Sedimenttikivet: muodostuminen, tyypit ja esiintyminen
Sedimenttikivet: miten kalkkikivi, hiekkakivi ja liuske syntyvät ja kerrostuvat, missä niitä esiintyy sekä niiden merkitys maaperälle ja geologialle.
Sedimenttikivet ovat sedimentistä muodostuneita kiviä. Ne kerrostuvat ajan kuluessa, ja niissä on usein kerroksia, jotka näkyvät kallioissa. Muita kivilajeja ovat magmakivet ja metamorfiset kivet. Sedimenttikivet muodostuvat erilaisten luonnonvoimien vaikutuksesta, ja ne kertovat usein ympäristön olosuhteista siihen aikaan, kun kerrokset syntyivät.
Sedimentit muodostuvat yleensä merten ja järvien pohjalle laskeutuvasta aineksesta. Materia sisältää pieniä palasia muista kivistä sekä kuolleita eläimiä, kasveja ja mikro-organismeja. Myös epäorgaanisia kemikaaleja voi saostua vedessä olevasta liuoksesta. Kolme yleisintä sedimenttikiveä ovat kalkkikivi, hiekkakivi ja liuske. Näiden lisäksi tavataan esimerkiksi konglomeraatteja, brekssioita, evaporitteja (suolakerrostumia), hiiltä ja kitiä.
Sedimenttikivet peittävät 75–80 prosenttia maapallon maa-alasta, mutta niiden osuus maankuoresta on vain 5 prosenttia. Eri sedimenttikivityyppien suhteelliset esiintymät ovat seuraavat:
- Liuskeet (savikivet, siltikivet) — noin 50–65 % kaikista sedimenttikivistä. Hienojakoiset, usein kerrostuneet ja heikosti läpäisevät.
- Hiekkakivet — noin 20–25 %. Karkeampirakeisia, usein hyvät läpäisevyysominaisuudet (porous, permeable).
- Kalkkikivet — noin 10–20 %. Yleensä orgaanisen tai kemiallisen alkuperän muodostamia; tärkeitä rakennuskiviä ja kallioperän karstimuodostumien aiheuttajia.
- Muut (konglomeraatit, breksiat, evaporiitit, hiili, kiti) — alle 10 %. Sisältävät mm. laavakivien murentumia, suolakerrostumia ja orgaanisia kasviaineksia.
Muodostuminen ja prosessit
Sedimenttikivien synty voidaan jakaa vaiheisiin: rapautuminen ja mekaaninen murentuminen, kuljetus (vesi, tuuli, jäätikkö), deposiitti eli laskeutuminen ja kerrostuminen sekä litifikaatio (kovettuminen). Litifikaatiossa irtonainen sedimenti muuttuu kiveksi painon alla ja sementin (esim. piidioksidi, kalsiumkarbonaatti tai rautaoksidi) saostuessa rakeiden väliin. Prosessit, jotka tapahtuvat sedimentin kertymisen jälkeen mutta ennen metamorfismia, kuuluvat diageeneesiin.
Tyypit ja luokittelu
Sedimenttikivet voidaan luokitella alkuperän mukaan kolmeen pääryhmään:
- Klastiset (murtuneista kivistä peräisin) — mm. hiekka-, silt- ja savikivet, konglomeraatit. Luokitellaan rakeen koon perusteella (graniitti- tai soramateriaalista hienojakoiseen saveen).
- Kemialliset — muodostuvat liuoksen saostuessa (esim. evaporiitit kuten kipsi ja halidi, sekä tietyt kalkkikivet ja kiti).
- Orgaaniset — muodostuvat eloperäisestä aineksesta (esim. hiili, tietyt kalkkikivet, joissa runsaasti fossiilisia jäänteitä).
Sedimentaariateriaalin merkittävät piirteet
- Kerroksellisuus (stratifikaatio) — selkeä kerroksellisuus on sedimenttikiville tyypillinen piirre.
- Rakennepiirteet — kuten kerrostuminen, ristikerroksellisuus (cross-bedding), aaltojäljet (ripple marks), graded bedding (pisterakeisuuden vaihtelu) auttavat tulkitsemaan alkuperäistä ympäristöä.
- Fossiilit — monissa sedimenttikivissä säilyy fossiileja, jotka antavat tietoa menneistä ilmastoista, meristä ja eliöyhteisöistä.
- Porositeetti ja permeabiliteetti — vaikuttavat siihen, miten vesi, öljy tai kaasu varastoituu ja liikkuu kiviaineksessa; esimerkiksi hiekkakivillä usein hyvä läpäisevyys, liuskeilla huono.
Esiintymisympäristöt
Sedimenttikiviä syntyy hyvin erilaisissa ympäristöissä:
- Maakunnalliset/maakuntaiset ympäristöt — joet, järvet, jäätiköt, aavikot (tuuli), joissa syntyy konglomeraatteja, hiekkoja ja saveja.
- Rannikko- ja deltaympäristöt — hiekkarannat, suistot ja laguunit.
- Merelliset ympäristöt — matalat merialueet, mannerlaatat, koralliriutat ja syvänmeren kerrostumat; täällä muodostuu mm. kalkkikiviä, silttikerrostumia ja turbiditteja.
Taloudellinen ja tieteellinen merkitys
Sedimenttikivet ovat tärkeitä useasta syystä: ne muodostavat veden, öljyn ja maakaasun varastokerroksia, sisältävät hiiliesiintymiä (polttoaineet), toimivat rakennusmateriaalina (kalkkikivi, hiekkakivi) ja antavat geologeille tietoa menneisistä ympäristöistä ja ilmastoista. Sedimenttien ja sedimenttikivien tutkimus (sedimentologia, stratigrafia) on keskeistä esimerkiksi öljy- ja luonnonvaratutkimuksissa sekä paleontologiassa.
Yhteenvetona: sedimenttikivet syntyvät kerrostumalla, litifikaatiolla ja diageeneesillä, ja niiden monimuotoisuus heijastaa sekä lähdemateriaalin että kuljetus- ja deposiittiepäolosuhteiden vaihtelua. Ne peittävät suuren osan maapallon pinnasta, vaikka muodostavat vain pienen osan maankuoren tilavuudesta.
Kahdenlaista sedimenttikiveä: kalkkipitoinen liuske, jonka päällä on kalkkikiveä. Cumberlandin ylätasanko, Tennessee.
Punainen hiekkakivi: Wirral, Englanti
Sedimenttikivi: Karnataka, Intia
Paineistettu ratkaisu klastisessa kivessä. Materiaalia liukenee paikoissa, joissa rakeet ovat kosketuksissa toisiinsa, kun taas materiaalia kiteytyy liuoksesta (sementtinä) avoimiin huokostiloihin. Näin syntyy materiaalin nettovirtaus korkean jännityksen alaisilta alueilta matalan jännityksen alaisille alueille. Tämän seurauksena kalliosta tulee tiiviimpää ja kovempaa. Löysästä hiekasta voi tällä tavoin tulla hiekkakiveä.
Fossiili liuskeessa: Grube Messel, Saksa
Konsolidointi
Ajan myötä sedimentit puristuvat ja tiivistyvät, jolloin ne "konsolidoituvat" (kiinteytyvät) kivikerroksiksi. Stratigrafia on näiden kerrosten tutkimista.
Sementoitumista tapahtuu, kun liuenneet mineraalikomponentit laskeutuvat sedimenttien väleihin. Se on sedimenttien yhteenliimautumista, joka muodostaa kiven.
Muussa tapauksessa kivistä voi puristua vesi pois, mutta niiden luonne voi säilyä pitkään muuttumattomana. Kiinteytymättömistä kerrostumista on monia louhoksia, joissa hiekkaa ja soraa poistetaan rakennusteollisuutta varten. Tällaisista louhoksista saatetaan ottaa hiekkaa, joka on säilynyt hiekkana jo jurakaudelta lähtien. Kiinteytynyt hiekka, hiekkakivi, voi kuitenkin olla hyvin kovaa kiveä.
Konsolidaatiokivet voivat muuttua vielä jonkin verran veden tihkuessa niiden läpi tai kuumuuden ja suuren paineen vaikutuksesta.
Sedimenttikivityypit
Sedimentit muodostuvat kolmessa prosessissa:
- Maasta pyyhkäistiin alas kiinteitä aineita.
- Veteen lasketut kappaleet, esim. simpukat.
- Liuoksessa olevat kemikaalit, jotka voivat saostua.
Näillä sedimenttiprosesseilla - sään vaikutuksesta, kuljetuksesta ja laskeutumisesta - saadaan aikaan kolme lopputuotetta: kvartsihiekka, liuske (savesta) ja kalkkikivi (CaCO3). Useimmat sedimenttikivet ovat tämän yleisen mallin muunnelmia.
Liitu, kalkkikivi ja dolomiitti ovat kaikki pohjimmiltaan kalsiumkarbonaatista valmistettuja. Tämä on peräisin mineraalien ja eläinten palasten (erityisesti eläinten kuorien) seoksesta. Ne muodostuvat useimmiten valtamerissä. Liuskeet, hiekkakivet ja konglomeraatit ovat kaikki klastisia kiviä. Ne on tehty muiden kivien palasista. Kappaleet ovat saattaneet syntyä veden, jään tai tuulen aiheuttaman eroosion seurauksena. Kivihiili on peräisin muinaisista kasveista; myös öljy ja maakaasu ovat orgaanista alkuperää.
Jotkin sedimenttikivet koostuvat vain yhdestä sedimenttityypistä, joka on suunnilleen samankokoinen, kuten hiekka. Toisissa sedimenttikivissä on isoja ja pieniä kokkareita ja eri kivilajien paloja. Tunnettuja sedimenttikiviä ovat hiekkakivi ja kalkkikivi.
Sedimenttikiviä voi esiintyä kaikkialla maapallolla. Kun sedimenttikiviä kuumennetaan ja puristetaan, niistä tulee metamorfisia kiviä. Kallioperäiset kivet ovat peräisin tulivuorista. Kalliot kierrätetään hyvin pitkän ajan kuluessa kahdella tavalla. Kun merisedimentit kohoavat merenpinnan yläpuolelle, ne muuttuvat sään vaikutuksesta, ja palaset kulkeutuvat mereen. Paljon pidemmällä aikajänteellä mannerlaatat voivat törmätä toisiinsa. Silloin toinen mannerlaatta painuu toisen alle (subduktoituu), ja kaikki sen materiaali kierrätetään ja nousee esiin paljon myöhemmin.
Aiheeseen liittyvät sivut
- Luettelo kivistä
- Kallioperä
- Metamorfinen kivi
- Luettelo mineraaleista
- Epäyhtenäisyys
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä ovat sedimenttikivet?
V: Sedimenttikivet ovat kiviä, jotka ovat muodostuneet ajan myötä kerääntyneestä sedimentistä.
K: Miten sedimenttikivet muodostuvat?
V: Sedimenttikivet muodostuvat valtamerten ja järvien pohjalle putoavasta aineksesta, mukaan lukien muiden kivien pienistä palasista, kuolleista eläimistä, kasveista, mikro-organismeista ja epäorgaanisista kemikaaleista, jotka voivat saostua vesiliuoksista.
K: Mitä muita kivilajeja on olemassa?
V: Muita kivilajeja ovat magmakivi ja metamorfinen kivi.
K: Mitkä ovat yleisimmät sedimenttikivet?
V: Kolme yleisintä sedimenttikiveä ovat kalkkikivi, hiekkakivi ja liuske.
K: Kuinka suuri osa maapallon maa-alasta on sedimenttikivien peitossa?
V: Sedimenttikivet peittävät 75-80 prosenttia maapallon maa-alasta.
K: Kuinka suuren osan maapallon kuoresta muodostavat sedimenttikivet?
V: Sedimenttikivet muodostavat vain 5 % maapallon kuoresta.
K: Mitkä ovat eri sedimenttikivityyppien suhteelliset esiintymät?
V: Yleisimmät sedimenttikivet ovat kalkkikivi, jonka jälkeen tulevat hiekkakivi ja liuske.
Etsiä