Kivimuodostuma (stratigrafia): määritelmä, rakenne ja luokittelu
Kivimuodostuma (stratigrafia) – selkeä määritelmä, rakenne ja luokittelu. Opas litologiaan, kerrostumiin ja geologiseen ajoitukseen ja tulkintaan.
Muodostuma eli kivimuodostuma on litostratigrafian perusyksikkö, jolla tarkoitetaan maankamaran kerrostuneiden kivikerrosten ryhmää, joka voidaan erottaa ympäröivistä kerrostumista selvästi erottuvan litologian, sedimenttifasismin (ulkonäön), rakenteen tai muiden pysyvien ominaisuuksien perusteella. Muodostuma kuvastaa siis tietynlaista kivilajikoostumusta ja sedimentaatio‑ tai kivilajiyhdistelmää, mutta se ei ole suoraan sama asia kuin tietty geologinen aikajakso.
Perusominaisuudet ja rajaukset
Muodostumia ei määritellä kerrosten paksuuden perusteella, joten eri muodostumien paksuus voi vaihdella suuresti paikasta toiseen. Muodostuman rajat perustuvat yleensä lithologiseen muutokseen tai merkittävään muutokseen sedimenttiominaisuuksissa, mutta rajat voivat olla diachronisia (eli niiden muodostuminen ei ole samaa ikää kaikissa kohdissa). Muodostuman tunnistamisessa ja rajauksessa käytetään monipuolisia aineistoja, kuten kenttämittauksia, porausten kairausnäytteitä, well‑log‑tietoja, paleontologisia merkkejä, geokemiallisia analyyseja ja seismisiä profiileja.
Hierarkia ja nimeäminen
Stratigrafiassa muodostumat ovat osa muodollista yksikköhierarkiaa. Tavallisesti käytetty järjestys alkaen pienimmästä on:
- vuorikerros tai sänky (bed)
- jäsen (member) — muodostuman osa, joka on erottuva yksikkö
- muodostuma (formation) — perusyksikkö
- ryhmä (group) — useammasta muodostumasta koostuva suurempi yksikkö
- superryhmä (supergroup)
Muodostumat nimetään yleensä paikannimen ja mahdollisesti kivilajin mukaan (esim. "X‑liuske", "Y‑hiekkakivi") ja niiden määrittelyyn liittyy tyypillisesti tyyppiosio eli paikallinen näyte‑ tai näyttökohde (type section/stratotype), johon kuvaukset ja referenssit perustuvat.
Litostratigrafinen vs. kronostratigrafinen näkökulma
On tärkeää erottaa litostratigrafinen muodostuma kronostratigrafisesta eli ajallisesta yksiköstä. Muodostuma määritellään kivilajien ja niiden ominaisuuksien perusteella eikä ensisijaisesti iän mukaan. Sen vuoksi saman muodostuman eri osat voivat olla eri‑ikäisiä, ja vastaavasti saman ikäisiä kerrokset voivat esiintyä eri muodostumissa, jos lithologia eroaa.
Luokittelu ja synty
Muodostumat voidaan luokitella myös aineksensa ja syntyprosessinsa mukaan, esimerkiksi:
- klastiset (hiekkakivet, konglomeraatit, savikivet)
- kemialliset (esim. evaporiitit)
- biogeeniset (kalkkikivet, bioklastiset kerrostumat)
- vulkaniset ja intrusiiviset muodostumat (laavakerrokset, tuhkakerrokset)
Pysyvyys ja esimerkit
Kalliomuodostumat voivat säilyä geologisissa ympäristöissä satoja miljoonia vuosia ja olla laajasti levinneitä tai paikallisia. Muutokset kerrostumisympäristössä, eroosio ja myöhemmät tektoniset tapahtumat vaikuttavat muodostumien säilymiseen ja muotoon. Esimerkiksi Hammersley Basin Pilbarassa Länsi-Australiassa on säilynyt pitkäkestoinen proterotsooinen sedimenttiallas: alueella on ehjänä jopa 1200 miljoonan vuoden sedimentaatio. Täällä jopa 300 miljoonaa vuotta voi edustaa yhtä yksikköä, joka koostuu rautamuodostumasta ja liuskeesta.
Käytännön merkitys
Muodostumien tunnistaminen ja kartoitus on keskeistä geologisessa kartoituksessa, malminetsinnässä, öljy‑ ja kaasuresurssien tutkimuksessa sekä rakennus‑ ja insinöörigeologiassa. Tuntemalla muodostuman litologia ja rakenne voidaan arvioida esimerkiksi vedenjohtavuutta, stabiliteettia ja mineraalivarantoja.
Yhteenveto
Muodostuma on litologinen perusyksikkö, joka kuvaa tietynlaista kivilajiyhdistelmää tai sedimenttimuodostumaa. Se on keskeinen käsite stratigrafiassa ja se sijoittuu hierarkiassa jäseniin ja ryhmiin. Muodostumat auttavat geologeja ymmärtämään kerrostumien alkuperää, leviämistä, rakennetta ja taloudellista merkitystä, mutta ne eivät itsessään määrittele tarkkaa geologista ikää.
Grand Canyonin geologinen poikkileikkaus. Mustat numerot vastaavat muodostumaryhmiä ja valkoiset numerot vastaavat muodostumia (klikkaa kuvaa saadaksesi lisätietoja).
Grand Canyonin kerrostumat
Järjestyksessä
- Stratigrafiset ryhmät
- Muodostelmat
- Jäsenet
- Stratum (pienin yksikkö)
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on muodostuma?
A: Muodostuma eli kivimuodostuma on litostratigrafian perusyksikkö. Se koostuu tietystä määrästä kivilajikerrostumia, joilla on samanlainen litologia (kivilaji), sedimenttifasismi (ulkonäkö) tai muita ominaisuuksia.
K: Miten muodostumat määritellään?
V: Muodostumia ei määritellä kivilajikerrostumien paksuuden perusteella, ja eri muodostumien paksuus voi siksi vaihdella suuresti. Muodollisesti määriteltyjen kerrosten tai kerrostumien käsite on stratigrafian kannalta keskeinen.
K: Mitä ovat jäsenet ja ryhmät suhteessa muodostumiin?
V: Muodostuma voidaan jakaa "jäseniin", jotka puolestaan ryhmittyvät "ryhmiin".
K: Miten muodostumia alun perin kuvattiin?
V: Muodostumia kuvattiin alun perin aikamerkkeinä, jotka perustuivat suhteelliseen ajoitukseen ja superpositiolakiin. Geologit ja stratigrafikot kuvasivat ja asettivat geologit ja stratigrafikot aikajärjestykseen 1700- ja 1800-luvuilla maapallon historian jaotteluja.
Kysymys: Kuinka kauan säilyvät ympäristöt, joissa sedimenttikerrostumat muodostavat kivimuodostumia?
V: Ympäristöt, joissa sedimenttikerrostumat muodostavat kivimuodostumia, voivat säilyä satoja miljoonia vuosia. Esimerkiksi Pilbaran Hammersley Basinissa Länsi-Australiassa on säilynyt ehjänä jopa 1200 miljoonan vuoden sedimentaation arvo. Täällä jopa 300 miljoonaa vuotta edustaa yksi yksikkö, joka koostuu rautamuodostumasta ja liuskeesta.
K: Kuka tutki ensimmäisenä geologista stratigrafiaa?
V: Geologit ja stratigrafikot tutkivat geologista stratigrafiaa ensimmäisen kerran 1700- ja 1800-luvuilla kuvaamalla erilaisia kivimuodostumia aikamerkkeinä, jotka perustuvat suhteelliseen ajoitukseen liittyviin periaatteisiin, kuten lain superpositioon.
Etsiä