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.

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.

Lisää maapallon kehärakenteesta

Palataan vielä tämä postauksen ajaksi maapallon sisuksiin. Mitä ovat maapallon eri kehät ytimestä ylöspäin ja miten ne suhteutuvat toisiinsa? Näistäkin esiintyy paljon sekaannusta.

Maapallon pinnalla törmäilevät laatat eivät koostu kuoresta vaan niihin kuuluu siis myös jähmeä osa vaippaa. Niitä yhdessä kutsutaan litosfääriksi. Kuoren ja litosfäärivaipan ero on koostumuksellinen – kuoressa on paljon graniittisia piirikkaita aineksia. Litosfäärin alla on astenosfääri, jonka alaraja on epäselvä. Astenosfäärissä esiintyy magman muodostumista ja se on helpommin muovautuva kuin litosfääri. Mesosfääri onkin sitten taas kokonaan kiinteää erittäin hitaasti virtaavaa kiveä. Tämä jako on siis kiviaineksen käyttäytymiseen liittyvä.

Maanjäristysaaltojen etenemistä mittaamalla maapallon sisuksista on saatu selville rajapintoja, jotka liittyvät korkeassa paineissa tapahtuviin mineraalien muutoksiin. Näiden perusteella vaippa voidaan vaihtoehtoisesti jakaa ylävaippaan, vaihettumisvyöhykkeeseen, alavaippaan sekä alavaipan pohjalla olevaan kaoottiseen ydinvalliin. Etenkin 660 km rajapinta on merkittävä: sen läpi nousuvirtausten on vaikea kohota ja alas painuvien laattojen vaikea sukeltaa. Vaihettumisvyöhykkeellä onkin jumissa kaikenlaista sotkua laatoista, merivedestä ja timanteista lähtien.

Suurin sekaannuksen aiheuttaja on kivikehä. Kivikehää voisi luontaisesti pitää litosfäärin synonyyminä. Mutta koko vaippahan on valtaosin kiinteää kiveä sinne ytimen rajapinnalle asti! Tulisiko kivikehää siis kuitenkin käyttää synonyyminä kuorelle ja koko vaipalle, jotka ovat nestemäisen ulkoytimen yläpuolella? Sekaannuksen aiheuttava litosfääri sai nimensä silloin, kun sen alapuolella vielä ajateltiin olevan vain magmaa tai kaasuja. Nimitys jäi elämään, vaikka kiviaineksen havaittiin myöhemmin jatkuvan maapallon sisuksissa myös litosfäärin alapuolella. Tästä kömmähdyksestä täällä kivikehän pinnalla edelleen siis sekaannumme.

Näistäkin aiheista voit lukea lisää Geologi-lehteen kirjoittamastamme artikkelista ”Kehäpäätelmiä – maapallon sisäosien rakenne ja suomenkielinen nimistö”.

Mitä on pääsiäismunamme sisällä?

Seuraa korjaus yhteen geologian ehkä yleisimmistä väärinkäsityksistä: maapallon kuori EI kellu sulan vaipan päällä! Kuoresta ja vaipan jäykästä yläosasta koostuvien kiinteiden litosfäärilaattojen lisäksi myös sen alla oleva vaippa on nimittäin miltei kokonaan kiinteää kivistä ainesta. Se virtaa kyllä, mutta hyvin hyvin hitaasti ja jähmeästi vuosimiljoonien aikana – kuin vuoriston uumenissa poimuttuvat kivikerrokset.

Pääsiäismunamme on siis suurimmaksi osaksi kiinteä. Kivisulaa esiintyy merkittäviä määriä vaipan yläosissa oikeastaan vain siellä, missä esiintyy tulivuoritoimintaa. Ainoa kokonaan sula kerros maapallomme sisällä on ulkoydin. Kananmunavertaus maapallon rakenteesta on siis hieman ontuva – ehkä se on pikemminkin keitetty sellainen kuin raaka.

Muista kuvassa mainituista maapallon sisäosien omituisuuksista voit lukea lisää Geologi-lehteen kirjoittamastamme artikkelista ”Kehäpäätelmiä – maapallon sisäosien rakenne ja suomenkielinen nimistö”.