Kurkistettiin Suomen alle

Kurkistettiin Suomen alle

Peruskalliomme uumenissa on epätavallisen painavaa kiveä

ja kummallisia suksenmuotoisia rakenteita. Tämä selvisi,

kun kallioperäämme luodattiin tarkemmin kuin koskaan aiemmin.

Löydöt ovat muistoja ajasta, jolloin mannerlaatat ovat täälläkin kolaroineet rajusti.

1. Miksei Suomessa ole Himalajaa? Potentiaalia nimittäin olisi.

Mantereiden maankuoren keskipaksuus on runsaat 40 kilometriä, mutta Keski-Suomessa kuori on muinaisten laattatörmäysten jäljiltä keskimäärin 52 kilometrin paksuista. Yleensä näin muhkeaa kuorta tavataan ainoastaan suurten vuoristojen alueella. Vain niiden massan pitäisi riittää painamaan kevyt, mantereinen kuori näin syvälle vaippaan, jonka päällä se kelluu kuin korkki vedessä. Siksi koko keskisen Suomen pitäisi teoriassa koostua kilometrien korkuisista huipuista.

Nykyisen vuorettomuuden selitykseksi ei riitä pelkästään kallioperän pintaa kuluttava eroosio. Toki eroosiokin on ollut mittavaa. Suomessa nyt maanpinnalla olevat kivet ovat kiteytyneet 10–15 kilometrin syvyydessä, joten tämän verran kuorestamme on kulunut pois sen jälkeen, kun se noin 1,8 miljardia vuotta sitten muodostui. Muinaisia vuoria on siis höyläytynyt hiekaksi. Tällaisen eroosion yhteydessä vuoristoinen kuori samalla ohenee normaaliin paksuuteensa – yleensä. Näin ei siis ole Keski-Suomessa käynyt, vaan alueen ylipaksu kuori kelluu kymmenen kilometriä syvemmällä kuin pitäisi.

Paksuusmysteerin selitykseksi on ehdotettu poikkeuksellista rakennetta. Keski-Suomen maankuoren kivien täytyy olla erikoisen tiheitä ja raskaita, varsinkin kuoren alaosassa. Tässäkin toimii korkkirinnastus: jos korkkiin sidotaan lyijynpala, se ui syvemmällä.

Nyt tälle oletukselle on saatu konkreettista vahvistusta. Se, että Keski-Suomen maankuori todella on alaosastaan epätavallisen tiheää, on yksi viime vuosien seismisten heijastusluotausmittausten alustavista tuloksista.

2. Mitä tarkoittaa että Suomen kuori vanha ja myllertynyt?

Maankuoremme nykyrakenteen ymmärtää parhaiten, kun tietää, miten se on syntynyt.

Kun maapallo muotoutui osana aurinkokuntaamme lähes viisi miljardia vuotta sitten, raskaimmat aineet erkanivat planeettamme sulasta kivimassasta ja painuivat syvälle sen uumeniin. Näin syntyi ydin, joka koostuu pääosin raudasta ja nikkelistä. Maapallon pinnan jäähtyessä siihen muodostui ohut kuori, jonka kevyimmät osat, mantereet, aloittivat oman kiertolaiselämänsä. Ytimen ja kuoren väliin jäi vaippa, jonka aines muokkautuu jatkuvasti ja tuottaa paikoin sulan kiviaineksen pesäkkeitä. Niistä magmaa purkautuu tulivuorten kautta maanpinnalle.

Suomen kallioperän pääpiirteet saivat nykyasunsa 2,7–1,8 miljardia vuotta sitten. Mantereiden liikkuessa kallioperämme vuoroin repesi valtameren erottamiin osiin, vuoroin taas yhdistyi. Syvyyksistä nouseva sula kiviaines muokkasi kalliota edelleen. Näiden tapahtumien seurauksena syntyi muun muassa törmäysarpia ja kalliopoimuja sekä repeämä- ja siirrospintoja.

Lisäksi kallioperässämme on myöhempien tapahtumien jälkiä: esimerkiksi rapakivigraniitit ja Muhoksen ja Satakunnan kalliorepeämiin kertyneet hiekkakivet sekä "nuoret", vain muutaman sadan miljoonan vuoden ikäiset alkalikivimassiivit ja timanttipitoiset kimberliittipiiput.

Nämä vanhat ja nuoret jäljet muodostavat kallioperämme geologisen muistin, jota voidaan tutkia geologian ja geofysiikan keinoin.

Koska kallioperämme syvillä osilla on takanaan niin pitkä historia, ne ovat läpikäyneet monia muodonmuutoksia. Rakenteet ovat monimutkaisia, vääntyneitä, kiertyneitä ja moneen kertaan kärsineitä. Osa piirteistä on tasoittunut tai kulunut kokonaan pois. Tämä tekee peruskalliomme kehityshistorian selvittämisen haasteelliseksi. Osa tapahtumien todistusaineistosta puuttuu, osa voi olla harhauttavaa, ja osaa ei ehkä osata vielä tulkita oikein.

3. Mitä tarkoittaa syvälaboratorio?

Erilaisten pinnalta tehtyjen tutkimusten lisäksi maankuoren yläosaa tutkitaan ottamalla kairausnäytteitä kalliosta jopa kilometrien syvyydeltä. Kun reikä on porattu, sitä voidaan käyttää myös syvälaboratoriona, jossa tutkitaan kallioperän uumenien oloja.

Maailman tähän mennessä syvin reikä on 12,3-kilometrinen. Sen porasivat venäläistutkijat Kuolan niemimaalle Petsamoon vuosina 1970–1989.

Suomen omaa syväreikää alettiin porata Outokumpuun huhtikuussa 2004, ja se valmistui tammikuussa 2005. Hanketta johti Geologian tutkimuskeskus, ja kairaustekniikan tarjosi venäläinen valtionyritys NEDRA, Kuolan syväreiän poraaja. Mukana oli myös kauppahuone Machinoimport. Tämäkin yhteistyö kustannettiin lyhentämällä Venäjän valtionvelkaa Suomelle, tässä tapauksessa noin 7 miljoonaa euroa.

Yksi hankkeen tavoitteista oli selvittää erästä seismisen heijastusluotauksen kiinnostavaa havaintoa: Outokummussa ja laajalti muuallakin Itä-Suomen kallioperässä on kerroksia, jotka heijastavat seismisiä aaltoja voimakkaasti. Kairaus lävisti Outokummussa yhden näistä kerroksista 1,3–1,5 kilometrin syvyydessä. Kairausnäytteiden perusteella kerros edustaa samoja kivilajeja, joihin Outokummun malmit liittyvät. Tästä voi päätellä, että heijastusseismisillä menetelmillä voi suoraan paikantaa malminetsinnän kannalta otollisia kivilajeja.

Outokummun syväreikää käytetään lähivuosina syvälaboratoriona, jota hyödyntävät suomalaisten lisäksi muun muassa saksalaiset, kanadalaiset, tšekkiläiset ja venäläiset tutkijat.

Jo kairauksen aikana havaittiin, että reiän pohjalla vallitsee noin 40 asteen lämpötila, kalliossa on voimakkaita jännitystiloja ja pohjavesi on suolaista ja metaanipitoista.

Nyt on suunnitteilla tarkempia tutkimuksia muun muassa kallion lämpötilasta ja jännitystilasta, kallioperän mikroseismisestä aktiivisuudesta, syvien kalliopohjavesien koostumuksesta ja alkuperästä sekä syvällä kallioperän rakovyöhykkeissä kenties piilevästä eliötoiminnasta.