Yllätysten joulukalenteri: Graniitti on 1,8 miljardia vuotta vanhaa kamaa jalkojesi alla

Graniittisia katukiviä Hämeenlinnan torilla. Kuva: Jari Mäkinen
Graniittisia katukiviä Hämeenlinnan torilla. Kuva: Jari Mäkinen
Graniittia. Kuva: Jari Väätänen, GTK
Kivilajien eri päätyyppien muodostuminen aineen suuren kiertokulussa. Kuva: Tapani Tervo, GTK.

Yleensä täällä Tiedetuubissa kehotamme lukijoitamme katsomaan ylöspäin taivaalle. Nyt kuitenkin kannustamme katomaan alas katukiveykseen. On aika todennäköistä, että siellä on graniittia. Se ei sinällään ole yllätys, mutta sen tarina saattaa olla monelle hämmästys.

Graniittia on ympärillämme joka puolella, koska se on Suomen kallioperän yleisimpiä kivilajeja ja maanuoren yleisin kivilaji.

Graniitti on lisäksi kestävää ja helppohoitoista, joten sitä käytetään paljon rakentamiseen: katukiveyksien lisäksi siitä tehdään rakennusten kivijalkoja, kokonaisia talojakin, veistoksia sekä hautakiviä, ja myös sisätiloissa on mm. graniittisia tasoja keittiöissä ja kylpyhuoneissa.

Graniitti kuuluu jähmettyneisiin kivilajeihin eli magmakivilajeihin ja niiden alaryhmään syväkivilajit. Se koostuu kvartsista, kiilteestä, maasälvästä ja joskus myös sarvivälkkeestä, jotka näkyvät selvinä rakeina kiven pinnassa.

Mineraalit ovat ehtineet järjestäytyä ja muodostaa suurehkoja, silmin havaittavia kiteitä, joska graniitti on syntynyt hitaasti jäähtymällä eli intrusiivisesti magmapesäkkeissä syvällä maan kuoressa.

Koska Suomen graniitit ovat peräisin hyvin syvältä, ovat ne varsin vanhoja, yli 1800 miljoonaa vuotta vanhoja.

Koska maapallon ikä on noin 4,5 miljardia vuotta (4500 miljonaa vuotta), ovat katukiveyksen graniitit muodostuneet jotakuinkin silloin, kun planeettamme oli puolet iältään nykyisestä.

Nimi "graniitti" tulee  latinan sanasta granum eli rae.

Vanhaa kamaa

Suomen kallioperä kuuluu Fennoskandian kilpialueeseen, joka ulottuu Norjasta Ruotsin ja Suomen kautta Länsi- ja Luoteis-Venäjälle.

Kilpi tarkoittaa laajaa aluetta, jossa vanha, kiteinen (eli magmakivistä tai metamorfisista kivistä koostuva) kallioperä on näkyvissä tai ohuen maaperän peitossa, mutta ei siis esimerkiksi nuorten sedimenttikivien peittämä, kuten Virossa.

Itä- ja Pohjois-Suomessa on yli 2500 miljoonaa vuotta vanhoja ns. arkeeisiksia alueita. Pääosa kallioperästämme on kuitenkin nuorempaa, noin 2500–1600 miljoonaa vuotta vanhaa.

Kiinnostavin geologinen ajanjakso Suomen seuduilla oli 1900–1800 miljoonaa vuotta sitten, kun tänne syntyi korkea vuoristo, Svekofennidit.

Maapallo oli tuolloin kovin toisenlainen: alue, missä Suomi on nykyisin, oli noin 1800 miljoonaa vuotta osa suurempaa maa-aluetta nimeltä Fennoskandian kilpi tai Baltian kilpi.

Se puolestaan oli osa muinaista supermannerta, jota kutsuttiin nimellä Columbia. Todennäköisesti nyky-Suomen seudut olivat tuolloin olennaisesti etelämpänä nykyisen Grönlannin eteläpuolella. 

Mannerlaattojen myllerryksessä Svekofennidien vuoristo ei kestänyt kauaa. Se kului pois jo muutamassa sadassa miljoonassa vuodessa, mutta sen pohjaosat muodostavat nykyisen kallioperämme.

Kun kävelet siis kadulla ja korkosi kopsahtavat (tai lätsähtävät loskan kanssa) katukiveykseen, niin kävelet ammoisen vuorijonon juurikiven päällä – jos kivi on suomalasta.

Suurin graniitin myyjä maailmassa on Intia, mikä toimittaa noin 30 % kaikesta maapallolla käytetystä graniitista. Seuraavana tulevat Brasilia (15 %) ja Kiina (10 %), joiden jälkeen listalla ovat etenkin koristegraniittia tuottavat Espanja ja Italia.

Kaikkein vanhimmat graniitit ovat yli 2,5 miljardia vuotta vanhoja, ja niitä on esimerkiksi Kanadassa ja Australiassa.

Nuorempi graniitti, niin sanottu fanerozooinen graniitti, on syntynyt viimeisten 541 miljoonan vuoden aikana. Sellaista löytyy esimerkiksi Brittein saarilta.

Graniittia. Kuva: Jari Väätänen, GTK

Mitä se graniitti on?

Yllä olevassa kuvassa (joka on GTK:n Kivioppaasta, kuvaaja Jari Väätänen) näkee selvästi, miten graniitti koostuu vaaleasta kvartsista, tummasta kiilteestä ja punertavanharmaasta maasälvästä. Joskus mukana on myös hieman sarvivälkettä.

Graniitin väri vaihtelee melko paljon maasälvän värin ja määrän mukaan tumman punaruskeasta vaaleanharmaaseen. 

Myös raekoko vaihtelee muutamasta sentistä alle milliin. Kuvassa rakeet ovat varsin suuria ja karkeita, eli kyseessä on porfyyrinen graniitti, jossa maasälpärakeet asettuneet samansuuntaisiksi.

Graniitin tyypillinen kemiallinen koostumus on 70–77 % piidioksidia, 11–13 % alumiinioksidia, 3–5 % kaliumoksidia, 3–5 % natriumoksidia, 1 % kalkkia, 2–3 % rautaa, ja alle 1 % magnesiumia ja titaania. Siinä on toisinaan myös pieniä määriä uraania ja toriumia.

Graniittikiteiden joukossa tavataan toisinaan jalokivistä beryllejä ja topaaseja.

Graniitti valittiin vuonna 1989 Suomen kansalliskiveksi samalla kun Suomen maakunnille valittiin omat maakuntakivet. 

Maakuntakivistä kiinnostavin graniittimielessä on Kymenlaakson rapakivi, sillä se on graniitin omalaatuinen, haperoinen versio, jota esiintyy hyvin harvoissa paikoissa. Suomi onkin geologien parissa niin tunnettu rapakivestään, että rapakivi on saunan ohella ainoa sana, jonka merkitys suomenkielisessä muodossaan tunnetaan kaikissa sivistyskielissä.

Rapakivestä voi lukea lisää esim. tästä erinomaisesta Suomen geologisen seuran artikkelista.

Kivilajien eri päätyyppien muodostuminen aineen suuren kiertokulussa. Kuva: Tapani Tervo, GTK.

Kivilajien eri päätyyppien muodostuminen aineen suuren kiertokulussa. Graniitti on magmakiviin kuuluva syväkivi. Kuva: Tapani Tervo, GTK.

Fun fact

Meteoriitit luokitellaan kivi- ja rautameteoriitteihin, mutta kivimeteoriiteissa ei ole koskaan graniittia – se on niin maaperäinen kiviaines. Jos siis oletat löytäneesi mereoriitin ja se on selvästi graniittia, niin kyseessä on ihan kotoinen kivi. 

Mars-mönkijä löysi merkkejä muinaisesta "mannerkuoresta" Markus Hotakainen Ke, 15/07/2015 - 13:11

Marsin Gale-kraatterissa vaeltava Curiosity on löytänyt kiviä, jotka ovat mahdollisesti peräisin Marsin muinaisesta, graniittisesta kuorikerroksesta. Sellaisesta ei ole aiemmin nähty jälkeäkään.

Marsia on pidetty lähes kauttaaltaan kivilajeiltaan basalttisena planeettana. Sikäläiset magmakivet ovat yleensä tummia ja varsin tiheitä, eli samanlaisia kuin maankuoressa valtamerten pohjassa, tai Islannissa ja Havaijulla. Curiosityn laskeutumisalueella eli Gale-kraatterissa on kuitenkin myös vaaleita ja hyvin vanhoja kiviä, joilla on ikää pyöreästi neljä miljardia vuotta.

"Olemme nähneet kulkijan reitin varrella kauniita kiviä, joissa on suuria, vaaleita kiteitä, ja se on Marsissa melkoisen odottamatonta", hämmästelee Roger Wiens, Curiosityn "lasertykin" eli ChemCam-instrumentin päätutkija. "Yleisesti ottaen vaaleiden kiteiden tiheys on pieni, joten niitä on runsaasti Maan mantereiden magmakivissä."

Ranskalais-amerikkalainen tutkijaryhmä selvitti kaikkiaan 22 kiven koostumuksen ChemCamin avulla. Tulosten mukaan vaaleissa kivissä on runsaasti maasälpää ja mahdollisesti myös kvartsia. Siten ne muistuttavat omalla planeetallamme esiintyvää graniittia, jota on maankuoressa mannerten alueella.

Koostumukseltaan tutkitut marsilaiset magmakivet ovat lähimpänä meikäläistä tonaliitti-trondhjemiitti-granodioriittia, joka hallitsi mantereista maankuorta arkeeisella aionilla yli 2,5 miljardia vuotta sitten.

Gale-kraatteri syntyi noin 3,6 miljardia vuotta sitten. Sen reunavallit muodostavat 2–3 kilometrin paksuisen läpileikkauksen punaisen planeetan vieläkin varhaisempaan menneisyyteen. Kraatteriin sirottuneita pieniä irtokiviä on mahdoton tutkia planeettaa kiertävillä luotaimilla, joten Curiosity on jälleen kerran osoittanut olevansa kaiken siihen käytetyn ajan, vaivan ja rahan arvoinen. 

Tutkimuksesta kerrottiin Los Alamosin kansallisen laboratorion uutissivuilla ja se on julkaistu Nature Geoscience -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: NASA/JPL-Caltech/LANL/IRAP/U. Nantes/IAS/MSSS

Päivän kuva 22.8.2013: Rapakivi Toimitus To, 22/08/2013 - 01:20

Eräs jännittävimmistä – jos kysyt geologilta – Suomen maaperä kivilajeista on rapakivi: sitä ei tavata Suomen ja Venäjän lisäksi kuin muutamissa muissa paikoissa maailmassa (esim. pakoittain Pohjois- ja Etelä-Amerikassa, Baltassa, Grönlannissa, eteläisessä Afrikassa, Intiassa ja Kiinassa).

Se on saanut nimensä siitä, että plagioklaasikehän ja kalimaasälpäkeskuksen erilaisen lämpölaajenemisen seurauksena se rapautuu helposti murenevaksi soraksi eli moroksi. Rapakivi on sanana lainattu suomesta muihin kieliin, esimerkiksi englannissa se on muodossa Rapakivi granite ja saksassa Der Rapakiwi. Tämä johtuu siitä, että kivilaji on dokumentoitu ensimmäiseksi Suomessa; näin teki Jakob Sederholm vuonna 1891.

Rapakivi on erikoinen graniitti, ja Suomen suurin rapakivialue, ns. Viipurin rapakivigraniiti, on kaakkois-Suomessa Kymenlaaksossa sekä siitä eteenpäin Venäjän puolella Viipurin ympäristössä. Rapakiven väri ja rakenne vaihtelee huomattavasti. Yleisin rapakivityyppi on Viipurin mukaan nimensä saanut viborgiitti, jossa pyöreitä, punertavia maasälpärakeita ympäröi vihertävän harmaa maasälpä- vaippa. Kymenlaakson maakuntakivi on harvinaisempaa punaista, varsin karkearakeista rapakivityyppiä, jossa on punaisia, pyöreitä maasälpärakeita, muttei harmaata maasälpävaippaa niiden ympärillä.

Punaista graniittia louhitaan Anjalankoskella, Kotkassa ja ennen kaikkea Virolahdella. Graniittisen rakennuskiven louhinta alkoi suuressa mittakaavassa 1700-luvun alussa. Päälouhokset sijaitsivat Virolahden Pyterlahdessa, josta vietiin suuret määrät kiveä Pietarin rakentamiseen. Rakentaminen vilkastui Ison Vihan jälkeen, sillä Uudenkaupungin rauhassa vuonna 1721 mm. Virolahti ja sen kivilouhokset liitettiin osaksi Venäjän valtakuntaa. Pyterlahden kiveä on näyttävästi esillä mm. Pietarin Iisakin kirkon 102 pylväässä ja Aleksanteri I:n patsaassa. Patsaan jalustana on 25,6 m korkea, yhdestä rapakivipaadesta tehty pyöreä, ylöspäin lievästi suippeneva pylväs, jonka halkaisija on alhaalla 3,66 m ja ylhäällä 3,19 m.

Lisätietoa niin Kymenlaakson rapakivestä kuin muistakin Suomen alueiden tyypillisistä kivilajeista on Geologian tutkimuskeskuksen erinomaisella Maakuntakivi-sivustolla, mistä on linkki myös laajemmin kiviharrastusta esittelevään tietopakettiin.

Kuva: GTK