Suomen kallioperä

Fennoskandian kilpi

Fennosarmatian peruskalliokratoni.Suomen kallioperä kuuluu vanhaan prekambriseen (ajanjakso 4 600 - 570 miljoonaa vuotta sitten) Pohjois- ja Itä-Euroopan peruskallioalueeseen eli Fennosarmatian peruskalliokratoniin, joka on eräs Euraasian mantereen vanhimmista osista. Vastaavia prekambrisia kratoneita tavataan kaikilla mantereilla. Euraasian mantereella tämä ikivanha kallioperä on näkyvissä ainoastaan Fennoskandiassa (Fennoskandian kilpi) ja Ukrainassa, muualla se on nuorempien sedimenttikivilajien peittämä.

Fennoskandian kallioperä pääpiirteittäin.Fennoskandian kilven luoteisraja on näkyvissä Kilpisjärvellä. Sen voi havaita esimerkiksi Saanatunturin rinteessä. Ruotsissa ja Norjassa kilpialue rajoittuu sitä nuorempaan kaledoniseen vuorijonoon. Etelässä kilpialueen raja kulkee Suomenlahden ja Itämeren vesien alla. Idässä raja kulkee Laatokan ja Äänisen kautta Vienanmereen. Kuolan niemimaa kuuluu kokonaisuudessaan Fennoskandian kilpialueeseen. Virossa ja Venäjällä tämä vanha kallioperä painuu loivasti paleotsooisten ja niitä nuorempien sedimenttikivien alle.

Prekambrinen Fennoskandian kilpi voidaan jakaa muutamiin toisistaan selvästi eroaviin alueisiin. Sen itä- ja pohjoisosat kuuluvat arkeeiseen kallioperään. Näillä alueilla valtakivilajeina ovat gneissit ja migmatiitit sekä hajanaiset vihreäkivivyöhykkeet. Keski- ja länsiosissa on syntyperältään nuorempia metamorfisia- ja magmakivilajeja kuten graniitteja, kvartsiitteja, liuskeita, migmatiitteja ja vulkaniitteja. Pohjois-Suomen erikoisuutena on Lapin granuliittikaari, joka on voimakkaasti metamorfoitunut ja tektonisten voimien takia noussut syvältä kallioperästä nykyiselle eroosiotasolle. Eteläisen Suomen erikoisuuksia ovat Kaakkois- ja Lounais-Suomen rapakivigraniittialueet. Oulun, Satakunnan ja Keski-Ruotsin nuoremmissa keski- ja myöhäisproterotsooisissa sedimenttikivikerrostumissa on kalkki-, hiekka- ja savikiviä sekä sorasta muodostuneita konglomeraatteja.
 

Suomen kallioperä pääpiirteittäin

Kokonaisuudessaan Suomen kallioperä on hyvin vanhaa. Se on muodostunut nykyiseen tilaansa noin 3 000 - 1 400 miljoonaa vuotta sitten. Joitakin geologisia prosesseja on tapahtunut myöhemminkin, mutta ne eivät ole olleet kovin laaja-alaisia. Nykyisellään Suomen kallioperä on siis vakainta ja vanhinta Euroopassa. Suomen kallioperä on myös todettu koko Euroopan Unionin paksuimmaksi. Uusimpien tutkimustulosten mukaan allamme on paikoitellen jopa 230 kilometriä kiinteässä olomuodossa olevaa kiviainesta.

Mahdolliset nykyistä kallioperää nuoremmat ainekset ovat kulkeutuneet maamme rajojen ulkopuolelle useiden jääkausien vaikutuksesta. Kilometrien paksuiset jäämassat ovat kuluttaneet kallioperää ja kuljettaneet irronnutta kiviainesta mukanaan. On arvioitu, että viimeisimmän mannerjäätikon toiminta kulutti kallioperästä vähintään seitsemän metrin paksuisen kerroksen. Jääkaudet ovat mataloittaneet Suomen vuoret ja kuluttaneet peruskalliota, mutta ne eivät ole jättäneet sitä juurikaan näkyviin (Suomen maapinta-alasta noin 3 % paljasta kalliota ja 11 %:n alalla maapeitteen paksuus alle 1 m). Suurinta osaa Suomen kallioperästä peittää viimeisimmän jäätiköitymisvaiheen nykyisen kaltaiseksi muokkaama, muutamasta metristä kymmeniin metreihin paksu maapeite. Tätä kallioperää peittävää irtomaakerrosta kutsutaan maaperäksi. Suomen maaperä koostuu kallioperän kiviaineksesta peräisin olevista kivennäismaalajeista sekä kasvien ja muiden eliöiden jäänteistä syntyneistä eloperäisistä maalajeista.
 
Suomen kallioperä pääpiirteittäin.Erilaiset graniittiset kivilajit muodostavat Suomen kallioperän yleisimmän kivilajiryhmän. Niitä arvellaan olevan hieman yli puolet (52,5 %) Suomen kallioperän pinta-alasta. Yksittäisistä kivilajeista graniitti on maassamme yleisin ja on samalla myös Suomen kansalliskivilaji. Graniittiset kivilajit ovat jakautuneet huomattavasti tasaisemmin ympäri maata kuin muut maamme kivilajit. Erilaisia seoskiviä (migmatiitteja) on noin 22 % maamme kallioperästä. Niitä esiintyy erityisesti Itä-Suomessa vanhoilla arkeeisen kallioperän alueilla. Kallioperästä noin 9 % on erilaisia liuskeita, noin 8 % tummia syväkiviä, noin 4 % kvartsiitteja ja hiekkakiviä sekä 4 % granuliitteja. Liuskeet syntyivät muinaiseen merenpohjaan kerrostuneiden hiekka- ja savikivien metamorfoituessa. Suomessa niitä esiintyy erityisesti Kainuussa. Granuliitti on lähes yksinomaan Inarin alueella esiintyvä granaattipitoinen gneissikivilaji. Eteläisen Suomen kallioperässä on runsaasti kalkkikiveä (0,1 % koko Suomen kallioperästä), mutta Itä- ja Pohjois-Suomessa yleisiä vuolukiviä, serpentiniittejä ja kvartsiitteja sieltä on turha etsiä.

Suomen kallioperän kivilajikoostumus J. J. Sederholmin mukaan:
  • Runsaspiihappoiset syväkivet (graniitti, granodioriitti, kvartsidioriitti): 52,5 %
  • Seoskivet (migmatiitteja): 21,8 %
  • Liuskeet (fylliitti, kiilleliuskeet, kiillegneissit): 9,1 %
  • Vähäpiihappoiset magmakivet (gabrot, diabaasit, amfibolit): 8,2 %
  • Kvartsiitit ja hiekkakivet: 4,3 %
  • Granuliitit: 4,0 %
  • Kalkkikivet: 0,1 %

Suomen kallioperän kehitys

Fennoskandian mannervaelluksen vaiheita.Suomen kallioperän kehitystä pohdittaessa on aina muistattava, että se on syntynyt vähitellen pitkän ajan kuluessa. Kallioita rapauttavat voimat ovat olleet olemassa jo kallioperämme vanhimpien osien muodostuessa ja yhden kehitysvaiheen aikana syntyneet vuoristot ovat seuraavassa vaiheessa saattaneet olla jo matalaksi kuluneita. Suomen kallioperä on siis syntynyt vähitellen, pala kerrallaan ja aina uuden palan muodostuessa on Suomi sijainnut eri paikassa.

Suomi ei siis ole aina sijainnut nykyisellä paikallaan. Maamme (tai se osa maatamme, mikä oli tuolloin jo muodostunut) on kulkenut pitkin ja poikin maapalloa muinaisten ja nykyisten mantereiden osana. Jossain toisaalla maapallolla on kalliomuodostumia, jotka ovat identtisiä täkäläisten kanssa. Nämä alueet ovat joskus syntyneet ja olleet yhdessä, mutta pirstoutuneet ajan mittaan geologisten voimien vaikutuksesta.

Allaolevissa luvuissa käydään pääpiirteittäin läpi Suomen kallioperän muodostumisen vaiheet. Sivun oikeassa reunassa on karttakuvia, joista voi havaita vaiheiden alueelliset sijainnit. Vasemmassa reunassa on pystysuuntainen aikajana, jonka avulla voi rinnastaa vaiheiden syntyiän maapallon ikään. Vaiheiden iät on merkitty siihen eri värein. Karttakuvat ovat teoksesta Suomen kallioperä, 3 000 vuosimiljoonaa. Suomen Geologinen Seura 1998.
 

Suomen kallioperän vanhin osa


Arkeeinen kallioperä 

Maapallon ikä on noin 4 600 miljoonaa vuotta ja sen vanhimmat kivet, eräät Kanadasta löydetyt gneissit, ovat hieman yli 4 000 miljoonaa vuotta vanhoja. Suomen vanhimpana pidettiin pitkään noin 3 100 miljoonaa vuotta vanhaa Lapinlahden kvartsidioriittia, mutta uusimmissa iänmäärityksissä on maamme vanhimmaksi kiveksi todettu noin 3 500 miljoonaa vuotta vanha Pudasjärven Siuruan trondhjemiittinen gneissi. Suomen vanhimmat kivet sijoittuvat Itä- ja Pohjois-Suomen arkeeisille kallioalueille. Arkeeisen kallioperän syntyaikoina Maan kuori oli hyvin levoton, sillä Maan sisuksissa oli vielä runsaasti planeettamme syntyvaihessa kehittynyttä energiaa. Energian vapautuminen ilmeni voimakkaana tulivuoritoimintana, mantereiden kasvuna ja liikkeenä sekä vuoristojen kohoamisena.

On arveltu Suomen arkeeisen kallioperän muodostumisen alkaneen jo noin 3 700 miljoonaa vuotta sitten ja jatkuneen satojen miljoonien vuosien ajan. Vanhimmat tutkitut kalliomme ovat noin 3 500 miljoonan vuoden ikäisiä. On mahdollista, että tätäkin vanhempia löytyy vielä joskus. Voimakkainta kallioperän muodostuksen arvellaan olleen noin 2 800 - 2 700 miljoonaa vuotta sitten, jolta ajalta on suurin osa arkeeisten kallioiden iänmäärityksistä. Tämä aika oli Fennoskandian kilven tärkein kasvukausi. Tuolloin kohonneen vuoriston muodostuessa syntyneet kivilajit ovat pääasiassa gneissejä, migmatiitteja ja graniittisia kivilajeja. Myös vulkaanis- ja sedimenttiperäiset vihreäkivijaksot ovat tyypillisiä arkeeisille alueille. Niitä on Itä-Suomessa kapeina jaksoina (mm. Kainuussa) muiden arkeeisten kivilajien välissä. Arkeeinen kallioperä käsittää noin 20 % maamme pinta-alasta.
 

Suomen proterotsooinen kallioperä

Pohjois-Suomen liuskealueet, kerrosintruusiot ja granuliittialue 

Pohjois-Suomen varhaisproterotsooinen kallioperä on kerrostunut arkeeisen pohjakompleksin päälle. Se koostuu suurelta osin kahdessa vaiheessa (2 500 - 2 250 ja 2 250 - 2 200 miljoonaa vuotta sitten) syntyneistä vulkaanisten ja sedimenttisyntyisten kivilajien muodostamista jaksoista. Tällaisia ovat mm. vihreäkivivyöhykkeet ja liuskealueet. Toinen Pohjois-Suomen kallioperälle tyypillinen piirre ovat emäksiset kerrosintruusiot. Nämä noin 2 490 - 2 440 ja 2 000 miljoonaa vuotta sitten Maan sisäosista purkautuneet kivisulat ovat tärkeitä mm. malminetsinnän kannalta. Inarin seudulla on näiden lisäksi erikoinen granuliittikaari, joka on korkeassa lämpötilassa ja paineessa metamorfoitunutta ja geologisten voimien vuoksi syvältä kallioperästä pintaan noussutta gneissimäistä kiveä. Ikää sillä on noin 2 000 miljoonaa vuotta.

Karjalaiset liuskeet 

Pohjois- ja Itä-Suomen alueelle aiemmissa vaiheissa syntynyt arkeeinen kallioperä alkoi repeytymään noin 2 450 miljoonaa vuotta sitten. Syntyneistä repeämistä purkautui kivisulaa (ks. edellisen kappaleen kerrosintruusiot) ja noin 2 100 miljoonaa vuotta sitten repeämä oli avautunut valtamereksi, jonka rannikon matalaan veteen kerrostui rapautunutta ja veden mukanaan kuljettamaa kiviainesta; soraa, hiekkaa ja savea. Tässä vaiheessa arkeeinen kallioperä oli ollut kulutukselle alttiina jo satoja miljoonia vuosia. Noin 1 900 miljoonaa vuotta sitten valtameri alkoi jälleen umpeutumaan mannerlaatan liukuessa kohti arkeeista manneraluetta. Repeämistä purkautuneet vulkaniitit ja arkeeisen mantereen rannikoille kerrostuneet kivilajit joutuivat Svekofenniseen vuorijonopoimutukseen ja kohosivat vuorijonoksi, josta on nykyisin jäljellä vain kuluneet juuriosat.

Karjalaiset liuskealueet eli karjalaiset muodostumat koostuvat 2 500 - 1 900 miljoonaa vuotta vanhoista metamorfoituneista vulkaniiteista ja sedimenttikivistä eli kaikista niistä kivistä, jotka kerrostuivat arkeeisen kallioperän päälle ja joutuivat Svekofennisen vuorijonopoimutuksen kohteeksi noin 1 900 miljoonaa vuotta sitten. Karjalaisia liuskeita esiintyy Kainuussa, Pohjois-Karjalassa, Savossa ja Pohjois-Pohjanmaalla ja ne ovat hyvin samanlaisia kuin vastaavat esiintymät Lapissa (ks. edellinen kappale). Alueen erikoisuus on Jormuan ofioliitti. Tämä noin 1 950 miljoonaa vuotta vanha merenpohja on tiettävästi vanhin paikka maailmassa, missä meren pohjan kerrostuimien poikkileikkaus on selkeästi nähtävillä.

Svekofenninen kallioperä 

Kolmas suuri proterotsooisen kauden muodostuma on Svekofenniset liuskealueet, jotka muodostuivat veteen kerrostuneista sedimenteistä ja vulkaniiteista. Aluetta kutsutaan liuskealueeksi, vaikka se koostuu suurelta osilta gneissistä ja migmatiitista. Svekofenniset liuskealueet muodostuivat, kun arkeeista mannerta ympäröivään mereen (Oulu-Kuopio-Joensuu linjan eteläpuolinen kallioperämme oli tuolloin vielä muodostumatta) kertyi paksuja turbidiittikerrostumia ja siihen syntyi kohti työntyvän mannerlaatan vaikutuksesta vulkaanisia saarikaaria. Nämä ajautuivat mannerliikunnossa päin arkeeista mannerta ja poimuttuivat korkeaksi vuoristoksi noin 1 900 miljoonaa vuotta sitten. Svekofenniset liuskealueet eroavat karjalaisista muodostumista siinä, ettei niiden kerrostumisalustaa ei tunneta (työntyivät mantereen mukana) ja ne kerrostuivat nopeammin.

Svekofennidit muodostuivat nopeasti noin 1 900 miljoonaa vuotta sitten. Tuolloin Suomen kallioperä sai pitkälti nykyistä muistuttavan muotonsa. Suuri osa nykyisen Etelä- ja Keski-Suomen kallioperästä on syntynyt Svekofennidien muodostumisen yhteydessä. Vuorijonopoimutuksessa syntyneet gneissit, migmatiitit ja liuskeet ympäröivät laajaa Keski-Suomen graniittisten kivilajien aluetta. Arkeeisen ja svekofennisen kallioperän välinen raja on selvä. Arkeeisen kivimateriaalin puuttuminen svekofenniseltä alueelta osoittaa svekofennisen kallioperän muodostuneen Maan vaipasta peräisin olevasta kiviaineksesta (vulkaanista alkuperää). Svekofennidien synnyn yhteydessä maapallon kuoren yläosiin pääsi tunkeutumaan graniitin sukuisia syväkivilajeja, jotka peittävät suuren osan nykyisen Keski-Suomen alueesta.

Proterotsooiset orogeeniset syväkivet 

Valtaosa Suomen syväkivistä on graniitteja, granodioriitteja ja tonaliitteja. Ne kiteytyivät Svekofennisen vuorijonopoimutuksen (orogenian) aikana noin 1 900 - 1 800 miljoonaa vuotta sitten. Suurin yksittäinen esiintymä on Keski-Suomen graniittinen alue, jossa kivet ovat pääasiassa karkearakeisia graniitteja. Tasalaatuisimpia graniitteja on käytetty mm. rakennuskivinä. Keski-Suomen graniittialueen syväkivet ovat noin 1 890 - 1 880 miljoonaa vuotta vanhoja. Etelä-Suomen kivet ovat hieman tätä nuorempia. Pohjois-Suomen muodostumien arvellaan syntyneen arkeeisen kallioperän muokkautuessa uudelleen. On epävarmaa, onko alueen arkeeinen kallioperä missään vaiheessa revennyt niin paljon, että suurta määrää maapallon vaipasta peräisin olevaa uutta kiviainesta olisi päässyt muodostamaan alueen kallioperää.

Rapakivigraniitit 

Svekofennidien muodostumisen jälkeen Suomen kallioperä rauhoittui noin 150 miljoonaksi vuodeksi. Tuossa ajassa svekofenninen vuoristo oli ehtinyt kulua jo lähes maan tasalle. Eteläisen Suomen alueelle työntyi vaipan lämpöreaktioiden vaikutuksesta rapakivigraniittisulaa noin 1 650 - 1 540 miljoonaa vuotta sitten. Vaikka rapakivi ei ole tyypillistä ainoastaan Suomen kallioperälle (niitä on löydetty kaikilta mantereilta), on se sanana vakiintunut kansainväliseen geologiseen termistöön. Rapakivigraniitit esiintyvät niitä vanhempien kivilajien keskellä ja ovat siten näitä ympäröiviä kiviä nuorempia. Suomen rapakivigraniitit esiintyvät Svekofennista peruskalliota jyrkästi leikkaavina alueina. Suomessa on neljä suurta ja useita pienempiä rapakivialueita. Suurimpia ovat Viipurin, Laitilan, Vehmaan ja Ahvenanmaan rapakivet. Rapakivet ovat suosittuja rakennuskiviä.

Sedimenttikivet 

Rapakivigraniittien jälkeen Suomen kallioperä rauhoittui 1 000 miljoonaksi vuodeksi. Rauhallinen aika päättyi vasta kaledonisen vuorijonon poimutukseen noin 450 - 400 miljoonaa vuotta sitten. Vaikka suuria mullistuksia ei tapahtunutkaan, oli Suomen kallioperä tuon 1 000 miljoonan vuoden aikana jatkuvasti alttiina sitä kuluttavilla voimille. Kallioperästä rapautuneesta aineksesta syntyivät Muhoksen ja Satakunnan alueiden noin 1 400 - 1 200 miljoona vuotta vanhat jotunisedimentit (Svekofennisen vuoriston tasoittuessa muodostuneet sedimentit) sekä 650 - 570 miljoonaa vuotta vanhat vendikautiset sedimenttikivet, joita on mm. Satakunnan Lauhanvuorella, Selkämeren pohjassa ja Hailuodossa Oulun edustalla. Vastaavia vendikautisia sedimenttikiviä on lähes kaikkialla Suomenlahden eteläpuolella (katso Fennoskandian kallioperäkartta sivun yläosassa).
 
Suomen peruskallion katsotaan muodostuneen vendikauden alkuun mennessä eli olleen muodostuneena 650 miljoonaa vuotta sitten. Nuorimpien sedimenttikivien ja muodostumien katsotaan olevan peruskallioon kuulumattomia muodostumia. Esimerkiksi kaledonidien kiviainekset Käsivarren-Lapissa ovat työntyneet luoteesta arkeeisen peruskallion päälle eikä niiden siten katsota olevan peruskallioon kuuluvia muodostumia.


Suomen kallioperän myöhemmät kehitysvaiheet

Suomen Kaledonidit 

Kaledonisen poimuvuoriston kohoaminen Fennoskandian peruskallioalueen länsipuolelle 450 - 400 miljoonaa vuotta sitten oli pitkään aikaan ensimmäinen mullistava tapahtuma. Muinaisen valtameren pohjalle kerrostuneet sedimentit poimuttuivat ja työntyivät idempänä sijainneen peruskallion päälle. Suomen puolella Kaledonien vuorijono ulottuu ainoastaan Käsivarren Lapin luoteisosaan, jossa sedimenttinen ylityöntölaatta lepää arkeeisten gneissien päällä. Esimerkiksi Saanatunturin ylimmät osat ovat muodostuneet nuoresta kiviaineksesta alimpien osien ollessa hieman vanhempaa kalliota. Kaledonien vuorijonon törmäys Suomen peruskallioon on mahdollisesti yhteydessä muutamien pienialaisten intruusioiden syntyyn, jotka ovat samanikäisiä Kaledonien kanssa.

Meteoriitit 

Suuret meteoriitit syöksyvät ilmakehän läpi ja räjähtävät maahan osuessaan. Tällöin syntyvän törmäyskraaterin läpimitta on 10 - 50 kertaa meteoriitin halkaisijaa suurempi. Meteoriittiräjähdykset ovat tuhoisia katastrofeja. Nykyisen Meksikon alueelle törmännyt asteroidi on todennäköisin syy mm. dinosaurusten sukupuuton aiheuttaneelle joukkotuholle.

Maapallolle putoaa vuodessa muutamia tuhansia nyrkinkokoisia tai sitä suurempia metoriitteja. Niistä löydetään vuosittain alle kymmenen. Suuret meteoriittitörmäykset, jotka saavat aikaan havaittavan räjähdyskraaterin, ovat onneksi erittäin harvinaisia. Maisemasta erottuvia törmäyskraatereita tunnetaan maapallolla tällä hetkellä vain runsaat 150.

Suomesta on löydetty kymmenenkunta meteoriittitörmäyskraateria. Kraatereista kuuden ikä tunnetaan. Niistä nuorin on Lappajärvi, joka on 77 miljoonaa vuotta vanha. Vanhin on nykytietämyksen mukaan Iso-Naakkima, joka on noin 1 200 miljoonaa vuotta vanha. Muita meteoriittikraatereita ovat Lumparn (1 000 miljoonaa vuotta), Söderfjärden eli Sulva (560 miljoonaa vuotta), Sääksjärvi (500 miljoonaa vuotta) sekä Suvasvesi (260 miljoonaa vuotta). Ajallisesti määrittämättömiä ovat Saarijärvi, Jänisjärvi ja Karikkoselkä. 

 

Lähde: Martti Lehtinen, Pekka Nurmi ja Tapani Rämö (toim.) 1998. Suomen kallioperä: 3000 vuosimiljoonaa. Helsinki, Suomen Geologinen Seura ry., 375 s.