Kallio jalkojesi alla tarjoaa välähdyksen muinaisen vuoriston juuriin

himalaja_el
Himalajan poimuvuoriston lumipeitteisiä huippuja. Kuva: Elina Lehtonen.

Etelä- ja Keski-Suomen alueella asuvat voivat rehellisesti kertoa asuvansa poimuvuoriston juuriosissa. Moni tietää käsitteen ”Svekofenninen vuoristo” tai ”Svekofennidien vuoristo”. Kyseessä on vuoristo, joka levittäytyi noin 1 900–1 800 miljoonaa vuotta maamme etelä- ja keskiosien alueille, ulottuen myös Etelä-Ruotsiin.

Tuore väitöstutkimus tarjoaa lisätietoa siitä, miksi ja miten tämä Svekofennidien vuorijono muinoin romahti. Kaisa Nikkilä Åbo Akademista on tutkinut Svekofennidien vuorijonon kehitystä erityisesti Pohjanmaalta Savoon ulottuvalla alueella.

 

Miksi poimuvuoristoja on olemassa?

Poimuvuoristot syntyvät kiinteän kivikehän palojen, eli litosfäärilaattojen, saumakohtiin kahden mantereisen laatanosan törmätessä. Törmäyksessä vuoristot paksuuntuvat sekä ylös- että alaspäin, jolloin ympäristöään korkeammille vuoristoille syntyvät myös syvälle ulottuvat juuret.

himalaja_poimu_el
Näetkö poimun? Vuoristojen muodostuessa kiviaines voi poimuttua. Poimuttumisen lopputulos Himalajalta. Kuva: Elina Lehtonen.

Ympäristöön paksumpi poimuvuoristo on epävakaa. Se pyrkii tasapainottumaan ympäröivän kivikehän paksuuteen. Vuoristo ei kuitenkaan välttämättä romahda, jos kuori on paksuuntunut hyvin laajalta alueelta.

Kuinka korkealle vuoristot voivat maapallolla sitten kohota? Vuoristojen korkeuteen vaikuttaa planeetan painovoima ja kivilajien viskositeetti, eli kyky vastustaa virtausta. Nykyinen Himalajan vuoristo on aikalailla maksimikorkeudessaan. Vaikka nykyisen Himalajan alueella kahden mantereisen kappaleen törmäys on edelleen käynnissä, vuoristo ei kasva korkeutta, vaan sitä muodostava kiviaines leviää horisontaalisesti.

 

Törmäyksestä graniittitehtaaksi

Geologi Pentti Eskola on todennut että ”Graniitti on maaemon hiki”.  Toteamus pitää hyvin paikkansa myös poimuvuoristojen kehityksen suhteen. Svekofennidien vuorijonon kehitys alkoi muinaisten tulivuorisaarten törmätessä toisiinsa ja paikoin nykyistä Itä- ja Pohjois-Suomea muodostavaan paljon vanhempaan mantereeseen.

Tällaisessa kahden mantereisen kappaleen törmäyksessä maankuori paksuuntuu ja poimuvuoriston juuriosien lämpötila ja paine kasvavat. Ja tässä urakassa kuorelle tulee hiki! Kiviaines poimuvuoristojen juuriosissa alkaa osittain sulaa. Näin syntyvät kivisulat voivat kiteytyä maankuoren sisällä syväkiviksi, kuten graniiteiksi, tai purkautua tulivuorista maanpinnalle kiteytyen vulkaniiteiksi.

Samalla tavalla kuin Keski- ja Etelä-Suomen alueella syntyi useassa vaiheessa vuorijononpoimutukseen liittyviä graniitteja, myös nykyisen Himalajan vuoriston juuriosissa on muodostunut ja muodostuu edelleen kuoren osittaisen sulamisen ja sulien kiteytymisen kautta graniittisia kiviä!

 

Muovailuvahamalleista apua geologiseen tutkimukseen

Geologiset prosessit tapahtuvat usein miljoonien vuosien aikajänteellä. Nikkilä hyödynsi tutkimuksessaan muovailuvahamalleja, jotka ovat yksinkertaisia, mutta tehokkaita tutkimusvälineitä luonnossa hitaasti tapahtuvien geologisten muutosten  havainnollistamiseen.

Muovailuvahasta, silikonista ja hiekasta tehtyjen mallinnusten avulla jäljennettiin sitä, miten maankuori käyttäytyy kun siihen kohdistuu venytystä. Mallituloksia verrattiin tutkimusalueiden kallioperästä saatuihin geologisiin ja geofysikaalisiin havaintoihin.

Nikkilä kertoo, että Svekofennidien vuoriston ohentuminen ja romahtaminen johtui maankuoren sisällä olevien kivisulien virtaamisesta kohti nykyistä länttä. Tämä johtui todennäköisesti siitä, että nykyisen lännen alueella oli vapaata tilaa johon kiviaines pääsi virtaamaan, kun taas vuorijonon itäpuolella oli vastassa vanhempi ja jäykempi arkeeinen manner.

Svekofennidien vuoriston romahdus ei tapahtunut silmänräpäyksessä. Todennäköisesti vuoriston romahtaminen kesti noin 14-16 miljoonaa vuotta.

– Miljoonien vuosien aikana tapahtunut kivisulien virtaaminen länteen, maankuoren rakenteiden venyminen ja pois paikoiltaan liikkuminen aiheutti vuoriston romahtamisen. Lisäksi kuoren osittain sulat sisäosat pääsivät kohoamaan tässä tapahtumassa ylöspäin ja osia vuoriston yläosista liikkui romahduksessa alaspäin, jatkaa Nikkilä.

– Tuhansien miljoonien vuosien aikana Svekofennidien vuorijonon huiput ovat kuluneet ja nykyisen kallioperämme leikkaustaso edustaa vuoriston juuriosia. Suomessa on siis käytännössä mahdollista nähdä poimuvuoriston sisään ja näin tutkia vuoriston sisäosien kehitystä. Muinaisten vuoristojen tutkimus antaa tietoa siitä mitä nykyisten vuoristojen, kuten Himalajan tai Andien sisäosissa, parhaillaan tapahtuu. Tämä tutkimus on siten sovellettavissa useiden vuoristojen kehitykseen ympäri maailman. Tutkimustulokset auttavat myös kohdentamaan malminetsintää, sillä romahduksessa syntyvät suuret kallioperän rakenteet liittyvät malmimineralisaatioiden syntyyn, kertoo Nikkilä.

kaisa_nikkila
Kaisa Nikkilä. Kuva: Åbo Akademi.

FM Kaisa Nikkilä väittelee 23.9.2017 klo 12 Åbo Akademin  Luonnontieteiden ja tekniikan tiedekunnassa aiheesta ”Analog models of the lateral spreading of a thick three-layer crust – Implications for the Svecofennian orogen in Finland”. Väitöstilaisuuden paikka: Auditorium 1, Geologicum, Tuomiokirkkotori 1.

Blogikirjoitus perustuu suurelti Nikkilän lehdistötiedotteeseen, väitöskirjaan ja siinä oleviin viitteisiin, sekä keskusteluihin Nikkilän kanssa. Kaisa Nikkilän väitöskirja on luettavissa elektronisesti Åbo Akademin sivuilta.

Lisää Himalajan vuorijonon kehityksestä ja Suomen Geologisen Seuran ekskursiosta Himalajalle voit lukea kirjoittamastani artikkelista Geologi-lehteen 5/2012.

Kivibongausta Uutelassa, Helsingissä

Uutelan Skatanniemi on hyvä paikka kiviretkelle. Skatanniemen kärjestä löytyy mielenkiintoisia kalliopaljastumia ja niemen itäpuolen rannalta löytyy useita erilaisia kivilajilohkareita.

kärki
Lähes 1,9 miljardin vuoden takaiseen tulivuoritoimintaan liittyy Skatanniemen tummanharmaa kivi.

Skatanniemen kärki koostuu pääosin tummasta kivestä, jota halkoo vaaleanpunaiset raidat. Tumma kivi on syntynyt alunperin noin 1,9 miljardia vuotta sitten saarikaarityypin tulivuoritoimintaan liittyen. Kallioperäkartan mukaan kivi on luokiteltu vulkaniitiksi, mutta itse kivessä ei kuitenkaan ole näkyvissä selkeästi vulkaniiteille ominaisia piirteitä. Tämä niemenkärkeä muodostava tumma kivi ei välttämättä ole päässyt purkautumaan aivan maanpinnalle asti, vaan kiteytynyt niin kutsuksi puolipinnalliseksi kiveksi maankuoren sisään. Joka tapauksessa ylläolevan tumman kiven syntytarina liittyy muinaiseen tulivuoritoimintaan.

Tulivuoritoimintaan liittyvän kiven synnyn jälkeen siihen on tunkeutunut graniittisia juonia, jotka ovat paikoitellen katkeilleet linssimäisiksi osueiksi kallioperän puristuksessa. Juonet liittyvät todennäköisesti Svekofenniseen poimuvuoriston syntyyn noin 1,9-1,8 miljardia vuotta sitten. Tällöin vulkaaniset saarikaaret törmäilivät toisiinsa ja vanhempaan mantereeseen, muodostaen hiljalleen nykyistä Himalajaa muistuttavan poimuvuoriston. Maankuoren paksuuntuessa poimuvuoriston juuriosia muodostavat kivet lämpenivät, uudelleen muokkaantuivat ja alkoivat osittain sulaa.

 

Kaksi graniittia, kaksi eri syntytarinaa

kiviserkut

Skatanniemen itäpuolen rannoilta voi löytää myös kiviserkukset vierekkäin, Ikäeroa näillä tyypeillä on noin 200 miljoonaa vuotta. Graniiteista nuorempi, vasemmalla oleva isompi rapakivigraniittilohkare on kiteytynyt muinaisen supertulivuoren uumenissa noin 1,6 miljardia vuotta sitten, paljastunut vuoren uumenista eroosion myötä ja kuljetettu nykyiselle paikalle jääkauden toimesta. Oikealla puolella oleva graniittinen kivi on syntynyt aiemmin mainitun Svekofennisen vuorijononmuodostuksen aikana.

Rapakivigraniitin wiborgiittimuoto on helposti tunnistettavissa ja erotettavissa muista graniiteista sille ominaisten maasälpäovoidien perusteella. Rapakivigraniitti on seikkaillut blogissa useasti: Sipoosta löytyy erikoisesti rapautunut rapakivilohkare, Roihuvuoresta iso siirtolohkare ja kannattaa myös lukea siitä millaista rapakivien tutkimus Brasilian sademetsissä on. Espoosta löytyy varsin valtava rapakivilohkare.

moroutuminen
Rapakivigraniitin rapautumispintaa.
ovoidit_uutela
Rapakivigraniitin wiborgiittimuodolle ominaisia pyöreitä maasälpäovoideja.

 

Muistoja muinaisista tulivuorista

Samaiselta rannalta graniittiserkkujen seurasta löytyy useita mustia lohkareita, joissa on havaittavissa yksittäisiä isompia kiteitä, jotka kimmeltävät auringossa. Tämä kivi on syntynyt kun magmasäiliön kivisulasta kiteytyneet raskaammat kiteet ovat laskeutuneet magmasäiliön pohjalle. Tällaisia kiviä kutsutaan kumulaateiksi. Kivi liittyy todennäköisesti samaan tulivuoritoimintaan kuin aiemmin mainittu Skatanniemen kärjen tumma kallioalue, sekä Vuosaaren vulkaaniset kerrostumat ja tyynylaavat.

kumulaatti
Kumulaatti.

Skatanniemestä löytyy myös tulivuoren purkauksen kerrostamaa materiaalia. Itäpuolen kalliopaljastumassa on selkeästi näkyvissä erilaisia kerroksia. Kallion keskivaiheilla kulkee kidetuffikerros, joka on syntynyt tulivuoren räjähdyspurkauksessa materiaalin kerrostuessa tulivuoren rinteelle. Kun kerrosta seuraa kalliopaljastuman halki huomaa sen taipuvan poimulle, joka viittaa taas tulivuoritoiminnan jälkeiseen vuorijonon rytinään.

kidetuffi-uutela-poimutus
Poimuttunutta tulivuorisyntyistä kiveä, eli vulkaniittia. Keltaisilla katkoviivoilla on rajattu kidetuffikerros. Vaaleat kohdat oikeassa yläkulmassa ovat samankaltaista graniittista sulaa kuin Skatanniemen kärjen kallioissa.
OLYMPUS DIGITAL CAMERA
Lähikuva kidetuffikerroksesta. Huomaa kerroksen poimuttuminen.

Oletko vieraillut Uutelan tai Vuosaaren geologisilla kohteilla? Löysitkö näitä kiviä?

Blogissa on jo aikaisemmin seikkailtu Vuosaaren tulivuorten jäljillä, lue kirjoitus täältä. Maisemakuvien perässä kannattaa suunnata Vaellusjutut-blogiin, jossa myös juttuja Vuosaareen liittyen. Blogin Metromatka menneisyyteen –sarja esittelee geologiaan liittyviä pääkaupunkiseudun retkikohteita metrolinjan varrelta ja hieman sen ulkopuolelta. Suosittelen myös käymään Geologia.fi -sivuilla, jossa on julkaistu videon Etelä-Suomen kallioperän kehityksestä (kesto noin puoli tuntia).

Muokattu 11.9.: tarkennettu Svekofennisen orogenian ikää.