Kivien kiertokulku – magmakivistä sedimenttikiviin ja metamorfisiin

Tutustu kivien kiertokulkuun: magmakivistä sedimenttikiviin ja metamorfisiin — miten lämpö, paine, eroosio ja sulaminen muokkaavat kallioperää.

Kallioperän kiertokulku on jatkuva geologinen prosessi, jossa yhdenlaiset kivet muuttuvat toisenlaisiksi useiden fysikaalisten ja kemiallisten prosessien seurauksena. Kiertokulku ei ole yksisuuntainen: kivi voi käydä läpi useita vaiheita elinkaarensa aikana.

Mitä kivilajeja on

Kivilajeja on kolmea pääryhmää:

• magmakivet (intrusiiviset ja ekstrusiiviset kivet)
• sedimenttikivet (klastiset, kemialliset ja biokemialliset sedimenttikivet)
• metamorfiset kivet (muuttuneet kivet)

Keskeiset prosessit

Kivien muuttumista ohjaavat seuraavat tärkeimmät prosessit:

• Sään ja eroosion vaikutus – sää, vesi, jää ja tuuli murentavat kalliota ja kuljettavat murentumia (sedimenttejä).
• Tiivistyminen ja sementoituminen – kerrostuneet sedimentit puristuvat kokoon ja kivettyvät, kun mineraalit toimivat sementtinä (sementoituminen).
• Paine ja lämpö – syvällä maan kuoressa kivet altistuvat korkealle paineelle ja lämmölle, mikä muuttaa niiden rakenteen ja mineraalit (vuoristoketjujen muodostuminen on esimerkki voimakkaasta metamorfisesta ympäristöstä).
• Sulaminen – riittävä lämpö saa kiven sulamaan ja muodostamaan magmaa; pinnan yläpuolella sulanut kivi tunnetaan laavana.
• Kovettuminen ja kiteytyminen – magma jäähtyessään kiteytyy ja muodostaa magmakiviä.
• Tektoninen toiminta – laattojen liikkeet, törmäykset, pako ja subduktio ohjaavat syvälle painumista, nousua sekä lämmön ja paineen muutoksia.

Miten kierros etenee (esimerkki)

Tässä on yksinkertaistettu kuvaus siitä, miten yksi kiveen liittyvä yksikkö voi kulkea kiertokierrossa:

• Magmakivet (esim. graniitti, magmakivet) syntyvät magma- eli jäähtymisprosessissa. Jos magma jäähtyy hitaasti maan sisällä syntyy karkearakeinen graniitti; pinnalla nopeasti jäähtyvä lava muodostaa hienorakeista basalttia.
• Pinnan puolella magmakivi rapautuu ja eroosion vaikutuksesta siitä syntyy sedimenttiä (kiviaines, pienenneet kivenpalaset).
• Sedimentit kulkeutuvat, kerrostuvat ja ajan myötä tiivistyvät sekä sementoituvat muodostaen sedimenttikiviä (esim. hiekka- tai savikivi, kalkkikivi).
• Jos sedimenttikivet joutuvat syvälle maan alle tai alueelle, jossa on voimakas lämpö ja paine, ne muuttuvat metamorfisiksi kiviksi (esim. kalkkikivestä tulee marmori, liuskeesta kivikoksi tai kiillegiippuma --> esim. liuske, gneissi, kvartsikivi).
• Jatkuva lämpö ja paine voivat lopulta sulattaa metamorfisen tai magmakiven takaisin magmaksi; magma voi nousta, purkautua laavana tai jäähtyä uudeksi magmakiveksi.

Metamorfiset prosessit: tyypit ja vaikutukset

Metamorfismi voi olla paikallista (kontaktimetamorfismi, kiven lämmittäminen tietyllä alueella magman läheisyydessä) tai laaja-alaista (regionaalinen metamorfismi, joka liittyy esimerkiksi vuoristojen muodostumiseen). Metamorfoosissa kiven alkuperä (protolith) määrää, millaiseksi kiveksi se muuttuu. Metamorfiset kivet voivat olla:

• Leimatun tai kerrostuneen rakenteen omaavia (foliated), kuten slatti, schist tai gneiss.
• Ei-kerrostuneita (non-foliated), kuten marmori tai kvartsikivi.

Sedimenttikivien luonne

Sedimenttikivet syntyvät kolmesta pääprosessista: rapautumisesta ja kuljetuksesta, kerrostumisesta ja litifikaatiosta (tiivistymisestä ja sementoimisesta). Ne voidaan jakaa:

• Klastisiin (fragmentit kivistä, esim. hiekka- ja konglomeraatti),
• Kemiallisiin (mineraalit saostuvat vedestä, esim. halitit),
• Biokemiallisiin (organismien jäänteistä muodostuneet, esim. kalkkikivi jossa on fossiileja).

Pysyvä muutos ja ajallisuus

Kivien kiertokulku toimii erittäin pitkissä aikaskaaloissa — usein kymmeniä tuhansia tai miljoonia vuosia. Usein samat prosessit toistuvat eri paikoissa, mutta kiveen vaikuttavat olosuhteet (lämpötila, paine, kemiallinen ympäristö, aika) määräävät lopputuloksen.

Esimerkkejä kivenpoluista

• Graniitti (magmakivi) -> rapautuu hiekaksi -> hiekka tiivistyy -> muodostaa hiekkakiveä (sedimenttikivi) -> uppoaa ja kokee metamorfismia -> muuttuu gneissiksi (metamorfinen kivi).
• Kalkkikivi (sedimenttikivi, usein fossiilipitoinen) -> puristuu ja kuumenee -> muuttuu marmoriksi (metamorfinen kivi) -> mahdollisesti sulaa -> uusi magma -> uusi magmakivi.

Yhteenveto

Kivien kiertokulku yhdistää kaikki maan pinnan ja syvempien kuorten prosessit: rapautumisen, kuljetuksen, kerrostumisen, sementoitumisen, puristumisen, metamorfismin, sulamisen ja kiteytymisen. Tektoniset voimat ja sääntekijät yhdessä määrittävät missä ja miten kivi muuttaa muotoaan. Kiertokulku on dynaaminen, ei-lineaarinen ja jatkuu maapallon geologisessa ajassa.

Kysymyksiä ja vastauksia

Kysymys: Mikä on kallion kiertokulku?

K: Mitkä ovat kolme tärkeintä kivilajia?

K: Miten nämä kivet muuttuvat toisikseen?

K: Mitä tapahtuu, kun niitä lämmitetään syvällä maan alla?

K: Mistä sedimentti tulee?

K: Miten metamorfinen muodostuu?

K: Mitä prosesseja maapallolla tapahtuu kivien muuttamiseksi?

Hae kirjaimella