin olleet koko huhtikuun WSOY:n kirjallisuussäätiön residenssissä Edinburghissa ja kerromme täältä kuulumisia!

Geologian tieteenalan kehityksen kannalta Skotlanti on eräs merkittävimmistä alueista maailmassa. Yksi geologian pioneereista, luonnontieteilijä James Hutton (1726–1797), teki täällä käänteentekeviä havaintoja kivistä Skotlantilaisen valistuksen aikoihin 1700-luvun lopulla.

James Hutton. Henry Raeburnin (1756–1823) öljyvärimaalaus vuodelta 1776. (public domain)

Noin 50 kilometriä Edinburghista itään Pohjanmeren rannalla, lähellä pientä kylää nimeltään Cockburnspath, sijaitsee paikka nimeltään Siccar Point. Hutton vieraili paikalla vuonna 1788. Silloin hän kiinnitti huomiota hiekkakiviin, joita paikalla on kahta erilaista. Alemmassa harmaassa hiekkakivessä kerrokset näyttivät olevan pystyssä. Sen päällä oli punertavaa hiekkakiveä, joka oli enemmän vaaka-asennossa, vaikkakin silti vähän kallellaan. Punertavan hiekkakiven kerrokset leikkasivat terävästi harmaan hiekkakiven kerroksia.

Siccar Point

Hutton kollegoineen ymmärsi, että tällaisen muodostuman syntyyn on tarvittu aivan älyttömästi aikaa – paljon enemmän kuin se 6000 vuotta, mihin arkkipiispa James Ussher (1581–1656) oli päätynyt Raamatun sukulinjoja laskemalla reilu sata vuotta aikaisemmin. Ensin harmaan hiekkakiven on täytynyt kerrostua ja kivettyä, sitten kääntyä pystyyn, sen jälkeen kulua osittain pois, ja lopuksi peittyä punertavilla hiekoilla, jotka vuorostaan kivettyivät ja vielä kallistuivat alkuperäisestä asennostaan.

Elina istuu pystyyn kääntyneiden harmaiden hiekkakivikerrostumien päällä Siccar Pointilla. Hänen takanaan on vaaka-asentoisempia punertavia hiekkakiviä. Elinan käsi on epäjatkuvuuspinnalla, jonka kohdalla on 65 miljoonan vuoden hiatus eli ajanjakso, jolta kerrostumat puuttuvat.

Nykyään tiedämme, että harmaa hiekkakivi on iältään 435 miljoonaa vuotta eli siluurikautinen. Se poimuttui ja kääntyi pystyyn Kaledonisessa vuorijonopoimutuksessa, kun Laurentian ja Baltican muinaismantereet törmäsivät. Punertava hiekkakivi kerrostui 370 miljoonaa vuotta sitten devonikaudella. Kivilajien ikäero on siis noin 65 miljoonaa vuotta. Hutton oli oikeassa ja oli kuvannut tärkeän epäjatkuvuuspinnan, jossa vierekkäin esiintyvillä geologisilla muodostumilla on merkittävä ikäero.

Geotieteilijä James Hallin (1761–1832) luonnos Siccar Pointin hiekkakivikerrostumista. Hän ja luonnontieteilijä John Playfair (1748–1819) olivat Huttonin mukana Siccar Pointilla vuonna 1788. (public domain)

Kaledonisella vuorijonopoimutuksella oli muuten myös vaikutuksia Suomen kallioperään. Silloin työntyivät muun muassa Saana-tunturin huipun muodostavat sedimenttikivet niitä paljon vanhemman kallioperän päälle. Saanankin kerrostumien alla on siis merkittävä epäjatkuvuuspinta!

-> Osa 2/2