Tutkimusmatka maanalaiseen maailmaan: Osa 1

Suomen vakaa ja vanha kallioperä on syntynyt pala kerrallansa. Uusien palasten muodostumisen myötä myös sijaintimme on muuttunut ja maamme on kulkenut maapalloa muinaisten ja nykyisten mantereiden osana.

Maapallon sisällä toimivat väkevät voimat pystyvät siirtämään mantereita, rikkomaan ne palasiksi ja muokkaamaan jähmeät kivimassat vuoristoiksi. Muutokset ovat äärimmäisen hitaita ja tulokset näkyvät vasta vuosimiljoonien kuluessa. Näiden geologisten prosessien tuloksia lähdin ihailemaan Espooseen Geologian tutkimuskeskukseen. Kävin myös tutkimassa miltä näyttää syvällä maan syvyyksissä ja millaisin menetelmin siellä on muinoin työskennelty.

Geologisessa tutkimuskeskuksessa

Espoon Otaniemessä sijaitsevan Geologisen tutkimuskeskuksen tehtävä on muun muassa kartoittaa ja tutkia maankamaraa ja sen luonnonvaroja sekä luoda uusia kestävään kehitykseen tähtääviä innovaatioita. GTK:n näyttelyssä esitellään maapallon geologista kehitystä syntyhistorian kautta nykypäivään. Näyttelyssä kerrotaan myös niistä tapahtumasarjoista, jotka muokkaavat maapallon pintaa ja sen sisusta sekä siitä mitä kaikkia raaka-aineita maa pitää sisällänsä.

Maapallon rakenne

Maa koostuu ytimestä, vaipasta ja ohuesta kuoresta. Kuorta ja vaipan yläosaa kutsutaan kivikehäksi. Se koostuu joukosta suurempia ja pienempiä laattoja. Näiden laattojen rajoilla tapahtuva liike saa ne joko erkaantumaan toisistaan, työntymään toistensa alle tai liukumaan sivuttain toistensa ohitse. Laattojen rajoilla ja niiden alaspainumisvyöhykkeissä esiintyy syviä maanjäristyksiä. Alaspainumisen ansiosta syntyvä kivisula kohoaa maanpinnalle ja purkautuu tulivuorten kautta.

Geologisten tapahtumasarjojen vaikutukset

Vuoria ja tulivuoria syntyy useiden geologisten tapahtumien ansiosta. Kaikkein korkeimmat vuoristot ovat saaneet alkunsa mantereiden törmätessä toisiinsa. Mantereiden kasautumista on geologisen historian aikana tapahtunut useita kertoja, jolloin niistä on muodostunut supermanner. Viimeisin tällainen supermanner, Pangea on ollut noin 200 miljoonaa vuotta sitten.

Irtaimen maalajien kovettuessa syntyy sedimenttikiviä. Mannerlaattojen reunavyöhykkeissä nämä sedimenttikivet saattavat joutua syvälle maankuoreen ja sieltä edelleen vaippaan. Niiden sisältämä vesi, kuumuus ja painevaihtelut aiheuttavat sulamista ja magman muodostumista. Kun magmat kohoavat maankuoressa ja purkautuvat maanpinnalle, rapautuminen käynnistyy uudelleen.

Maa on ainoa tiedossa oleva planeetta, jonka ilma-, vesi- ja kivikehä muodostavat toisiinsa vaikuttavan systeemin. Tämän systeemin tasapaino pitää yllä niitä olosuhteita, jotka luovat elämän edellytykset maapallolla.

 

Kivilajit rakentuvat mineraaleista

Geologisessa tutkimuskeskuksessa pääsen tutustumaan myös sen kattavaan mineraali- ja kivilajikokoelmaan.

Mineraaleja voidaan pitää kivilajien rakennusosina. Karkearakeisessa kivessä mineraalit näkyvät jo paljaalla silmällä. Jokaisella mineraalilla on oma kemialllinen koostumuksensa sekä säännöllinen hilarakenne, johon alkuaineiden atomit ovat järjestäytyneet.

Kivien ikämääritykset

”Geologiassa menneisyys on nykyisyyden avain”, lausui brittiläisgeologi Charles Lyell jo 1830-luvulla. Sillä hän tarkoitti, että nykyisin luonnossa vaikuttavat voimat ja ilmiöt ovat avain menneisyyden ymmärtämiseen.

Kiven ikä voidaan määrittää selvittämällä joko sen suhteellinen tai absoluuttinen ikä. Suhteellinen ikä selvitetään kiven kerrosjärjestyksen, epäjatkuvuuden ja leikkaussuhteiden perusteella.

Absoluuttisen iän määrittämisessä hyödynnetään sitä tietoa, että radioaktiiviset aineet hajoavat vakionopeudella. Mittaamalla määräsuhteet mineraalissa, pystytään laskemaan mineraalin kiteytymisikä, joka on useimmissa tapauksissa sama kuin kiven ikä. Ikämääritykset ovat erittäin tärkeitä kun tutkitaan kallioperän kehityshistoriaa.

Suomessa kallioperä on hyvin vanhaa ja se on muodostunut 3000-1400 miljoonan vuoden kuluessa. Yleisin kivilajimme on magmakiviin kuuluva graniitti. Sulasta kiviaineksesta syntyvät magmakivet ovat lähtöisin maapallon vaipasta taikka sen kuoresta. Ne ovat ympäröivää ainesta kuumempia ja keveyempiä ja niiden tunkeutuessa ylös, ne muodostavat sulasäilöitä maan alla tai ne purkautuvat maan pinnalle saaden aikaan tulivuoria. Jäähtyessä magmasta kiteytyy syväkiviä, kuten graniitteja.

Suomen kallioperä suotuisa jalo- ja korukivien esiintymiselle

Suomesta on löydetty yli sata korukäyttöön soveltuvaa kivimateriaalia, joiden joukkoon mahtuu myös arvomineraaleja, kuten timantteja, rubiineita, safiireita ja smaragdeja. Liikevaihdoltaan ja louhintamääriltään merkittävin korukivemme on sateenkaaren väreissä hohtava spektroliitti, jota louhitaan ainakin Lappeenrannan kaupunkiin kuuluvalta Ylämaalta. Muita pisimpään hyödynnettyjä jalo- ja korukiviä ovat muun muassa berylli, topaasi ja kuvassa esiintyvä savukvartsi.

 

Masuunin kuona

Tämä turkoosin värinen näyte on masuunin kuonaa, jota syntyy masuuniprosessin sivutuotteena, kun masuunin kuumuudessa kalsiumoksidi sitoo itseensä epämetalliyhdisteitä. Vaikka kuonat ovatkin malmin jalostuksessa syntyviä sivutuotteita, niitä voidaan hyödyntää muun muassa maanparannusaineena sekä sementin raaka-aineena.

 

Ametisti

Muinaiset kreikkalaiset valmistivat violetinvärisestä kvartsimuunnoksesta, ametistista muun muassa astioita, koska sen uskottiin suojelevan omistajaansa päihtymykseltä. Suomessa ametistikaivos löytyy Lapin Luostolta.

 

Malakiitti

Voimakkaan vihreää malakiittia muodostuu kuparimalmien muuttumistuloksena. Kerääjien keskuudessa haluttuja ovat yksiväriset tai silminnähtäviä kiteitä sisältävät kappaleet. Malakiittia on käytetty jo antiikin ajoilta asti ja keskiajalla sillä uskottiin olevan vaaroilta suojeleva vaikutus. Se on hyvin suosittu myös korukivenä ja sen lisäksi sitä käytetään muun muassa pienten laattojen, veistosten ja koriste-esineiden raaka-aineena.

 

Kvartsi

Yksi yleisimmistä kivilajeja muodostavista mineraaleista on kvartsi. Suomessa kvartsia louhitaan Pohjois-Savoon kuuluvasta Nilsiästä. Kvartsi on usein väritöntä, mutta sitä löytyy myös värillisinä muunnoksina. Tämä punainen madeirakvartsi on peräisin Brasiliasta.

 

Mineraalien merkitys

GTK:n näyttelyn lopuksi käyn vielä kurkistamassa yhtä mielenkiintoista kiveä, jonka alkuperä ulottuu peräti 384 400 kilometrin päähän Maasta. Kyseessä on vuonna 1972 Apollo XVII -lennolta poimittu pikkuruinen kuukivi.

Kuun mineraalivarantoja on lähivuosikymmenten aikana tutkittu muun muassa kuun pinnalta otettujen näytteiden ja kaukokartoitusmenetelmien avulla. Saattaa olla, että tulevaisuudessa kuun raaka-aineita päästään hyödyntämään myös taloudellisesti. Ihmiskunta on hyödyntänyt maankamaran mineraalisia raaka-aineita jo vuosituhansia ja nyky-yhteiskunta onkin täysin riippuvainen niistä.

Kaivosteollisuus Suomessa

Kaivosteollisuus pitää sisällään metallisten malmien louhinnan ja jalostuksen, sekä teollisuusmineraalituotannon.

Suomessa on toiminut yhteensä tuhat metallimalmi-, teollisuusmineraali tai karbonaattikivikaivosta. Malmin etsinnässä ainoastaan yksi tuhannesta etsintäprojektista johtaa kaivoksen avaamiseen. Taloudelliset suhdanteet vaikuttavat siihen päätyykö mineraaliesiintymä hyödynnettäväksi malmiksi.

Saadakseni hiukan paremman käsityksen kaivoksista ja kaivostoiminnasta, on aika laskeutua sinne itse. Otaniemestä lähden ajamaan kohti Lohjaa, jossa kaivostoiminnalla on jo pitkät perinteet.

 

Älyhissillä maan alle

Lohjan Tytyrin kaivokseen saavuttuani saan ensitöikseni katsottavaksi kaivostoimintaa käsittelevän esittelyvideon. Lyhyen videon jälkeen asettelen kypärän päähäni ja astun oppaan johdolla älyhissiin, jonka ylhäällä sijaitsevasta valotaulusta saan tarkkailla hissin syvyystasoa ja etenemisnopeutta. Hissi kuljettaa minut nopeaa vauhtia syvälle maan uumeniin.

Osa 2. julkaistaan maanantaina 1.1.2018.