Harmaakivi (Greywacke) – tiivis hiekkakivi: ominaisuudet ja muodostuminen

Harmaakivi (greywacke) — tiivis tumma hiekkakivi: rakenne, ominaisuudet ja merenalaiset muodostumisprosessit, sameusvirrat sekä typilliset geologiset esiintymät ja käyttökohteet.

Greywacke on eräänlainen hiekkakivi. Se on kovaa ja väriltään tummaa. Siinä on erikokoisia kvartsi-, maasälpä- ja pieniä kivilajirakeita tiiviissä, hienojakoisessa savimatriisissa. Sitä esiintyy useimmiten paleotsooisissa kerrostumissa. Suuremmat rakeet voivat olla hiekasta soran kokoisia, ja matriisimateriaalien osuus kiviaineksesta on yli 15 tilavuusprosenttia.

Harmaakiven alkuperä oli ongelma. Soraa, hiekkaa ja mutaa ei saisi laskeutua yhdessä, koska jokien virtaukset pudottavat ensin raskaammat jyvät. Nyt geologit uskovat, että harmaakivi on muodostunut merenalaisista lumivyöryistä tai voimakkaista sameusvirroista. Nämä toiminnot sekoittavat sedimenttiä ja saavat aikaan sekoittuneita sedimenttilietteitä. Kun näin tapahtuu, syntyvissä kivissä on erilaisia sedimenttipiirteitä. Sameusvirtojen alkuperää tukee se, että harmaakiviesiintymiä esiintyy mannerjalustojen reunoilla, valtamerten juoksuhautojen pohjilla ja vuorten muodostumisalueiden pohjalla. Sitä esiintyy myös yhdessä syvänmeren alkuperää olevien mustien liuskeiden kanssa.

Ominaisuudet

Harmaakivi (engl. greywacke) on tyypillisesti tiivistä ja kovaa, tummanharmaata tai vihertävänharmaata kiveä. Sen keskeisiä piirteitä ovat:

• Heikosti lajittunut rakenne: rakeet ovat erikokoisia (hiekasta soran kokoon) ja usein kulmikkaita tai kulmikkaita–pyöristyneitä.
• Runsas hienoainesmatriisi: hienoa savea tai silttiä, joka sitoo suuremmat rakeet; matriisin osuus kiviaineksesta on tyypillisesti yli 15 % (mikä erottaa sen wacke-tyyppisistä hiekkakivistä).
• Monimuotoinen koostumus: kvartsin ja maasälpien lisäksi runsaasti kiviaineksen fragmentteja (esim. vulkaanisia kiviä), raskasmineraaleja ja usein kiillettäviä mineraaleja.
• Matalan huokoisuuden ja läpäisevyyden vaihtelu: kiven diagenetiikasta ja cementaatiosta riippuen harmaakivet voivat olla tiiviitä tai murenevia.

Koostumus ja petrographia

Harmaakiven hienorakeinen matriisi koostuu pääasiassa savimineraaleista ja mikroskooppisesta kvartsi- tai felleeristä (mikrokristallisesta kvartsista). Kivessä esiintyy usein:

• kvartsirakeita (sekä suurempia että mikroskooppisia)
• alumiinirikkaita maasälpiä (joita voi olla tuoreina tai muutettuina)
• kivilajifragmentteja (esim. vulkaanista lasia tai metamorfisia palasia)
• humus- tai orgaanista ainesta syvänmerellisissä näytteissä

Ohutleikkaustutkimuksissa harmaakivet näyttävät usein sekamuotoista (polygenista) aineksistoa, huonosti lajittunutta ja mekanisesti muokkaamatonta verrattuna hyvin pyöristyneisiin rannikkohiekkakiviin.

Muodostuminen

Nykyinen selitys harmaakivelle on, että se syntyy pääosin syvänmeren massaliikkeiden kuten sameusvirtojen (turbidity currents) ja merilumivyöryjen seurauksena. Nämä prosessit voivat kuljettaa ja sekoittaa eri kokoluokan sedimenttejä laajoilta alueilta ja laittaa ne kerrostumiksi ilman, että raskaimmat partikkelit lajitellaan ensin pois jokivirtausten tavoin.

• Turbidiitit ja debrite-tapahtumat: Harmaakiven yhteydessä nähdään usein turbidikerrostumia ja debriittikerroksia; paikoin esiintyy myös Bouma-sekvensseille tyypillisiä kerroksellisuuksia.
• Tektoninen yhteys: Harmaakivikerrostumat liittyvät usein tektonisesti aktiivisiin alueisiin—mannerjalustan reunat, syvänmeren laaksot ja akkretioalueet, missä laaja-alaista kuljetusta ja raskaiden massaliikkeiden syntyä on edellytyksiä.

Levinneisyys ja geologinen merkitys

Harmaakiviä esiintyy laajalti erityisesti paleotsooisissa ja mesotsooisissa kerrostumissa, ja se on yleinen osa niin kutsuttuja flysch-sarjoja ja syvänmeren kerrostumia. Harmaakivet kertovat usein voimakkaista sedimentin kuljetus- ja massaliikemekanismeista menneisyydessä ja ovat merkkejä aktiivisista lautasrajapinnoista ja kerrostumisympäristöistä.

Käyttö ja geotekniset ominaisuudet

Harmaakiveä käytetään paikoin rakennus- ja murskena, mutta sen runsas hienoaineksen osuus ja mahdollinen sisäinen heikkous voivat tehdä siitä vaihtelevan rakenteellisen materiaalin. Geoteknisessä mielessä harmaakivikerrokset voivat muodostaa liukupintoja tai heikosti kantavia kerroksia, erityisesti jos ne ovat murentuneita tai voimakkaasti rikkoutuneita.

Nimitys ja nykykäsitys

Termi "greywacke" on perinteinen ja kuvaa kiven ulkonäön ja rakenteen yhdistelmää. Nykyisessä sedimentologian luokittelussa käytetään myös täsmällisempiä nimiä (esim. lithic wacke, feldspathic wacke), ja analyysit keskittyvät usein sedimentin alkuperän, lajittumisen ja diagenettisten muutosten tarkempaan määrittelyyn. Käsitteen käyttöä tarkennetaan yhä, mutta se on edelleen hyödyllinen yleisnimitys tiiviille, matriisipitoisille hiekkakiville.

Yhteenveto

Harmaakivi on tiivis, usein tumma hiekkakivi, jossa suurten partikkelien seassa on runsaasti hienojakoista savimatriisia. Sen muodostuminen liittyy pääasiassa merellisiin massaliikkeisiin kuten sameusvirtoihin ja lumivyöryihin, ja se esiintyy erityisesti tektonisesti aktiivisissa syvänmeren ympäristöissä. Geologisesti harmaakivi tarjoaa tietoa sedimentin kuljetuksesta, kerrostumisympäristöistä ja lautasliikkeistä menneisyydessä.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on harmaahanhi?

K: Mikä on Greywacken koostumus?

K: Missä Greywacke esiintyy useimmiten?

K: Mikä oli ongelma greywacken alkuperässä?

K: Miten Greywacke muodostuu?

K: Missä Greywacke-esiintymiä esiintyy?

K: Miten Greywacken alkuperää tuetaan?

Hae kirjaimella