marras 02 2020

Muuruveden kallioperän kivilajeista ja rakenteista

Geologi Olli Äikäs on tehnyt tänne kolme artikkelia Muuruveden kallioperästä. Ensimmäisessä artikkelissa selostetaan kallioperäkartoituksen historiaa. Tässä artikkelissa on esitelty tarkemmin itse kallioperän koostumusta ja kolmannessa on kerrottu joistakin Muuruveden kallioperän erikoisuuksista sekä kirkon rakennukseen käytetyistä kivilajeista

Kallioperän artikkelit

Muuruveden seudun kallioperä koostuu arkeeisista ja paleoproterotsooisista kivilajeista (ICS 2019), joiden välistä rajaa voi karttakuvassa seurata jokaisella peruskartan ruudulla Juankosken kartta-alueella ja laajemminkin Kuopion ympäristössä (Wilkman 1923, Lukkarinen 2008). Yli 2500 miljoonaa vuotta vanha arkeeinen kallioperä muodosti mantereen, jonka päälle ja jota reunustaviin meriin kasautui paleoproterotsooisia sedimenttejä ja vulkaanisia kerrostumia osapuilleen 2400–1900 miljoonaa vuotta sitten. Noihin aikoihin tämä alue oli jossain muualla kuin nyt, lähempänä päiväntasaajaa. Noin 1900 miljoonaa vuotta sitten sekä arkeeinen alusta että sen päälle kerrostuneet, jo sedimenttikiviksi kovettuneet liuskeet sekä vulkaaniset kivet joutuivat maailmanlaajuisen orogeniavaiheen eli vuorijonomuodostuksen kohteeksi ja päätyivät noin 20 km syvyyteen maankuoren sisään. Paine ja lämpötila kohosivat, kivilajien mineraalit kiteytyivät uudelleen, liuskeet sulivat osittain ja niiden sekaan purkautui syvemmältäkin kivisulaa. Tällä tavoin sulasta kivestä jäähtyessään kiteytyneet syväkivet ilmaantuivat muiden kivilajien joukkoon.

Muuruvedellä arkeeinen kallioperä koostuu enimmäkseen harmaista gneisseistä, joiden mineraalit ovat selvästi suunnittuneita niin, että kivi on useimmiten juovaista, jopa raitaista. Monin paikoin sitä voi kutsua silmägneissiksi, koska kivessä on muutaman sentin läpimittaisia, soikeahkoja maasälvästä tai maasälvästä ja kvartsista koostuvia kasaumia.

Paleoproterotsooisen kallioperän pintasyntyiset kivilajit ovat arkeeisen mantereen päälle kerrostuneista hiekoista, savista ja vulkaanisista aineksista kiveksi kovettuneita liuskeita: kvartsiittia, kalkkikiveä ja kalkkisilikaattikiveä, amfiboliittia, kiilleliusketta ja -gneissiä, mustaliusketta. Näiden kivilajien alkuperäisiä sedimenttirakenteita ei ole juuri säilynyt, mutta muutamin paikoin kuten Halunalla Linnanmäen – Huovilanmäen kohdalla (Kuva 1) niiden alkuperäinen kerrosjärjestys on luettavissa poikki vaaran lännestä itään: arkeeista pohjaa vasten on alinna kalkkipitoista karkeaa soraa, seuraavaksi paksuja kerroksia kvartsihiekkaa, sen päällä kalkkipitoisia hiekkakerroksia, dolomiittista kalkkikiveä, ohuelti mahdollista laavaa, sitten runsaasti silikaattista rautaa sisältävä kerros, ja lopuksi saven ja hiekan muodostamien kerrosten vuorottelua, kunnes kerrossarja leikkautuu Pieksänkosken – Halunan tien itäpuolella terävään siirrosrajaan vasten arkeeisen kallioperän toista aluetta. Kerrossarjan selvittäminen on mahdollista, koska se on muinaisten tapahtumien vuoksi pystyasennossa. Muualla Muuruveden alueella samoja liuskeita on pahemmin ruttaantuneina, pienempinä jaksoina ja riekaleina, kuitenkin noudatellen arkeeisen ja paleoproterotsooisen kallioperän rajaa.

Kuva 1: Yksinkertaistettu kivilajikartta Kinahmin kvatsiittijaksosta Halunan kohdalla. Kvartsiitti keltaisella, kiilleliuske sinisellä, metadiabaasi ruskealla värillä. Muut alueet ovat arkeeista gneissiä. Rautatie sijaitsee siirroslaaksossa; kallioperän lohkot ovat siirtyneet toistensa suhteen vaakatasossa. Tuloste GTK:n karttapalvelusta https://gtkdata.gtk.fi/mdae/index.html; aineistolähteet: Geologian tutkimuskeskus ja Maanmittauslaitos.

Arkeeisen gneissin ja paleoproterotsooisten liuskeiden sekaan tunkeutuneita syväkiviä ja juonikiviä esiintyy Muuruveden seudulla runsaasti. Noin 2200 miljoonaa vuotta vanhat metadiabaasijuonet (juoni: kapea ja pitkä, levymäinen kallioperän rakoon tunkeutunut, kivisulasta kiteytynyt kivilajimuodostuma) leikkaavat sekä arkeeista gneissiä että paleoproterotsooista kvartsiittia. Halunalla Kuopiontien ja Kinahmintien risteyksen laajennusta louhittaessa tuli Kinahmin kvartsiittijakson länsireunaa myötäilevä metadiabaasijuoni hyvin esille (Kuvat 1. ja 2).

Kuva 2: Tumma metadiabaasi ja vaalea kvartsiitti (oikeassa reunassa) Kinahmintien leikkauksessa (ks. Kuva yllä ), kuvattu pohjoiseen. Kummassakin kivilajissa näkyy jyrkästi länteen viettävää liuskeisuutta ja hiertyneisyyttä. Kuva: O. Äikäs 2018.
Kuva 3. Kivipatsas Lumme Vehmersalmen yläasteen koulun pihalla syyskuussa 1992. Patsaan terälehdet ovat kiillotettua ”Juankoski Grey” -tonaliittia. Copyright: Jari Väätäinen, Geologian tutkimuskeskus.

Yleisin syväkivilaji on Muuruvedeltä länteen esiintyvä keskirakeinen, yleensä lievästi suunnittunut tonaliitti (tonaliitti: graniittiluokan syväkivi, jossa ei ole kalimaasälpää). Sen ei ole havaittu leikkaavan arkeeista gneissiä, ja sen esiintyminen rajautuu paleoproterotsooisen kiillegneissin kanssa samoille alueille; tonaliitissa on usein kiillegneissisulkeumia. Puijon Kivi louhi tätä tonaliittia kauppanimellä ”Juankoski Grey” kahdesta pienestä louhoksesta Ylä-Pieksän koillisrannalla (Kuva 3). Toisesta louhoksesta tehdyn GTK:n ajoituksen mukaan tonaliitti on noin 1870 miljoonan vuoden ikäistä. Kartoituksessa tätä tonaliittia on kutsuttu nimellä ”Juuruksen tonaliitti” (Juurusvesi tonalite). Talvisalon tienoilla esiintyy Juuruksen tonaliittia homogeenisempaa, keskirakeista kvartsidioriittista tai dioriittista kiveä, ja sen ympäristössä hienorakeista tonaliittia (mikrotonaliittia). Tätä mikrotonaliittia on ohuempina, muita kivilajeja ja toisiaankin leikkaavina juonina kaikkialla Muuruveden seudulla ja koko Juankosken kartta-alueella. Muutamien ikämääritysten perusteella juonet ovat syntyneet jotakuinkin 1830 miljoonaa vuotta sitten.

Kalliopaljastumista havaitut kivilajien leikkaussuhteet kertovat niiden keskinäisestä ikäjärjestyksestä. Juuruksen tonaliitti on syönyt sisäänsä poimuttunutta kiilleliusketta, mistä voi päätellä sen syntyneen paleoproterotsooisen orogenian päävaiheen loppupuolella. Mikrotonaliittijuonet leikkaavat terävästi Juuruksen tonaliittia ja ovat tätä nuorempia. Muutamin paikoin on havaittu nuorempaa, pienirakeista graniittia, joka leikkaa puolestaan mikrotonaliittia. Erityisen hyvä esimerkki tästä on Kivennavan matkailukartanon lähellä (Kuvat 4 ja 5). Viimeisimpiä paleoproterotsooisia syväkivien merkkejä ovat kaikissa alueen kivilajeissa yleisesti esiintyvät pegmatiitti- (hyvin karkearakeinen, punertava kvartsi-maasälpäkivi) ja kvartsijuonet.

Kuva 4. Pienirakeinen graniitti sulkee sisäänsä murtokappaleita kivilajeista, joihin se on tunkeutunut. Kuvamosaiikki Kivennavan matkailukartanon ”Pulkkamäen” kalliosta. Kuva: O. Äikäs 1993.
Kuva 5. Yksi murtokappaleista kuvasta 4. Siinä tumman harmaa mikrotonaliittijuoni katkaisee juovaisen kiven, jonka vaaleat juovat ovat Juuruksen tonaliittia ja tummat juovat kiillegneissiä. Kameran linssinsuojus (halkaisija 5 cm) on ruosteisen kalkkisilikaattilinssin päällä, joka puolestaan on sulkeuma kiillegneississä. Tämä kalliopaljastuman nurkka kertoo mahdollisesti 50 miljoonan vuoden tapahtumista suunnilleen 1900-1800 miljoonaa vuotta sitten. Kuva: O. Äikäs 1993.


Pitkän ajan kuluessa maankuoren laattojen liikkeet ja jännitykset muokkasivat mekaanisesti kallioperän aineksia: kivimassat poimuttuivat mutkille, ja maankuoren lohkojen välille syntyi sekä pystyjä että loiva-asentoisia siirroksia. Näissä kallioperän eri osat saattoivat liikkua toistensa suhteen pitkiäkin matkoja, niin sivuittain kuin toistensa yli. Paleoproterotsooisen orogenian jälkeen ei näillä seuduin yhtä suuria mullistuksia liene ollut, vaan kallioperän pinta rapautui, kului ja kulkeutui pois, kunnes nykyisen kallioperän pinnalla olevat kivilajit paljastuivat näkyville – aikaa jopa 20 km paksuisen kivimassan poistamiseen meni siis runsaat 1500 miljoonaa vuotta. Mukaan mahtui myös useita jääkausia.

Paleoproterotsooisena aikana syntyneen ja muokkautuneen kallioperän vaikutus näkyy vahvasti Muuruveden seudun geologiassa, pinnanmuodoissa ja maisemassa, vaikka kallioperää peittävätkin viime jääkauden aikana ja sen jälkeen syntyneet irtonaiset maalajit ja vesistöt. Nykyisestä lännestä ja lounaasta itään ja koilliseen loivassa asennossa toistensa päälle työntyneet poimuttuneen kallioperän viipaleet muodostavat karttakuvassa rukkasen muotoisen kuvion, jossa paleoproterotsooinen kallioperä on arkeeisen päällä ja tämä taas on idässä Kaavin suunnalla sijaitsevan paleoproterotsooisen kallioperän päällä. Näissä liikunnoissa muokkaantuneen arkeeisen kallioperän välissä on kuitenkin viipaleina paleoproterotsooisia kivilajeja Navasjärvellä, Akonvedellä ja kapeina kaistoina Muuruveden kirkolta pohjoiseen. Muutamissa paikoissa tällaiset ylityöntösiirrosten rajat ovat suoraan kalliossa näkyvillä, esimerkiksi Navasjärven länsipuolella. Jäänteitä suurimittaisista poimuista on pääteltävissä esimerkiksi Västinmäen sekä Lohilahden ja Ryönän välillä sijaitsevien mäkien karttakuvasta: näissä on kupolimaisten arkeeisen kallioperän mäkien laella vanhempaa paleoproterotsooista liusketta, kvartsiittia (poimutuksen antikliini). Vastaavasti niiden välillä Inganselän alla Sorsasaaren kupeessa on pyöreähkö alue, jossa päällimmäisenä on nuorempia paleoproterotsooisen kerrospakan liuskeita, mustaliusketta ja kalkkipitoisia liuskeita (poimutuksen synkliini).

Poimutusta ja ylityöntösiirroksia nuorempia, jäykemmän ja hauraamman kallioperän rakenteita ovat kymmeniä kilometrejä pitkät, luoteesta kaakkoon suuntautuvat kallioperän murros- ja siirrosvyöhykkeet. Muuruveden seudulla yksi niistä kulkee Juurusveden syvänteenä Rissalan ja Rahvon välistä kaakkoon Ryönän kankaan harjujen alle ja edelleen Riistaveden suuntaan. Toinen alkaa Kinahmin länsipuolelta Kauppisen järveltä, katkaisee Kinahmin kvartsiittimäen Halunalla ja jatkuu Ylä-Pieksän kautta Akonpohjaan. Näiden välissä on useita pienempiä kallioperän murroslinjoja. Halunalla kallioperän kivilajien vaakasiirtymä on siirroslinjaa pitkin noin puoli kilometriä siten, että kallioperälohkon koillispuoli on siirtynyt kaakkoon suhteessa siirroksen lounaispuolen lohkoon.

Paleoproterotsooisten tapahtumien viimeisiä vaiheita oli luode-kaakkosuuntaisten erikoisten, kaliumrikkaiden lamprofyyrijuonien tunkeutuminen kallioperään. Näitä esiintyy harvakseltaan Laatokan Lahdenpohjasta Juuan kautta Nilsiän Syvärille. Muuruveden aluetta lähin juoni löytyi kallioperäkartoituksessa Vuotjärven Pieni-Vinkki -saaresta. Lamprofyyrijuonten tutkimuksissa sen iäksi ajoitettiin noin 1790 miljoonaa vuotta.

Vuonna 1994 Ashton Mining julkisti Malmikaivos Oy:n aikaisempaan työhön perustuvan timanttilöydön Kaavilta. Koska samoihin aikoihin Suomi avasi ETA-sopimuksen vuoksi malminetsinnän luvalliseksi ulkomaisille yhtiöille, syntyi Pohjois-Savoon timantinetsijöiden ryntäys. Muuruvedelläkin tehtiin useita pieniä valtauksia, joista monia tutkittiin syväkairauksin, mutta tuloksetta. Lähin timanttien isäntäkivilajin kimberliitin esiintymä on järven pohjassa noin 100 metriä rannasta Viitasalon pohjoispäässä. Esiintymä varmistettiin syväkairauksella 1999, mutta se osoittautui pieneksi ja köyhäksi. Pohjois-Savon tunnettujen kimberliittien ikä on noin 600 miljoonaa vuotta. Monet niistä ovat syvältä maankuoren alta purkautuneen kivisulan purkureiteille jähmettyneitä juonia, mutta joissakin on havaittu jäänteitä kraatteriin syntyneistä kerrostumista. Tämä osoittaa, että maan pinta oli jo tuolloin melko lähellä nykyistä kulutustasoa.

Lähteet

Linkkejä

Olli Äikäs

Muuruveden Kotiseutuyhdistys ry