Kaakkois-Suomen kallioperän synty. Juha Karhu Helsingin yliopisto, Suomen Kansallinen Geologian Komitea Geologian päivä 27.8.

Transkriptio

1 Kaakkois-Suomen kallioperän synty Juha Karhu Helsingin yliopisto, Suomen Kansallinen Geologian Komitea Geologian päivä , Imatra Kaakkos-Suomen kallioperä

2 Suomen kallioperä Fennoskandian kilven kallioperä syntyi miljoonaa vuotta sitten Physicumin kivikartta Kaakkos-Suomen kallioperä

3 Suomen kallioperä: kirjallisuutta Lehtinen, Nurmi, Rämö, Suomen kallioperä 3000 vuosimiljoonaa. Avoimena Suomen geologisen seuran sivuilta. (Osittain vanhentunut) Lehtinen, Nurmi, Rämö, Precambrian geology of Finland. Key to the Evolution of the Fennoscandian Shield. (Ajantasaisempi yleisesitys englanniksi, ei löydy verkosta) Korja, A., Lahtinen R., Nironen, M., The Svecofennian orogen: a collage of microcontinents and island arcs. In Gee, D. G. & Stephenson, R. A. (eds) European Lithosphere Dynamics. Geological Society, London, Memoirs, 32, (Haastava tieteellinen esitys mantereen kasvusta laattatektoniikan kautta) Suomen kallioperäkartta - saumaton digitaalinen versio: (kaikille avoin) geologia.fi Suomen Kansallisen Geologian Komitean ylläpitämä sivusto Kaakkos-Suomen kallioperä

4 Prekambrin geologinen aikataulu Luokittelusta vastaa IUGS:n kansain-välinen stratigrafiakomissio Prekambri = ikä >541 Ma Prekambrin eonit: haadeinen, > 4000 Ma, ennen mantereita arkeeinen, Ma proterotsooinen, Ma Prekambrin maailmankaudet (Era) : yleisessä käytössä ovat paleo-, meso ja neo-etuliitteilllä nimetyt maailmankaudet Kaudet (periods) eivät laajassa käytössä Kaakkos-Suomen kallioperä

5 Suomen kallioperäkartta - Saumaton digitaalinen versio: katseltavissa GTK sivuilla Arkeeinen (>2500 Ma) kratoni (vanha stabiili alue) Paleoproterotsooista ( Ma) uutta mantereellista kuorta Geological Survey of Finland, Espoo, Finland Kaakkos-Suomen kallioperä

6 à Suomen kallioperä tai Maankamara Kaakkos-Suomen kallioperä

7 Graniittia, ikä n Ma Kiillegneissiä, ikä n Ma Rapakivigraniittia, ikä n Ma à Suomen kallioperä tai Maankamara Kaakkos-Suomen kallioperä

8 Breksia: rakenteet paljastavat kivilajien ikäsuhteet J. Oikkonen Intrusiivibreksia Vehmaan rapakivigraniitin kontaktissa Kustavissa. Murskaleet kiillegneissin ja graniitin seoskivilajia (migmatiittia), välimassa rapakivigraniittia. Kuva Juha Oikkonen. Kaakkos-Suomen kallioperä

9 Laattatektoniset ympäristöt Laattatektoninen teoria selittää, miten mantereet liikkuvat, törmäilevät ja kasvavat Laattatektoniikka perustuu uuden merellisen kuoren syntyyn keskiselänteillä ja tuhoutumiseen subduktiovyöhykkeissä Kähkönen, Y., Lehtinen, M Geologian peruskäsitteitä. Sivut teoksessa: Lehtinen, M., Nurmi,P., Rämö, T. Suomen kallioperä 3000 vuosimiljoonaa. Suomen Geologinen Seura, Helsinki. Kaakkos-Suomen kallioperä

10 Subduktio ja kaarisysteemi Subduktiovyohykkeen päälle muodostuu vulkaaninen kaari, joka törmätessään mantereen reunaan kasvattaa mannerkuorta Laattaliikuntoihin ja subduktioympäristöön liittyy paljon syvän meren sedimentaatiota, hiekkoja, savia, grauvakoita Kähkönen, Y., Lehtinen, M Geologian peruskäsitteitä. Sivut teoksessa: Lehtinen, M., Nurmi,P., Rämö, T. Suomen kallioperä 3000 vuosimiljoonaa. Suomen Geologinen Seura, Helsinki. Kaakkos-Suomen kallioperä

11 Esimerkki nykypäivästä: Sundan kaari Tambora Kaakkos-Suomen kallioperä

12 Orogenia, orogeniavyöhyke Laattatektoniset törmäykset synnyttävät orogenian 1. Mantereellisen laatan ja esim saarikaaren törmäys (akreetioorogenia), esimerkki alueesta eteläinen Alaska 2. Kahden mantereellisen laatan törmäys (törmäysorogenia), esimerkki alueesta Alpit ja Intia 3. Merellinen kuori raskaampana vain subduktoituu eikä tuota törmäyksiä Orogeniavyöhyke (orogenic belt) Törmäysten vaikutusalue, jota luonnehtii poimutus, siirrostuminen, alueellinen metamorfoosi ja magmaattinen aktiivisuus Orogenia tuottaa orogeniavyöhykkeen Kaakkos-Suomen kallioperä

13 Minkälainen oli Fennoskandian alue noin 1900 Ma sitten: Svekofenninen orogenia Svekofenninen orogenia kuvaa usean akreetio- ja törmäystapahtuman summavaikutusta Idässä vanhempi arkeeinen Karjalalainen kratoni Lännessä orogenia muodosti uutta mantereellista kuorta vanhan kratonin kylkeen Kaakkos-Suomen kallioperä

14 Kiillegneissien alkuperä Subduktiovyöhykkeisiin ja laattojen törmäyksiin liittyy meren syvänteitä, mihin kerrostuu sedimenttejä Grauvakka on turbidiittivirtausten syvänteisiin kerrostamaa huonosti lajittunutta savi-hiekkasedimenttiä Metamorfoosi muuttaa grauvakan kiillegneissiksi Kuva: Grauvakka, Tampereen vyöhyke (Kuva: Y. Kähkönen) Kaakkos-Suomen kallioperä

15 Zirkonit grauvakoissa ja kiillegneisseissä Päämineraalien kvartsin, maasälpien ja kiilteen lisäksi grauvakat ja kiillegneissit sisältävät zirkonimineraaleja Zirkonit voidaan yksitellen ajoittaa uraanin ja lyijyn isotooppien avulla Zirkoni siirtyy sellaisenaan lähtömateriaalista grauvakkaan, joten se antaa lähtömateriaalin iän Tiedämme, mistä Kaakkois-Suomen kiillegneissit ovat lähtöisin, ja milloin ne kerrostuivat Claesson et al. (Precambrian Research, 1993) Kaakkos-Suomen kallioperä

16 Zirkonit grauvakoissa ja kiillegneisseissä Grauvakoiden ja kiillegneissien zirkoneiden joukossa on - arkeeisia, >2500 Ma ikäisiä, jokikuljetuksen kautta paikalle tulleita zirkoneita Nuorempia, n Ma ikäisiä saarikaarista ja muista orogeenisista muodostumista tulleita rakeita - Claesson et al. (Precambrian Research, 1993) Kaakkos-Suomen kallioperä

17 Tilannekuva 1890 Ma sitten Keiteleen mikromanner on jo törmännyt Keski-Suomen alle Etelässä on lähestymässä kahden subduktiovyöhykkeen erottamana Bergslagenin mikromanner Subduktiovyöhykkeiden ja niiden ympäristön syvänteisiin kertyy grauvakkapatjoja, usein monen kilometrin vahvuudelta Kaakkois-Suomen kiillegneissit Korja et al., 2006 Kaakkos-Suomen kallioperä

18 Manner-manner törmäysorogeniat Ma Idässä ja kaakossa Sarmatian ja Volgo-Uralian kratonit törmäsivät Fennoskandiaan törmäysorogeniassa Syntyi Itä-Euroopan kratoni (Baltica), joka tästä eteenpäin on liikkunut itsenäisenä kappaleena Korja et al., 2006 Kaakkos-Suomen kallioperä

19 Törmäysorogenian vaikutukset Etelä-Suomessa Manner-mannertörmäyksessä nykyisen eteläisen Suomen alue painui kasaan Korjan et al. (2006) mukaan vahventuneessa kuoressa lämpötila nousi ja tuotti sedimenttien osittaisen sulamisen kautta graniitteja Todisteena näiden graniittien sedimenttialkuperästä on korkea alumiinipitoisuus ja runsaasti sedimenttijäänteitä graniittien sisällä Mannerten törmäykset Ma tuottivat lämpöenergiaa, mikä sulatti alueelle aiemmin kertyneitä sedimenttejä ja tuotti graniitteja Kaakkos-Suomen kallioperä

20 Etelä-Suomen myöhäisorogeeniset graniitit Karttakuvassa punaisella kuvattu lateorogenic tarkoittaa kyseistä Ma graniittiryhmää Kaakkos-Suomen kallioperä

21 Itä-Euroopan kratoni eli Baltica Itä-Euroopan kratonin segmentit (Gorbatsev & Bogdanova, 1993) Fennoskandia Volgo-Uralia Sarmatia Fennoskandia Kaakossa nuorempien sedimenttikivien peitossa Luoteessa nuoremman Kaleonidien vuoriston peittämä Edellisten välissä paljastuneena Fennoskandian kilpenä Lahtinen, R., Korja A., Nironen, M Sivut teoksessa Lehtinen, M., Nurmi, P.A., Rämö, O.T. (toim.) Precambrian of Finland Key to the Evolution of the Fennoscandian Shield- Elsevier, Amsterdam. Kaakkos-Suomen kallioperä

22 Mitä tapahtui svekofennisen orogenian jälkeen? Mantereet jatkoivat törmäyksiä ja kasaantuivat lopulta yhteen Nuna supermantereeksi n Ma sitten n. 400 Ma supermannersykli Nuna supermantereen rekonstruktio Zhao et al. (2004) mukaan. Huomaa Baltica omana yksikkönään Kaakkos-Suomen kallioperä

23 Yhteenveto Svekofenninen orogenia synnytti itäisen arkeeisen kratonin kylkeen törmäysten kautta uutta mantereellista kuorta noin 1900 miljoonaa vuotta sitten Subduktiovyöhykkeisiin ja törmäysvyöhykkeiden tuntumaan syntyi merien syvänteitä, mihin kerrostui paksuja grauvakoita. Tänä päivänä useimmat niistä ovat metamorfoosin vaikutuksesta muuttuneet kiillegneisseiksi Kiillegneissien ja grauvakoiden zirkoni säilyttää edelleen muistin lähdealueista ja niiden iästä Suuret manner-mannertörmäykset Ma sitten sulattivat aiempia sedimenttejä ja tuottivat graniittisia sulia Kaakkos-Suomen kallioperä