Hiekkakivi: sedimenttikivi, rakennuskäyttö ja kvartsiitin muodostus

Hiekkakivi – sedimenttikiven rakenne, kestävyys ja rakennuskäyttö sekä kvartsiitin muodostuminen kuumuuden ja paineen alla

Hiekkakivi on sedimenttikivi, joka syntyy tiivistyvästä ja sementoituvasta hiekasta. Hiekka koostuu pienistä kivi- ja mineraalirakeista (kuten kvartsia ja maasälpää). Nämä ovat maankuoren yleisimpiä mineraaleja. Hiekkakiven väri, rakenne ja ominaisuudet vaihtelevat rakeisuuden, mineraalikoostumuksen ja sementin mukaan.

Koostumus ja rakenne

Hiekkakivet ovat yleensä rakeisia kivilajeja, joissa kivi- ja mineraalirakeet ovat liitoksissa toisiinsa sementin avulla. Yleisimmät sementtityypit ovat piidioksidi (silikaatti-/kvartsisementti), kalsiitti (kalkkisementti) ja rautaoksidit, jotka antavat kivelle usein punertavan tai kellertävän sävyn. Hiekkakivien rakeet voivat olla karkeita, keskikokoisia tai hienoja; rakeisuuden perusteella ne luokitellaan esimerkiksi hiekkaisiksi areniteiksi tai enemmän hienoaineksisiksi wacke-tyypeiksi.

Muodostuminen

Hiekkakivi syntyy sedimenttikerrostumien diagenttisten muutosten kautta: irtonaiset hiekkarakeet kerrostuvat jokien, merten tai dyynien pohjalle, painuvat kasaan ja niiden väliin kertyy huokosnesteiden mukana kiinteyttävää ainetta. Tämän diageneesin aikana tapahtuu puristuminen (kompaktiot) ja sementoituminen, jolloin hiekkakerrostumasta muodostuu kovempi kivilaji.

Luokittelu ja tyypit

• Arkose: suuri osa rakeista on maasälpää, osoittaa läheistä lähdettä ja nopeaa kuljetusta.
• Kvarsiitti-tyyppinen (kvartsipitoinen) hiekkakivi: lähes puhdasta kvartsia, hyvin kulunut ja kestävä.
• Litic sandstone (kirkkonäkymäisiä kivilöysiä sisältävä): sisältää paljon kallioperäperäisiä kivi-hippuja.

Käyttö rakennusmateriaalina

Hiekkakiveä, joka on säänkestävää, käytetään rakentamiseen monissa maissa. Se voi olla kova ja kestävä kivi, josta valmistetaan esimerkiksi julkisivulaattoja, päällystekiviä, muurikiviä ja koristelaattoja. Väri- ja pintavaihtelut sekä työstettävyys tekevät hiekkakivestä suositun arkkitehtonisen materiaalin. Hiekkakivet voivat myös toimia hyvälaatuisena pohjavesi- ja öljyreservuarina niiden huokoisuuden ja läpäisevyyden vuoksi.

Hiekkakiven sää- ja kulumisominaisuudet

Hiekkakiven kestävyys riippuu pääosin sementin tyypistä ja rakeiden välisestä sidoksesta. Silikaattisementti tekee kivestä yleensä erittäin kestävän ja säänkestävän, kun taas kalsiittisementti voi liueta happamissa sateissa ja heikentää kiveä. Rautaoksidit vaikuttavat väritykseen ja voivat lisätä pinnan suojaa korroosiolta.

Kvartsiitin muodostus ja ero hiekkakiveen

Hiekkakivi muuttuu kvartsiitiksi kuumentamalla ja paineistamalla eli metamorfisissa olosuhteissa. Tämä tapahtuu, kun sedimenttikivet joutuvat syvälle maan kuoreen esimerkiksi vuoristojen muodostumisen yhteydessä, jossa ne altistuvat korkealle lämpötilalle ja suurelle paineelle. Metamorfisessa prosessissa alkuperäisen hiekan kvartsirakeiden pinnalle voi kasvaa uusia kvartsiöverkasvuja ja sementti häviää, minkä seurauksena kiteet liittyvät toisiinsa ja muodostavat tiiviin, hyvin kestävän ja usein läpikuultavan kivilajin: kvartsiitin.

Keskeiset erot: kvartsiitti on yleensä huomattavasti kovempi ja tiiviimpi kuin hiekkakivi, siinä ei ole alkuperäistä huokoisuutta eikä sementtikerrosta kuten sedimenttikivessä. Kvartsiitti on yleisesti kestävämpi mekaanisesti ja kemiallisesti (kovuus >7 Mohs), kun taas hiekkakivi on pehmeämpää ja usein helpommin työstettävää.

Tunnistaminen ja kenttätestit

• Hiekkakiven tunnistaa usein näkyvistä rakeista ja kerroksellisuudesta sekä siitä, että se voi murentua rakeisiin osiin.
• Kvartsiitti puolestaan rikotessa antaa usein kerrannaisen, tiiviin murusisällön ja voi naarmuttaa lasia (kvartsi on kovaa).
• Happotesti: jos kiven pinnalle tipautettu laimeahko suolahappo (HCl) saa aikaan kuplimista, kivessä on todennäköisesti kalsiittisementtiä — tämä ei tapahdu puhtaassa kvartsiitissa.

Geologinen merkitys ja esimerkit

Hiekkakivet kertovat usein menneistä ympäristöistä: rannan, jokiuoman tai aavikon viralta peräisin oleva hiekkakerrostuma säilyttää tietoa kuljetusmatkasta, lähteen koostumuksesta ja paleoympäristöstä. Monet merkittävät maanjäristyksiä, vuorimuodostumia ja öljy-, kaasu- tai pohjavesivarantoja sisältävät kerrostumat ovat hiekkakivilajeja tai niiden muuttumia.

Yhteenveto: Hiekkakivi on monipuolinen ja laajalti esiintyvä sedimenttikivi, jonka ominaisuudet riippuvat rakeisuudesta, mineraalikoostumuksesta ja sementistä. Kun saman aineksen hiekkakivi joutuu korkean paineen ja lämmön alaiseksi, se voi muuttua kovaksi ja tiiviiksi kvartsiitiksi, joka eroaa selvästi alkuperäisestä sedimenttikivestä.

Hae kirjaimella