Mikko Turunen

Erilaiset magmakivet

Magmakivet syntyvät sulan kiviaineksen eli magman kiteytyessä maankuoren syvyyksissä tai maanpinnalla. Maanpinnalle purkautuvaa sulaa kiviainesta sanotaan laavaksi. Magma jähmettyy kiveksi paineen ja lämpötilan laskiessa. Syvällä maankuoressa paine ja lämpötila laskevat hitaasti, jolloin myös magma jähmettyy hitaasti. Maanpinnalla sulan kiviaineksen jähmettyminen on paljon nopeampaa. Sulan kiviaineksen jähmettymisnopeudella on vaikutusta siitä syntyvän kivilajin rakenteeseen.

Magmakivet jaetaan syntysyvyytensä ja rakenteensa perusteella kolmeen ryhmään:

• Syväkivet (plutoniitit), esimerkiksi graniitti
• Juonikivet eli puolipinnalliset kivet (hypabyssiset kivet), esimerkiksi diabaasi
• Pintakivet eli vulkaaniset kivet (vulkaniitit, eruptiiviset kivet), esimerkiksi basaltti

Magmakivien rakenteesta

Gabrolla (syväkivi), diabaasilla (juonikivi) ja basaltilla (pintakivi) voi olla sama mineraalikoostumus, mutta erilaisesta syntysyvyydestä ja jähmettymisnopeudesta johtuen niillä on erilainen rakenne. Gabro on karkearakeinen ja suuntautumaton johtuen sen hitaasta ja häiriöttömästä jähmettymisestä. Basaltti syntyy maanpinnalle purkautuvasta ja nopeasti jähmettyvästä laavasta, joten siitä on havaittavissa muiden pintakivien tapaan selvää juoksurakennetta ja sen raekoko on pieni. Diabaasin raekoko vaihtelee sen mukaan, jähmettyykö se juonen keskellä vai reunoissa. Juonen keskellä jähmettyvä diabaasi on raekooltaan suurempi.

Tasarakeisessa kivessä päämineraalien rakeet ovat lähes yhtä suuria, porfyyrisessä eli hajarakeisessa magmakivessä on muita rakeita suurempia hajarakeita pienirakeisemmassa perusmassassa. Tällaisten kivien kiteytyminen on alkanut syvemmällä maankuoressa, mutta ne ovat purkautuneet maanpinnalle sulan kiviaineksen mukana.

Magmakivissä tavataan joukko erilaisia mineraalien yhteenkasvettumisrakenteita. Graafinen rakenne on yleinen eräissä graniittisissa kivissä. Rakenteessa kvartsi on yhteenkasvettunut kalimaasälvän kanssa siten, että kvartsikoukerot muistuttavat hieroglyfikirjoitusta, tällainen kivilaji on esimerkiksi kirjomaasälpä. Kirjomaasälpä esiintyy usein juonina.

Diabaaseille tyypillisiä rakenteita ovat ofiittinen ja diabaasinen rakenne. Rakenne on ofiittinen, jos suurten pyrokseenikiteiden sisässä on pieniä levymäisiä plagioklaasikiteitä ja diabaasinen, jos plagioklaasikiteet ovat suuria ja niiden välissä on pyrokseenikiteitä.

Laavasyntyisissä kivissä voivat laavan kaasurakkulat myöhemmin täyttyä sekundäärisillä mineraaleilla, kuten erilaisilla kvartsimuunnoksilla (akaatti, kalsedoni, vuorikide), kalsiitilla, kloriitilla ja epidootilla. Täyttyneitä rakkuloita kutsutaan manteleiksi ja kiveä mantelikiveksi.

Syväkivet

Syväkivet syntyvät magmasta kiteytymällä syvällä maankuoressa, missä kiteytyminen voi kestää miljoonia vuosia. Syväkivet ovat karkearakeisia johtuen niiden hitaasta jähmettymisestä. Jähmettymisen hetkellä lämpötila ei laske jyrkästi, vaan magman jäähtyminen tapahtuu hitaasti ja mineraaleilla on aikaa kiteytyä ja kasvaa rakeiksi, jotka erottuvat paljain silmin. Rakeet ovat järjestäytymättömiä eikä minkäänlaista suuntautumista ole havaittavissa. Kivilajit ovat hyvin kompakteja.

Mineraalien kiteytyvät tietyssä järjestyksessä. Ensin muodostuvat malmit (magnetiitti, ilmeniitti) ja eräät syväkivissä harvinaisina esiintyvät mineraalit (titaniitti, zirkoni), sitten seuraavana tummat mineraalit (pyrokseenit, amfibolit, kiilteet), näiden jälkeen kiteytyvät maasälvät ja viimeisenä kvartsit. Ensin kiteytyvillä on tilaa ja ne voivat muodostua omamuotoisiksi, viimeiset joutuvat tyytymään saatavissa olevaan tilaan. Siksi syväkivien kvartsi ei ole kidemuodossaan.

Järjestyksessä graniitti – dioriitti – gabro – peridotiitti muuttuvat syväkivet väriltään tummemmiksi tummien mineraalien osuuden lisääntyessä. Kivien tummuusaste on niiden paras tuntomerkki. Joitakin kivilajeja esiintyy näiden neljän pääkivilajin väleissä, muuta niitä pidetään näiden johdannaisina.

Syväkivien ominaispaino kasvaa samassa järjestyksessa graniitti – dioriitti – gabro – peridotiitti samalla kuin niiden piihapon (SiO2) määrä pienenee. Vähenevän piihappomäärän mukaan sanotaan, että graniitit ovat happamia, dioriitit neutraaleja, gabrot emäksisiä ja peridotiitit ultraemäksisiä kiviä.

Pallokivet ovat syväkivien poikkeavia rakennetyyppjä. Pallokivet ovat samankeskisistä palloista ja perusmassasta koostuvia kiviä, joissa on pallojen kehien lisäksi havaittavissa säteittäisrakennetta. Pallokivien koostumus vaihtelee, on olemassa mm. pallograniitteja, pallodioriitteja, pallogabroja ja palloperidotiitteja. Esiintymät ovat pieniä ja ne ovat Suomessa yleensä rauhoitettuja.

Syväkivien tuntomerkkejä:

• Kiteisiä
• Raekoko suuri (paljain silmin erottuvia)
• Mineraalit sekaisin, ei suuntausta
• Ei onteloita, kompakteja
• Rapautuessa syntyvät muodot yleensä pyöreitä
• Erotetaan toisistaan lähinnä tummuuden perusteella

Syeniitti on ulkonäöltään graniittia muistuttava syväkivilaji, joka sisältää kalimaasälvän lisäksi biotiittia ja sarvivälkettä, mutta ei lainkaan kvartsia. Syeniittiä vastaava juonikivilaji on syeniittiporfyyri.

Graniitti on kalimaasälpää, plagioklaasia, kvartsia ja biotiittia tai sarvivälkettä sisältävä syväkivilaji. Pääasiassa maasälpien värin mukaan graniitti on tavallisesti punaista tai harmaata. Rakenteeltaan se on tavallisesti tasarakeista. Graniitti on Suomen yleisin kivilaji. Kaunisvärisiä, tasalaatuisia graniitteja käytetään mm. muistomerkki- ja rakennuskiviksi.

Granodioriitti on graniittia muistuttava syväkivilaji, joka sisältää plagioklaasia, kalimaasälpää, kvartsia ja sarvivälkettä tai biotiittia. Granodioriitti eroaa graniitista siten, että granodioriitissa on plagioklaasia enemmän kuin kalimaasälpää, graniitissa kalimaasälpää on enemmän kuin plagioklaasia. Granodioriitti on Suomessa yleinen kivilaji.

Dioriitti on syväkivilaji, jonka päämineraalit ovat plagioklaasi ja tummat mineraalit, kuten sarvivälke, pyrokseeni ja biotiitti. Kvartsia dioriitti voi sisältää joskus pieniä määriä. Dioriitti on tavallisesti keski- tai hienorakeista ja väriltään tummanharmaata tai vihertävää. Myös se on Suomessa hyvin yleinen kivilaji. Tummia tasalaatuisia dioriitteja käytetään mm. rakennuskivinä (ns. mustat graniitit).

Gabro on tumma, emäksinen syväkivilaji, jossa plagioklaasin lisäksi on tummia mineraaleja, kuten sarvivälkettä, pyrokseeneja, oliviinia ja biotiittia. Gabro on tavallisesti tasarakeista ja suuntautumatonta. Gabroa käytetään rakennuskivenä.

Peridotiitti on tummien, vihertävien syväkivilajien ryhmä, jotka sisältävät oliviinia, pyrokseeneja, amfobolia sekä joskus jonkin verran malmimineraaleja, kuten magnetiittia ja kromiittia. Pelkästään oliviinia sisältävä peridotiitti on duniittia. Hornblendiitin eli sarvivälkekiven päämineraalina on sarvivälke ja pyrokseniitin pyrokseenit, kuten enstatiitti, hypersteeni ja augiitti.

Juonikivet

Juonikivet kiteytyvät maankuoren yläosassa syvä- ja pintakivien välimailla, jolloin kiteytyminen on nopeampaa kuin syväkivillä, mutta hitaampaa kuin pintakivillä. Juonikivissä on havaittavissa piirteitä syvä- ja pintakivistä. Koostumuksellisesti voidaan määrittää jokaista syväkiveä vastaava juonikivi (peridotiittia lukuunottamatta) ja pintakivi. Esimerkiksi gabrolla (syväkivi), diabaasilla (juonikivi) ja basaltilla (pintakivi) on sama mineraalikoostumus. Juonikivien määrittäminen on usein vaikeata ilman erityisiä apuvälineitä.

Juonikivillä on suhteellisen pieni merkitys rakennusteollisuudessa verrattuna syväkiviin, mutta ne voivat olla tärkeitä malmien emäkiviä ja kaivosteollisuudelle arvokkaita.

Diabaasi on kallioperässä tavallisesti juonina esiintyvä, koostumukseltaan gabroa ja basalttia vastaava juonikivilaji. Kapeissa juonissa diabaasi on mustaa ja hienorakeista, mutta leveämmissä saattaa plagioklaasi esiintyä pitkinä kapeina sälöinä, liistakkeina, jotka ovat ristikkäin kuin sumautuneet tukit joessa. Tätä rakennetta kutsutaan ofiittiseksi, ja se tekee diabaasista kulutusta kestävän kivilajin.

Pegmatiitti on hyvin karkearakeinen magmakivi, joka esiintyy tavallisesti juonina. Suurin osa pegmatiiteista on graniittipegmatiitteja, mutta myös esim. gabro- ja syeniittipegmatiitteja tunnetaan.

Pintakivet

Pintakivet eli vulkaaniset kivet ovat muodostuneet tulivuorista maanpinnalle tai merenpohjalle purkautuneesta kivisulasta. Kiteytyminen ja jäähtyminen on tapahtunut nopeasti. Osa magmasta on saattanut jäädä kiteytymättä ja jäähtyä vulkaaniseksi lasiksi.

Jos sula kiviaines valuu purkausaukosta liejuvirran tapaan, puhutaan laavasta. Jos sula kiviaines, johon on sekoittunut sivukiven tai purkausaukon kappaleita, sinkoutuu ilmaan ja laskeutuu tuhkakerroksina maahan, puhutaan tuffeista. Pintakivetkin muuttuvat syväkivien tapaan piihapon määrän pienentyessä tummemmiksi ja raskaammiksi (emäksisimmiksi).

Oleellinen ero pinta- ja syväkivien välillä on niiden rakenteessa. Koska pintakivet jäähtyvät syväkiviä nopeammin, on niiden kiteet yleensä hyvin pieniä, usein vain mikroskoopilla havaittavia. Tällaista rakennetta sanotaan tiiviiksi. Joitakin yksittäisiä kiteitä kivissä voi esiintyä, mutta hyvin vähäisissä määrin. Tiiviin perusmassan ja hajarakeiden muodostamaa kokonaisuutta sanotaan porfyyriksi, ja se on pintakiville tunnusomaista. Mikäli jäähtyminen tapahtuu hyvin nopeasti, ei kiteytymistä tapahdu, vaan syntyy amorfisia vulkaanisia laseja, kuten obsidiaania.

Pintakivien tuntomerkkejä:

• Yksittäisiä hajarakeita
• Perusmassa tiivis
• Lukuisia pieniä onteloita
• Juoksurakennetta

Basaltti on musta, hienorakeinen vulkaaninen kivilaji, joka vastaa koostumukseltaan gabroa. Basalttilaava leviää purkauksissa laajoille alueille ja muodostaa basalttilaakioita, joita on mm. Intiassa ja Islannissa. Basaltti lohkeilee usein kuusikulmaisiksi pylväiksi.

Mantelikivi on synnyltään tavallisesti vulkaaninen kivilaji, jossa mantelin muotoiset kaasurakkulat ovat täyttyneet mineraaliaineksella, kuten kvartsilla tai kalsiitilla.

Obsidiaani on laavasta nopeasti jähmettymällä muodostunut kivilasi. Se on siis lasimaista kiveä. Väriltään se on tavallisesti mustaa. Murros on teräväsärmäinen, simpukkamainen. Obsidiaanin tapaan syntyneitä lasimaisia kiviä löytyy mm. vanhojen masuunien lähettyviltä.