SlideShare une entreprise Scribd logo
1  sur  17
Télécharger pour lire hors ligne
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.
Syvänmeren
                 hauta
                                                    Mannerkuori
                                                    - andesiittia ja
                                                    ryoliittia
                 Mereinen kuori
                 - basalttia




                                        H2O
                                                                       2
                                                                             3


        1            Litosfääri
                     - basalttia




                                   Litosfääri
                                   - basalttia




                                                 Kuuma piste
                                                 - syvältä astenosfääristä
                                                 kohoava magmavirtaus


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
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, joiden päällä on paikoin mereistä, paikoin
mantereista maankuorta. Tarkastele kuvien 1a ja 1b rinnalla myös
oppikirjassa olevia kuvia.




                                                Mannerkuori
                       Mereinen kuori
                                                                          Kuori
                        Litosfääri (kiinteä)

 Lito-
 sfääri                   Astenosfääri (puolisula)



                             Mesosfääri (kiinteä)               Vaippa


                              Nesteydin


                              Kiinteä ydin
                                                 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.


Yhden ja saman litosfäärilaatan päällä on aina sekä mereisiä että mantereisia
kuoren osia. 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) (tsekkaa myös
kirjasta kuvat sivuilta 103 ja 104 Terrassa ja s. 68 ja s. 71 Globuksessa ).
Vaikka basalttinen magma purkautuu yleensä 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.

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 (kirjan kuva Terrassa s. 103, Globuksesta kuva
puuttuu).

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 (katso taas kirjasta
esim. s. 104). 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 graniitissa on kolmea erilaista päämineraalia. Nämä
ovat kvartsi, kiille ja maasälpä.




           Alkuaineatomit           O     Si     Fe     Na      K      Ca      Mg Al …


         Molekyylit tai
         ionisidoksiin perustuvat   SiOx                         SiMg             SiAl
         yhdisteet




         Mineraalit
                                    Esim. kvartsi, kiille, maasälpä, zirkoni, apatiitti, pyriitti
                                    jne…

         Kivilajit                  graniitti, basaltti, kiilleliuske, dioriitti, peridotiitti,
                                    andesiitti, gabro…



         Maankuori             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 syvälle maapallon sisälle ns.
vaippaan asti.

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 andesiittiset
maankuoren osat sulavat hissun kissun vähitellen (samaan tapaan kuin
tapahtui edellä kuvattu basalttisen kiviaineksen vähittäinen sulaminen
andesiittisen magman syntyessä).
Tällaista voi tapahtua paikoissa, missä hyvin syvältä maapallon vaipasta
kohoaa ns. kuuma piste (hot spot) kohti maan pintaa jossakin andesiittisen eli
mantereisen maankuoren alla (Kuva 1: Kohta 3.). Taas helpoimmin ja
nopeimmin sulavat mineraalit alkavat pehmetä. Ne erkaantuvat 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 sisällä. 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 (muistele näitä asioita, kun tutustut lukuun
"Mannerliikunnot ja geologinen aikataulu"). 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 voivat niitä vähitellen nakertaa
maan pinnalta käsin.

Kelluvuutensa ansiosta mantereiset kuorenosat ovat lähes ikuisia. Mereiset
kuoren osat 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
litosfäärin sanotaan olevan 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,
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.
Pintakivet eli vulkaaniset kivet
                                  - magma jähmettyy nopeasti maan
                                  pinnalla


     Pinta-, syvä- ja
     metamorfisia kivilajeja
     kutsutaan yhteisnimellä                            Tulivuori
     magmakivet




                                      Magmaa


          Syväkivet                                            Metamorfoosi
          - magma jähmettyy                                    - kivilajien
          hitaasti maan sisällä                                osittainen
                                                               pehmeneminen



          Eroosio                                                       Metamorfiset
                                                                        eli muuttuneet
                                                                        kivet

          Sedimenttikivet eli
          kerrostuneet kivet
          - syntyneet puristumalla
          hiekasta, savesta jne.

          Kuva 2. Kivilajien luokittelu pinta-, syvä-, sedimentti- ja
          metamorfisiin kiviin.




Syvä- ja pintakivet eroavat toisistaan monin tavoin. Syvällä kiteytyessään
kivilajiin syntyy selkeitä joskus suuriakin (pituudeltaan jopa useita metrejä)
kiteitä. Suomalaisille magmakiville ominainen karkea kiteisyys on merkki siitä,
että ne ovat jähmettyneet syvällä ja hitaasti.
Pintakivistä selkeä kiderakenne puuttuu. Kivi voi olla tiiviin lasimaista tai
pesusienen tapaan kevyttä ja hohkaista. Yllättävältä voi tuntua, että saman
kaltaisesta 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.


   Pienikiteinen Ryoliitti       Dasiitti          Andesiitti    Basaltti                   Pintakivi

   Suurikiteinen Graniitti       Granodioriitti    Dioriitti     Gabro       Peridotiitti   Syväkivi

                                                                Kalsium-
                       Kvartsi
                                                                pitoinen
         80 %                                                   maasälpä                     80 %
                   Kaliumpitoinen Natrium-
         60 %      maasälpä       pitoinen                                                   60 %
                                                                     Py-
                                  maasälpä                         rok-     Oliviini
         40 %                                                                                40 %
                                                                 seeni
         20 %                                                                                20 %
                                            Amfiboli
                   Kiille

                                        Piioksidipitoisuus kasvaa
                                        Väri tummenee



            Kuva 3. Magmakivilajien luokittelu pinta- ja syväkivilajeihin.
            Huomaa, että pinta- ja syväkivilajien mineraalikoostumukset ovat
            samoja, eroavaisuudet johtuvat erilaisesta mineraalikiteiden
            koosta.


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 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 (katso myös lukua malmien synnystä). 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 (muistathan lukea laattaliikuntoasiat oppikirjan sivuilta 94 –
128 Terrassa ja Globuksessa s. 61 - 93).

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 LISÄNÄKÖKULMAA

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
räjähdysvimma tavallaan lauhtuu sen kohotessa ylöspäin
purkautumiskanavassaan. Ylempänä oleva magma siirtyy alta pois
nopeammin kuin uutta magmaa työntyy alta tilalle (kuva 4).
Maan
            pinta




                                        Sulan
                          Kiinteän      aineksen
                          aineksen      osuus
                          osuus

       Astenosfääri                                        Osuus magman
                                                           kokonaismäärästä
                                 50 %              100 %


                      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.

.




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).
Maan
            pinta




                         Kiinteän          Sulan
                         aineksen          aineksen
                         osuus             osuus

       Astenosfääri                                           Osuus magman
                                                              kokonaismäärästä
                                    50 %              100 %


                      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.




Magmatyyppeihin liittyvää oheislukemista

 Satuin löytämään pari tähän aiheeseen sopivaa linkkiä (klikkaile).
Molemmat niistä ovat englanninkielisiä ja johtavat tiedelehti Naturen
kotisivuille. Ylemmässä linkissä kerrotaan noita 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://www.tulane.edu/~sanelson/geol204/volcan&magma.htm

Toisen lähinnä Etnaa käsittelevän artikkelin saat eteesi klikkaamalla
osoitetta http://www.nature.com/nsu/010830/010830-10.html Artikkelissa
todetaan, että Etnasta purkautuva laava on parhaillaan muuttumassa
räjähtävämpään suuntaan. Tämä johtuu siitä, että Afrikan ja Euroopan
mannerlaattojen törmäysvyöhyke on muuttumassa entistä enemmän
alityöntövyöhykemäiseksi (enkuksi subduction). Juuri alityöntövyöhykkeissä
basalttisen (rauhallisesti purkautuvan) magman sijasta alkaakin syntyä
andesiittista (ärjympää) magmaa. Artikkelissa esiintyy sana Stromboli. Sillä
tarkoitetaan vulkaanisia pommeja (kaasuja mm. vesihöyryä sisältäviä
magmakimpaleita).

Contenu connexe

Tendances

Dark Energy
Dark EnergyDark Energy
Dark Energypixiejen
 
Cratons of india
Cratons of indiaCratons of india
Cratons of indiamabass77
 
Industrial Minerals Basics: Executive Primer
Industrial Minerals Basics: Executive PrimerIndustrial Minerals Basics: Executive Primer
Industrial Minerals Basics: Executive PrimerMike O'Driscoll
 
Op ch15 lecture_earth3, Mineral resources
Op ch15 lecture_earth3, Mineral resourcesOp ch15 lecture_earth3, Mineral resources
Op ch15 lecture_earth3, Mineral resourcesDr Robert Craig PhD
 
Porphyry copper deposits
Porphyry copper depositsPorphyry copper deposits
Porphyry copper depositsMostafa Masoud
 
Tectonica placas
Tectonica placasTectonica placas
Tectonica placaspedrohp19
 
Thomas_et_al_1994_Spodumene
Thomas_et_al_1994_SpodumeneThomas_et_al_1994_Spodumene
Thomas_et_al_1994_SpodumeneANDREW SCOGINGS
 
Sauravphy 130129010433-phpapp02
Sauravphy 130129010433-phpapp02Sauravphy 130129010433-phpapp02
Sauravphy 130129010433-phpapp02Pratik Wagh
 
THE PHILIPPINE MINING INDUSTRY - LEGAL AND ENVIRONMENTAL FRAMEWORK
THE PHILIPPINE MINING INDUSTRY - LEGAL AND ENVIRONMENTAL FRAMEWORKTHE PHILIPPINE MINING INDUSTRY - LEGAL AND ENVIRONMENTAL FRAMEWORK
THE PHILIPPINE MINING INDUSTRY - LEGAL AND ENVIRONMENTAL FRAMEWORKCalbayog Journal
 
Iron Ore: Geology, Mineralogy, Distribution and genesis
Iron Ore: Geology, Mineralogy, Distribution and genesisIron Ore: Geology, Mineralogy, Distribution and genesis
Iron Ore: Geology, Mineralogy, Distribution and genesisSuraj Kutta
 
Magnetism
MagnetismMagnetism
Magnetismengrg1
 
Ultra high temperature metamorphism
Ultra high temperature metamorphismUltra high temperature metamorphism
Ultra high temperature metamorphismOmer M. Ahmed
 

Tendances (20)

Clacite & Dolomite
Clacite & DolomiteClacite & Dolomite
Clacite & Dolomite
 
Gemstones
GemstonesGemstones
Gemstones
 
Dark Energy
Dark EnergyDark Energy
Dark Energy
 
Bauxite
BauxiteBauxite
Bauxite
 
Cratons of india
Cratons of indiaCratons of india
Cratons of india
 
Geophysical methods
Geophysical methodsGeophysical methods
Geophysical methods
 
Industrial Minerals Basics: Executive Primer
Industrial Minerals Basics: Executive PrimerIndustrial Minerals Basics: Executive Primer
Industrial Minerals Basics: Executive Primer
 
Magnetismo terrestre
Magnetismo terrestreMagnetismo terrestre
Magnetismo terrestre
 
Op ch15 lecture_earth3, Mineral resources
Op ch15 lecture_earth3, Mineral resourcesOp ch15 lecture_earth3, Mineral resources
Op ch15 lecture_earth3, Mineral resources
 
Magnetism
MagnetismMagnetism
Magnetism
 
Porphyry copper deposits
Porphyry copper depositsPorphyry copper deposits
Porphyry copper deposits
 
Tectonica placas
Tectonica placasTectonica placas
Tectonica placas
 
Talc
TalcTalc
Talc
 
Thomas_et_al_1994_Spodumene
Thomas_et_al_1994_SpodumeneThomas_et_al_1994_Spodumene
Thomas_et_al_1994_Spodumene
 
Sauravphy 130129010433-phpapp02
Sauravphy 130129010433-phpapp02Sauravphy 130129010433-phpapp02
Sauravphy 130129010433-phpapp02
 
THE PHILIPPINE MINING INDUSTRY - LEGAL AND ENVIRONMENTAL FRAMEWORK
THE PHILIPPINE MINING INDUSTRY - LEGAL AND ENVIRONMENTAL FRAMEWORKTHE PHILIPPINE MINING INDUSTRY - LEGAL AND ENVIRONMENTAL FRAMEWORK
THE PHILIPPINE MINING INDUSTRY - LEGAL AND ENVIRONMENTAL FRAMEWORK
 
Iron Ore: Geology, Mineralogy, Distribution and genesis
Iron Ore: Geology, Mineralogy, Distribution and genesisIron Ore: Geology, Mineralogy, Distribution and genesis
Iron Ore: Geology, Mineralogy, Distribution and genesis
 
Magnetism
MagnetismMagnetism
Magnetism
 
Magnetosphere
MagnetosphereMagnetosphere
Magnetosphere
 
Ultra high temperature metamorphism
Ultra high temperature metamorphismUltra high temperature metamorphism
Ultra high temperature metamorphism
 

Plus de Pasi Vilpas

Immunologian perusteet: valkosolutyyppien yhteistyö, elinsiirrot, allergia
Immunologian perusteet: valkosolutyyppien yhteistyö, elinsiirrot, allergiaImmunologian perusteet: valkosolutyyppien yhteistyö, elinsiirrot, allergia
Immunologian perusteet: valkosolutyyppien yhteistyö, elinsiirrot, allergiaPasi Vilpas
 
What Makes School so Resistant to Change. The Wittgensteinian Approach.
What Makes School so Resistant to Change. The Wittgensteinian Approach.What Makes School so Resistant to Change. The Wittgensteinian Approach.
What Makes School so Resistant to Change. The Wittgensteinian Approach.Pasi Vilpas
 
Suomeksi: Next Generation Sequencing (= NGS, MPS)
Suomeksi: Next Generation Sequencing (= NGS, MPS)Suomeksi: Next Generation Sequencing (= NGS, MPS)
Suomeksi: Next Generation Sequencing (= NGS, MPS)Pasi Vilpas
 
Kuuloaistin neurologiaa
Kuuloaistin neurologiaaKuuloaistin neurologiaa
Kuuloaistin neurologiaaPasi Vilpas
 
Yksilönkehityksen geneettinen säätely
Yksilönkehityksen geneettinen säätelyYksilönkehityksen geneettinen säätely
Yksilönkehityksen geneettinen säätelyPasi Vilpas
 
Geenien toiminnan säät. ja solujen väl. viestintä
Geenien toiminnan säät. ja solujen väl. viestintäGeenien toiminnan säät. ja solujen väl. viestintä
Geenien toiminnan säät. ja solujen väl. viestintäPasi Vilpas
 
Yksilönkehityksen vaiheet eläinten luokittelun perusteena
Yksilönkehityksen vaiheet eläinten luokittelun perusteenaYksilönkehityksen vaiheet eläinten luokittelun perusteena
Yksilönkehityksen vaiheet eläinten luokittelun perusteenaPasi Vilpas
 
Magmatyyppien erilaistuminen
Magmatyyppien erilaistuminenMagmatyyppien erilaistuminen
Magmatyyppien erilaistuminenPasi Vilpas
 
Populaatiodynamiikkaa: logistisen kasvun malli
Populaatiodynamiikkaa: logistisen kasvun malliPopulaatiodynamiikkaa: logistisen kasvun malli
Populaatiodynamiikkaa: logistisen kasvun malliPasi 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
 

Plus de Pasi Vilpas (20)

Immunologian perusteet: valkosolutyyppien yhteistyö, elinsiirrot, allergia
Immunologian perusteet: valkosolutyyppien yhteistyö, elinsiirrot, allergiaImmunologian perusteet: valkosolutyyppien yhteistyö, elinsiirrot, allergia
Immunologian perusteet: valkosolutyyppien yhteistyö, elinsiirrot, allergia
 
What Makes School so Resistant to Change. The Wittgensteinian Approach.
What Makes School so Resistant to Change. The Wittgensteinian Approach.What Makes School so Resistant to Change. The Wittgensteinian Approach.
What Makes School so Resistant to Change. The Wittgensteinian Approach.
 
Suomeksi: Next Generation Sequencing (= NGS, MPS)
Suomeksi: Next Generation Sequencing (= NGS, MPS)Suomeksi: Next Generation Sequencing (= NGS, MPS)
Suomeksi: Next Generation Sequencing (= NGS, MPS)
 
Kuuloaistin neurologiaa
Kuuloaistin neurologiaaKuuloaistin neurologiaa
Kuuloaistin neurologiaa
 
Yksilönkehityksen geneettinen säätely
Yksilönkehityksen geneettinen säätelyYksilönkehityksen geneettinen säätely
Yksilönkehityksen geneettinen säätely
 
Geenien toiminnan säät. ja solujen väl. viestintä
Geenien toiminnan säät. ja solujen väl. viestintäGeenien toiminnan säät. ja solujen väl. viestintä
Geenien toiminnan säät. ja solujen väl. viestintä
 
Yksilönkehityksen vaiheet eläinten luokittelun perusteena
Yksilönkehityksen vaiheet eläinten luokittelun perusteenaYksilönkehityksen vaiheet eläinten luokittelun perusteena
Yksilönkehityksen vaiheet eläinten luokittelun perusteena
 
Magmatyyppien erilaistuminen
Magmatyyppien erilaistuminenMagmatyyppien erilaistuminen
Magmatyyppien erilaistuminen
 
Populaatiodynamiikkaa: logistisen kasvun malli
Populaatiodynamiikkaa: logistisen kasvun malliPopulaatiodynamiikkaa: logistisen kasvun malli
Populaatiodynamiikkaa: logistisen kasvun malli
 
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
 

Kivilajityypit ja magmat

  • 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. Syvänmeren hauta Mannerkuori - andesiittia ja ryoliittia Mereinen kuori - basalttia H2O 2 3 1 Litosfääri - basalttia Litosfääri - basalttia Kuuma piste - syvältä astenosfääristä kohoava magmavirtaus 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
  • 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, joiden päällä on paikoin mereistä, paikoin mantereista maankuorta. Tarkastele kuvien 1a ja 1b rinnalla myös oppikirjassa olevia kuvia. Mannerkuori Mereinen kuori Kuori Litosfääri (kiinteä) Lito- sfääri Astenosfääri (puolisula) Mesosfääri (kiinteä) Vaippa Nesteydin Kiinteä ydin 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. Yhden ja saman litosfäärilaatan päällä on aina sekä mereisiä että mantereisia kuoren osia. Mantereiset maankuoren alueet ovat pääosin kuivalla maalla, mereiset maankuoren osat ovat enimmäkseen veden peitossa.
  • 4. Basaltti Basaltti on kaikkien magmojen äiti. Sitä purkautuu etenkin valtamerten keskiselänteissä vedenalaisista tulivuorista (Kuva 1: Kohta 1) (tsekkaa myös kirjasta kuvat sivuilta 103 ja 104 Terrassa ja s. 68 ja s. 71 Globuksessa ). Vaikka basalttinen magma purkautuu yleensä 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. 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 (kirjan kuva Terrassa s. 103, Globuksesta kuva puuttuu). 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 (katso taas kirjasta esim. s. 104). 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.
  • 5. Andesiitti Useimmat kivilajit (myös basaltti) koostuvat monista erilaisista mineraaleista (kuva 1c). Esimerkiksi graniitissa on kolmea erilaista päämineraalia. Nämä ovat kvartsi, kiille ja maasälpä. Alkuaineatomit O Si Fe Na K Ca Mg Al … Molekyylit tai ionisidoksiin perustuvat SiOx SiMg SiAl yhdisteet Mineraalit Esim. kvartsi, kiille, maasälpä, zirkoni, apatiitti, pyriitti jne… Kivilajit graniitti, basaltti, kiilleliuske, dioriitti, peridotiitti, andesiitti, gabro… Maankuori 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
  • 6. (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 syvälle maapallon sisälle ns. vaippaan asti. 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 andesiittiset maankuoren osat sulavat hissun kissun vähitellen (samaan tapaan kuin tapahtui edellä kuvattu basalttisen kiviaineksen vähittäinen sulaminen andesiittisen magman syntyessä).
  • 7. Tällaista voi tapahtua paikoissa, missä hyvin syvältä maapallon vaipasta kohoaa ns. kuuma piste (hot spot) kohti maan pintaa jossakin andesiittisen eli mantereisen maankuoren alla (Kuva 1: Kohta 3.). Taas helpoimmin ja nopeimmin sulavat mineraalit alkavat pehmetä. Ne erkaantuvat 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 sisällä. 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 (muistele näitä asioita, kun tutustut lukuun "Mannerliikunnot ja geologinen aikataulu"). 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
  • 8. ne kerran ovat syntyneet. Vain eroosiovoimat voivat niitä vähitellen nakertaa maan pinnalta käsin. Kelluvuutensa ansiosta mantereiset kuorenosat ovat lähes ikuisia. Mereiset kuoren osat 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 litosfäärin sanotaan olevan 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
  • 9. 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, 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.
  • 10. Pintakivet eli vulkaaniset kivet - magma jähmettyy nopeasti maan pinnalla Pinta-, syvä- ja metamorfisia kivilajeja kutsutaan yhteisnimellä Tulivuori magmakivet Magmaa Syväkivet Metamorfoosi - magma jähmettyy - kivilajien hitaasti maan sisällä osittainen pehmeneminen Eroosio Metamorfiset eli muuttuneet kivet Sedimenttikivet eli kerrostuneet kivet - syntyneet puristumalla hiekasta, savesta jne. Kuva 2. Kivilajien luokittelu pinta-, syvä-, sedimentti- ja metamorfisiin kiviin. Syvä- ja pintakivet eroavat toisistaan monin tavoin. Syvällä kiteytyessään kivilajiin syntyy selkeitä joskus suuriakin (pituudeltaan jopa useita metrejä) kiteitä. Suomalaisille magmakiville ominainen karkea kiteisyys on merkki siitä, että ne ovat jähmettyneet syvällä ja hitaasti.
  • 11. Pintakivistä selkeä kiderakenne puuttuu. Kivi voi olla tiiviin lasimaista tai pesusienen tapaan kevyttä ja hohkaista. Yllättävältä voi tuntua, että saman kaltaisesta 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. Pienikiteinen Ryoliitti Dasiitti Andesiitti Basaltti Pintakivi Suurikiteinen Graniitti Granodioriitti Dioriitti Gabro Peridotiitti Syväkivi Kalsium- Kvartsi pitoinen 80 % maasälpä 80 % Kaliumpitoinen Natrium- 60 % maasälpä pitoinen 60 % Py- maasälpä rok- Oliviini 40 % 40 % seeni 20 % 20 % Amfiboli Kiille Piioksidipitoisuus kasvaa Väri tummenee Kuva 3. Magmakivilajien luokittelu pinta- ja syväkivilajeihin. Huomaa, että pinta- ja syväkivilajien mineraalikoostumukset ovat samoja, eroavaisuudet johtuvat erilaisesta mineraalikiteiden koosta. 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.
  • 12. 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 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.
  • 13. 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 (katso myös lukua malmien synnystä). 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 (muistathan lukea laattaliikuntoasiat oppikirjan sivuilta 94 – 128 Terrassa ja Globuksessa s. 61 - 93). 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 LISÄNÄKÖKULMAA 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.
  • 14. 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 räjähdysvimma tavallaan lauhtuu sen kohotessa ylöspäin purkautumiskanavassaan. Ylempänä oleva magma siirtyy alta pois nopeammin kuin uutta magmaa työntyy alta tilalle (kuva 4).
  • 15. Maan pinta Sulan Kiinteän aineksen aineksen osuus osuus Astenosfääri Osuus magman kokonaismäärästä 50 % 100 % 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. . 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).
  • 16. Maan pinta Kiinteän Sulan aineksen aineksen osuus osuus Astenosfääri Osuus magman kokonaismäärästä 50 % 100 % 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. Magmatyyppeihin liittyvää oheislukemista Satuin löytämään pari tähän aiheeseen sopivaa linkkiä (klikkaile). Molemmat niistä ovat englanninkielisiä ja johtavat tiedelehti Naturen kotisivuille. Ylemmässä linkissä kerrotaan noita 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://www.tulane.edu/~sanelson/geol204/volcan&magma.htm Toisen lähinnä Etnaa käsittelevän artikkelin saat eteesi klikkaamalla osoitetta http://www.nature.com/nsu/010830/010830-10.html Artikkelissa
  • 17. todetaan, että Etnasta purkautuva laava on parhaillaan muuttumassa räjähtävämpään suuntaan. Tämä johtuu siitä, että Afrikan ja Euroopan mannerlaattojen törmäysvyöhyke on muuttumassa entistä enemmän alityöntövyöhykemäiseksi (enkuksi subduction). Juuri alityöntövyöhykkeissä basalttisen (rauhallisesti purkautuvan) magman sijasta alkaakin syntyä andesiittista (ärjympää) magmaa. Artikkelissa esiintyy sana Stromboli. Sillä tarkoitetaan vulkaanisia pommeja (kaasuja mm. vesihöyryä sisältäviä magmakimpaleita).