Suomen kallioperä kuuluu vanhaan, prekambriseen peruskallioalueeseen, Fennoskandian kilpeen. Kallioperä on Euroopan vakainta, sillä suurimmat geologiset prosessit ovat tapahtuneet n. 3000–1400 miljoonaa vuotta sitten. Suomen kallioperän erikoisuudet kertovat niin suurista muutoksista koko maapallon ilmakehässä kuin paikallisista, kallioperää suuresti muokanneista tapahtumista. Kallioperän pinnanmuodot ovat tasoittuneet satojen miljoonien vuosien kuluessa eroosion sekä jääkausien kuluttamana. Haitarivalikon tekstit: GTK, kuvat: Kieppi.
Siuruan gneissi on harmaa ja lievästi raitainen kivilaji, jonka päämineraaleja ovat maasälvät ja tumma kiille eli biotiitti. Kiven erikoisuus on sen korkea ikä, joka on määritetty radiometrisillä menetelmillä.
Kiven iän määrittämiseksi gneissikalliosta on otettu näytteitä ja niistä erotettu zirkoni-nimisen mineraalin kiteitä. Yksittäisen zirkonikiteen ikä voidaan laskea sen sisältämän radioaktiivisen alkuaineen ja siitä hajoamisen tuloksena syntyvien tytäralkuaineiden paljoussuhteiden perusteella. Ajoituksessa käytetään usein uraanin isotooppeja, jotka hajoavat tunnetulla nopeudella lyijyn isotoopeiksi.
Ajoitusmenetelmän periaate on yksinkertainen. Kun Siuruan gneissin zirkonit kauan sitten kiteytyivät, niiden kiderakenteen sisään jäi uraani-isotooppeja. Koska lyijyatomit eivät sovi kiteytyvän zirkonin rakenteeseen, kaikki tutkittavasta zirkonikiteestä löytyvät lyijyisotoopit ovat kiteen sisään jääneen radioaktiivisen uraanin hajoamistuotetta. Kun tiedetään kiteen uraani- ja lyijyisotooppien suhde ja niiden hajoamisen puoliintumisaika (=aika, jonka kuluessa puolet näytteen uraani-isotoopeista on hajonnut tytäralkuaineeksi), zirkonikiteen syntyajankohta voidaan laskea.
Tulokset osoittavat, että Siuruan gneissin zirkonit (ja siis myös koko gneissikallio) ovat kiteytyneet noin 3 500 miljoonaa vuotta sitten. Kyseessä on Suomen, Fennoskandian ja koko EU:n vanhin tunnettu kivi. Itse asiassa Siuruan gneissi sisältää viitteitä vieläkin korkeammasta iästä. Erään zirkonikiteen ydin antoi ajoitustuloksen 3 730 miljoonaa vuotta.
Gneissi – Siurua, Pudasjärvi.
Virttiövaaran kvartsiitti on syntynyt muinaisen manneralueen vuorovesirannikolle n. 2 750 miljoonaa vuotta sitten kerrostuneesta hiekasta. Esiintymässä on kapeina vyöhykkeinä vihreää kvartsiittimuunnosta, josta käytetään nimitystä aventuriinikvartsiitti.
Kiven vihreä väri johtuu alkuperäisen hiekkakerrostuman kvartsirakeiden väliset tilat täyttäneestä savesta, joka on muuttunut kerrostumista seuranneessa vuorenpoimutuksessa. Koska muuttumisympäristössä oli tarjolla poikkeuksellisen runsaasti kromia, tapahtuma tuotti kromipitoista ja väriltään vihreää kiillettä eli fuksiittia. Fuksiitin kromipitoisuus (Cr2O3) on noin 0,1%. Aventuriininkvartsiitissa on fuksiittia enimmillään 10–20 prosenttia. Se riittää värjäämään kiveen voimakkaan vihreäksi. Fuksiitin raekoko on 0,1 mm ja se täyttää vihreänä massana ”laastin tavoin” kiven kvartsirakeiden väliset tilat. Aventuriinikvartsiittia käytetään värin ja kovuuden vuoksi korukivenä.
Virttiövaaran aventuriinikvartsiitin kerrostuessa n. 2 750 miljoonaa vuotta sitten planeetta Maan olosuhteet poikkesivat nykyisistä. Auringon säteilytehon oletetaan olleen vain 70 prosenttia nykyisestä. Ilmasto oli kuitenkin lämmin, koska Maapallon ilmakehä koostui pääosin voimakkaista kasvihuonekaasuista: metaanista ja hiilidioksidista.
Aventuriinikvartsiitti – Virttiövaara, Sodankylä.
Näytelohkare on syntynyt jäätikön noin 2 350 miljoonaa vuotta sitten kerrostamasta sekalajitteisesta maalajista. Lohkareen pinnalla erottuu vaaleina ja tummina laikkuina alkuperäisen kerrostuman kivenmurikoita. Useimmat niistä ovat vaaleasävyistä graniittia, mutta joukossa on myös valkoisia juonikvartsikappaleita ja mustia fylliittimukuloita. Kerrostuman hiekka, siltti ja savi ovat kiteytyneet uudelleen biotiitiksi, kloriitiksi, kvartsiksi, maasälväksi ja serisiitiksi. Urkkavaaran kivistä on löydetty rakenteita, jotka osoittavat muinaisen jäätikön päättyneen mereen.
Urkkavaaran diamiktiitti liittyy 2 400–2 200 miljoonaa vuotta sitten vallinneeseen Huron-jääkauteen. Sen kuluessa jäätiköt levisivät useina sykleinä Kenorlandiksi nimetylle muinaiselle manneralueelle. Koska jäätiköitä näyttää Kenorlandin rekonstruktioiden perusteella olleen myös lähellä päiväntasaajaa, Maapallon ilmaston on täytynyt olla todella kylmä.
Huron-jääkauteen johtaneen ilmaston viilenemisen pääsyynä pidetään syanobakteerien yhteyttämisen aiheuttamaa muutosta Maapallon ilmakehässä. Yhteyttämisessä syntyvä happi hajotti tuolloisen ilmakehän tehokkainta kasvihuonekaasua eli metaania hiilidioksidiksi, jota sitoutui edelleen suuria määriä kallioiden laaja-alaiseen rapautumiseen. Tämä johti ilmaston radikaaliin kylmenemiseen ja globaaliin jääkausiaikaan, joka oli Maapallon historiassa ensimmäinen. Huron-jääkauteen liittyviä kiviä on löydetty Itä-Suomen lisäksi Pohjois-Amerikasta, Etelä-Afrikasta, Intiasta ja Australian länsiosista.
Diamiktiitti – Urkkavaara, Kontiolahti.
Lapin dolomiitit ovat syntyneet 2 200–2 060 miljoonaa vuotta sitten vuorovesirannikolla tai ajoittain kuivuvalla tulvatasangolla mikro-organismien (lähinnä syanobakteerien) sitomasta ja saostamasta kalkkiliejusta. Näytelohkareen etupinta edustaa muinaisen merenpohjan pystyleikkausta. Kaarevat ja ”pilvimäiset” kerrosrakenteet ovat syntyneet mikrobien kasvuun ja aineenvaihduntaan liittyneen sedimenttiaineksen kerrostumisen ja saostumisen kautta (ns. stromatoliittirakenne). Olosuhteiden muutokset kuvastuvat kerrosrakenteena. Lohkareen yläpinnan ovaalin muotoiset kohoumat edustavat näkymää muinaisella merenpohjalla.
Peräpohjolan stromatoliittirakenteisia dolomiitteja on hyödynnetty rakennuskivenä. Suomen vanhimpiin fossiileihin voi tutustua mm. Helsingissä Porthanian aulatiloissa. Vanhimpien tunnettujen stromatoliittien ikä on 3 700–3 500 miljoonaa vuotta. Toisaalta samanlaisia rakenteita syntyy vielä nykyään mm. Australian Shark Bayn rannoilla. Etelä-Lapin stromatoliittien syntyessä Fennoskandian kilpi sijaitsi lähellä päiväntasaajaa. Maapallon elollisen luonnon kannalta ikivanhat syanobakteerikentät olivat ensiarvoisen tärkeitä. Ne panivat alulle Maapallon hapellisen ilmakehän synnyn raivaten siten tietä esimerkiksi ihmisten kaltaisille hapen varassa eläville eliömuodoille.
Stromatoliitti – Viitakoski, Keminmaa.
Pallokivet ovat harvinaisia luonnonoikkuja. Suomesta tunnetaan 31 pallokivikalliota ja 62 lohkarehavaintoa, mikä on puolet maailman tunnetuista esiintymistä (tilanne 2005). Virvikin pallokiviesiintymä on lajissaan ensimmäinen Suomesta löydetty. Varhaisin merkintä siitä on vuodelta 1889, jolloin Piispa Herman Röbergh lahjoitti näytteen löytämästään pallokivikalliosta Helsingin yliopiston Geologian laitokselle tarkempia tutkimuksia varten. Virvikin pallokivikallion pituus on 40–50 m ja leveys 20–30 m.
Näytelohkareen vanhinta osaa edustavat pallojen keskellä erottuvat ja kiteytymiskeskuksina toimineet vaaleanharmaat alueet. Ne koostuvat pääosin plagioklaasista. Ytimien kiteytymisen jälkeen niiden ympärille kehittyi vaaleista (maasälpää) ja tummista (biotiittia) raidoista koostuva kehärakenne, joka kuvastaa palloja ympäröineen kivisulan koostumuksessa ja kiteytymisolosuhteissa tapahtuneita muutoksia. Suurimmissa palloissa voi olla jopa 40–50 tummaa biotiittikehää. Kolmannessa vaiheessa kiteytyi pallojen välit täyttävä harmaakirjava massa. Sen syntyessä kuumat magmapulssit muovasivat ja syövyttivät vanhempia pallomuotoja tuhoten kehärakenteiden uloimpia kuoria. Näytekiven nuorinta osaa edustaa kiillotettua pintaa leikkaava mikrokliinigraniittijuoni (ikä 1 840–1 820 miljoonaa vuotta). Sama kivilaji ympäröi maastossa koko pallokiviesiintymää antaen sille minimi-iän. Todennäköisesti pallokivi ei ole merkittävästi mikrokliinigraniittia vanhempi.
Pallokivi – Virvik, Porvoo.
Näytekivi on Virolahdelta Viipurin rapakivimassiivista, joka on kiteytynyt 1 650–1 625 miljoonaa vuotta sitten. Kivilaatassa näkyy kaksi kivilajia sekä niiden välinen rajapinta eli kontakti. Ruskeasävyinen rapakivi on graniittimuunnos, jossa kalimaasälpä muodostaa yleensä suuria pyöreähköjä hajarakeita eli ovoideja. Laatan tummasävyinen osa on pääosin plagioklaasi-mineraalista koostuvaa kivilajia eli anortosiittia. Anortosiitti esiintyy rapakivessä vaihtelevan kokoisina sulkeumina.
Rapakivi-nimi liittyy kivilajin taipumukseen moroutua eli rapautua soramaiseksi massaksi. Maailman geologiseen kirjallisuuteen rapakiven vei suomalainen geologi J. Sederholm vuonna 1891. Etelä-Suomi on kivilajin tyyppialue maailmassa, ja ”rapakivi” on vakiintunut kivilajin nimeksi kaikissa sivistyskielissä. Kiven moroutumistaipumus koskee vain tiettyjä rapakivityyppejä. Kestävät rapakivimuunnokset ovat Suomen kiviteollisuuden tärkein vientituote. Käyttökohteiden skaala ulottuu maailman metropolien arvorakennusten julkisivuista kotoisiin keittiötasoihin. Turhia epäilyjä herättävä rapakivi-termi on korvattu kaupallisilla nimillä.
Näytelaatan tummasävyisen anortosiitin plagioklaasikiteet iridisoivat spektrin väreissä. Vastaavaa plagioklaasia löydettiin ensimmäisen kerran 1700-luvun lopussa Labradorin rannikolta. Löytöpaikan mukaan mineraalimuunnos sai nimen labradoriitti. Suomessa sen synonyymina käytetään nimeä spektroliitti. Ylämaan spektroliitti tunnetuin korukivemme ja myös arvokas vientituote.
Rapakivi ja spektroliitti – Mättö, Ylämaa.
Noin 78 miljoonaa vuotta sitten halkaisijaltaan yli puolikilometrinen meteoriitti syöksyi Maahan nykyisen Lappajärven kohdalle. Kosmisen nopeuden liike-energia purkautui iskussa räjähdyksenä, joka synnytti osumakohtaan kraatterin. Meteoriitti kaasuuntui. Kallioperä murskaantui ja suli. Viime vaiheessa kraatterin pohjaan syntyi vastapaine, joka nosti sen keskelle kalliokupolin.
Räjähdyskraatterin muoto kuvastuu nykyisenä Lappajärvenä. Kraatterin halkaisija on n. 20 km. Järven keskellä on Kärnänsaari, kalliokupoli, joka koostuu iskussa sulaneesta ja uudelleen kiteytyneestä kiviaineksesta. Saari on antanut nimen Lappajärven impaktisulasta syntyneelle kivilajille.
Kärnäiitti on impaktilaavakivi, joka koostuu osittain tai kokonaan sulaneesta ja uudelleen kiteytyneestä kiviaineksesta. Näytteen tummat osat ovat kiven kokonaan sulanutta nopeasti uudelleen kiteytynyttä perusmassaa. Vaaleat osat ovat iskukohdan kallioperän kivilajien kappaleita. Kärnäiitissä voi olla myös kaasurakkuloita, joihin on saostunut kiteytymisen jälkeen vaaleita mineraaleja, mm. karbonaattia.
Kärnäiitti – Lappajärvi.
Keski-Pohjanmaan kallioperän kivilajeja (1-7)
Keski-Pohjanmaa kuuluu geologisesti svekofennialaiseen pääalueeseen, joka koostuu suurelta osin kiillegneissistä ja seoskivilajeista eli migmatiiteista. Alueella esiintyy myös koko Suomessa yleisiä syväkivilajeja kuten graniittia ja granodioriittia. Haitarivalikon tekstit: GTK, kuvat: Kieppi.
Noin 1 910 miljoonaa vuotta sitten hiekkaa, savea ja mutaa kerrostui muinaiselle merialueelle, jossa oli tuliperäisiä saariketjuja. Kerrostumistapahtumalle olivat tyypillisiä maaalueiden vedenalaisille rinteille kertyvän aineksen ajoittaiset romahdukset. Ne aiheuttivat liete- tai sakeusvirtoja, jotka syöksyivät meren syvänteisiin. Merikerrostumien joukkoon päätyi välikerroksina vulkaanisen toiminnan tuottamaa laavaa ja tuhkaa.
Kerrostumisvaihetta seurasi noin 1 880 miljoonaa vuotta sitten laaja-alainen kivikehän laattojen törmäys ja vuorenpoimutus. Sen kuluessa merikerrostumat ja tuliperäiset kivilajit vajosivat vuoriston juuriosiin noin 15 kilometrin syvyyteen. Keski-Pohjanmaan kallioperän kivilajit ovat saaneet nykyisen muotonsa syvällä maan kuoressa osittaisen sulamisen ja uudelleen kiteytymisen kautta.
Kovassa paineessa ja lämpötilassa osa merikerrostumista kiteytyi uudelleen tummaa kiillettä eli biotiittia sisältäviksi kiillegneisseiksi ja -liuskeiksi. Kartassa siniharmaat alueet.
Kiillegneissi ~1 880 milj.
Tulivuorien purkaustuotteet muuttuivat erilaisiksi vulkaanisiksi kivilajeiksi. Ne esiintyvät pitkinä ja kapeina kerroksina hiekasta ja savesta syntyneissä gneisseissä ja liuskeissa. Kartassa vihreät ja tummanharmaat alueet.
Vulkaniitti ~1 880 milj.
Mafinen (45-52% SiO2) kivi sisältää kohtalaisen paljon magnesiumia ja rautaa eli mm. oliviini ja pyrokseeni -mineraaleja.
Felsinen (66-76% SiO2) kivi sisältää vähän rautaa ja magnesiumia, mutta paljon silikaatteja, kuten kvartsia, maasälpää ja plagioklaasia.
Osa merikerrostumista suli kokonaan. Näin syntynyt kivisula eli magma kiteytyi lämpötilan ja paineen laskiessa uudelleen karkearakeisiksi syväkivilajeiksi (graniitti, granodioriiti, kvartsidiotti). Kartassa kellertävät alueet.
Graniitti ~1 880 milj.
Graniittisten kivien joukkoon kohosi syvältä maan vaipasta emäksistä kivisulaa, joka kiteytyi tummiksi syväkivilajeiksi (dioriitti, gabro, peridotiitti). Kartassa sinapinruskeat alueet, ei näytelohkaretta.
Noin 1 870 miljoonaa vuotta sitten muinaisten merikerrostumien osittaisen sulamisen, uudelleen kiteytymisen ja samanaikaisten liikuntojen seurauksena syntyi myös Vaasan graniittina tunnettu heterogeeninen kivilajialue. Sen eräälle variaatiolle ovat tyypillisiä harmaasävyisellä kivipinnalla erottuvat suuret valkoiset kalimaasälpäkiteet. Toinen Vaasan graniitin muunnos on seoskivilaji eli migmatiitti. Siinä harmaan graniittisen kiven joukossa on jäänteinä alkuperäiset piirteensä paremmin säilyttäneitä liuskekappaleita. Kartassa vaaleanpunaiset alueet.
Vaasan graniitti ~1 870 milj.
Noin 1 800 miljoonaa vuotta sitten vuorenpoimutusta seurannut lämpöpulssi sulatti maankuorta. Syntyi graniittista magmaa, joka kiteytyi vanhempien kivien joukkoon graniittisina syväkivimassiiveina. Kartassa lohenpunaiset alueet.
Graniittipegmatiitti ~1 800 milj.
Nuorten graniittien synnyn viime vaiheisiin liittyy spodumeenipegmatiittijuonien tunkeutuminen gneissien ja liuskeiden joukkoon. Juonet ovat potentiaalisia litiummalmiaiheita. Juonet eivät erotu kartan mittakaavassa, mutta niiden esiintymisalueen muodostama litiummalmiprovinssi sekä tunnetuimmat Li-malmiaiheet on merkitty kartalle rajauksena ja pisteinä. Kartassa sinisellä katkoviivalla merkitty alue.
Litiumpegmatiitti ~1 800 milj.
Keski-Pohjanmaan kallioperäkartta. Pitkä kulutuskausi on paljastanut Keski-Pohjanmaan kallioperän syvällä syntyneet kivilajit nykyiseen kallioperäleikkaukseen.
Kiitämme yhteistyöstä
Rahoittajat: K.H. Renlundin säätiö ja Kokkolan kaupunki
Pääyhteistyökumppanit: Geologian tutkimuskeskus GTK sekä Kokkolan Hautakivipalvelu Oy
Maakunnan kivilajilohkareiden lahjoittajat: KTK Kokkolan Autoilijat Oy, Keliber Oy, Morenia Oy, Koivisto Marko ja Vesala Pertti
