Geologian opiskelu

Geologiaa voi opiskella neljässä suomalaisessa yliopistossa; Helsingin yliopistossa, Oulun yliopistossa, Turun yliopistossa ja Åbo Akademissa. Geologin perustutkinnon aloituspaikkoja on yhteensä noin 60. 

Lisäksi geofysiikkaa voi opiskella Helsingin ja Oulun yliopistoissa. Geologiaan liittyviä aloja voi opiskella lisäksi Teknillisessä Korkeakoulussa ja Tampereen Teknillisessä Yliopistossa, joista valmistuu kaivostoiminnan, kaivosprosessien ja georakentamisen diplomi-insinöörejä.

Geologian opinnot koostuvat alkuvaiheen luonnontieteiden kandidaatin (LuK) opinnoista, jotka kestävät tyypillisesti 3 vuotta. Yleensä LuK-tutkinnon jälkeen suoritetaan vielä noin 2 vuotta kestävä maisterin tutkinto (FM), jonka aikana perusopintoja syvennetään ja tehdään pro gradu-tutkielma. Opintoihin kuuluu paljon harjoitus-, laboratorio- ja kenttätöitä luentojen ja kirjatenttien lisäksi. FM-tutkinnon laajuus on 300 opintopistettä.

Geologian opiskelijoita kallioperägeologian kenttäkurssilla Ahvenanmaalla. Kuva: Teemu Karlsson

Maisterin tutkinnon jälkeen on vielä mahdollista jatkaa jatko-opintojen parissa, ja suorittaa filosofian tohtorin (FT) tutkinto. Jatko-opinnot kestävät tyypillisesti 3-5 vuotta, jonka aikana kirjoitetaan tieteellisiä artikkeleita, jotka kootaan väitöskirjaksi.

Geoalan opiskelijaksi haluava voi tutustua esimerkiksi Geologi-lehden 6/2017 artikkeliin ”Miten pääsee opiskelemaan geologiaa tai geotieteitä?”.

Alle on koottu linkkejä geologian opiskelusta ja opiskelijaksi hakemisesta eri yliopistoihin:

Nyiragongo, tulivuori Afrikan sydämessä (Geologian museo)

Martti Lehtinen (Geologian museo)

Kun torstaina tammikuun 17. päivänä 2002 sain tietää Nyiragongon tulivuoren alkaneen purkautua Afrikassa, tuntui kuin purkaus olisi alkanut omassa pihapiirissä. Olinhan vuodesta 1966 alkaen ollut tekemisissä tuon vuoren laavanäytteiden sekä niistä saatujen tutkimustulosten, julkaisujen, karttojen, kuvien ja filmien, sekä pienoismallien kanssa ja imenyt niistä sekä vuorta tutkineen akateemikko Th.G. Sahaman kertomuksista liki kaiken vulkanologisen tietoni.

Nyiragongon suomalainen tarina alkoi 50 vuotta sitten. Geologi-lehdessä oli v. 1952 prof. Th.G. Sahaman Afrikasta lähettämä kirjoitus, joka oli otsikoitu ”Suomalainen geologinen retkikunta Itä-Afrikassa”. Uutisenomaisesti Sahama kertoo: ”Kesäkuun 9. päivänä matkusti kolmimiehinen geologinen retkikunta brittiläiseen Itä-Afrikkaan tutkimaan sikäläisiä nuoria vulkaanisia laavoja. Retkikuntaan kuuluivat prof. Th.G. Sahama, toht. K.J. Neuvonen ja geol. ylioppilas Kai Hytönen.” Retkellä joutuivat tutkimuksen kohteeksi ns. läntisen hautalaskeumalaakson vulkaniitit mm. Ugandan äärimmäisessä lounaispäässä, ja kauimmaisena kohteena oli Kivujärven alue Belgian Kongossa. ”Kaikilta alueilta kerättiin aineistoa myöhempiä mineralogisia tutkimuksia varten laboratoriossa.” Jatka lukemista ”Nyiragongo, tulivuori Afrikan sydämessä (Geologian museo)”

New Madridin maanjäristykset: harvinaisia luonnonilmiöitä

Päivi Mäntyniemi

Piirustus New Madridissa vuonna 1811 sattuneesta maanjäristyksestä. Kuva: Henry Howe.

Maanjäristysrypäs kahdensadan vuoden takaa askarruttaa seismologeja yhä. Voimakkaita maanjäristyksiä esiintyi keskellä Yhdysvaltoja pitkän matkan päässä laattareunoista. Kyseessä on yksi merkittävimmistä esimerkeistä mannerlaatan sisäosien seismisyydestä koko maailmasta.

Järistyspaikka New Madrid sijaitsee Missourin osavaltiossa Mississippijoen mutkassa. Alun perin turkismetsästäjien tukikohdaksi perustettu piskuinen talorykelmä ei koskaan kasvanut laivaliikenteen vartijaksi. Jokitörmä oli perustaksi kehno, koska vesi huuhtoi suuria määriä maa-ainesta. Seudun ikimuistoisimmat hetket osuivat talveen 1811-1812. Ensimmäinen voimakas maanjäristys sattui 16. joulukuuta 1811 noin kahdelta yöllä, toinen 23. tammikuuta 1812 yhdeksän maissa aamupäivällä ja kolmas 7. helmikuuta ennen neljää aamulla. Tunnetaan kolmattasataa selvästi erillistä jälkijäristystä. Kaikkein suurin niistä seurasi ensimmäistä järistystä aamunkoitteessa, joten voidaan puhua kolmesta tai neljästä suuresta New Madridin maanjäristyksestä.

Nykyisen Missourin osavaltion kaakkoisosa ja koillinen Arkansas olivat rajuimpien maanliikkeiden aluetta. Järeät vaikutukset kohdistuivat etupäässä Mississippiin ja seudun tiheään metsään. Maaperä vajosi monessa kohdassa niin, että puita painui upoksiin. Syntyi vesiputouksia ja veden virtaussuunta kääntyi paikoin. Muodostui tyystin uusi järvi, Reelfoot Lake. Kova tärinä aiheutti ihmisille tasapainovaikeuksia ja pahoinvoinnin tunnetta. Maaperä repeili ja vettyi, mikä vaikeutti liikkumista ja lisäsi uhkaavuutta. Ensimmäinen ja kolmas pääjäristys herättivät harvalukuisen väestön äkkinäiseen ryskeeseen. Vaatimaton rakennuskanta tuhoutui pääosin, ja asukkaat pyrkivät pois kaupungista viimeistään helmikuun 7. päivän jälkeen 1812.

Silminnäkijäkuvauksia on säilynyt sanomalehdistössä, erilaisissa kirjeenvaihdoissa ja matkakuvauksissa. Ne sisältävät huomioita järistysvaikutusten heikentymisestä New Madridista etäännyttäessä.

Tuohon aikaan New Madridin tienoo kuului eurooppalaisen uudisasutuksen läntiseen rintamaan. Tuntuvuusalueiden itäiset puoliskot olivat mittavat: järistykset tunnettiin Kanadasssa ja mantereen itärannikolla asti. Kahden kuukauden aikana Atlantin valtameren rannoilla huomattiin parisenkymmentä New Madridin maanjäristystä. Arviot järistysten voimakkuudesta perustuvat tämäntyyppisiin tietoihin ja koko tuntuvuusalueisiin; instrumenttikausi koitti vasta myöhemmin. Viimeaikaisimmat magnitudiarviot ovat 7,2-7,3 joulukuun 1811 tapaukselle, 7,0 tammikuussa ja 7,4-7,5 helmikuussa seuraavana vuonna. Joulukuun suuren jälkijäristyksen magnitudiksi on arvioitu likimain 7. Näitä suurempia magnitudeja on esitetty aikaisemmissa tutkimuksissa. Magnitudien madaltumista perustellaan paikallisilla maaperätekijöillä: varhainen asutus keskittyi vesireittien varsille, joten pehmeä maaperä voimisti maanliikettä ja aistimuksia siitä.

Maanjäristysten magnitudin (voimakkuuden) ja lukumäärän välinen suhde noudattaa maapallolla tinkimätöntä käänteistä lakia: mitä pienempi tapaus, sitä suurempi lukumäärä. New Madridin järistykset olivat tuiki harvinaisia luonnonilmiöitä, suuria tapauksia mannerlaatan sisäosassa, jossa maanjäristyksiä esiintyy paljon verkkaisempaan tahtiin kuin laattareunoilla.

Järistystutkijoilla on käytössään erilaisia menetelmiä laventaa tietämystä historiallisista maanjäristyksistä. Nykyajan seismisyyden selvitys on yksi niistä. Pienten maanjäristysten paikat tuovat tietoa siirroksista ja maankuoren heikkousvyöhykkeistä, joihin järistykset mahdollisesti keskittyvät. New Madridin maanjäristykset 1811-1812 eivät jättäneet maanpinnalle ulottunutta siirrosmurtumaa, vaan ne liittyivät syvemmällä maankuoressa sijaitseviin rakenteisiin.

Laitehavainnointi alkoi alueella 1974, ja jo vuodessa järistysten paikat paljastivat likimain koilliseen kääntyneen Z-kirjaimen muotoisen kuvion. Se nimettiin New Madridin seismisyysvyöhykkeeksi. Tapahtumien kulku on tulkittu siten, että joulukuussa 1811 järistys mursi Z:n lounaisimman sakaran, tammikuussa 1812 koillisimman ja seuraavassa kuussa keskimmäisen. Laiteajan maanjäristykset on paikannettu 5-14 kilometrin syvyydelle. Voimakkuudet ovat jääneet alle arvon 5.

Paleoseismologian keinoin voidaan kurkottaa pidemmälle menneisyyteen ja selvittää, onko talven 1811-12 suurilla järistyksillä ollut edeltäjiä. Voimakkaat järistykset jättävät luonnonympäristöön jälkiä, joita voidaan kartoittaa ja ajoittaa vuosisatojakin myöhemmin. Maanpinnalla näkyvät siirrosmurtumat, maantärinän aikaansaamat muodostumat, maaperän vettymisjäljet tai toistensa suhteen liikahtaneet maa-aineskerrokset voivat viitata muinaiseen maanjäristykseen.

On löydetty todisteita ainakin kahdesta esihistoriallisesta maanjäristyksestä New Madridissa. Ne on ajoitettu aikaväleille 800-1000 ja 1200-1400. Epäselvempi todistusaineisto viittaisi myös järistykseen vuosien 1400 ja 1600 välillä. Arkeologisilla kaivauksilla 30 kilometrin päässä New Madridista koilliseen on samoin löytynyt jälkiä esihistoriallisesta maaperän vettymisestä. Yhteensä havainnot viittaavat jopa neljään esihistorialliseen maanjäristykseen New Madridin seismisyysvyöhykkeellä. Ne olivat kyllin voimakkaita jättääkseen pysyviä muutoksia maapohjaan, mutta johtolankoja niiden voimakkuuksien tarkempaan määritykseen ei ole.

Paleoseismologian tulokset merkitsevät melko lyhyitä toistumisaikoja voimakkaille maanjäristyksille New Madridissa. Avaruusgeodesian avulla pyritään hankkimaan selkoa maankuoren tämänhetkisistä liikkeistä ja muodonmuutoksista alueella. Muutokset Global Positioning System (GPS) -vastaanottimien paikkakoordinaateissa saadaan selville toistamalla mittauksia tietyin väliajoin. Tulokset voidaan esittää vektorimuotoisena tietona, joka kertoo, tapahtuuko seudulla minkäänlaista liikettä.

Varhaisten mittauksien mukaan New Madridin seismisyysvyöhykkeen eteläosassa jännitystä kertyy maankuoreen nopeudella 5-7 millimetriä vuodessa. Koordinaattien uudelleenmäärityksessä oli hyödynnetty 1950-luvulla tehtyä kolmiomittausverkkoa. Liikkeen suunta vastasi oikeakätistä siirtymää. Joissakin myöhemmissä tutkimuksissa on raportoitu vähäisempää samansuuntaista liikettä. Suureen havaintoaineistoon perustunut tutkimus 1999 esitti, että maankuoren liikkeen määrä on alueella sangen pieni, lähes olematon. Eri tutkimustulosten välisiä eroja selitetään mittausvirheillä; varhaisissa tutkimuksissa mittausajat olivat lyhyemmät ja GPS-laitteistot alkeellisemmat.

Maankuoren liikkeen ja suurten järistysten esiintymistiheyden välille on laadittu yhtälöitä. Niiden mukaan alle 2 millimetrin vuotuinen muodonmuutos vastaa yli 2500 vuoden toistumisaikaa. Varhaisia GPS-tuloksia vastaavat toistumisajat olisivat huomattavasti lyhyemmät, 400-1100 vuotta, ja merkitsisivät korkeampaa seismisen hasardin tasoa New Madridin seismisyysvyöhykkeellä. Pienet muodonmuutokset eivät sulje pois voimakkaan maanjäristyksen mahdollisuutta, koska kootut havainnot eivät ehkä sisällä kaikkea liikettä laitteiston rajallisuuden vuoksi. Pisimmätkään havaintosarjat eivät ole kovin pitkiä. Maankuoren muodonmuutos voi myös vaihdella ajassa.

New Madridiin jääneet asukkaat tottuivat vähitellen jälkijäristyksiin, jotka jatkuivat vuositolkulla talven 1811-1812 jälkeen. Uuden tulkinnan mukaan seudulla nykyään rekisteröitävät maanjäristykset ovat yhä samaa jälkijäristystoimintaa. Mannerlaattojen sisäosien seismisyys ilmenee niin vitkaan; laattareunoilla vastaavankokoiset pääjäristykset aiheuttavat jälkijäristyksiä vain noin vuosikymmenen ajaksi. Ajatuksesta seuraa, että pienet maanjäristykset eivät välttämättä osoita vastaisuuden suurten maanjäristysten sijaintia, mikä lisää epävarmuutta. Seismisen hasardin kartoissa New Madridin seutu joka tapauksessa erottuu väriläiskänä mannerlaatan sisäosien loputtomassa harmaudessa. Riskin taso on kiistatta noussut. Rakennuskanta ei enää koostu matalista hirsiasumuksista eikä väkimäärä muutamista sinnikkäistä uudisasukkaista ja alkuperäisasukkaista.

Vuosina 1974-2011 tapahtuneet maanjäristykset New Madridin alueella. Kuva: Wikimedia Commons

 

Meteoriittien ominaisuudet

Mikko Turunen

Ominaisuudet

Löydöt ja pudokkaat

Meteoriitit luokitellaan kahteen ryhmään talteensaamistavan mukaan:

  1. Löydöt, joiden putoamisajankohdasta ei ole tietoa ja jotka ovat voineet maata maassa pitkäänkin
  2. Pudokkaat, jotka saadaan talteen pian putoamisensa jälkeen

Pudokkaista noin 86 % on kondriitteja (kivimeteoriitti), 7 % akondriitteja (kivimeteoriitti), 6 % rautoja ja vain 1 % kivirautoja. Löydöistä noin 40 % on rautameteoriitteja, sillä raudat säilyvät maassa kivimeteoriitteja paremmin. Suomesta on saatu talteen kaikkiaan 13 meteoriittia, joista kuuden putoaminen on havaittu. Suomesta ei ole löydetty yhtään rautameteoriittia. Jatka lukemista ”Meteoriittien ominaisuudet”

Meteoriitit

Ari Brozinskin kooste: Reet Tiirmaa, Väinö Puura, Alvar Soesoo, Sten Suuroja, Ari Linna

Törmääviä taivaankappaleita

Kuvassa nähdään vuonna 1984 löydetty meteoriitti ALH84001, joka putosi Antarktikselle 13 000 vuotta sitten. Meteoriitti on peräisin Marsista ja sen uskottiin sisältävän primitiivisiä fossiileja, jotka olisivat olleet merkki yli 3600 miljoonaa vuotta vanhasta elämästä Marsin pinnalla. Kuva: NASA/JPL.

Aurinkokunnan planeettojen varhaishetket ovat olleet täynnä katastrofeja, jotka ovat aiheutuneet taivaankappaleiden keskinäisistä törmäyksistä. Aurinkokunnan alkuhetkiä seuranneen rauhallisemman, 4,5 miljardia vuotta kestäneen, kehityksen aikana pienemmät – asteroidien, komeettojen, meteoridien ja kosmisen pölyn aiheuttamat – törmäykset ovat olleet melko tavallisia. Jos planeetoilla on heikosti kehittynyt ilma- ja vesikehä, kuten Kuulla ja Merkuriuksella, impakteissa syntyy maljan mallisia kraattereita ja laajoja kakkuvuokaa muistuttavia painanteita, joissa on isostaattisesti ylös kohonnut keskuskohouma. Monet näistä piirteistä ovat peräisin 3-4 miljardin vuoden takaa. Hyvin kehittynyt ilma- ja vesikehä hidastaa useimpia niihin ajautuvia taivaankappaleita, ja vain suurimmat kappaleet voivat säilyttää niillä avaruudessa olleen kosmisen nopeutensa putoamispaikalle asti; iskeytymishetkellä niiden liike-energia vapautuu räjähdyksenä, mikä johtaa murskaantuneiden, shokkimetamorfoosin läpikäyneiden kivien ja meteoriittikraatterien syntyyn. Jatka lukemista ”Meteoriitit”

Lumipallomaa

Ari Brozinski

Yksi ”jääkausi” ylitse muiden

Maapallon historiaan on mahtunut lukuisia jääkausia. Niistä viimeisin eli Veiksel päättyi 11 590 vuotta sitten Holoseeniin (nykyaikaan) Baltian jääjärven muuttuessa Yoldianmereksi. Veiksel ulottui laajimmillaan Saksaan Hampurin alueelle, Puolaan, Baltian maihin sekä aina Venäjälle Moskovan tienoille saakka. Veiksel kuitenkin kalpenee laajuudessa suuremmalle jääkaudelle, jonka mittasuhteet olivat niin valtavat, että se vuorasi koko planeettamme, niin meret kuin mantereet, paksuun jäiseen kerrokseen. Jatka lukemista ”Lumipallomaa”

Maailman suurimmat laavapurkaukset

FT Jussi Heinonen (Luonnontieteellinen keskusmuseo)

Mantereiset laakiobasaltit – maailman suurimpien ilmanalaisten laavapurkausten jäänteitä

Mantereiset laakiobasalttiprovinssit ovat maapallon suurimpia tunnettuja ilmanalaisia vulkaanisia muodostumia. Niiden syntyyn on vaadittu vaippaperäistä kivisulaa eli magmaa jopa neljä miljoonaa kuutiokilometriä, joka vastaa n. 200-kertaisesti Itämeren vesitilavuutta. Laakiobasaltteja esiintyy kaikilla mantereilla ja niiden purkautumisella on ollut suuri vaikutus elämän ja ilmaston kehitykseen läpi maapallon historian. Näiden valtavien geologisten muodostumien alkuperä on kuitenkin edelleen suureksi osaksi hämärän peitossa.

Laakiobasalttien esiintyminen

Oheiseen karttaan (kuva 1) on merkitty tunnetut laakiobasalttiprovinssit ja laakiobasalttimaisia piirteitä omaavat muut suuret magmaprovinssit viimeisen n. 500 miljoonan vuoden ajalta. Nuorin mantereinen laakiobasalttimuodostuma löytyy Columbia-jokea ympäröivältä tasangolta läntisistä Yhdysvalloista. Sen magmaattinen aktiivisuus alkoi n. 17 miljoonaa vuotta sitten ja päättyi suurimmaksi osaksi n. 6 miljoonaa vuotta sitten, samoihin aikoihin kun ihmisen esi-isät laskeutuivat puista Afrikassa. Joidenkin tutkijoiden mielestä tämän laavatasangon synty liittyy Yhdysvaltojen alla mahdollisesti puhisevaan vaipan kuumaan pisteeseen, jonka on myös ehdotettu olevan syyllinen upeista geysireistään tunnetun Yellowstonen kansallispuiston vulkaaniseen aktiivisuuteen.

Vanhimmat vakuuttavat jäljet laakiobasalteista ovat yli 2700 miljoonan vuoden ikäiset laaja-alaiset Abitibin vihreäkivialueet Kanadassa. Näin vanhojen vulkaanisten muodostuminen alkuperän määrittäminen on usein haastavaa, sillä ne ovat miltei poikkeuksetta voimakkaasti metamorfoituneita ja moninkertaisesti poimuttuneita muinaisissa vuorijononmuodostuksissa. Myös eräille Suomessa esiintyville ikivanhoille metavulkaanisille muodostumille on ehdotettu laakiobasalttialkuperää: näitä ovat mm. Keski-Lapin vihreäkivivyöhykkeeltä kuvatut Sallan ja Onkamon 2400 miljoonaa vuotta vanhat muodostumat.

Jotkin laakiobasalttimuodostumat näyttävät jakautuvan usean eri mantereen kesken: näitä ovat mm. Keski-Atlantin magmaprovinssi, Paraná-Etendeka ja Karoo. Tämä ensi näkemältä merkillinen ominaisuus johtuu mannerliikunnoista: Amerikka, Euraasia, Afrikka, Australia ja Etelämanner muodostivat n. 300 miljoonaa vuotta sitten Pangea-nimisen supermantereen. Tämän supermantereen alkaessa pirstoutua nykyisenkaltaisiin osiinsa eri mannerkappaleiden välisiin repeämiin purkautui laakiobasaltteja, joiden jäänteet sitten jatkoivat matkaa uusien isäntämantereidensa mukana Atlantin ja Intian valtamerten levitessä.

Kuva 1. Fanerotsooisen aikakauden (540–0 miljoonaa vuotta sitten) laakiobasalttimuodostumat (musta) ja merelliset laavatasangot (harmaa). Iät (Ma = miljoonaa vuotta sitten) merkitsevät vulkaanisen päävaiheen alkamisajankohtaa. Kuvassa esiintyvät provinssit täyttävät seuraavanlaiset kriteerit: 1) Kivisulan alkuperäinen tilavuus; 100 000 km3 (n. viisi kertaa Itämeren vesitilavuus). 2) Syntyneet kaukana aktiivisista mannerlaattojen reunaosista. 3) Muodostuneet geologisesti lyhyessä ajassa (alle 50 miljoonaa vuotta, yli 75 % tilavuudesta muodostunut maksimissaan viisi miljoonaa vuotta kestäneen päävaiheen aikana).  Kuva: Jussi Heinonen, mukaillen Bryan & Ernst (2008: Earth-Science Reviews 86:175–202).

Yhteys sukupuuttoihin ja ilmastonmuutoksiin

Kuva 2. Karoon jurakautisten laakiobasalttien jäänteitä Etelämantereella. Seinämä on n. 300 m korkea (mittakaavana FINNARP 2007 -retkikunnan konemestari). Yksittäiset laavavirrat erottuvat horisontaalisina raitoina seinämässä ja paksu pylväsrakoillut kerros seinämän keskiosissa edustaa todennäköisesti kerrosmyötäistä juonikiveä, joka on kiteytynyt laavakerrostumien väliin niiden jähmettymisen jälkeen tunkeutuneesta kivisulasta. Kuva: Teppo Mäkelä.

Laakiobasalttipurkauksissa vapautuneilla kaasu- ja hiukkaspäästöillä on ollut merkittävä vaikutus maapallon ilmaston ja elämän historiassa. Välittömiä purkausten vaikutuksia ovat olleet myrkky- ja hiukkaspilvet sekä tietysti itse laavavirrat, jotka käytännössä ovat tuhonneet kaiken tielleen osuneen tuhansien neliökilometrien alueelta. Välillisiä vaikutuksia on syntynyt, kun kaasut ja hiukkaset ovat levinneet ilmakehän eri kerroksiin ympäri maapalloa: seurauksena on ollut happosateita, epätavallisen voimakkaita sääilmiöitä sekä pitkiä ja kylmiä talvia. Esimerkiksi maapallon ankarin massasukupuutto, jossa 96 % merieläinlajeista ja 70 % maaselkärankaislajeista hävisi maapallolta permikauden lopussa n. 250 miljoonaa vuotta sitten, on yhdistetty Siperian valtavassa laakiobasalttipurkauksessa vapautuneisiin kaasuihin. Sen lisäksi, että Siperian alla muodostuneen kivisulan määrä oli aivan omaa luokkaansa, nämä sulat sekoittuivat vielä Siperian tasangon rikki- ja klooripitoisten sedimenttikivien kanssa moninkertaistaen näin kivisulan alkuperäisen kaasupitoisuuden. Muita sukupuuttoihin yhdistettyjä laakiobasalttiprovinsseja (kuva 1) ovat mm. Deccan, joka purkautui Intiassa dinosaurusten häviämisen aikoihin, Keski-Atlantin magmaprovinssi, joka syntyi trias- ja jurakauden taitteessa, sekä Karoo-Ferrar provinssi (kuva 2), jonka muodostumisen aikoihin valtameret olivat osittain hapettomia ja mm. monet ammoniittilajit hävisivät maapallolta.

Miten laakiobasaltit ovat muodostuneet?

Laakiobasalttiprovinssien synty on yksi geologian suurista mysteereistä. Se ei suoraan integroidu laattaketoniseen teoriaan, jonka mukaan merkittävää vulkaanista aktiivisuutta tulisi tapahtua vain mannerlaattojen rajavyöhykkeillä, kuten valtamerten keskiselänteillä, joissa uutta merellistä kuorta syntyy, sekä subduktio- eli alityöntövyöhykkeillä, joissa vesipitoinen merellinen kuori työntyy alas kuumaan vaippaan (esim. Andit). Miksi keskelle isoa mannerta syntyy valtava repeämä, josta purkautuu kuumaa basalttista kivisulaa, ja joka lopulta voi johtaa jopa uuden mannerlaattarajan syntyyn? Mistä nämä volyymiltään valtavat kivisulat ovat peräisin?

Matkallaan maan pinnalle laakiobasalttien kantasulat ovat lävistäneet jopa 200 kilometrin paksuisen mantereisen litosfäärin (kuva 3), joka koostuu maapallon kuorikerroksesta sekä vaipan jäykästä ja kylmästä yläosasta. Tunkeutuessaan litosfääriin kivisulat reagoivat voimakkaasti erilaisten kohtaamiensa kivilajien kanssa ja osittain omaksuvat niiden koostumuksellisia piirteitä. Tämä prosessi, jota kutsutaan assimilaatioksi, peittää alleen basalttisulien alkuperäisen geokemiallisen ominaiskoostumuksen, jonka tuntien niiden alkuperää olisi helpompi tutkia.

On hyvin mahdollista, että laakiobasaltteja voi syntyä monin eri tavoin – otollisimmat lähtökohdat ovat vaipan epätavallisen korkea lämpötila (esim. vaipan kuuma piste, eristävä supermanner), hedelmällinen helposti sulava vaippalähde (esim. vanhat subduktoituneet kuorenkappaleet, volatiilirikastumat) sekä erilaiset maan pintaosissa vaikuttavat tapahtumat (maankuoren passiivinen repeäminen, litosfäärin alaosien romahtaminen tai jopa asteroiditörmäys). Mikään näistä vaihtoehdoista ei kuitenkaan yksinään sovi kaikkien laakiobasalttiprovinssien selittäjäksi.

Kuva 3. Pelkistetty läpileikkaus aktiivisesta laakiobasalttiprovinssista. Syvällä vaipassa tapahtuu voimakasta osittaista sulamista (1). Nämä sulat tunkeutuvat litosfääriin (=maankuori ja vaipan hauras yläosa), jossa ne muodostavat suuria magmasäiliöitä ja sekoittuvat litosfäärin ainesten kanssa (2). Kivisulat etenevät edelleen ylöspäin maankuoren halkeamiin syntyneitä rakoja pitkin(3) ja purkautuvat maanpinnalle keilamaisista tulivuorista tai rakopurkauksina (4). Joskus harvoin kivisulat eivät merkittävästi sekoitu matkallaan maanpinnalle ja säilyttävät alkuperäisen syvältä vaipasta perityn geokemiallisen sormenjälkensä (5). Näistä sulista kiteytyneitä harvinaisia kivilajeja tutkitaan mm. Helsingin yliopistossa. Kuva: Jussi Heinonen

Syvänmeren valtavat laavatasangot – laakiobasalttien merelliset vastineet

Mantereisilla laakiobasalteilla on myös merelliset vastineensa – ja jotkut niistä vasta valtavia ovatkin! Noin 120 miljoonaa vuotta vanha Ontong Javan merenalainen laavatasanko (kuva 1) ja siihen liittyvä magmasysteemi on arvioitu tilavuudeltaan 58 miljoonan kuutiokilometrin suuruiseksi (tämä vastaa jo noin 2800-kertaisesti Itämeren vesitilavuutta!). Merelliset laavatasangot ja laakiobasaltit ovat vielä verrattain huonosti tunnettuja, sillä ne eivät ole niitä kaikkein helpoimmin lähestyttäviä tutkimuskohteita. Kokoonsa nähden niiden ympäristövaikutukset eivät kuitenkaan liene olleet yhtä massiivisia kuin mantereisilla serkuillaan, sillä meren syvyyksiin purkautuessaan päästöt eivät ole päässeet leviämään yhtä laajoille alueille ja vaikuttamaan yhtä tehokkaasti ilmakehään. Joitakin maapallon geologisiin arkistoihin tallentuneita merenpohjan hapettomia vaiheita ja merieläinten sukupuuttoja on kuitenkin yhdistetty samanikäisiin merellisiin laakiobasaltteihin.

Purkautuuko laakiobasaltteja lähitulevaisuudessa?

Viimeisimmästä laakiobasalttipurkauksesta on kulunut noin kuusi miljoonaa vuotta. Suurin historiallisella ajalla tapahtunut purkaus, joka on luonteeltaan verrattavissa laakiobasaltteihin, on Lakin rakopurkaus Islannissa vuonna 1783. Kahdeksan kuukautta kestäneessä purkauksessa vapautui ~15 km3 laavaa ja tuhkaa sekä myrkyllisiä fluori- ja rikkipitoisia kaasupilviä. Noin 50 % Islannin karjasta menehtyi myrkytysoireisiin ja 25 % asukkaista tätä seuranneeseen nälänhätään. Ilmastollisten vaikutusten seurauksena Manner-Euroopassa ja Pohjois-Afrikassa koettiin suuria katovuosia, Aasian monsuunikierto heikentyi ja on jopa ehdotettu, että Ranskan vallankumousta ei olisi ollut vuonna 1789 ilman Lakia. Yhteensä purkauksessa ja sen välillisissä vaikutuksissa menehtyi rohkeimpien arvioiden mukaan jopa kuusi miljoonaa ihmistä. Suuren laakiobasalttiprovinssin aktiivisen päävaiheen aikana tämän mittakaavan purkauksia olisi noin kymmenen vuoden välein.

Näyttää siltä, että suuri osa laakiobasalteista on syntynyt silloin, kun supermantereet ovat olleet koossa. Tällä hetkellä mantereet ovat erillään tosistaan ja esimerkiksi vaipasta vapautuva lämpö pääsee pakenemaan maapallon syvyyksistä paljon tasaisemmin kuin yhden suuren supermantereen tapauksessa. Täytyy kuitenkin muistaa myös se, että laakiobasaltteja on voinut syntyä hyvin erilaisten prosessien seurauksena (vrt. yllä). Laakiobasalttien muodostumista on edeltänyt useimmissa tapauksissa tuhansia vuosia kestävä maankuoren repeilyvaihe, johon on liittynyt pienialaista vulkaanista aktiivisuutta ja mahdollisesti myös maankuoren merkittävää paisumista kuuman vaipan työntäessä sitä ylöspäin. Tähän profiiliin sopiva, nykyään tektonisesti ja vulkaanisesti epätavallisen aktiivinen kohonnut alue, joka on kaukana laattarajoista, löytyy mm. Hangain alueelta Keski-Mongoliasta. Kuitenkin, vaikka kyseessä olisivatkin orastavat merkit laakiobasalttiprovinssin synnystä, itse varsinaisen aktiivisen päävaiheen kehittyminen vienee tuhansia vuosia. Täten ei ainakaan laakiobasalttien takia ole vielä syytä hamstrata purkkiruokaa tai muuttaa kellariin asumaan.

Kotimaista laakiobasalttitutkimusta

Mantereisia laakiobasaltteja on tutkittu Helsingin yliopistossa aina 1990-luvulta saakka. Lisätietoa uusimmista tutkimustuloksista ja ajankohtaisia viitteitä löytyy Geologian museon (Luonnontieteellinen keskusmuseo) kotisivuilta.

Elämän synty ja kehitys

Mikko Turunen

Tämän luvun tarkoitus on saada lukija rinnastamaan elämän synty ja kehitys maapallon erilaisiin geologisiin vaiheisiin (katso myös: Geologia ja aika). Olisi hyvä jos lukijalle jäisi jonkinlainen mielikuva siitä, mitä tapahtui missäkin vaiheessa. Alla esitetyt tiedot on poimittu useista eri tietolähteistä ja ne on pyritty esittämään mahdollisimman selkeästi. On mahdollista, että luvussa esitetyissä tiedoissa on epätarkkuutta. Jatka lukemista ”Elämän synty ja kehitys”