Kivien kiertokulku
Mikko Turunen
Kaikki kivilajit mukana
Kaikki maapallon kivilajit osallistuvat jatkuvaan kiertoon, jonka käyttövoimana on Maan laattatektoniikka. Satunnainen maasta poimittu graniitti on joskus rapautunut irti kalliosta ja sen kohtalona on rapautua veden, tuulen, pakkasen ja/tai kasvien vaikutuksesta yhä pienemmäksi ja pienemmäksi, kunnes se huuhtoutuu pois vesien mukana. Se ja kaikki muutkin maapallon kivilajit ovat mukana suuressa kivilajien kiertokulussa, josta käytetään myös nimiä aineen suuri kiertokulku ja endogeeninen kiertokulku.
Kivilajien kiertokulku on valtava tapahtumasarja, joka on maapallolla jatkuvasti käynnissä ja siinä on monia osakiertoja. Täydellinen kierto saattaa kestää satoja miljoonia vuosia jonka aikana kierto voi pysyä pitkään paikallaankin.
Kiertokulkua havainnollistavan kuvan tulkinta on helpointa aloittaa kivisulaa eli magmaa osoittavasta laatikosta (oranssi laatikko vasemmalla).
Magmakivien synty
Maapallon sisäosien kuumuudesta johtuen kiinteän kuoren alla oleva kiviaines on sulaa eli magmaa. Kiinteän kuorikerroksen paksuus mantereiden kohdalla on noin 40-50 km ja merien kohdalla noin 10 km.
Sula kiviaines voi kiteytyä syvällä maankuoressa lämpötilan laskiessa jostain syystä tai nousta tulivuorten kautta laavana ja kiteytyä maanpinnalla. Syvällä maankuoressa kiteytyneitä magmakiviä kutsutaan syväkiviksi ja maanpinnalla kiteytyneitä pintakiviksi. Juonikivet kiteytyvät maankuoren yläosassa pintakivien ja syväkivien välimailla.
Sedimenttikivet syntyvät rapautumistuotteista
1. Rapautuminen
Maanpinnalla paljaana oleva kiviaines on alttiina rapauttaville voimille. Rapautuvia kivilajeja voivat olla tulivuoresta purkautuneesta laavasta syntyneet pintakivet, mutta myös juonikivet, syväkivet, sedimenttikivet ja metamorfiset kivet. Suomesta löytyy yleisenä noin kahden miljardin vuoden ikäisiä graniitteja, jotka ovat syväkiviä. Ne ovat siis syntyneet kilometrien syvyydessä, eivät pinnassa. Vuosimiljoonien myötä graniittien päältä on kulunut pois paksu kerros kiveä ja alunperin syvällä syntyneet kivet ovat nyt pinnassa alttiina niitä rapauttaville voimille.
2. Kulkeutuminen
Ilmaston lämpötilaerot, vesi, jää, tuuli ja kasvit rapauttavat kallioita ja kiviä yhä pienemmiksi kappaleiksi, lohkareiksi, soraksi, hiekaksi ja saveksi. Rapautuneet ainekset kulkeutuvat esimerkiksi jokien mukana meriin. Valtaosa näistä rapautumistuotteista kulkeutuu merenpohjaan mannerten edustalle. Muita rapautumistuotteiden kuljettajia voivat veden lisäksi olla jää ja tuuli. Vesi ja jää voivat kuljettaa karkeampaakin kiviainesta, tuuli vain hienoa.
3. Lajittuminen ja kerrostuminen
Kiviaines lajittuu merissä karkean kiviaineksen jäädessä lähelle rapautumistuotteita kuljettavien jokien suistoja. Hieno kiviaines kulkeutuu kauemmaksi avomerelle, jossa se vähitellen laskeutuu merenpohjaan. Tässä vaiheessa rapautunut kiviaines lajittuu omiksi maalajikerrostumiksi, sedimenteiksi. Sedimenttejä ovat esimerkiksi sora, hiekka ja savi. Vuosien myötä kerrostuminen jatkuu ja sedimenttipatjan paksuus kasvaa.
Ylempien sedimenttikerrosten painon ja sedimenttejä yhteenliittävien, vedestä saostuvien mineraalien vaikutuksesta sedimentit iskostuvat eli kovettuvat kiviksi. Syntyneitä kivilajeja kutsutaan sedimenttikiviksi.
Kivet rapautuvat –> kulkeutuvat –> lajittuvat –> kerrostuvat –> kovettuvat sedimenttikiviksi.
Metamorfiset kivet ovat muuttuneita kiviä
Sedimenttikivetkin voivat altistua rapautumiselle (sininen nuoli suuressa kuvassa) tai ne voivat joutua litosfäärilaattojen törmätessä vuorijononmuodostukseen ja metamorfoosiin. Metamorfoosissa kivilajien kokeman muuttumisen eli uudelleenkiteytymisen myötä syntyy metamorfisia kivilajeja.
Metamorfoosi tapahtuu aina kiviaineksen ollessa kiinteässä tilassa. Jos kiviaines sulaa, syntyy siitä kiteytyessään magmakivi. Metamorfoosin aikana kiviaines kokee muutoksen korkean paineen ja/tai lämpötilan vaikutuksesta. Usein metamorfoosin kokeneessa kivilajissa on näkyvissä joitakin merkkejä sen metamorfoosia edeltäneestä rakenteesta. Sedimenttikivien lisäksi myös magmakivet ja metamorfiset kivet itsekin voivat joutua metamorfoosiin (punainen ja vihreä nuoli suuressa kuvassa).
Myös metamorfiset kivet altistuvat kiviainesta rapauttaville voimille (violetti nuoli suuressa kuvassa). Vuorijonopoimutuksessa syntyvien metamorfisista kivilajeista koostuvien poimuvuoristojen syntyyn on arvioitu kuluvan aikaa noin 20 miljoonaa vuotta. Noin sadassa miljoonassa vuodessa niiden on arvioitu rapautuvan merenpinnan tasoon. Metamorfiset kivilajit voivat myös sulaa kivisulaksi eli magmaksi Maan sisällä vallitsevan korkean lämpötilan vaikutuksesta. Tällöin niistä tulee kiteytyessään magmakiviä.
Metamorfoosi tapahtuu korkean paineen ja/tai lämmön vaikutuksesta. Kivi voi myös sulaa kivisulaksi eli magmaksi, joka aikanaan kiteytyy magmakiveksi.
