Outokummun Geologinen Aikajana

Aikajana - Outokummun Geologinen Aikajana

 

 

Kuvassa Outokummun geologisen aikajanan kartta. Kartan on luonut mainostoimisto Antibox.

Siuruan gneissi: EU:n vanhin kivi - Outokummun Geologinen Aikajana

 

Siuruan gneissi: EU:n vanhin kivi

 

Siuruan gneissi, EU:n vanhin kivi Outokummun geologinen aikajana.Kuvassa Siuruan gneissiä, EU:n vanhinta kiveä Outokummun geologisella aikajanalla.

Pudasjärven takamailla mutkaisen sivutien varrella on harmaa kalliokumpare. Kalliosta on otettu näytteitä ja niistä erotettu zirkoni-nimisen mineraalin kiteitä, jotka on ajoitettu radiometrisesti. Tulokset osoittavat, että zirkonikiteet (ja siis myös kallio) ovat kiteytyneet noin 3 500 miljoonaa vuotta sitten. Kyseessä on Suomen, Fennoskandian ja koko EU:n vanhin tunnettu kivi. Näytelohkare on Siuruan gneissiä ja louhittu kyseisestä kalliosta. (Itse asiassa Siuruan gneissi sisältää viitteitä vieläkin korkeammasta iästä. Erään zirkonikiteen ydin antoi ajoitustuloksen 3 730 miljoonaa vuotta).

Uraanikello ”tikittää” lyijyä

Epäilijöille tiedoksi, että kiven (tai tarkemmin sanottuna kivessä olevan zirkonikiteen) ikä voidaan laskea sen sisältämän radioaktiivisen alkuaineen ja sen hajoamisen tuloksena syntyvän tytäralkuaineen määrien perusteella. Ajoitus, jossa voidaan käyttää esimerkiksi uraanin isotooppeja ja niistä tunnetulla nopeudella tapahtuvan hajoamisen myötä syntyviä lyijyisotoopeja, on periaatteeltaan yksinkertainen.

Siuruan gneissin zirkonikiteiden syntyessä niiden kiderakenteen sisään jäi uraani-isotooppeja. Koska lyijyatomit eivät sovi kiteytyvän zirkonin rakenteeseen, kaikki zirkonikiteestä löytyvät lyijyisotoopit ovat kiteen sisään jääneen radioaktiivisen uraanin hajoamistuotetta. Kun mitataan tarkasti kiteen uraani- ja lyijyisotooppisuhteet ja tunnetaan hajoamisen puoliintumisaika (aika, jonka kuluessa aina puolet uraani-isotoopeista hajoaa tytäralkuaineeksi), zirkonin kiteytymisen ajankohta voidaan laskea vaikka taskulaskimella.

Outokummun geologinen aikajana

Siuruan gneissilohkare muodostaa lähtöpisteen Outokummun kaupunkia halkovalle geologiselle aikajanalle. Jana alkaa ajankohdasta 3 500 milj. v sitten ja päättyy nykyhetkeen, joka sijoittuu Kaivosmuseon alueelle. Koko geologisen aikajanan pituus nykyhetkeen saakka on 1050 metriä ja nykyhetki aikajanalla sijoittuu vanhan kaivoksen alueelle. Kivien syntyhistoria on kuvattu Kummunkadulle merkittyyn mustavalkoiseen noppakivimosaiikkinauhan varrelle yhdeksään eri pisteeseen. Jokaiseen pisteeseen on sijoitettu malliesimerkki aikakautensa kivistä. Janalla liikut Suomen geologisessa historiassa 1,5 miljoonan vuoden askelin (30 cm = 1 000 000 vuotta).

Siuruan gneissin ikää (3 500 milj. v) voi verrata Maapallon vanhimpiin tunnettuihin kiviin kuvittelemalla katuun merkitylle aikajanalle jatkeen myös Joensuun suuntaan. Vanhimpia viitteitä Maan kiinteästä kuoresta ovat Australiasta löydetyt 4 360 miljoonan vuoden ikäiset zirkonikiteet. Ne sijoittuisivat Kuusjärventietä Joensuun suuntaan 258 metrin päähän Siuruan gneissistä. Vanhimpina tunnettuina Maan kivinä pidetään tuliperäisiä basaltteja, joiden jäänteitä on löydetty Kanadasta Hudson Bayn alueelta. Ajoitukset kertovat kivien kiteytyneen 4 280 miljoonaa vuotta sitten. Vuonna 2019 NASA:n tutkijat ilmoittivat löytäneensä Apollo 14 lennolla vuonna 1971 Kuusta kerätyistä näytteistä Maassa 4 100-4 000 miljoonaa vuotta sitten kiteytynyttä kiviainesta. Koostumuksen perusteella Maan kiveksi tunnistettu kappale päätyi teorian mukaan Kuun pinnalle noin 4 000 miljoonaa vuotta sitten Maahan iskeneen suuren meteoriitin avaruuteen sinkoaman materiaalin mukana.

On Pohjois-Karjalassa vieläkin vanhempaa kiveä, mutta se ei ole Maan pinnalla syntynyt. Vuonna 2017 Lieksasta löydettiin rautameteoriitti. Meteoriitit ja niiden sulkeumat edustavat Aurinkokunnan vanhinta kiinteää ainetta. Lieksan meteoriitin ikä on todennäköisesti noin 4 500 miljoonaa vuotta. Se sijoittuisi aikajanalla Kuusjärventietä Joensuun suuntaan suunnilleen 300 m päähän Siuruan gneissistä.

 

 

 

  

Valtimon poimuttunut gneissi - Outokummun Geologinen Aikajana

 

Valtimon poimuttunut gneissi

 

Valtimon poimuttunut gneissi Outokummun geologinen aikajana.Kuvassa Valtimon poimuttunutta gneissiä Outokummun geologisella aikajanalla.

Näytelohkare poimuttunutta gneissiä, joka on louhittu Valtimon alueelta. Lohkare kertoo nykyisen Pohjois-Karjalan alueen maankamaran syntyvaiheista aikavälillä 3 100 – 2 700 miljoonaa vuotta sitten. Kiven vanhimpia osia ovat tummasävyiset kiillepitoiset kerrokset. Niissä näkyvät valkoiset kvartsiraidat ovat seurausta alkuperäisen kiven osittaisesta sulamisesta. Kiven nuorimman osan muodostavat kiveen ulkopuolelta tunkeutuneesta kivisulasta kiteytyneet punasävyiset graniittijuonet.

Kiven osittainen sulaminen ja graniittisen kivisulan tunkeutuminen kiveen liittyvät 2 750 miljoonaa vuotta sitten alkaneeseen mannertörmäykseen. Sen kuluessa Venäjän puoleisen Karjalan ja Kuolan mannerlohkot törmäsivät nykyiseksi Itä-Suomeksi päätyneeseen kalliolohkoon. Törmäyskohtaan kohosi vuoristo, jonka juuriosissa korkeassa paineessa ja lämpötilassa osittain sulat ja plastisesti käyttäytyvät kivikerrokset puristuivat kasaan ja poimuttuivat. Näytelohkareessa näemme runsaat 2 700 miljoonaa vuotta vanhan jähmettyneen tilannekuvan syvällä maankuoressa velloneesta osittain sulasta kivimassasta.

Outo ”Pohjois-Karjala”…

Ihminen ei tunnistaisi planeetta Maaksi sitä muinaismaisemaa, jossa Valtimon gneissi vuosimiljardeja sitten syntyi. Taivas rusotti oudosti. Ilmakehä koostui tuolloin typen lisäksi epämääräisestä sekoituksesta hiilidioksidia, hiilimonoksidia, vesihöyryä, vetyä, metaania, vetysyanideja ja typen oksideja. Meille hapen varassa huokuville ympäristö olisi ollut tappava. Maan ilmakehä ja ilmasto muuttuivat lajillemme soveltuviksi vasta paljon myöhemmin, kun lisääntyvä yhteyttäminen vapautti hiilidioksidiin sitoutunutta happea ja valtavat määrät hiiltä varastoitui geologisiin kerrostumiin. Hapellisen ilmakehän myötä planeettamme sai myös otsonikerroksen. Se suojaa elämää ultraviolettisäteilyltä.

…kaukana maailmalla

Valtimon gneissin syntyessä Pohjois-Karjalan kalliolohkon varhainen aihio ajelehti jossakin Etelänavan tuntumassa. Auringon säteilyteho oli nykyistä alhaisempi, mutta voimakkaasta kasvihuoneilmiöstä johtuen ilmasto oli kuitenkin lämmin. Maapallon suuremmasta pyörimisnopeudesta johtuen vuorokaudessa oli tunteja vähemmän kuin nykyään. ”Menetys” korvautui vuosikalenterissa, jossa oli vastaavasti nykyistä enemmän päiviä.

Kuun keskietäisyys Maasta oli nykyistä pienempi ja täydenkuun hopeinen kiekko taivaalla kooltaan tuplasti nykyistä suurempi. Selvästi nykyistä rajumpi vuorovesi-ilmiö huuhtoi laajojen merien ympäröimän alkumantereen rantoja. Ilman mikroskooppia elämää etsivälle Maa oli kirjaimellisesti autio ja tyhjä. Jotain hyvääkin nuo ajat sentään jättivät leivän jatkeeksi maakunnan nykyisille asukkaille. Siitä kerrotaan aikajanan seuraavalla lohkarerastilla.

Vuolukivi, Pohjois-Karjalan maakuntakivi - Outokummun Geologinen Aikajana

 

Vuolukivi, Pohjois-Karjalan maakuntakivi

 

Vuolukivi, Pohjois-Karjalan maakuntakivi Outokummun geologinen aikajana.Kuvassa vuolukiveä, Pohjois-Karjalan maakuntakiveä Outokummun geologisella aikajanalla.

Vuolukivi on pehmeä (kynsi naarmuttaa), rasvaisen liukas ja hienorakeinen kivilaji, jota esiintyy Pohjois-Karjalan alueella erityisesti Juuassa ja Polvijärvellä. Vuolukiven päämineraaleja ovat talkki ja magnesiitti, kumpaakin on noin 40%. Näiden lisäksi kivessä on vaihtelevia määriä mm. kloriittia. Juuan Nunnanlahden vuolukiviesiintymiä pidetään sekä määrältään että laadultaan yhtenä maailman parhaimmista. Niiden hyödyntämisellä on pitkä teollinen historia. Vuolukivi valittiin 1989 Pohjois-Karjalan maakuntakiveksi.

Juuan vuolukivien synty

Noin 2 800 miljoonaa vuotta sitten meriympäristöön purkautui nykyisen Itä-Suomen alueella maankuoren repeämistä magnesiumrikasta komatiittisista laavaa. Kuuma kivisula (lämpötila n. 1600 0C) oli erittäin notkealiikkeistä ja levisi merenalaisina virtoina kauas purkauspaikoista. Laavavirtojen syvänteisiin kiteytyi karkearakeista oliviinikiveä. Se edustaa Juuan vuolukivien syntyyn johtaneen kehityksen ensimmäistä kehitysvaihetta.

Aikavälillä 2 750 -2 690 miljoonaa vuotta sitten Kuola ja Venäjän Karjalan törmäsivät Itäisen Suomen kalliolohkoon. Tapahtumaa seurasi vuorenpoimutus, jonka kuluessa oliviinikivet vajosivat syvälle maan kuoreen. Lähes kymmenen kilometrin syvyydessä muinaisen vuorijonon alla vallitsi 2000 - 1000 ilmakehän paine ja 400-500 0C lämpötila. Kallion huokosissa liikkui hiilidioksidipitoisia vesiliuoksia, jotka muuttivat oliviinikiven ensin serpentiinikiveksi ja lopulta vuolukiveksi. Monivaiheinen ja rintamina edennyt muutosprosessi kesti kymmeniä miljoonia vuosia. Nykyinen kallioperä edustaa muinaisen vuoriston syvälle kulunutta leikkausta. Vuolukivijaksot muodostavat siinä kilometrien mittaisia pystyssä olevia kerroksia.

Vuolukivestä on moneksi

Vuolukiveä voi sahata, veistää ja vuolla. Noiden ominaisuuksien ansiosta vuolukivi oli jo kivikaudella Pohjois-Karjalan strateginen luonnonvara, joka levisi kauppareittejä pitkin laajalle alueelle. Pronssikausi nosti vuolukiven arvoa entisestään. Siitä oli helppo työstää pronssiesineiden valumuotteja.

Korkea lämmön varastoimiskyky, hyvä lämmönjohtavuus ja kuumuudenkestävyys tekevät vuolukivestä ylivoimaisen tulisijakiven. Pohjois[1]Karjalassa tuo on tiedetty jo satoja vuosia, vaikka yleiseen tietoisuuteen Juuan vuolukivet nosti vasta 1880-luvulla seudun kallioperää kartoittanut geologi Benjamin Frosterus. Frosteruksen aloitteesta joukko liikemiehiä ja eri alojen asiantuntijoita perusti 1893 ensimmäisen teollisen vuolukiviyrityksen - Finska Täljstens Ab:n.

Vuolukiven teollisen tuotannon ensimmäinen kulta-aika oli 1900-luvun alkuvuosina. Päämarkkina-alueena olivat Pietari ja suurimmat kaupunkimme. Vuolukivi päätyi taidokkaasti muotoiltuna jugend-rakennusten koristeellisiin julkisivuihin. Alamäki alkoi 1920-luvulla, kun suoralinjainen funkkis syrjäytti arkkitehtuurissa vuolukiveä suosineen jugendin. Sellutehtaiden soodakattiloiden verhouskivet jäivät tärkeimmäksi vuolukivituotteeksi. Niiden kysynnän hiipuessa tuotanto lopetettiin kannattamattomana 1960-luvulla. Vuolukiven uusi tuleminen 1980-luvun puolivälissä mullisti Suomen luonnonkivituotannon rakennetta. Vuolukiviuunit edustivat teollisuudenalan pisimmälle jalostettuja tuotteita. 1990-luvulla kotimaisesta vuolukiviteollisuudesta kehittyi alallaan maailman markkinajohtaja. Muinaiset muuttuneet laavavirrat löysivät paikkansa arvorakennuksista ja yksityiskodeista pinnoitteina ja takkoina. Pohjois-Karjalassa matkailevan reppuun vuolukivi voi päätyä joka-kodin tarve-esineenä. Vuolukiven vähemmän tunnettu käyttötapa on talkin tuotanto.

Siilinjärven apatiittimalmi - Outokummun Geologinen Aikajana

 

Siilinjärven apatiittimalmi

 

Siilinjärven apatiittimalmi Outokummun geologisella aikajanalla.Kuvassa Siilinjärven apatiittimalmia Outokummun geologisella aikajanalla.

Siilinjärveltä kaivokselta louhitun mustavalkoisen apatiittimalmilohkareen vaalea aines on karbonatiitti-nimistä kalsiumpitoista kalkkikiveä. Mustat raidat ovat glimmeriittiä eli kiillekiveä, jonka kiillemineraali on nimeltään flogopiitti. Karbonatiitissa näkyvä vaaleanvihreä mineraali on apatiittia. Sen sisältämää fosforia käytetään fosfaattilannoitteen raaka-aineeksi. Siilinjärven karbonatiitti kiteytyi syvältä maankuoresta kohonneesta kivisulasta noin 2 610 miljoonaa vuotta.

Kansannäytteestä EU:n ainoaksi

Siilinjärven apatiittimalmin ensiviite saatiin 1950-luvun alussa, kun Jorma Hakala lähetti paikallisen ratatyömaan kallioleikkauksesta löytämänsä apatiittipitoisen kalkkikivinäytteen Geologiselle tutkimuslaitokselle. Kairauksiin perustuvat tutkimukset alkoivat 1959 ja fosforimalmin hyväksikäyttöön tähtäävät selvitykset suoritettiin 1970-luvulla. Karbonatiitti-apatiittimalmia on louhittu lannoiteteollisuuden tarpeisiin vuodesta 1979 alkaen.

Yara Suomi Oy:n Siilinjärven kaivos on Suomen ja EU:n ainoa toiminnassa oleva fosforikaivos. Yhtiö louhii apatiittipitoista karbonatiitti[1]malmia ja jalostaa sitä kaivoksen yhteydessä olevissa tuotantolaitoksissa. Yhtiöllä on myös pitkälle edenneet suunnitelmat fosforikaivoksen avaamiseksi Savukosken Soklissa.

Kiveen sidotut ravinteet kasvien käyttöön

Fosfori on yksi kasvien pääravinteista. Se on maankuoren 11. yleisin alkuaine. Suomen magma- ja metamorfisissa kivissä apatiittia on n. 0,1-0,5% ja irtomaalajeissa sitä on suunnilleen yhtä paljon. Ongelma on kuitenkin se, että apatiitti on luonnonolosuhteissa erittäin vaikealiukoinen mineraali ja sen sisältämä fosfori on kasvien saavuttamattomissa. Luonto ei siis kykene hyödyntämään apatiitin sisältämää fosforia kasviravinteena. Lannoiteteollisuuden tehtävänä on vapauttaa fosfori apatiitista ja muuttaa se kasveille käyttökelpoiseen liukenevaan muotoon eli lannoitteeksi. Fosforin käyttö lannoitteena mahdollistaa tehokkaan ruuantuotannon eikä sitä voida korvata muilla aineilla modernissa maataloudessa. Maailmalla rehut ja lannoitteet ovat ylivoimaisesti tärkein fosforin käyttökohde. Niiden osuus on noin 90 prosenttia fosforin kokonaiskäytöstä.

Fosfaattikivi kriittisten mineraaliraaka-aineiden listalle

Maailman fosforivarannot ovat varsin mittavat, mutta ne ja tuotanto ovat keskittyneet harvoihin maihin. Neljän suurinta tuottajamaata (Kiina, Yhdysvallat, Marokko ja Venäjä) hallitsee noin 85 prosenttia koko maailman fosforivarannoista.

Fosforilannoitteiden kysyntä tulee väestönkasvun seurauksena vääjäämättä lisääntymään. Tunnettujen varantojen rajallisuus luo tulevaisuudessa lisääntyvän tarpeen tehostaa fosforitalouden hyötysuhdetta muun muassa kierrättämällä fosforia.

Euroopan Unioni lisäsi fosfaattikiven vuonna 2014 kriittisten mineraaliraaka-aineiden listalle. Lista käsittää 20 raaka-ainetta, jotka ovat tärkei[1]tä eurooppalaiselle teollisuudelle, mutta joiden saatavuuteen liittyy suuria riskejä. EU:n fosforivarannot ovat maailman mittakaavassa pienet ja unioni on riippuvainen tuonnista. Tuonnin osuus on yli 90 prosenttia kulutuksesta. EU:n sisällä fosforia tuotetaan ainoastaan Suomessa.

Kemin kromimalmi - Outokummun Geologinen Aikajana

 

 

Kemin kromimalmi

 

Kemin kromimalmi Outokummun geologisella aikajanalla.Kuvassa Kemin kromimalmia Outokummun geologisella aikajanalla.

Ensiviite Kemin Elijärven malmista saatiin vuonna 1959, jolloin sukeltaja Martti Matilainen löysi Veitsiluodon tehtaiden raakavesikanavaa lou[1]hittaessa mielestään omituisia kiviä. Näytteet osoittautuivat kromimalmiksi. Niiden perusteella suoritetuissa jatkotutkimuksissa paikannettiin kalliosta rikas malmihorisontti, jota on louhittu vuodesta 1968 lähtien.

Elijärven kromimalmin arvomineraali on raudan, kromin ja hapen yhdiste eli kromiitti (FeCr2O4). Kaivoksen tuottama kromi on ruostumaton[1]ta terästä valmistavan Tornion ferrokromitehtaan keskeinen raaka-aine. Yhdessä kaivos ja tuotantolaitokset muodostavat maailman ehkä suurimman yhtenäisen ruostumattoman teräksen tuotantoketjun. Kaivoksen kilometrin syvyyteen inventoidut malmivarat riittävät nykyisellä tuotantovolyymillä useiksi vuosikymmeniksi.

Elijärven kromimalmin geologinen ympäristö on ns. kerrosintruusio. Vastaavan kaltaisiin kivilajialueisiin liittyvät Sodankylän Kevitsan kupa[1]ri-nikkeli-kulta-platina-palladium-kaivos ja Taivalkosken Mustavaaran Vanadiinikaivos (toiminnassa 1976-1985) sekä lisäksi joukko muita potentiaalisia malmiaiheita.

Malmien pesäpaikkoja

Monien malmien pesäpaikoiksi osoittautuneita kerrosintruusioita alkoi syntyä sittemmin Pohjois-Suomeksi päätyneellä maankuoren lohkolla noin 2 450 miljoonaa vuotta sitten. Alueen maisemaa aiemmin hallinneet vuoristot olivat jo kuluneet eroosion myötä aaltoileviksi tasangoiksi, kun kallioperään alkoi kehittyä Maan sisäisten virtausten aiheuttamia jännitteitä. Ne repivät maankuoreen syvämurroksia ja avasivat tulokana[1]via syvältä maan vaipasta kohoavalle kivisulalle. Osa kivisulasta purkautui maan pinnalle laavoina, pääosa jäi maankuoreen ja muodosti satojen kuutiokilometrien kokoisia hitaasti jäähtyviä magmasäiliöitä. Niistä syntyivät kerrosintruusioina tunnetut kivilajialueet, jotka muodostava nykyi[1]sen kallioperän Kemistä koillisen suuntaan jatkuvalla Kivaloiden vaarajaksolla. Myös Keski- ja Itä-Lapista löytyy useita vastaavia kivilajialueita.

Kerrosintruusioiden arvoaineet rikastuivat malmeiksi magman täyttämien kalliotilojen hitaan jäähtymisen ja vaiheittain edenneen kiteytymisen tuloksena. Eri lämpötiloissa kiteytyvät mineraalilajit erottuivat kivisulasta kukin vuorollaan ja kasautuvat magmasäiliön eri osiin. Korkeimmas[1]sa lämpötilassa jähmettyvien mineraalien kiteet, niiden joukossa useat malmimineraalit, kiteytyivät ensimmäisinä ja painuivat raskaina pääosin vielä sulassa tilassa olleen magmasäiliön pohjalle. Vaiheittain kiteytyvään kerrosintruusioon syntyi näin rikkaita kromiittikerroksia, vanadii[1]ni-rauta-titaani-malmeja sekä kupari- ja nikkeli-malmeja. Arvokkaimpia kerrosintruusioiden tuotteita ovat platina ja sen sukulaismetallit. Mal[1]mikerrosten paksuus vaihtelee ja ne voivat jatkua intruusion sisällä jopa kymmeniä kilometrejä.

Elijärven kromimalmi on Kemin kerrosintruusiossa, joka ulottuu Pohjanlahden rannalta Kemin kaupungista noin 15 kilometriä koilliseen. Ker[1]rosintruusion leveys vaihtelee 300 – 1900 m:n välillä. Leveimmillään se on Elijärven seudulla. Kromiittikerrokset ovat Elijärven kaivosalueella paksuimmillaan sadan metrin luokkaa, mutta kapenevat Kemin kaupungin alla vain muutamaan kymmeneen senttimetriin.

Kuparista ruostumattomaan teräkseen

Voidaan sanoa, että kansainvälinen vuoriteollisuuden konserni Outokumpu Oyj, joka sai nimensä pienestä Pohjois-Karjalan mäennyppylästä ja jätti nimen perintönä kaupungiksi kasvattamalleen Kuusjärven kylälle, jatkaa nyt menestystarinaansa ruostumattoman teräksen tuotantoon keskittyen. Yhtiön ja samalla myös Suomen kruununjalokivenä on Elijärven kaivoksen ja Tornion laitosten muodostama ruostumattoman te[1]räksen tuotantoketju. Sitä tukee kaikille mantereille ulottuva tehokas myynti- ja jakeluverkosto.

 

Kolin valkea kvartsiitti - Outokummun Geologinen Aikajana

 

Kolin valkea kvartsiitti

 

Kolin valkea kvartsiitti Outokummun geologisella aikajanalla.Kuvassa Kolin valkeaa kvartsiittia Outokummun geologisella aikajanalla.

Noin 2 400 miljoonaa vuotta sitten maankuorta venyttäneet voimat repivät sittemmin nykyiseksi Itä-Suomeksi päätyneeseen maankuoren lohkoon syvämurroksia. Murrosten rajaamien kallioalueiden liikkeet synnyttivät vajoamalaaksoja. Noin 2 350 miljoonaa vuotta sitten ”Pohjois-Karjalan” alueella oli jäätiköitä, mutta jo 2 300 miljoonaa vuotta sitten mannerlohko vajoamalaaksoineen oli siirtynyt päiväntasaajan tuntumaan. Kallioperän pintaosaan syntyi trooppisessa ilmastossa noin 80 metriä paksu lateriittinen rapautumiskerros. Seuraavassa vaiheessa joet lajittelivat ja kerrostivat vajoamalaaksojen reuna-alueille massiivisia hiekka- ja soramuodostumia. Niistä on syntynyt maankuulu Kolin vaarajakso. Vastaavan kaltaisista ja saman ikäisistä kivistä koostuvat Tahko, Ruka, Vuokatti ja Ounasvaara.

Näytelohkare on Kolin kvartsiittia. Se on syntynyt kvartsihiekasta, joka kerrostui 2 300 - 2 200 miljoonaa vuotta sitten muinaiseen jokisuistoon. Maapallon ilmakehä koostui tuolloin pääosin typestä, hiilidioksidista, vesihöyrystä, vedystä ja metaanista, mutta myös hapen määrä oli jo lisääntymässä. Syynä olivat merissä kehittyneet levät, jotka yhteyttäessään vapauttivat ilmakehään happea. Vapaan hapen lisääntyminen saosti vesiliuoksista rautaa vaihtelevan punaisina hydroksideina ja oksideina. Näin syntyneitä rautayhdisteitä kerrostui myös hiekan joukkoon. Näytelohkareen pinnalla paikoin erottuvat heikot punertavat sävyt johtuvat raudan oksideista. Ne kertovat hiekan kerrostumisen aikana ilmakehässä edenneestä muutoksesta.

Kyaniitti kertoo kvartsiitin syntyolosuhteista

Kolin kvartsiiteissa on myös kyaniitti-nimistä mineraalia. Se on muuttunutta saviainesta, joka on peräisin hiekan kerrostumisvaihetta vanhemmasta lateriittisesta rapautumasta. Kyaniitin näyttävimpiä esiintymismuotoja ovat Kolin valkeita kvartsiittikallioita halkovat karkearakeiset ja sinisävyiset kyaniittijuonet. Näytelohkareessa kyaniitti esiintyy vain mikroskoopilla erottuvana hienona pirotteena. Kyaniitti on myös teollisuusmineraali. Kolin liepeiltä louhittiin 1930-luvulla kyaniittia, joka päätyi Englantiin lentokoneiden sytytystulppien raaka-aineeksi.

Kolin kvartsiittien kyaniitti on mielenkiintoinen mineraali, sillä se kertoo Kolin kallioiden syntyolosuhteista. Kyaniitin kiteytyminen edellyttää 3 000 ilmakehän painetta ja 350-500 C0 lämpötilaa. Ne saavutetaan noin kymmenen kilometrin syvyydessä maankuoressa. Noissa olosuhteissa Kolin kvartsiitit saivat nykyisen asunsa 1 930-1 885 miljoonaa vuotta sitten maapallon kivikehän laattojen törmäyksessä ja sitä seuranneessa vuorenpoimutuksessa. Pitkä kulutuskausi on paljastanut kymmenen kilometrin syvyydessä vuoriston juuriosissa muokkautuneet kvartsiittikalliot nykyiseen maanpintaleikkaukseen.

Sinivalkoinen maisema

Kolin jakson kvartsiitti on Pohjois-Karjalan kivilajeista kovin ja kestävin. Siksi se on kulunut ympäröiviä kivilajeja vähemmän ja muodostaa nykyisen vaarajakson rungon. Maiseman korkeuseroissa kuvastuvat myös suuret kallioperän murros- ja siirrosrakenteet. Ukko-Koli on Kolin vaarajakson korkein kohta. Se kohoaa 347 metriä merenpinnan ja 253 metriä idässä laajana sinisenä pintana levittäytyvän Pielisen yläpuolelle. Selvästi suurempi korkeusero yhtä lyhyellä matkalla löytyy vasta Lapista Pelkosenniemen Pyhätunturilta. Kolin valkoisella kvartsiitilla on myös mystisiä ja kulttuurisävytteisiä merkityksiä. Alueen luoliin, lohkareisiin ja jyrkänteisiin liittyy rikas tarinaperinne. Koli lienee ollut esihistoriallisena aikana uskonnollinen ja hallinnollinen keskus noitineen sekä käräjä-, uhri- ja palvontapaikkoineen. Kolilta Pieliselle avautuva näkymä on myös yksi Suomen kansallismaisemista. Se nousi venäläistämiskausina (sortovuodet) 1899-1905 ja 1908-1917 Suomen taiteessa tuolloin vallinneen karelianistisen suuntauksen myötä eräänlaiseksi kansallisen identiteetin symboliksi.

Stromatoliittikivi, Suomen vanhin fossiili - Outokummun Geologinen Aikajana

 

Stromatoliittikivi, Suomen vanhin fossiili

 

Stromatoliitti, Suomen vanhin fossiili Outokummun geologisella aikajanalla.Kuvassa stromatoliittikiveä, Suomen vanhinta fossiilia Outokummun geologisella aikajanalla.

Näytelohkare on 2 100 miljoonaa vuotta vanha kivettynyt poikkileikkauskappale muinaismeren rantakerrostumasta. Kivessä näkyvä kerrosrakenne johtuu kalkkiliejusta syntyneiden keltaisten dolomiittikerrosten ja kvartsihiekasta syntyneiden tummasävyisten kerrosten vuorottelusta. Kvartsipitoiset kerrokset erottuvat rapautuneella kivipinnalla kohoumina. Karbonaattipitoiset kohdat ovat syöpyneet painanteiksi.

Lohkare on Peräpohjan liuskealueelta, jonka dolomiitit ovat syntyneet 2 200 – 2 060 miljoonaa vuotta sitten vuorovesirannikolla tai ajoittain kuivuvalla tulvatasangolla mikro-organismien (lähinnä syanobakteerien) sitomasta ja saostamasta kalkkiliejusta. Kiven kerroksellisuus ja siinä näkyvät pilvimäiset rakenteet eli stromatoliitit ovat syntyneet mikrobien kasvuun ja aineenvaihduntaan liittyvän sedimenttiaineksen kerrostumisen ja saostumisen kautta. Olosuhteiden muutokset kuvastuvat kerrosrakenteena.

Näytekivessä kerrostumistapahtuman syklisyys erottuu erityisen hyvin. Kivipinnan keskellä on syanobakteeriyhdyskunnan hiekkakerroksen päälle tuottamia komeita pilvimäisiä muotoja. Niitä peittää kvartsihiekkakerros, joka näyttää tukahduttaneen syanobakteeriyhdyskunnan toiminnan. Hiekkakerroksen yläpuolella näemme jälleen kalkkiliejukerroksia. Todennäköisesti kalliossa on näytekappaleen yläpuolella ollut seuraavaa kehityssykliä edustavia suuria stromatoliittipilviä ja niiden päällä jälleen tulvan tuoma hiekkakerros.

Fossiileja moderneissa tiloissa

Rakennuskiviteollisuudessa dolomiittikivi tunnetaan nimellä marmori. Etelä-Lapin arvokkaimmat dolomiittikohteet on suojeltu, mutta paria esiintymää on hyödynnetty myös rakennuskivenä. Suomen vanhimpiin fossiileihin voi tutustua vaikkapa Rovaniemellä Lappia-talon aulassa tai Helsingissä Porthanian aulatiloissa. Marmorilaatat on yleensä sahattu muinaisen merenpohjan suuntaisesti, jolloin stromatoliitit näkyvät levyissä loivina aaltoina. Harvinaisempia ovat alkuperäistä kerrostumistasoa vastaan kohtisuorat leikkaukset, joissa korostuvat rakenteen pilvimäiset muodot.

Evoluution menestyjät

Parhaan käsityksen näytelohkareen synty-ympäristöstä saisi matkustamalla Australian Shark Bayhin, jonka rantavesissä vastaavia stomatoliittirakenteita syntyy vielä nykyäänkin. Vertaus Shark Bayn alueeseen toimii myös siinä mielessä, että Etelä-Lapin stromatoliittien syntyessä Fennoskandian kilpi sijaitsi suunnilleen samalla leveysasteella.

Maapallon vanhimmilla tunnetuilla stromatoliittikivillä on ikää 3 500 – 3 700 miljoonaa vuotta. Syanobakteerit ovat siis melkoisia evoluution menestyjiä. Maapallon elollisen luonnon kannalta ikivanhat syanobakteerikentät olivat ensiarvoisen tärkeitä. Ne panivat alulle Maapallon hapellisen ilmakehän synnyn raivaten siten tietä esimerkiksi ihmisten kaltaisille hapen varassa eläville eliömuodoille.

Viinijärven Liuske - Outokummun Geologinen Aikajana

 

Viinijärven liuske