Kallio (geologia): Kivi, mineraalit ja petrologian perusteet

Tutustu kiviin, mineraaleihin ja petrologian perusteisiin: miten kivet muodostuvat, kivilajit ja Maapallon kivilajiston tunnistaminen selkokielellä.

Kallio on luonnossa esiintyvä kiinteä aine, joka koostuu yhdestä tai useammasta mineraalista tai muista mineraalien kaltaisista aineista. Usein kalliolla tarkoitetaan irtaimen maa-aineksen sijaan kiinteää, jatkuvaa kivilajia tai kivilohkoa. Maapallon uloin kiinteä kerros, litosfääri, on tehty kivestä, joten myös Maan kuori koostuu pääosin kivestä. Kivien eri mineraalit ja niiden suhteet määräävät kivilajin ominaisuudet.

Mitä mineraalit ovat

Mineraalit ovat luonnossa muodostuneita, yleensä kiteisiä aineita, joilla on määrätty kemiallinen koostumus ja tarkka rakenne. Kalliot koostuvat näistä mineraaleista. Tavallisia mineraaleja kallioperässä ovat kvarts, kalsiitti, maasälpä ja kiille. Mineraalien ominaisuuksia — kuten kovuutta, väriä, sädettä ja murroskuviota — käytetään kivien tunnistuksessa.

Kivien päätyypit ja niiden muodostuminen

Kivet jaetaan yleisesti kolmeen päätyyppiin sen mukaan, miten ne ovat syntyneet:

• Magmakivet (intrusiiviset ja ekstrusiiviset): muodostuvat sulasta kiviaineksesta (magma/lava). Esimerkiksi graniitti on intrusiivinen kivi (jäähdytys maan sisällä), ja basaltti on ekstrusiivinen (jäähdytys pinnalla).
• Sedimenttikivet: syntyvät aineksen kulkeutumisesta ja kerrostumisesta, kuten hiekasta, savesta tai kalsiumkarbonaatista. Esimerkkejä ovat hiekkakivi, savikivi ja kalkkikivi.
• Metamorfiset kivet: muodostuvat olemassa olevien kivien muuttuessa korkeassa paineessa ja/tai lämpötilassa ilman että kivi sulaa. Esimerkkejä ovat gneissi ja marmori.

Petrologia ja kivilajien tutkimus

Petrologia on kivien tieteellistä tutkimusta. Petrologit tutkivat kivien koostumusta, syntyprosessia ja historiaa käyttämällä näytteitä, mikroskooppisia ohutleikkeitä, kemiallisia analyysejä ja kenttätutkimuksia. Petrologia auttaa ymmärtämään Maan geologista kehitystä, raaka-aineiden muodostumista ja alueellisia prosesseja kuten vuorijonojen synnyn tai tulivuoritoiminnan historiaa.

Kivien tunnistaminen ja ominaisuudet

Kivien tunnistuksessa huomioidaan muun muassa:

• mineraalikoostumus ja kiderakenne
• väri ja tekstuuri (esim. rakeisuuden suuruus)
• kovuus ja tiheys
• reaktiot happoon (esimerkiksi kalkkikivi vaahtoaa laimealla suolahapolla)
• kerrostuneisuus tai taittuminen (metamorfisissa kivissä folioituminen)

Levinneisyys ja merkitys

Kalliota on sekä maanpinnan alla että veden peitossa; sitä löytyy maaperän alla, valtamerien, järvien ja jokien pohjissa sekä napajäätiköiden alla. Kallioperä on tärkeä rakennus- ja raaka-aineiden lähde: kiviä käytetään rakennusmateriaaleina (esim. graniitti, kalkkikivi), teollisuuden mineraalilähteinä ja luonnonvaroina. Kallioperän rakenne vaikuttaa myös pohjaveden kulkuun ja maaperän ominaisuuksiin.

Yhteenvetona: kivi on luonnon kiinteä materiaali, joka muodostuu mineraaleista. Kivilajien tuntemus — niiden synnystä, koostumuksesta ja ominaisuuksista — on keskeistä geologiassa, ympäristötieteissä ja käytännön aloilla kuten rakentamisessa ja luonnonvarojen hyödyntämisessä.

Kallioluokitus

Kivet luokitellaan niiden mineraalien ja kemiallisen koostumuksen mukaan. Myös ne muodostaneet prosessit mainitaan. Kivet voivat olla magmakiviä, sedimenttikiviä ja metamorfisia. Kivilajit voivat muuttua niin sanotussa "kivikierrossa".

Kallioperäiset kivet

Pääkirjoitusartikkeli, katso Kallioperä.

Kallioperä muodostuu, kun sula magma jäähtyy joko maanpinnan ylä- tai alapuolella. Ne jaetaan kahteen pääryhmään: plutoniset kivet ja vulkaaniset kivet. Plutoniset eli intruusiokivet syntyvät, kun magma jäähtyy ja kiteytyy hitaasti maankuoren sisällä (esim. graniitti). Tuliperäiset eli ekstrussiiviset kivet syntyvät, kun magma pääsee pintaan joko laavana tai roiskeena (esimerkit hohkakivi ja basaltti).

Sedimenttikivi

Pääkirjoitus, katso Sedimenttikivi.

Sedimenttikivet ovat maapallon yleisimpiä kivilajeja. Ne muodostuvat maan pinnalla tai sen lähellä. Sedimenttikivi muodostuu kerroksista, jotka ovat kerrostuneet yksi kerrallaan toistensa päälle. Osa kerroksista on ohuita, osa paksuja. Kerrokset ovat syntyneet sedimentin, orgaanisen aineen ja kemiallisten saostumien laskeutumisesta.

Laskeutumista seuraa sedimentin puristuminen sen oman painon alla ja sementoituminen. Tätä prosessia kutsutaan "konsolidoinniksi": se muuttaa sedimentin enemmän tai vähemmän kovaksi aineeksi.

Eri sedimenttikivilajien likimääräiset määrät ovat:

1. Liuske (mukaan lukien mutakivi ja silttikivi): 60%
2. Hiekkakivet 20 %.
3. Karbonaattikivet (kalkkikivi ja dolomiitti): 15%.
4. Kaikki muut: 5%.

Vain sedimenttikivissä on fossiileja.

Metamorfinen kivi

Pääartikkeli, katso Metamorfinen kivi.

Metamorfiset kivet muodostuvat, kun kivet joutuvat suuren paineen ja korkeiden lämpötilojen alle. Tällaisia lämpötiloja ja paineita esiintyy vuorten ja tulivuorten alla, erityisesti kun mannerlaatat liikkuvat yhteen. Nämä olosuhteet muuttavat alkuperäisten mineraalien koostumusta.

Kaavio, jossa esitetään Grand Canyonissa paljastuneiden kallioyksiköiden sijoittuminen, ikä ja paksuus.  


Grand Canyon Coloradossa.  

Hae kirjaimella