Kivimaailman kummajainen ja kaunokainen – pallokivi // Mysterious beauty of the rock world – orbicular rock

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

(For English, please see below)

Pallokivet muodostuvat nimensä mukaisesti monikehäisistä palloista. Syntyperältään pallokivet ovat magmakiviä, mutta kivien tarkka syntytapa on vielä osittain arvoitus.

Kallioperämme pallokiviesiintyvät ovat pääosin melko pieniä, noin kymmenen neliömetrin kokoisia. Upean ulkomuotonsa vuoksi pallokiviä on hyödynnetty koristekivinä, mutta osa esiintymistä on rauhoitettuja.

Suomessa ensimmäisenä pallokivilöytönä pidetään piispa Herman Röbergin tekemää havaintoa Virvikistä Porvoosta vuonna 1889.* Geologi Benjamin Frosterus kiinnostui Virvikin löydön myötä pallokivien tutkimuksesta ja hänen väitöskirjansa pallokivistä valmistui melko pian ensimmäisen löydön jälkeen vuonna 1892.

Virvikin pallokiveä voi ihailla esimerkiksi Helsingin Hietaniemen hautausmaalla kiven löytäjän piispa Röbergin ja hänen vaimonsa Alinan haudalla. Harmahtavien ja punertavien, melko tasalaatuisten kivien keskellä, pallokivestä tehty hautakivi on helppo tunnistaa. Haudan tarkempi paikka on korttelissa 15, käytävällä 30 ja hauta on numero 410.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA
Jos olet oikeassa korttelissa ja käytävällä, on haudan havaitseminen melko helppoa. // If you are on the right quarter and row, the tombstone is quite easy to spot. 

Virvikin pallokivessä näkyy monimuotoisia rakenteita. Pallot muodostuvat useista, väriltään vaihtelevista ja hieman puun kasvurenkaita muistuttavista kehistä. Värieron kehissä saa aikaan mineraalien määräsuhteiden vaihtelu: tummissa kerroksissa on enemmän biotiittia kuin vaaleissa. Palloissa näkyy myös niiden kiteytymisen jälkeisiä rakenteita, kuten plastisen deformaation aiheuttamaa kappaleiden venymistä tai litistymistä.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Lisäksi paikoin pallot näyttävät siltä kuin niiden reunasta olisi haukattu pois pala – tämän on arvioitu johtuvan siitä, että kivipallosten muodostumisen jälkeen samaan magmasäiliöön tunkeutunut nuorempi kivisula on syövyttänyt aikaisemmin muodostuneita palloja.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA
Virvikin pallokiven monimuotoisia rakenteita. Huomioi esimerkiksi pallojen sivuilta puuttuvat palaset. // Plastically deformed and eroded orbiculars of Virvik orbicular rock. 

Vaikka pallokivet ovat kivimaailman harvinaisuuksia on Suomi tehtyjen löytöjen perusteella pallokivien luvattu maa. Tällä hetkellä maapallon vajaasta kahdesta sadasta pallokivihavainnosta lähes puolet on tehty Suomesta. Peruskalliostamme on tiedossa noin 50 pallokivialuetta, muut havainnot on tehty irtonaisista lohkareista, joiden emäkalliota ei välttämättä ole vielä löydetty.

*Virvikin pallokivilöydön jälkeen huomattiin, että 1700-luvulla rakennetun riihen kivijalkaan asetettu pallokivilohkare.

Tämä oli kolmas ja viimeinen osa Hautakivien kertomaa -juttusarjasta. Ensimmäisen osan charnockiitista voit lukea täältä ja toisen osan hautakivien rapautumiseen liittyen täältä. Katsotko hautakiviä nyt toisella tavoin?  

OLYMPUS DIGITAL CAMERA
Aavemainen pallokivisilmä toivottaa hyvää Halloweenia! // Spooky orbicular eye wishes you a happy Halloween!

 

—In English:

Finland is the promised land of orbicular rocks (at least based on the observations made so far). From the two hundred orbicular rock finds, approximately almost half of those are from Finland. About 50 of those have been made from the bedrock and the rest from loose boulders. Orbicular rocks are magmatic in origin, but the exact process producing these beautiful rocks are still a little bit of a mystery.

Virvik orbicular rock in Porvoo, ca. 70 km from Helsinki, is considered to be the first orbicular find from Finland*. Rock was found by bishop Herman Röberg. After this find, geologist Benjamin Frosterus got interested about orbicular rocks and his PhD thesis from this topic was published quite soon after the first discovery, in 1892.

If you are visiting Helsinki, you can admire Virvik orbicular rock in the Hietaniemi graveyard, located ca. 2 km from the Central railway station. The orbicular rock was specifically used for making of the tombstone for the bishop Röberg and his wife Alina. In the middle of the grayish and reddish, mostly quite homogeneous tombstones, the one made from the orbicular one is quite easy to spot. The exact location for the grave is quarter 15, route 30 and grave number 410.

Virvik orbicular rock has diverse structures. Dark and light layers of the orbiculars are formed from the variating mineral composition of the layers – darker ones are richer in biotite. Some orbiculars are plastically deformed and some seems to be missing some of the outer parts of the orbiculars. It has been interpreted, that the pulse of new magma in the magma chamber was eroding the orbicules.

*Later on, it was found out that the base of kiln build in the early 18th century contained an orbicular rock boulder, but there is no written record from this find.

If you know examples of orbicular rock finds made outside of Finland before 1889, please let me know!

This was third and last post in the Tales of the Tombstones post series. First post about charnockite can be read from here and the second post about weathering of the tombstones from here. Did these posts gave you new perspect for looking tombstones?   

 

Teksti on kirjoitettu pääosin käyttämällä lähdettä // Text was written mainly based on this reference:

Lahti, S. (ed.); Raivio, P. & Laitakari, I. (with contributions by). 2005. Orbicular rocks in Finland. Erikoisjulkaisut – Special Publications, vol. 47. Geological Survey of Finland. Online version of the publication can be downloaded from here: http://tupa.gtk.fi/julkaisu/erikoisjulkaisu/ej_047.pdf

Advertisements

Katoavia kaiverruksia, rapautuneita hautakiviä // Disappearing inscriptions and weathered tombstones

tombstone1_pixabay

(For English, please see below)

Tuuli, vesi ja jää ovat esimerkkejä voimista, jotka nakertavat ja hiovat väsymättömästi planeettamme ulointa pintaa ja hajottaen sitä pienemmäksi kappaleiksi. Kivien ja kallioiden rapautuminen on yksi osa kivisen kuoren kiertokulkua. Kallioista jyrsityt kiven kappaleet hajoavat ajan saatossa yhä pienemmiksi murusiksi ja osa niistä saattaa joskus tulla kierrätetyksi takaisin maapallon sisuksiin.

Samalla tavalla kuin kalliot kuluvat, rapautuvat myös hautakivet. Hautausmaat ovat rapautumisen tutkimisen aarreaitta siinä mielessä, että rajatulta alueilta löytyy runsaasti erilaisista kivistä tehtyjä ja iältään* vaihtelevia hautakiviä. Hautakivistä saatua tietoa voidaan soveltaa muihin rakennuskiviin.

Hautakivien rapautumiseen vaikuttaa edellä mainittujen voimien ja ajan lisäksi esimerkiksi hautakiven kivilaji, hautausmaan sijainti ja ympäristö, hautausmaan pinnanmuodot ja hautakiven sijainti hautausmaalla sekä ilmansaasteet. Myös ilmansuunnat voivat vaikuttaa siihen, mikä sivu hautakivestä alkaa rapautua tai rapautuu eniten. Lisäksi eliöt, kuten hautakiven pinnalla kasvavat jäkälät ja sammaleet tai kiviä kohti kurkottavat puunjuuret, tekevät oman osansa hautakivien rapauttamiselle.

tombstone4_pixabay
Hautakivien päällä kasvavat sammalet ja jäkälät rapauttavat kiveä. // Mosses and lichens growing on the tombstone will enchance the weathering of the rock.

Hautakivien rapautumisen tutkiminen juontaa juurensa ainakin 1800-luvun lopulle (Morgan 2018). Vuonna 1875 Skotlannin geologisessa tutkimuskeskuksessa työskennellyt geologi John George Goodchild julkaisi jäätikköeroosioon liittyvän artikkelin, joka sivusi myös hautakivien rapautumista. Tämän jälkeen Skotlannissakin vaikuttanut geologi Archibald Geikie julkaisi vuonna 1880 artikkelin liittyen Edinburghin hautausmailta tekemiinsä tutkimuksiin.

Hautakivien rapautumista voidaan tutkia usealla eri tavalla. Jos hautakivien tekstit on tehty lyijyvaluilla, voidaan rapautumista arvioida mittaamalla valun pinnan ja hautakiven pinnan etäisyyttä toisistaan. Lisäksi alun perin tasapaksun hautakiven muodonmuutoksesta voi saada tietoa rapautumisesta. Näitä keinoja on käytetty esimerkiksi kansalaistiedettä hyödyntäneessä Earth Trek –projektissa Amerikassa.

Vuonna 1971 geologi Perry Rahn esitti Rahnin indeksiksi kutsutun tavan arvioida hautakiven kulumista siihen kaiverretun tekstin luettavuuden perusteella. Indeksin perusteella hautakivet jaetaan havaintojen perusteella kuuteen luokkaan. Luokka 1 sisältää rapautumattomat kivet, joiden kaiverrus on hyvin selkeä. Luokka 6 sisältää erittäin rapautuneet hautakivet, joiden kaiverrusten kirjoitus on lukukelvotonta, mutta joiden vuosiluvusta saa juuri ja juuri selvää. Hautakiven vuosiluvun luettavuus on olennainen tieto hautakiven ikämäärityksen kannalta.

Luokituksen ja hautakivien iän perusteella voidaan vertailla esimerkiksi eri-ikäisten hautakivien, tai saman ikäisten mutta eri kivilajia olevien hautakivien rapautumista.

tombstone2_pixabay

Kuinka nopeasti hautakivet voivat rapautua? Koska rapautumiseen vaikuttavat monet, osittain paikalliset, asiat, yksittäistä nopeutta eri kivilajien rapautumiselle on vaikea antaa. Eri alueilta tehtyjen tutkimusten perusteella nopeus voi vaihdella esimerkiksi sadassa vuodessa 0,1–2 mm välillä.

*Hautakivien iällä tässä tapauksessa tarkoitetaan sitä hetkeä, jolloin hautakivi on asetettu haudalle. Kiven ikämääritys perustuu oletukseen, että hautakivi on pystytetty haudalle henkilön kuolinvuotena. Tämä on eri kuin kiven varsinainen geologinen muodostumisikä.

Seuraavassa Hautakivien kertomaa -julkaisussa tutustumme arvoituksellisiin pallokiviin ja siihen, mitä piispa Röbergillä on tekemistä niiden kanssa. Hautakivien kertomaa –sarjan ensimmäisen osan charnockiitti-kivestä ja siitä mistä kivi on saanut nimensä voit lukea linkin takaa.

 

— In English:

Wind, water and ice are examples of forces that shape our planet’s outer, rocky layer. Weathering is one part of the great cycle of material on Earth.

Graveyards offers a window to weathering with large selection of datable* and variating rock types. In addition to time and forces mentioned in the beginning, things that affect to the weathering of tombstones are for example rock type, location and environment of the cemetery and air pollution. In addition, biological things, such as moss or lichen growing on the stone, will do their part to enhance the weathering process.

The oldest literature related to the weathering of the tombstones extends at least in the end of 19th century (see Morgan 2018). For example, in the article focusing on glacial erosion published in 1875, geologist John George Goodchild described also how he used limestone tombstones for studying weathering rate. After this, in 1880, geologist Archibald Geikie published an article related to the weathering of the tombstone in Edinburg’s graveyards. In Morgan (2018) Geikie’s article is described as “…the first comprehensive scientific study of rock weathering published in English.” (If you know older references than these, please let me know.)

In 1971 geologist Rahn published Rahn’s index, which can be used for evaluating degree of weathering. Index is divided in six classes. Class 1 contains unweathered tombstones with very clear inscription. Class 6 contains tombstones that are extremely weathered, with illegible inscription (but year just possible to read). Unfortunately, I could not get the original article describing the Rahn’s index (Rahn, 1971), however, for example Dove (2010) and Tymon (2012) contains more detailed description of the index.

How fast can tombstone then weather? Because the weathering rate is affected by many things, the one exact rate for certain rock type is hard to give. However, based on the research in can vary for example from ca. 0,1 to 2 mm per hundred years.

*Datability is based on the assumption that the tombstone is of the same age as the year of death in the rock. Geological age of the rock is not considered now.

This was the second part of the Tales from tombstones -series. First one you can read from here: Charnockite – rock type described from a tombstone. The third blog post will concern mysterious orbicular rocks and what bishop Röberg has to do with those.

 

Viitteet ja lisätietoa // References and more information:

All pictures from Pixabay.

Dove, J. 2010. Fieldwork investigation: gravestone weathering. Geofile Online.

Inkpen, R. Gravestone Weathering. University of Portsmouth. Acquired in 23.10.2018.

Inkpen, R.J. & Jackson, J. Contrasting weathering rates in coastal, urban and rural areas in Southern Britain: Preliminary investigations using gravestones. Earth Surface Processes and Landforms. 25, 229–238.

Morgan, N. 2018. Geikie’s science in the cemetery. In: Betterton, J. et al. (eds.): Aspects of the Life and Works of Archibald Geikie. Geological Society, London, Special Publications, 480.

Tymon, A. 2012. Weathering processes on headstones and monuments. Acquired from: http://www.wyorksgeologytrust.org/resources.html (23.10.2018, see the end of the page “Teaching weathering in West Yorkshire).

In addition to these, list of articles covering tombstone weathering can be found from here: http://www.envf.port.ac.uk/geo/inkpenr/graveweb/biblio.htm.

Charnockiitti – kivilaji, joka kuvattiin hautakivestä // Charnockite – rock type described from a tombstone

Job Charnock's mausoleum(For English version, please see below)

Job Charnock oli 1600-luvulla Intiassa vaikuttanut virkamies, jota vielä vuoteen 2003 pidettiin intialaisen kaupungin Kalkutan perustajana. Charnock kuoli vuonna 1693 ja kaksi vuotta hänen kuolemansa jälkeen St John’s hautausmaalle Kalkutaan pystytettiin hautamausoleumi ja sinne tumman harmaa hautakivi.

Kului kaksisataa vuotta Charnockin kuolemasta, kun Intian geologisessa tutkimuskeskuksessa työskennellyt Thomas Holland otti hautakiven tarkemman tutkimuksen alle. Holland tutki kivestä mikroskoopilla sen mikrorakenteita ja mineralogiaa. Tutkimuksen tulokset Holland julkaisi artikkelissaan ”The Petrology of Job Charnock’s Tombstone”.

Hollandin mukaan hautakivi oli tehty graniitista, jonka muodostavat mineraalit olivat osin kivilajille erikoisia. Graniittia yleisesti muodostavien mineraalien, kvartsin ja maasälpien, lisäksi kivestä löytyi granaattia, magnetiittia ja ortopyrokseeniryhmään kuuluvaa hypersteeniä.

Etenkin se, että graniitilta vaikuttavassa kivessä oli hypersteeniä, oli merkillistä. Tiettävästi Job Charnockin hautakivi oli ensimmäinen kivi maapallolta, josta tällainen mineraaliseurue kuvattiin.

Holland tulkitsi kiven syntyneen kivisulasta kiteytymällä maankuoren sisässä. Tätä tarkemmin hän ei ottanut kantaa graniitin mahdollisiin syntyolosuhteisiin. Vuonna 1893 julkaistussa artikkelissaan geologi ehdotti, että tämänkaltaisia pyrokseenipitoisia graniitteja kutsuttaisiin charnockiitiksi, Job Charnockin mukaan.

Job Charnock Tomb (Calcutta)Job Charnockin hautakivi. // Job Charnock’s tombstone. Picture by Grentidez (Public domain), Wikimedia commons.

Sittemmin hautakivestä kuvatun charnockiitin kaltaisia kiviä on löydetty useasta eri paikkaa maapallolta. Kiviä löytyy etenkin kallioalueilta, jotka ovat käyneet läpi korkean asteen metamorfoosin. Charnockiitit ovat kuitenkin edelleen syntynsä suhteen hieman arvoituksellisia. Charnockiitteja muodostuu ilmeisesti useiden geologisten prosessien kautta, jotka voivat olla sekä magmaattisia että metamorfisia.

Suomalaisia charnockiitteja on tehnyt tunnetuksi esimerkiksi Kauko Parras vuonna 1958 julkaistussa väitöskirjassaan, jossa hän kuvasi Etelä-Suomen alueelta löytyneitä hypersteenipitoisia kiviä. Ne hän tulkitsi olevan metamorfista alkuperää.

Parraksen väitöskirjan charnockiitti-termiin liittyvän keskustelun mukaan termin alun perin kuvannut Holland ei ilmeisesti koskaan tarkoittanut charnockiitti-termiä käytettävän Intian ulkopuolella. Hollandin tarkoituksena oli ollut niputtaa termin alle Intiassaan tutkimat samankaltaiset kivet, joiden hän oli tulkinnut kuuluvan samaan ”kiviperheeseen”, eli samasta kivisulasta kiteytyneisiin.

Charnockiitti on tästä huolimatta nykyään maailmanlaajuisesti levinnyt termi kuvaamaan hypersteenipitoisia graniitteja tai niitä vastaavia metamorfisia kiviä. Kivien tutkimus jatkuu aktiivisena ja aika näyttää millaisia vastauksia ja täsmennyksiä vielä saamme charnockiittien syntyyn liittyen.

Nara Brown Granite (charnockite) QuebecNoin 1,1 miljardia vanha charnockiittinen kivi Kanadasta. // Ca. 1,1 Ga old charnockitic rock from Canada. Picture by: James St. John (CC BY 2.0), Wikimedia commons.

Tämä oli ensimmäinen osa Hautakivien kertomaa -sarjassa. Seuraavassa jutussa tutustumme hautakivikaiverrusten luettavuuteen ja siihen mitä se voi kertoa hautakiven rapautumisesta. 

Ensimmäinen kuva: Job Charnockin mausoleumi. Kuva: Grentidez (Public domain),  Wikimedia Commons.

 

—In English:

Job Charnock was a colonial administrator, who died in 1963 in Calcutta. Two years after his death, a mausoleum and a darkish grey tombstone was erected over his grave.

Two hundred years after the death of Job Charnock, geologist Thomas Holland working at the Geological Survey of India started to study the geology of the tombstone more closely. In 1893 Holland published an article called ”The Petrology of Job Charnock’s Tombstone”. 

In this article Holland described the microstructures and mineralogy of the rock. He concluded that rock was similar to granite, but contained also some peculiar minerals for a granite, such as an orthopyroxene called hyperstene.

Presumably, this was the first time when a granitic rock containing also orthopyroxene was described. Holland suggested that these kind of rocks would be called as charnockites, after Job Charnock.

After Holland’s research on Charnock’s tombstone and around East India, charnockitic rocks have been described all around from the world. However, some questions related to the formation of these rocks are still a little bit of a mystery. They are found from areas that have gone through high-grade metamorphism, but apparently charnockitic rocks can form through several, both magmatic and metamorhic, geological processses.

Finnish geologist Kauko Parras published a PhD thesis in 1958 about charnockites in Southern Finland. These rocks he interpreted to be metamorphic. In his thesis it’s also discussed that apparently Holland never meant the term ”charnockite” to be used outside of India. Nonetheless, the term ”charnockite” is still used for describing hyperstene-bearing granites and granodiorites or equivalent metamorphic rocks. Research on charnockites continues still today and only future can tell what we can still learn from these rocks and their formation environment(s).

First picture: Job Charnock’s mausoleum, by Grentidez (Public domain), from Wikimedia Commons.

This was the first part of ”Tales from the tombstones” article series. Second part will focus on the tombstone inscriptions and what they can tell about weathering of the rock.

 

References and more information:

Frost, B.R. & Frost, C.D. 2008. On charnockites. Gondwana Research. 13 (1), 30–44.

Grantham, G.H., Mendonidis, P., Thomas, R.J. ja Satish-Kumar, M. 2012. Multiple origins of charnockite in the Mesoproterozoic Natal belt, Kwazulu-Natal, South Africa. Geoscience Frontiers. 3 (6), 755–771.

Holland, T.H. 1893. The Petrology of Job Charnock’s Tombstone. Journal of the Asiatic Society of Bengal. 62 (3), 162–164.

Rajesh, H.M. & Santosh, M. 2012. Charnockites and charnockites. Geoscience Frontiers. 3 (6), 737–744.

Touret, J.L.R. & Huizenga J.M. 2012. Charnockite microstructures: From magmatic to metamorphic. Geoscience Frontiers. 3 (6), 745–753.