SlideShare a Scribd company logo
1 of 15
Download to read offline
2.1. Asiaa kivilajityypeistä ja magmoista
Johdanto
Tämän kurssiosuuden alussa tulemme oppimaan, miten eri magmatyypit syntyvät ja
millaisia ne ovat. Kirjassa eri magmatyyppien nimet mainitaan, mutta niiden ominaisuudet
ja syntytapa jätetään kertomatta. Osiota lukiessasi tutkaile alla olevaa kuvaa (kuva 1a).
Lähtökohtana on , että magmaa on kolmea eri tyyppiä: basaltti, andesiitti ja ryoliitti. Nämä
magmat syntyvät toinen toisistaan tuossa samaisessa järjestyksessä.
Kuva 1a. Mereisen ja mantereisen maankuoren muodostuminen sekä
erilaisten magmatyyppien synty valtameren keskiselänteen,
alityöntövyöhykkeen ja kuuman pisteen kohdalla. Maankuoren osittainen
sulaminen tuottaa uusia magmatyyppejä. Helpoimmin sulavat mineraalit
sulavat ensin ja aloittavat matkansa kohti maan pintaa. Sulamaton
kiviaines (jäännöskivi) jää maan uumeniin ja kulkeutuu
alityöntövyöhykkeessä takaisin astenosfääriin.
1 = Basalttista magmaa, alhainen vesipitoisuus
2 = andesiittista magmaa (syntynyt basaltista osittaisen sulamisen
tuloksena), korkea vesipitoisuus
3 = ryoliittista magmaa (syntynyt andesiitista osittaisen sulamisen
tuloksena), korkea vesipitoisuus
2
3
1
Mereinen kuori
- basalttia
Mannerkuori
- andesiittia ja
ryoliittia
Litosfääri
- basalttia
Litosfääri
- basalttia
Kuuma piste
- syvältä astenosfääristä
kohoava magmavirtaus
H2O
Syvänmeren
hauta
Jyskytä päähäsi käsitteet ydin, vaippa ja kuori. Tee samoin myös käsitteille astenosfääri,
litosfääri, mereinen kuori ja mantereinen kuori. Huomaa, että arkikieleen pesiytynyttä
käsitettä ”mannerlaatta” ei ole olemassakaan. Sen sijaan maapalloa kaikkialta
samanlaisena ympäröivä litosfääri on murtunut joukoksi litosfäärilaattoja (= tektonisia
laattoja), joiden päällä on sekä mereisiä että mantereisia maankuoren osia. Tarkastele
kuvien 1a ja 1b rinnalla myös oppikirjassa olevia kuvia.
Mantereiset maankuoren alueet ovat pääosin kuivalla maalla, mereiset maankuoren osat
ovat enimmäkseen veden peitossa.
Basaltti
Basaltti on kaikkien magmojen äiti. Sitä purkautuu etenkin valtamerten keskiselänteissä
vedenalaisista tulivuorista (kuva 1, kohta 1). Vaikka basalttinen magma purkautuu yleensä
Litosfääri (kiinteä)
Astenosfääri (puolisula)
Mesosfääri (kiinteä)
Sula ydin
Kiinteä ydin
MannerkuoriMereinen kuori
Vaippa
Lito-
sfääri
Ydin
Kuva 1b. ”Kotipizzan” rakenne. Joka toinen maapallon vaipan ja
ytimen sipulimaisesti järjestäytyneistä kerroksista on sula, joka
toinen kiinteä. Huomaa käsitteen ”litosfääri” kaksoismerkitys:
litosfääri on 1) kuori ja vaipan ylin kerros yhdessä 2 ) vaipan ylin
kerros sellaisenaan.
Kuori
veteen, magma itsessään on vedetöntä. Kun jatkossa tutustumme kahteen muuhun
magmatyyppiin, havaitsemme, että alhainen vesipitoisuus selittää basaltille ominaisen
rauhallisen purkautumistavan. Basaltti on magmatyypeistä myös kaikkein
nopealiikkeisintä. Siksi se purkautuukin usein suihkuamalla.
Valtamerten pohja koostuu jähmettyneestä basaltista. Islanti on harvoja kuivan maan
alueita, joka on muodostunut basalttisista magmoista. Tunnettua on, että Islanti sijaitsee
juuri Atlantin keskiselänteen kohdalla ja on sen synnyttämä. Siksi vanhinta, mutta
geologisesti katsoen varsin nuorta n. 6 miljoonaa vuotta vanhaa, maankuori on Islannin
itäisimmissä ja läntisimmissä osissa.
Toinen kuuluisa laajempi basalttiesiintymä on Pohjois-Amerikan Kallio- ja Rannikkovuorten
väliin jäävä basalttilaakio. Tätä halkoo kuuluisa Kolumbia-joki. Myös Itä-Afrikan
hautavajoamassa esiintyy basalttisia magmoja. Näiden olemassaolo kertoo siitä, että
paikalle on alkanut muodostua uuden valtameren pohjaa. Afrikan sarvi ja mantereen koko
itärannikko on erkanemassa itään uudeksi pienemmäksi mantereeksi.
Valtamerten reunoilla on usein ns. alityöntövyöhykkeitä. Niiden kohdalla valtameren pohja
taipuu mantereelta kertyvien sedimenttien (eli siis hiekan- ja saven ym.) painosta kaarelle
alaspäin. Lopulta merenpohja nuljahtaa mantereen alle ja alkaa työntyä yhä syvemmälle
maan uumeniin. Laatan on pakko liikkua jonnekin, koskapa valtameren keskiselänteen
magmapurkaukset työntävät sitä edellään. Mitä syvemmälle maan sisään basalttinen
kiviaines painuu sitä kuumemmaksi se muuttuu ja alkaa lopulta sulaa vähitellen.
Andesiitti
Useimmat kivilajit (myös basaltti) koostuvat monista erilaisista mineraaleista (kuva 1c).
Esimerkiksi Suomen yleisin kivilaji, graniitti, sisältää kolmea erilaista päämineraalia. Nämä
ovat kvartsi, kiille ja maasälpä.
Alkuaineatomit
Molekyylit tai
ionisidoksiin perustuvat
yhdisteet
Mineraalit
Kivilajit
Maankuori
O Si Fe Na K Ca Mg Al …
graniitti, basaltti, kiilleliuske, dioriitti, peridotiitti,
andesiitti, gabro…
SiOx SiMg SiAl
Esim. kvartsi, kiille, maasälpä, zirkoni, apatiitti, pyriitti
jne…
Maapallon eri osille ominaiset kivilajikoostumukset
Kuva 1c. Maankuoren rakenne. Maankuori rakentuu hierarkkisesti.
Alemman hierarkiatason osista muodostuu korkeammilla hierakiatasoilla
suurempia ja entistä monimuotoisemmin vaihtelevia kokonaisuuksia.
Jokaisella mineraalilla on oma sulamispisteensä, joka riippuu paitsi lämpötilasta myös
paineesta. Näistä asioista johtuukin, että basaltti sulaa alityöntövyöhykkeissä vaiheittain.
Ilmiötä kutsutaan englanniksi nimellä "wet partial melting".
Ensimmäisenä sulavat aineosat lähtevät kohoamaan kohti maan pintaa ja näin syntyvä
kivisula tunnetaan magmatyyppinä, jota kutsutaan andesiitiksi (kuva 1, kohta 2.). Andesiitti
on saanut nimensä Etelä-Amerikassa sijaitsevan Andien vuorijonon mukaan. Andit
sijaitsevat aktiivisen alityöntövyöhykkeen yläpuolella. Sulamatta jäävä osa basalttisesta
kiviaineksesta, ei ehdi mukaan tähän nousuvirtaukseen, vaan painuu takaisin
astenosfaariin.
Andesiittinen magma sisältää paljon vesihöyryä (alityöntövyöhykkeestä kulkeutunutta
merivettä), joka lämmetessään höyrystyy. Höyry tekee magmapesäkkeistä
räjähdysherkkiä painekattiloita. Räjähtäminen on hieman harhaanjohtava ilmaisu, sillä
mitään varsinaista räjähdysainetta ei ole eikä räjähtämisen aikana tapahdu minkään
räjähtävän aineen syttymistä.
Tulivuoren räjähdyspurkauksessa maankuori murtuu, jolloin etupäässä vesihöyryn
synnyttämä paine pääsee purkautumaan. Ilmiö on samanlainen kuin kuohuviinipullon
kuohuessa yli äyräittensä. Paineistuneen hiilidioksidin (tulivuoresta purkautuva vesihöyry)
virtaus suihkuttaa ulos myös kuohuviiniä (laavaa).
Islannista tutut basalttiset tulivuoret purkautuvat rauhallisesti, sillä basaltti on peräisin
syvältä maan vaipasta, missä vesihöyryä ei ole. Sen sijaan andesiittiset tulivuoret
purkautuvat usein räjähtämällä. Räjähdyspurkauksen voimasta taivaan tuuliin voi lentää
esim. 10 kuutiokilometriä maankuorta ja laavaa.
Andesiittisesta magmasta syntyneet kivilajit ovat tyypillisiä manneralueille. Kaikki andesiitti
ei suinkaan purkaudu tulivuorien kautta, vaan huomattava osa siitä jää jemmaan
maankuoren syvempiin osiin jäähtyen ja jähmettyen hitaasti siellä. Monet
andesiittiesiintymistä sulavat myöhemmin uudelleen ja muuttuvat ryoliitiksi.
Ryoliitti
Kolmas magmatyyppi on nimeltään ryoliitti. Sitä syntyy, kun puolestaan andesiittiset
maankuoren osat sulavat osittain (samaan tapaan kuin tapahtui edellä kuvattu basalttisen
kiviaineksen vähittäinen sulaminen andesiittisen magman syntyessä).
Tällaista voi tapahtua paikoissa, missä hyvin syvältä maapallon vaipasta, mahdollisesti
jopa sulasta ytimestä asti, kohoaa ns. kuuma piste (hot spot) kohti maan pintaa jossakin
andesiittisen eli mantereisen maankuoren alla (kuva 1: kohta 3.). Jälleen helpoimmin ja
nopeimmin sulavat mineraalit alkavat pehmetä ensimmäisinä. Ne erottuvat ryoliittiseksi
magmaksi, joka alkaa liikkua kohti maan pintaa. Andesiitin sisältämät sulamatta jäävät
mineraalit eivät pääse mukaan nousuvirtaukseen, vaan jumittuvat jäännöskiveksi kuoren
syvimpiin osiin.
Useimmiten ryoliittisia ja andesiittisia magmoja syntyy samoilla alueilla. Tällainen asiaintila
vallitsee alityöntövyöhykkeissä. Siellä jo kertaalleen jähmettynyt andesiitti alkaa tuon
tuostakin uudelleen sulaa heti omilla syntysijoillaan.
Kuvaamillani tavoilla syntyvä ryoliittinen magma on magmoista jäykkäliikkeisintä. Sekin
sisältää vesihöyryä. Tämä vesihöyry on ollut kidevetenä andesiittisen kiviaineksen
hilarakenteissa.
Vesipitoisuus yhdistettynä jäykkyyteen tekee ryoliitista raivoisan purkautujan. Onneksi
ryoliitti on niin jäykkäliikkeistä, että se ei juuri milloinkaan pääsee purkautumaan maan
pinnalle asti. Jos näin kuitenkin käy, tuloksena on kaikkein voimakkaimmin räjähtävä
tulivuorityyppi: supertulivuori. Räjähdyskraatteria kutsutaan kalderaksi.
Magmatyyppien vaikutus kivilajien tiheyteen
Edellisten oppien perusteella saatat jo aavistellakin, että mantereisia maankuoren osia
alkoi maapallolle muodostua vasta ensimmäisten alityöntövyöhykkeiden synnyttyä. Tämä
tapahtui n. neljä miljardia vuotta sitten.
Andesiitista ja ryoliitista muodostuvat kivilajit ovat kevyempiä (harvempia) kuin basalttiset.
Keveytensä vuoksi mantereiset kuorenosat kelluvat basalttisten kivilajien päällä kuin
styroksi veden ulapalla. Mantereiset kuoren osat voivat kyllä murtua, mutta upotettua niitä
ei saa enää sen jälkeen, kun ne kerran ovat syntyneet. Vain eroosiovoimat vähitellen
kuluttavat maan pinnalta käsin. Kelluvuutensa ansiosta mantereiset kuorenosat ovat lähes
ikuisia.
Mereiset kuoren osat sen sijaan uusiutuvat alityöntövyöhykkeiden ja keskiselänteiden
toiminnan tuloksena pisimmillään n. 250 miljoonan vuoden välein.
Väriasioita
Basalttiset kivilajit ovat väriltään kaikkein tummimpia. Tiheytensä vuoksi ne varastoivat
hyvin lämpöä ja soveltuvat hyvin kiuaskiviksi. Perinteiset mustat kiuaskivet ovat
peridotiitiksi kutsuttua basalttista syväkiveä (katso alta väliotsikko "syväkivet").
Andesiitista syntyvät kivilajit ovat keskivaaleita ja ryoliittiset vaaleimpia. Tästä kaavasta
on poikkeuksia, mutta se käy yksinkertaiseksi peukalosäännöksi.
Nimitysasioita
Mereisiä ja mantereisia maankuoren osia kutsutaan monissa kirjoissa nimellä SiMa-kuori
(mereinen) ja SiAl-kuori (mantereinen). Myös kuoren alla olevan litosfääri
on koostumukseltaan SiMaa.
Nämä hassut nimitykset juontuvat mereisten ja mantereisten kivilajityyppien
alkuainekoostumuksesta. SiMa kuvastaa piitä ja magnesiumia, jotka ovat basalttisen
magman yleisimmät alkuaineet. SiAl kuvastaa piitä ja alumiinia, joista andesiitti ja ryoliitti
pääosin koostuvat.
SiMan ja SiAlin sijasta käytetään englantilaisella kielialueella sanoja Mafic ja Felsic. Mafic
juontuu tässäkin magnesiumista. Felsic sen sijaan tulee maasälpää tarkoittavasta
Englannin kielen sanasta feldspar. Maasälpä on pii- ja alumiinipitoinen mineraali (siis
tyypillistä SiAlia), joka esiintyy joko sellaisenaan tai muiden kivilajien osana, meilläkin mm.
graniitissa. Maasälpää kutsutaan myös plagioklaasiksi.
Syvä- ja pintakivet
Kivilajeja voidaan luokitella monin eri tavoin. Yksi mahdollisuus on luokitella kivilajeja
edellä käsiteltyjen magmatyyppien mukaan. Tätä luokittelua voidaan tarkentaa
kiinnittämällä huomiota paikkaan, missä sula magma on jähmettynyt. Jos magma on
jähmettynyt purkauduttuaan ensin tulivuoresta, muodostuvaa kivilajia kutsutaan
pintakiveksi eli laavakiveksi. Jos magma jähmettyy maan kuoren sisäosissa, syntyy
syväkiveä. Pinta- ja syväkiviä kutsutaan yhteisesti magmakiviksi (kuva 2). Kuvassa kaksi
esiintyvät myös sedimenttikivet ja metamorfiset kivet. Näistä kerron lähemmin alempana.
Syvä- ja pintakivet eroavat toisistaan monin tavoin. Syvällä kiteytyessään kivilajiin syntyy
selkeitä joskus suuriakin (pituudeltaan jopa useita metrejä) kiteitä. Suomalaisille
magmakiville usein ominainen karkea kiteisyys on merkki siitä, että ne ovat jähmettyneet
syvällä ja hitaasti.
Magmaa
Syväkivet
- magma jähmettyy
hitaasti maan sisällä
Metamorfoosi
- kivilajien
osittainen
pehmeneminen
Sedimenttikivet eli
kerrostuneet kivet
- syntyneet puristumalla
hiekasta, savesta jne.
Eroosio Metamorfiset
eli muuttuneet
kivet
Tulivuori
Pintakivet eli vulkaaniset kivet
- magma jähmettyy nopeasti maan
pinnalla
Pinta-, syvä- ja
metamorfisia kivilajeja
kutsutaan yhteisnimellä
magmakivet
Kuva 2. Kivilajien luokittelu pinta-, syvä-, sedimentti- ja
metamorfisiin kiviin.
Pintakivistä selkeä kiderakenne puuttuu. Kivi voi olla tiiviin lasimaista tai pesusienen
tapaan kevyttä ja hohkaista. Yllättävältä voi tuntua, että samankaltaisesta magmasta
muodostuneet syvä- ja pintakivet sisältävät samoja mineraaleja samoissa lukusuhteissa.
Ainoa ero kivilajeissa on mineraalikiteiden koko.
Alla oleva taulukko (kuva 3) tiivistää syvä- ja pintakivien luokittelun ja nimistökäytännön
sekä eri magmatyypeistä syntyvien kivilajien sisältämät mineraalit prosenttiosuuksineen.
Tätä taulukkoa ei ole tarkoitettu opeteltavaksi.
Taulukon vasemmassa yläkulmassa on ryoliittisesta magmasta syntyvän pintakiven nimi:
ryoliitti. Tämän sanan alla lukee ryoliittisesta magmasta syntyvän syväkiven nimi: graniitti.
Kansalliskivilajimme on siis ryoliittista syväkiveä. Suurin osa maapallon graniittiesiintymistä
on syntynyt jo kauan sitten pois kuluneiden poimuvuoristojen juuriosissa.
Taulukon keskivaiheilla näkyy samaan tapaan andesiittisesta magmasta syntyvän pinta-
(andesiitti) ja syväkiven (dioriitti) nimi. Oikean puoleisessa reunassa näkyvät vastaavat
nimitykset basalttisille kivilajeille.
Sedimenttikivet
Kiviä voi syntyä myös eri kokoisista irtoaineksista eli sedimenteistä yhteen puristumalla.
Näin syntyvät esim. hiekka- ja savikivi. Tällaisten ns. sedimenttikivien synty edellyttää
Piioksidipitoisuus kasvaa
Väri tummenee
Ryoliitti
Graniitti
Pienikiteinen
Suurikiteinen
Dasiitti
Granodioriitti
Andesiitti
Dioriitti
Basaltti
Gabro Peridotiitti
Pintakivi
Syväkivi
80 %
60 %
40 %
20 %
80 %
60 %
40 %
20 %
Kaliumpitoinen
maasälpä
Natrium-
pitoinen
maasälpä
Kalsium-
pitoinen
maasälpä
Amfiboli
Kiille
Oliviini
Py-
rok-
seeni
Kvartsi
Kuva 3. Magmakivilajien luokittelu pinta- ja syväkivilajeihin.
Huomaa, että pinta- ja syväkivilajien mineraalikoostumukset ovat
samoja, eroavaisuudet johtuvat erilaisesta mineraalikiteiden
koosta.
yleensä useiden kilometrien paksuisia sedimenttikerroksia. Tällöin alimpana oleviin
kerroksiin kohdistuu niin suuri paine, että hiukkasten yhteen iskostumista alkaa tapahtua.
Jostakin syystä kalkkikivi luetaan aina sedimenttikiveksi, vaikka kalkkikiveä voi syntyä
ainakin kolmella erilaisella tavalla. Tavoista vain yksi perustuu edellä kuvattuun
"puhdasoppiseen" hiukkasten sedimentaatioon.
"Puhdasoppisessa" hiukkassedimentaatiossa kalkkikiven raaka-aineena toimivat
merenpohjaan painuneiden mikroskooppisten planktoneliöiden kalkkiset tukirangat.
Osa kalkkikerrostumista on muinaisten korallieläinten jo alkujaankin kivikovia runkokuntia.
Paikoin kalkkikiveä syntyy tuliperäisestikin, kun kuuman meriveden jäähtyminen saa
meriveteen liuenneen kalkin eli kalsiumkarbonaatin saostumaan ja painumaan pohjalle.
Tällaisia tuliperäisiä kalkkijuonia näkyy joskus basalttisten mustien kivilajien sisällä. Usein
"kalkkiviivat" ovat hyvin ohuita, paksuudeltaan vain millistä kahteen. Etenkin pienissä
kivenmurikoissa ne herättävät usein ihastusta kulkiessaan selvärajaisena kerroksena
kauniisti koko kiven läpi.
Metamorfiset eli muuttuneet kivilajit
Kuten magmatyyppien yhteydessä huomasimme, voi kertaalleen jähmettynyt kivi joutua
maailman myllerryksissä ympäristöön, missä se uudelleen pehmenee. Jos pehmeneminen
on kyllin voimakasta, kivestä voi alkaa erkaantua suoranaisia magmoja.
Yhtä usein voi käydä niinkin, että kivi vain heikosti pehmenee. Kiven sisältämät mineraalit
alkavat tällöin hitaasti liukua puristuspaineen määräämiin suuntiin. Suoranaista
magmoittumista ei tapahdu, mutta kiven raitatoffeeta muistuttavasta ulkoasusta (tummia ja
vaaleita mutkittelevia virtausjuovia) voidaan päätellä, että sulaminen on kenties ollut
lähellä. Tällä tavoin syntyneitä kivilajeja kutsutaan muuttuneiksi eli metamorfisiksi
(metamorfoosi = esim. hyönteisten muodonmuutos) kivilajeiksi.
Metamorfoosia tapahtuu valtamerten laidoilla alityöntövyöhykkeissä, keskellä mantereita
kahden mantereisen kuorenosan törmäysvyöhykkeissä sekä paikoissa, missä maan
sisältä kohoava magmapesäke lämmittää ympärillään olevaa kiviainesta. Yhteistä kaikille
edellisille asioille on, että niitä esiintyy etupäässä paikoissa, missä syntyy poimuvuoristoja.
Metamorfisten kivilajien löytyminen onkin yleensä merkki alueella joskus vallinneesta
tektonisesta eli laattaliikunnallisesta aktiivisuudesta.
Helsingin seutu on väärällään merkkejä metamorfismista. Metamorfisia kivilajeja löytyy
esimerkiksi Kaivopuiston rannan ja Seurasaaren silokallioilta. Tämä metamorfismi on
tapahtunut n. 3,5 miljardia vuotta sitten Ruotsista Suomeen ulottuvan muinaisen
Svekofennidien vuoriketjun syntyessä.
Kuuluisin metamorfinen kivilaji lienee marmori. Se on metamorfismin seurauksena
juovakuvioiseksi muuttunutta kalkkikiveä.
PARI KIINNOSTAVAA NÄKÖKULMAA
1. Piioksidipitoisuuden vaikutus magman juoksevuuteen ja purkautumistapaan
Useimmat manneralueiden kivilajit sisältävät ainakin joitakin niin sanottuja
silikaattimineraaleja. Silikaatit ovat pii-nimisen (pii on englanniksi silica) alkuaineen
oksideja. Näistä suomalaisille tutuin lienee lasin raaka-aineena käytettävä kvartsi.
Kolmen edellä esitellyn magmatyypin piioksidipitoisuudet ovat seuraavat: basaltti n. 30%,
andesiitti n. 40 %, ryoliitti n. 50%. Magmatyyppien synnystä saamiemme oppien
perusteella voimme päätellä, että piioksidipitoiset mineraalit sulavat helpommin kuin muut.
Tämä selittää piioksidipitoisuuden kasvun aina uuden magmatyypin syntyessä.
Paljon piioksidia sisältäviä kivilajeja (ryoliittiset kivilajit) tavataan kutsua happamiksi. Vähän
piioksidia sisältäviä kivilajeja (basalttiset kivilajit) taas kutsutaan emäksisiksi. Näillä
ilmaisuilla ei ole mitään tekemistä kivien maun kanssa. Ilmaisut johtuvat siitä, että
piioksidipitoiset kivilajeista syntyy veteen liuetessa piihappoja esim. HSiO2.
Mitä enemmän magmassa on piioksideja sitä jäykkäliikkeisempää se on. Jos magman
joukossa ei ole vettä, sen juoksevuus kuitenkin paranee sen kohotessa maan pinnalle eli
paineen laskiessa. Siksi vedettömän magman räjähdysvoima vähenee sen kohotessa
ylöspäin purkautumiskanavassaan. Ylempänä oleva magma siirtyy alta pois nopeammin
kuin mitä uutta magmaa työntyy alta tilalle (kuva 4).
.
2. Vesihöyryn vaikutus magman juoksevuuteen ja purkautumistapaan
Vesipitoisessa magmassa edellä kuvattu tilanne kääntyy päälaelleen. Päin vastoin kuin
edellä, nyt paineen laskeminen saakin magman entistä jäykemmäksi. Näin tulivuoren
suulle muodostuu jäykästä magmasta tulppa, jonka takana paine alkaa kasvaa. Paineen
kasvu saa syvempänä olevan magman entistä juoksevammaksi. Näin notkistunut magma
työntää tulppaa entistä voimakkaammin, kunnes se lopulta murtuu valtavana
räjähdyksenä (kuva 5).
100 %50 %
Osuus magman
kokonaismäärästä
Kiinteän
aineksen
osuus
Sulan
aineksen
osuus
Kuva 4. Vedettömän magman olomuoto eri
syvyyksillä maan pinnasta (=käyttäytyminen
paineen laskiessa). Mitä lähemmäksi maan
pintaa magma kohoaa sitä pienempi osa
aineksesta on kiinteässä olomuodossa.
Maan
pinta
Astenosfääri
Magmatyyppeihin liittyvää oheislukemista
Satuin löytämään pari tähän aiheeseen sopivaa linkkiä (klikkaile). Molemmat niistä ovat
englanninkielisiä ja johtavat tiedelehti Naturen kotisivuille. Ylemmässä linkissä kerrotaan
äsken selittämiäni asioita: magmatyypit ja vesihöyryn vaikutus kiviaineksen
sulamisherkkyyteen ja magman juoksevuuteen (eli tulivuorten purkaustapaan). Esille tulee
myös piioksidipitoisuuden vaikutus magman juoksevuuteen. Linkki on enemmänkin
oheislukemista, ei pakollinen juttu. Mutta kun nyt tiedät, mistä siinä kerrotaan, niin sen
lukeminen ei enää ehkä olisi aivan ylivoimaista ja saattaisi tehdä hyvää kielitaidollesikin.
Klikkaa siis osoitetta http://bit.ly/2PFmgAH
Toisen, tulivuori Etnaa käsittelevän, artikkelin löydät osoitteesta
https://go.nature.com/2NtOsE2. Artikkelissa todetaan, että Etnasta purkautuva laava on
parhaillaan muuttumassa räjähtävämpään suuntaan. Tämä johtuu siitä, että Afrikan ja
Euroopan laattojen törmäysvyöhyke on muuttumassa entistä enemmän
alityöntövyöhykemäiseksi (enkuksi subduction). Juuri alityöntövyöhykkeissä basalttisen
(rauhallisesti purkautuvan) magman sijasta alkaakin syntyä andesiittista (ärjympää)
100 %50 %
Osuus magman
kokonaismäärästä
Kiinteän
aineksen
osuus
Sulan
aineksen
osuus
Kuva 5. Vesipitoisen magman olomuoto eri
syvyyksillä maan pinnasta (=käyttäytyminen
paineen laskiessa). Mitä lähemmäksi maan
pintaa magma kohoaa sitä suurempi osa
aineksesta on kiinteässä olomuodossa.
Maan
pinta
Astenosfääri
magmaa. Artikkelissa esiintyy sana Stromboli. Sillä tarkoitetaan vulkaanisia pommeja
(kaasuja, mm. vesihöyryä, sisältäviä magmakimpaleita).

More Related Content

More from Pasi Vilpas

Maantieteen YO s2017: ilmastodiagrammin tekeminen ja Libre Office Calc
Maantieteen YO s2017: ilmastodiagrammin tekeminen ja Libre Office CalcMaantieteen YO s2017: ilmastodiagrammin tekeminen ja Libre Office Calc
Maantieteen YO s2017: ilmastodiagrammin tekeminen ja Libre Office CalcPasi Vilpas
 
Diagrammin piirtotehtävä Libre Office Calcilla
Diagrammin piirtotehtävä Libre Office CalcillaDiagrammin piirtotehtävä Libre Office Calcilla
Diagrammin piirtotehtävä Libre Office CalcillaPasi Vilpas
 
Hardyn ja Weinbergin sääntö eli alleelisuhteiden tasapainosääntö
Hardyn ja Weinbergin sääntö eli alleelisuhteiden tasapainosääntöHardyn ja Weinbergin sääntö eli alleelisuhteiden tasapainosääntö
Hardyn ja Weinbergin sääntö eli alleelisuhteiden tasapainosääntöPasi Vilpas
 
DNA:n sekvenssointi Sanger-menetelmällä.
DNA:n sekvenssointi Sanger-menetelmällä.DNA:n sekvenssointi Sanger-menetelmällä.
DNA:n sekvenssointi Sanger-menetelmällä.Pasi Vilpas
 
Geenisirut, GFP, haulikkosekvenssointi, RNAi, qPCR, rtPCR
Geenisirut, GFP, haulikkosekvenssointi, RNAi, qPCR, rtPCRGeenisirut, GFP, haulikkosekvenssointi, RNAi, qPCR, rtPCR
Geenisirut, GFP, haulikkosekvenssointi, RNAi, qPCR, rtPCRPasi Vilpas
 
Solubiologian tutkimusmenetelmiä
Solubiologian tutkimusmenetelmiäSolubiologian tutkimusmenetelmiä
Solubiologian tutkimusmenetelmiäPasi Vilpas
 
Hermosolun toiminta
Hermosolun toimintaHermosolun toiminta
Hermosolun toimintaPasi Vilpas
 
Alkuaineiden biologiset kierrot
Alkuaineiden biologiset kierrotAlkuaineiden biologiset kierrot
Alkuaineiden biologiset kierrotPasi Vilpas
 
Haima, insuliini, glukagoni ja sokeritauti
Haima, insuliini, glukagoni ja sokeritautiHaima, insuliini, glukagoni ja sokeritauti
Haima, insuliini, glukagoni ja sokeritautiPasi Vilpas
 
Eläinten yksilönkehityksen geneettinen säätely
Eläinten yksilönkehityksen geneettinen säätelyEläinten yksilönkehityksen geneettinen säätely
Eläinten yksilönkehityksen geneettinen säätelyPasi Vilpas
 
Hajuaistin neurologiaa
Hajuaistin neurologiaaHajuaistin neurologiaa
Hajuaistin neurologiaaPasi Vilpas
 
Makuaistin neurologiaa
Makuaistin neurologiaaMakuaistin neurologiaa
Makuaistin neurologiaaPasi Vilpas
 
Solujen välinen viestintä
Solujen välinen viestintäSolujen välinen viestintä
Solujen välinen viestintäPasi Vilpas
 
Tulkitse maisemaa
Tulkitse maisemaaTulkitse maisemaa
Tulkitse maisemaaPasi Vilpas
 
Napa-alueiden lämpöpumppu
Napa-alueiden lämpöpumppuNapa-alueiden lämpöpumppu
Napa-alueiden lämpöpumppuPasi Vilpas
 

More from Pasi Vilpas (20)

Maantieteen YO s2017: ilmastodiagrammin tekeminen ja Libre Office Calc
Maantieteen YO s2017: ilmastodiagrammin tekeminen ja Libre Office CalcMaantieteen YO s2017: ilmastodiagrammin tekeminen ja Libre Office Calc
Maantieteen YO s2017: ilmastodiagrammin tekeminen ja Libre Office Calc
 
Diagrammin piirtotehtävä Libre Office Calcilla
Diagrammin piirtotehtävä Libre Office CalcillaDiagrammin piirtotehtävä Libre Office Calcilla
Diagrammin piirtotehtävä Libre Office Calcilla
 
Hardyn ja Weinbergin sääntö eli alleelisuhteiden tasapainosääntö
Hardyn ja Weinbergin sääntö eli alleelisuhteiden tasapainosääntöHardyn ja Weinbergin sääntö eli alleelisuhteiden tasapainosääntö
Hardyn ja Weinbergin sääntö eli alleelisuhteiden tasapainosääntö
 
CRISPR-CAS
CRISPR-CAS CRISPR-CAS
CRISPR-CAS
 
DNA:n sekvenssointi Sanger-menetelmällä.
DNA:n sekvenssointi Sanger-menetelmällä.DNA:n sekvenssointi Sanger-menetelmällä.
DNA:n sekvenssointi Sanger-menetelmällä.
 
Geenisirut, GFP, haulikkosekvenssointi, RNAi, qPCR, rtPCR
Geenisirut, GFP, haulikkosekvenssointi, RNAi, qPCR, rtPCRGeenisirut, GFP, haulikkosekvenssointi, RNAi, qPCR, rtPCR
Geenisirut, GFP, haulikkosekvenssointi, RNAi, qPCR, rtPCR
 
Solubiologian tutkimusmenetelmiä
Solubiologian tutkimusmenetelmiäSolubiologian tutkimusmenetelmiä
Solubiologian tutkimusmenetelmiä
 
Im a joulman
Im a joulmanIm a joulman
Im a joulman
 
Hermosolun toiminta
Hermosolun toimintaHermosolun toiminta
Hermosolun toiminta
 
Alkuaineiden biologiset kierrot
Alkuaineiden biologiset kierrotAlkuaineiden biologiset kierrot
Alkuaineiden biologiset kierrot
 
Haima, insuliini, glukagoni ja sokeritauti
Haima, insuliini, glukagoni ja sokeritautiHaima, insuliini, glukagoni ja sokeritauti
Haima, insuliini, glukagoni ja sokeritauti
 
Eläinten yksilönkehityksen geneettinen säätely
Eläinten yksilönkehityksen geneettinen säätelyEläinten yksilönkehityksen geneettinen säätely
Eläinten yksilönkehityksen geneettinen säätely
 
Hajuaistin neurologiaa
Hajuaistin neurologiaaHajuaistin neurologiaa
Hajuaistin neurologiaa
 
Makuaistin neurologiaa
Makuaistin neurologiaaMakuaistin neurologiaa
Makuaistin neurologiaa
 
Solujen välinen viestintä
Solujen välinen viestintäSolujen välinen viestintä
Solujen välinen viestintä
 
Immunologia
ImmunologiaImmunologia
Immunologia
 
Tulkitse maisemaa
Tulkitse maisemaaTulkitse maisemaa
Tulkitse maisemaa
 
Lumivyöryt
LumivyörytLumivyöryt
Lumivyöryt
 
Massaliikunnot
MassaliikunnotMassaliikunnot
Massaliikunnot
 
Napa-alueiden lämpöpumppu
Napa-alueiden lämpöpumppuNapa-alueiden lämpöpumppu
Napa-alueiden lämpöpumppu
 

Magmatyyppien erilaistuminen

  • 1. 2.1. Asiaa kivilajityypeistä ja magmoista Johdanto Tämän kurssiosuuden alussa tulemme oppimaan, miten eri magmatyypit syntyvät ja millaisia ne ovat. Kirjassa eri magmatyyppien nimet mainitaan, mutta niiden ominaisuudet ja syntytapa jätetään kertomatta. Osiota lukiessasi tutkaile alla olevaa kuvaa (kuva 1a). Lähtökohtana on , että magmaa on kolmea eri tyyppiä: basaltti, andesiitti ja ryoliitti. Nämä magmat syntyvät toinen toisistaan tuossa samaisessa järjestyksessä.
  • 2. Kuva 1a. Mereisen ja mantereisen maankuoren muodostuminen sekä erilaisten magmatyyppien synty valtameren keskiselänteen, alityöntövyöhykkeen ja kuuman pisteen kohdalla. Maankuoren osittainen sulaminen tuottaa uusia magmatyyppejä. Helpoimmin sulavat mineraalit sulavat ensin ja aloittavat matkansa kohti maan pintaa. Sulamaton kiviaines (jäännöskivi) jää maan uumeniin ja kulkeutuu alityöntövyöhykkeessä takaisin astenosfääriin. 1 = Basalttista magmaa, alhainen vesipitoisuus 2 = andesiittista magmaa (syntynyt basaltista osittaisen sulamisen tuloksena), korkea vesipitoisuus 3 = ryoliittista magmaa (syntynyt andesiitista osittaisen sulamisen tuloksena), korkea vesipitoisuus 2 3 1 Mereinen kuori - basalttia Mannerkuori - andesiittia ja ryoliittia Litosfääri - basalttia Litosfääri - basalttia Kuuma piste - syvältä astenosfääristä kohoava magmavirtaus H2O Syvänmeren hauta
  • 3. Jyskytä päähäsi käsitteet ydin, vaippa ja kuori. Tee samoin myös käsitteille astenosfääri, litosfääri, mereinen kuori ja mantereinen kuori. Huomaa, että arkikieleen pesiytynyttä käsitettä ”mannerlaatta” ei ole olemassakaan. Sen sijaan maapalloa kaikkialta samanlaisena ympäröivä litosfääri on murtunut joukoksi litosfäärilaattoja (= tektonisia laattoja), joiden päällä on sekä mereisiä että mantereisia maankuoren osia. Tarkastele kuvien 1a ja 1b rinnalla myös oppikirjassa olevia kuvia. Mantereiset maankuoren alueet ovat pääosin kuivalla maalla, mereiset maankuoren osat ovat enimmäkseen veden peitossa. Basaltti Basaltti on kaikkien magmojen äiti. Sitä purkautuu etenkin valtamerten keskiselänteissä vedenalaisista tulivuorista (kuva 1, kohta 1). Vaikka basalttinen magma purkautuu yleensä Litosfääri (kiinteä) Astenosfääri (puolisula) Mesosfääri (kiinteä) Sula ydin Kiinteä ydin MannerkuoriMereinen kuori Vaippa Lito- sfääri Ydin Kuva 1b. ”Kotipizzan” rakenne. Joka toinen maapallon vaipan ja ytimen sipulimaisesti järjestäytyneistä kerroksista on sula, joka toinen kiinteä. Huomaa käsitteen ”litosfääri” kaksoismerkitys: litosfääri on 1) kuori ja vaipan ylin kerros yhdessä 2 ) vaipan ylin kerros sellaisenaan. Kuori
  • 4. veteen, magma itsessään on vedetöntä. Kun jatkossa tutustumme kahteen muuhun magmatyyppiin, havaitsemme, että alhainen vesipitoisuus selittää basaltille ominaisen rauhallisen purkautumistavan. Basaltti on magmatyypeistä myös kaikkein nopealiikkeisintä. Siksi se purkautuukin usein suihkuamalla. Valtamerten pohja koostuu jähmettyneestä basaltista. Islanti on harvoja kuivan maan alueita, joka on muodostunut basalttisista magmoista. Tunnettua on, että Islanti sijaitsee juuri Atlantin keskiselänteen kohdalla ja on sen synnyttämä. Siksi vanhinta, mutta geologisesti katsoen varsin nuorta n. 6 miljoonaa vuotta vanhaa, maankuori on Islannin itäisimmissä ja läntisimmissä osissa. Toinen kuuluisa laajempi basalttiesiintymä on Pohjois-Amerikan Kallio- ja Rannikkovuorten väliin jäävä basalttilaakio. Tätä halkoo kuuluisa Kolumbia-joki. Myös Itä-Afrikan hautavajoamassa esiintyy basalttisia magmoja. Näiden olemassaolo kertoo siitä, että paikalle on alkanut muodostua uuden valtameren pohjaa. Afrikan sarvi ja mantereen koko itärannikko on erkanemassa itään uudeksi pienemmäksi mantereeksi. Valtamerten reunoilla on usein ns. alityöntövyöhykkeitä. Niiden kohdalla valtameren pohja taipuu mantereelta kertyvien sedimenttien (eli siis hiekan- ja saven ym.) painosta kaarelle alaspäin. Lopulta merenpohja nuljahtaa mantereen alle ja alkaa työntyä yhä syvemmälle maan uumeniin. Laatan on pakko liikkua jonnekin, koskapa valtameren keskiselänteen magmapurkaukset työntävät sitä edellään. Mitä syvemmälle maan sisään basalttinen kiviaines painuu sitä kuumemmaksi se muuttuu ja alkaa lopulta sulaa vähitellen. Andesiitti Useimmat kivilajit (myös basaltti) koostuvat monista erilaisista mineraaleista (kuva 1c). Esimerkiksi Suomen yleisin kivilaji, graniitti, sisältää kolmea erilaista päämineraalia. Nämä ovat kvartsi, kiille ja maasälpä.
  • 5. Alkuaineatomit Molekyylit tai ionisidoksiin perustuvat yhdisteet Mineraalit Kivilajit Maankuori O Si Fe Na K Ca Mg Al … graniitti, basaltti, kiilleliuske, dioriitti, peridotiitti, andesiitti, gabro… SiOx SiMg SiAl Esim. kvartsi, kiille, maasälpä, zirkoni, apatiitti, pyriitti jne… Maapallon eri osille ominaiset kivilajikoostumukset Kuva 1c. Maankuoren rakenne. Maankuori rakentuu hierarkkisesti. Alemman hierarkiatason osista muodostuu korkeammilla hierakiatasoilla suurempia ja entistä monimuotoisemmin vaihtelevia kokonaisuuksia. Jokaisella mineraalilla on oma sulamispisteensä, joka riippuu paitsi lämpötilasta myös paineesta. Näistä asioista johtuukin, että basaltti sulaa alityöntövyöhykkeissä vaiheittain. Ilmiötä kutsutaan englanniksi nimellä "wet partial melting". Ensimmäisenä sulavat aineosat lähtevät kohoamaan kohti maan pintaa ja näin syntyvä kivisula tunnetaan magmatyyppinä, jota kutsutaan andesiitiksi (kuva 1, kohta 2.). Andesiitti on saanut nimensä Etelä-Amerikassa sijaitsevan Andien vuorijonon mukaan. Andit sijaitsevat aktiivisen alityöntövyöhykkeen yläpuolella. Sulamatta jäävä osa basalttisesta kiviaineksesta, ei ehdi mukaan tähän nousuvirtaukseen, vaan painuu takaisin astenosfaariin. Andesiittinen magma sisältää paljon vesihöyryä (alityöntövyöhykkeestä kulkeutunutta merivettä), joka lämmetessään höyrystyy. Höyry tekee magmapesäkkeistä räjähdysherkkiä painekattiloita. Räjähtäminen on hieman harhaanjohtava ilmaisu, sillä
  • 6. mitään varsinaista räjähdysainetta ei ole eikä räjähtämisen aikana tapahdu minkään räjähtävän aineen syttymistä. Tulivuoren räjähdyspurkauksessa maankuori murtuu, jolloin etupäässä vesihöyryn synnyttämä paine pääsee purkautumaan. Ilmiö on samanlainen kuin kuohuviinipullon kuohuessa yli äyräittensä. Paineistuneen hiilidioksidin (tulivuoresta purkautuva vesihöyry) virtaus suihkuttaa ulos myös kuohuviiniä (laavaa). Islannista tutut basalttiset tulivuoret purkautuvat rauhallisesti, sillä basaltti on peräisin syvältä maan vaipasta, missä vesihöyryä ei ole. Sen sijaan andesiittiset tulivuoret purkautuvat usein räjähtämällä. Räjähdyspurkauksen voimasta taivaan tuuliin voi lentää esim. 10 kuutiokilometriä maankuorta ja laavaa. Andesiittisesta magmasta syntyneet kivilajit ovat tyypillisiä manneralueille. Kaikki andesiitti ei suinkaan purkaudu tulivuorien kautta, vaan huomattava osa siitä jää jemmaan maankuoren syvempiin osiin jäähtyen ja jähmettyen hitaasti siellä. Monet andesiittiesiintymistä sulavat myöhemmin uudelleen ja muuttuvat ryoliitiksi. Ryoliitti Kolmas magmatyyppi on nimeltään ryoliitti. Sitä syntyy, kun puolestaan andesiittiset maankuoren osat sulavat osittain (samaan tapaan kuin tapahtui edellä kuvattu basalttisen kiviaineksen vähittäinen sulaminen andesiittisen magman syntyessä). Tällaista voi tapahtua paikoissa, missä hyvin syvältä maapallon vaipasta, mahdollisesti jopa sulasta ytimestä asti, kohoaa ns. kuuma piste (hot spot) kohti maan pintaa jossakin andesiittisen eli mantereisen maankuoren alla (kuva 1: kohta 3.). Jälleen helpoimmin ja nopeimmin sulavat mineraalit alkavat pehmetä ensimmäisinä. Ne erottuvat ryoliittiseksi magmaksi, joka alkaa liikkua kohti maan pintaa. Andesiitin sisältämät sulamatta jäävät mineraalit eivät pääse mukaan nousuvirtaukseen, vaan jumittuvat jäännöskiveksi kuoren syvimpiin osiin. Useimmiten ryoliittisia ja andesiittisia magmoja syntyy samoilla alueilla. Tällainen asiaintila vallitsee alityöntövyöhykkeissä. Siellä jo kertaalleen jähmettynyt andesiitti alkaa tuon tuostakin uudelleen sulaa heti omilla syntysijoillaan. Kuvaamillani tavoilla syntyvä ryoliittinen magma on magmoista jäykkäliikkeisintä. Sekin sisältää vesihöyryä. Tämä vesihöyry on ollut kidevetenä andesiittisen kiviaineksen hilarakenteissa. Vesipitoisuus yhdistettynä jäykkyyteen tekee ryoliitista raivoisan purkautujan. Onneksi ryoliitti on niin jäykkäliikkeistä, että se ei juuri milloinkaan pääsee purkautumaan maan
  • 7. pinnalle asti. Jos näin kuitenkin käy, tuloksena on kaikkein voimakkaimmin räjähtävä tulivuorityyppi: supertulivuori. Räjähdyskraatteria kutsutaan kalderaksi. Magmatyyppien vaikutus kivilajien tiheyteen Edellisten oppien perusteella saatat jo aavistellakin, että mantereisia maankuoren osia alkoi maapallolle muodostua vasta ensimmäisten alityöntövyöhykkeiden synnyttyä. Tämä tapahtui n. neljä miljardia vuotta sitten. Andesiitista ja ryoliitista muodostuvat kivilajit ovat kevyempiä (harvempia) kuin basalttiset. Keveytensä vuoksi mantereiset kuorenosat kelluvat basalttisten kivilajien päällä kuin styroksi veden ulapalla. Mantereiset kuoren osat voivat kyllä murtua, mutta upotettua niitä ei saa enää sen jälkeen, kun ne kerran ovat syntyneet. Vain eroosiovoimat vähitellen kuluttavat maan pinnalta käsin. Kelluvuutensa ansiosta mantereiset kuorenosat ovat lähes ikuisia. Mereiset kuoren osat sen sijaan uusiutuvat alityöntövyöhykkeiden ja keskiselänteiden toiminnan tuloksena pisimmillään n. 250 miljoonan vuoden välein. Väriasioita Basalttiset kivilajit ovat väriltään kaikkein tummimpia. Tiheytensä vuoksi ne varastoivat hyvin lämpöä ja soveltuvat hyvin kiuaskiviksi. Perinteiset mustat kiuaskivet ovat peridotiitiksi kutsuttua basalttista syväkiveä (katso alta väliotsikko "syväkivet"). Andesiitista syntyvät kivilajit ovat keskivaaleita ja ryoliittiset vaaleimpia. Tästä kaavasta on poikkeuksia, mutta se käy yksinkertaiseksi peukalosäännöksi. Nimitysasioita Mereisiä ja mantereisia maankuoren osia kutsutaan monissa kirjoissa nimellä SiMa-kuori (mereinen) ja SiAl-kuori (mantereinen). Myös kuoren alla olevan litosfääri on koostumukseltaan SiMaa. Nämä hassut nimitykset juontuvat mereisten ja mantereisten kivilajityyppien alkuainekoostumuksesta. SiMa kuvastaa piitä ja magnesiumia, jotka ovat basalttisen magman yleisimmät alkuaineet. SiAl kuvastaa piitä ja alumiinia, joista andesiitti ja ryoliitti pääosin koostuvat. SiMan ja SiAlin sijasta käytetään englantilaisella kielialueella sanoja Mafic ja Felsic. Mafic juontuu tässäkin magnesiumista. Felsic sen sijaan tulee maasälpää tarkoittavasta Englannin kielen sanasta feldspar. Maasälpä on pii- ja alumiinipitoinen mineraali (siis
  • 8. tyypillistä SiAlia), joka esiintyy joko sellaisenaan tai muiden kivilajien osana, meilläkin mm. graniitissa. Maasälpää kutsutaan myös plagioklaasiksi. Syvä- ja pintakivet Kivilajeja voidaan luokitella monin eri tavoin. Yksi mahdollisuus on luokitella kivilajeja edellä käsiteltyjen magmatyyppien mukaan. Tätä luokittelua voidaan tarkentaa kiinnittämällä huomiota paikkaan, missä sula magma on jähmettynyt. Jos magma on jähmettynyt purkauduttuaan ensin tulivuoresta, muodostuvaa kivilajia kutsutaan pintakiveksi eli laavakiveksi. Jos magma jähmettyy maan kuoren sisäosissa, syntyy syväkiveä. Pinta- ja syväkiviä kutsutaan yhteisesti magmakiviksi (kuva 2). Kuvassa kaksi esiintyvät myös sedimenttikivet ja metamorfiset kivet. Näistä kerron lähemmin alempana.
  • 9. Syvä- ja pintakivet eroavat toisistaan monin tavoin. Syvällä kiteytyessään kivilajiin syntyy selkeitä joskus suuriakin (pituudeltaan jopa useita metrejä) kiteitä. Suomalaisille magmakiville usein ominainen karkea kiteisyys on merkki siitä, että ne ovat jähmettyneet syvällä ja hitaasti. Magmaa Syväkivet - magma jähmettyy hitaasti maan sisällä Metamorfoosi - kivilajien osittainen pehmeneminen Sedimenttikivet eli kerrostuneet kivet - syntyneet puristumalla hiekasta, savesta jne. Eroosio Metamorfiset eli muuttuneet kivet Tulivuori Pintakivet eli vulkaaniset kivet - magma jähmettyy nopeasti maan pinnalla Pinta-, syvä- ja metamorfisia kivilajeja kutsutaan yhteisnimellä magmakivet Kuva 2. Kivilajien luokittelu pinta-, syvä-, sedimentti- ja metamorfisiin kiviin.
  • 10. Pintakivistä selkeä kiderakenne puuttuu. Kivi voi olla tiiviin lasimaista tai pesusienen tapaan kevyttä ja hohkaista. Yllättävältä voi tuntua, että samankaltaisesta magmasta muodostuneet syvä- ja pintakivet sisältävät samoja mineraaleja samoissa lukusuhteissa. Ainoa ero kivilajeissa on mineraalikiteiden koko. Alla oleva taulukko (kuva 3) tiivistää syvä- ja pintakivien luokittelun ja nimistökäytännön sekä eri magmatyypeistä syntyvien kivilajien sisältämät mineraalit prosenttiosuuksineen. Tätä taulukkoa ei ole tarkoitettu opeteltavaksi. Taulukon vasemmassa yläkulmassa on ryoliittisesta magmasta syntyvän pintakiven nimi: ryoliitti. Tämän sanan alla lukee ryoliittisesta magmasta syntyvän syväkiven nimi: graniitti. Kansalliskivilajimme on siis ryoliittista syväkiveä. Suurin osa maapallon graniittiesiintymistä on syntynyt jo kauan sitten pois kuluneiden poimuvuoristojen juuriosissa. Taulukon keskivaiheilla näkyy samaan tapaan andesiittisesta magmasta syntyvän pinta- (andesiitti) ja syväkiven (dioriitti) nimi. Oikean puoleisessa reunassa näkyvät vastaavat nimitykset basalttisille kivilajeille. Sedimenttikivet Kiviä voi syntyä myös eri kokoisista irtoaineksista eli sedimenteistä yhteen puristumalla. Näin syntyvät esim. hiekka- ja savikivi. Tällaisten ns. sedimenttikivien synty edellyttää Piioksidipitoisuus kasvaa Väri tummenee Ryoliitti Graniitti Pienikiteinen Suurikiteinen Dasiitti Granodioriitti Andesiitti Dioriitti Basaltti Gabro Peridotiitti Pintakivi Syväkivi 80 % 60 % 40 % 20 % 80 % 60 % 40 % 20 % Kaliumpitoinen maasälpä Natrium- pitoinen maasälpä Kalsium- pitoinen maasälpä Amfiboli Kiille Oliviini Py- rok- seeni Kvartsi Kuva 3. Magmakivilajien luokittelu pinta- ja syväkivilajeihin. Huomaa, että pinta- ja syväkivilajien mineraalikoostumukset ovat samoja, eroavaisuudet johtuvat erilaisesta mineraalikiteiden koosta.
  • 11. yleensä useiden kilometrien paksuisia sedimenttikerroksia. Tällöin alimpana oleviin kerroksiin kohdistuu niin suuri paine, että hiukkasten yhteen iskostumista alkaa tapahtua. Jostakin syystä kalkkikivi luetaan aina sedimenttikiveksi, vaikka kalkkikiveä voi syntyä ainakin kolmella erilaisella tavalla. Tavoista vain yksi perustuu edellä kuvattuun "puhdasoppiseen" hiukkasten sedimentaatioon. "Puhdasoppisessa" hiukkassedimentaatiossa kalkkikiven raaka-aineena toimivat merenpohjaan painuneiden mikroskooppisten planktoneliöiden kalkkiset tukirangat. Osa kalkkikerrostumista on muinaisten korallieläinten jo alkujaankin kivikovia runkokuntia. Paikoin kalkkikiveä syntyy tuliperäisestikin, kun kuuman meriveden jäähtyminen saa meriveteen liuenneen kalkin eli kalsiumkarbonaatin saostumaan ja painumaan pohjalle. Tällaisia tuliperäisiä kalkkijuonia näkyy joskus basalttisten mustien kivilajien sisällä. Usein "kalkkiviivat" ovat hyvin ohuita, paksuudeltaan vain millistä kahteen. Etenkin pienissä kivenmurikoissa ne herättävät usein ihastusta kulkiessaan selvärajaisena kerroksena kauniisti koko kiven läpi. Metamorfiset eli muuttuneet kivilajit Kuten magmatyyppien yhteydessä huomasimme, voi kertaalleen jähmettynyt kivi joutua maailman myllerryksissä ympäristöön, missä se uudelleen pehmenee. Jos pehmeneminen on kyllin voimakasta, kivestä voi alkaa erkaantua suoranaisia magmoja. Yhtä usein voi käydä niinkin, että kivi vain heikosti pehmenee. Kiven sisältämät mineraalit alkavat tällöin hitaasti liukua puristuspaineen määräämiin suuntiin. Suoranaista magmoittumista ei tapahdu, mutta kiven raitatoffeeta muistuttavasta ulkoasusta (tummia ja vaaleita mutkittelevia virtausjuovia) voidaan päätellä, että sulaminen on kenties ollut lähellä. Tällä tavoin syntyneitä kivilajeja kutsutaan muuttuneiksi eli metamorfisiksi (metamorfoosi = esim. hyönteisten muodonmuutos) kivilajeiksi. Metamorfoosia tapahtuu valtamerten laidoilla alityöntövyöhykkeissä, keskellä mantereita kahden mantereisen kuorenosan törmäysvyöhykkeissä sekä paikoissa, missä maan sisältä kohoava magmapesäke lämmittää ympärillään olevaa kiviainesta. Yhteistä kaikille edellisille asioille on, että niitä esiintyy etupäässä paikoissa, missä syntyy poimuvuoristoja. Metamorfisten kivilajien löytyminen onkin yleensä merkki alueella joskus vallinneesta tektonisesta eli laattaliikunnallisesta aktiivisuudesta. Helsingin seutu on väärällään merkkejä metamorfismista. Metamorfisia kivilajeja löytyy esimerkiksi Kaivopuiston rannan ja Seurasaaren silokallioilta. Tämä metamorfismi on tapahtunut n. 3,5 miljardia vuotta sitten Ruotsista Suomeen ulottuvan muinaisen Svekofennidien vuoriketjun syntyessä.
  • 12. Kuuluisin metamorfinen kivilaji lienee marmori. Se on metamorfismin seurauksena juovakuvioiseksi muuttunutta kalkkikiveä. PARI KIINNOSTAVAA NÄKÖKULMAA 1. Piioksidipitoisuuden vaikutus magman juoksevuuteen ja purkautumistapaan Useimmat manneralueiden kivilajit sisältävät ainakin joitakin niin sanottuja silikaattimineraaleja. Silikaatit ovat pii-nimisen (pii on englanniksi silica) alkuaineen oksideja. Näistä suomalaisille tutuin lienee lasin raaka-aineena käytettävä kvartsi. Kolmen edellä esitellyn magmatyypin piioksidipitoisuudet ovat seuraavat: basaltti n. 30%, andesiitti n. 40 %, ryoliitti n. 50%. Magmatyyppien synnystä saamiemme oppien perusteella voimme päätellä, että piioksidipitoiset mineraalit sulavat helpommin kuin muut. Tämä selittää piioksidipitoisuuden kasvun aina uuden magmatyypin syntyessä. Paljon piioksidia sisältäviä kivilajeja (ryoliittiset kivilajit) tavataan kutsua happamiksi. Vähän piioksidia sisältäviä kivilajeja (basalttiset kivilajit) taas kutsutaan emäksisiksi. Näillä ilmaisuilla ei ole mitään tekemistä kivien maun kanssa. Ilmaisut johtuvat siitä, että piioksidipitoiset kivilajeista syntyy veteen liuetessa piihappoja esim. HSiO2. Mitä enemmän magmassa on piioksideja sitä jäykkäliikkeisempää se on. Jos magman joukossa ei ole vettä, sen juoksevuus kuitenkin paranee sen kohotessa maan pinnalle eli paineen laskiessa. Siksi vedettömän magman räjähdysvoima vähenee sen kohotessa ylöspäin purkautumiskanavassaan. Ylempänä oleva magma siirtyy alta pois nopeammin kuin mitä uutta magmaa työntyy alta tilalle (kuva 4).
  • 13. . 2. Vesihöyryn vaikutus magman juoksevuuteen ja purkautumistapaan Vesipitoisessa magmassa edellä kuvattu tilanne kääntyy päälaelleen. Päin vastoin kuin edellä, nyt paineen laskeminen saakin magman entistä jäykemmäksi. Näin tulivuoren suulle muodostuu jäykästä magmasta tulppa, jonka takana paine alkaa kasvaa. Paineen kasvu saa syvempänä olevan magman entistä juoksevammaksi. Näin notkistunut magma työntää tulppaa entistä voimakkaammin, kunnes se lopulta murtuu valtavana räjähdyksenä (kuva 5). 100 %50 % Osuus magman kokonaismäärästä Kiinteän aineksen osuus Sulan aineksen osuus Kuva 4. Vedettömän magman olomuoto eri syvyyksillä maan pinnasta (=käyttäytyminen paineen laskiessa). Mitä lähemmäksi maan pintaa magma kohoaa sitä pienempi osa aineksesta on kiinteässä olomuodossa. Maan pinta Astenosfääri
  • 14. Magmatyyppeihin liittyvää oheislukemista Satuin löytämään pari tähän aiheeseen sopivaa linkkiä (klikkaile). Molemmat niistä ovat englanninkielisiä ja johtavat tiedelehti Naturen kotisivuille. Ylemmässä linkissä kerrotaan äsken selittämiäni asioita: magmatyypit ja vesihöyryn vaikutus kiviaineksen sulamisherkkyyteen ja magman juoksevuuteen (eli tulivuorten purkaustapaan). Esille tulee myös piioksidipitoisuuden vaikutus magman juoksevuuteen. Linkki on enemmänkin oheislukemista, ei pakollinen juttu. Mutta kun nyt tiedät, mistä siinä kerrotaan, niin sen lukeminen ei enää ehkä olisi aivan ylivoimaista ja saattaisi tehdä hyvää kielitaidollesikin. Klikkaa siis osoitetta http://bit.ly/2PFmgAH Toisen, tulivuori Etnaa käsittelevän, artikkelin löydät osoitteesta https://go.nature.com/2NtOsE2. Artikkelissa todetaan, että Etnasta purkautuva laava on parhaillaan muuttumassa räjähtävämpään suuntaan. Tämä johtuu siitä, että Afrikan ja Euroopan laattojen törmäysvyöhyke on muuttumassa entistä enemmän alityöntövyöhykemäiseksi (enkuksi subduction). Juuri alityöntövyöhykkeissä basalttisen (rauhallisesti purkautuvan) magman sijasta alkaakin syntyä andesiittista (ärjympää) 100 %50 % Osuus magman kokonaismäärästä Kiinteän aineksen osuus Sulan aineksen osuus Kuva 5. Vesipitoisen magman olomuoto eri syvyyksillä maan pinnasta (=käyttäytyminen paineen laskiessa). Mitä lähemmäksi maan pintaa magma kohoaa sitä suurempi osa aineksesta on kiinteässä olomuodossa. Maan pinta Astenosfääri
  • 15. magmaa. Artikkelissa esiintyy sana Stromboli. Sillä tarkoitetaan vulkaanisia pommeja (kaasuja, mm. vesihöyryä, sisältäviä magmakimpaleita).