Liuske (savikivi) – määritelmä ja muodostuminen
Liuske (savikivi): hienorakeinen mudasta muodostuva sedimenttikivi, jonka fissiliteetti, orgaaninen aine ja anoksinen mustaliuske selitetään – määritelmä ja muodostumisprosessi.
Liuske on hienorakeinen sedimenttikivi, joka on muodostunut mudasta. Muta on sekoitus savimineraalien hiutaleita ja muiden mineraalien, erityisesti kvartsin ja kalsiitin, pieniä palasia (silttikokoisia hiukkasia). Saven ja muiden mineraalien suhde vaihtelee. Liuskeelle on ominaista ohuiden lamellien tai samansuuntaisten kerrostumien tai kerrostumien rikkoutuminen alle senttimetrin paksuudelta, jota kutsutaan "fissiliteetiksi" (= ~splitting). Mutakivet taas ovat koostumukseltaan samankaltaisia, mutta niissä ei esiinny fissiliteettiä.
Liuskeet ja mutakivet sisältävät noin 95 prosenttia kaikkien sedimenttikivien orgaanisesta aineksesta. Keskimääräisessä liuskeessa tämä on kuitenkin alle yksi prosentti massasta. Mustaliuskeet muodostuvat anoksisissa (hapettomissa) olosuhteissa. Ne sisältävät vapaata hiiltä ja rautasulfideja, kuten pyriittiä. Tämä saa aikaan mustan värin.
Muodostuminen
Liuske syntyy, kun hienojakoinen sedimentoitu materiaali (savea ja erittäin hienoa silttiä) kertyy rauhallisissa, matalan energiankohteissa, kuten järvien pohjalle, syvien merialueiden laaksoihin, laguuneihin tai tulvatasanteille. Ajan mittaan kerrostunutta mutaa puristuu kokoon (kompaktioutuu) ja sementoituminen liittää hiukkaset yhteen, jolloin syntyy kivi – prosessia kutsutaan litifikaatioksi.
Kompressio ja savihiutaleiden asettuminen samansuuntaisesti aiheuttavat liuskemaisen halkeilun eli fissiliteetin: kivi halkeaa helposti ohueksi levyiksi pitkin näitä suuntia.
Mineralogia ja rakenne
- Savimineraalit: yleisimpiä ovat illiitti, smektiitti ja kaoliini; ne muodostavat suuren osan liuskeen massasta ja säätelevät kiven käyttäytymistä.
- Muut mineraalit: kvartsia, kalsiittia, pieniä määriä kalimaasälpää ja orgaanista ainetta.
- Rauta- ja sulfidimineraalit: anoksisissa oloissa rautasulfidit, erityisesti pyriitti, ovat yleisiä ja antavat tumman sävyn mustaliuskeille.
- Fissiliteetti: liuskeen halkeileminen ohuiksi levyiksi johtuu savihiutaleiden orientaatiosta ja voimakkaasta puristuksesta.
Erot mutakiveen ja metamorfiseen liuskeeseen
Mutakivi (mudstone) muistuttaa liusketta koostumukseltaan mutta ei halkeile ohueksi levyksi eli siinä ei ole fissiliteettiä. Tämä on yksi tärkeimmistä kenttätunnistuksen eroista.
On myös syytä erottaa sedimenttinen liuske (shale, eli savikivi) metamorfisesta liuskesta (slate). Kun liuske altistuu lämpö- ja paineolosuhteiden vaikutuksesta matalalle metamorfismille, se muuttuu liuskeeksi (metamorfinen liuske), jolla on tiheämmän kiteinen rakenne ja usein parempi halkeilun tasaisuus. Terminologia voi siten olla paikoin sekoittava: kontekstista riippuu, puhutaanko sedimenttikivenä syntyneestä liuskesta vai metamorfisesta liuskesta.
Tärkeitä prosesseja ja diagenesi
Diageneesin aikana tapahtuu mm. veden poistumista, savimineraalien muuttumista (esim. smektiitin muuntuminen illiitiksi), orgaanisen aineksen muokkaantumista (kerogeeniksi) sekä kalkki- ja piioksidi-sementtien muodostumista. Jos orgaanista ainetta on runsaasti ja olosuhteet ovat hapettomat, liuske voi toimia öljy- ja kaasulähteenä (source rock) tai kerogeenipitoisena öljyluskeena.
Väri, fossiilit ja ympäristömerkit
Liuskeen väri vaihtelee harmaasta mustaan (orgaaninen aines), vihertävästi (rautayhdisteet) tai punertavaan (hapettuneet rautayhdisteet). Hieno rakeisuus ja vähäinen kulkeutuneisuus tekevät liuskesta usein hyvän ympäristön fossiilien säilymiselle; erityisesti pehmeät rakenteet ja kasvijäänteet voivat säilyä hyvin mustaliuskeissa.
Taloudellinen merkitys ja käyttö
- Liuskeet voivat olla hydrokarbonaattien lähteitä: öljy- ja kaasuesiintymät voivat muodostua kerogeenipitoisista liuskeista.
- Öljyluskeet (kerogeenipitoiset liuskeet) ovat paikoin polttoainekäytössä tai kaivannaisteollisuuden kohteena (esim. ympäristö- ja taloudelliset vaikutukset vaihtelevat).
- Rakennus- ja insinööriolosuhteissa savipitoiset liuskeet voivat aiheuttaa haasteita kallioleikkauksissa, routimisessa ja veden vaikutuksesta tapahtuvassa pehmenemisessä.
Tunnistaminen maastossa ja säilyvyys
Liuskeen tunnistaa yleensä hyvin ohuisesta, lamellisesta halkeilusta (fissiliteetti), erittäin hienojakoisesta rakenteesta ja usein liuskemaisesta ulkonäöstä. Mustaliuske jättää usein tummentavan tahnan kiveen hierottaessa (orgaaninen aine). Kun liuske säännyttyy, se rapautuu ja muodostaa savea tai silttiä sisältäviä maaperiä.
Yhteenvetona: liuske (savikivi) on yleinen ja geologisesti merkittävä hienorakeinen sedimenttikivi, jonka ominaisuudet riippuvat erityisesti savimineraalien koostumuksesta, orgaanisen aineksen määrästä ja muodostumisympäristöstä. Sen fissiliteetti erottaa sen mutakivestä, ja diageeniset sekä metamorfiset muutokset voivat muuttaa sen fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia merkittävästi.
Bedfordin liuske
Grube Messelin fossiilikuopan liuskekivipalasia.
Liuskekiven muodostuminen
Liuskeet kerrostuvat tyypillisesti hyvin hitaasti liikkuvassa vedessä, ja niitä esiintyy usein järvissä ja laguunien kerrostumissa, jokien suistoalueilla, tulvatasangoilla ja rannikon hiekan edustalla. Ne voivat kerrostua myös mannerjalustalle suhteellisen syvään, rauhalliseen veteen. Tämä prosessi on voinut kestää miljoonia vuosia.
Mustat liuskeet ovat tummia, koska niissä on erityisen paljon hapettumatonta hiiltä. Mustat liuskeet kerrostuvat anoksisissa tai vähähappisissa ympäristöissä, kuten seisovissa vesipatsaissa. Ne ovat yleisiä joissakin paleotsooisissa ja mesotsooisissa kerrostumissa. Jotkin mustaliuskeet sisältävät runsaasti raskasmetalleja, kuten molybdeeniä, uraania, vanadiinia ja sinkkiä. Raskasmetallit ovat saattaneet joutua sinne hitaasti kertymällä.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on liuske?
V: Liuske on hienorakeinen sedimenttikivi, joka muodostuu savimineraaleista ja muiden mineraalien pienistä palasista koostuvasta mudasta.
K: Mikä on saven ja muiden mineraalien suhde liuskeessa?
V: Saven ja muiden mineraalien suhde liuskeessa vaihtelee.
K: Mikä on liuskekiven ominaispiirre?
V: Liuskeelle on ominaista halkeiltavuus, jolla tarkoitetaan murtumia ohuissa, alle yhden senttimetrin paksuisissa lamelleissa tai yhdensuuntaisissa kerrostumissa.
K: Mitä eroa on liuske- ja mutakivien välillä?
V: Mutakivet ovat koostumukseltaan samanlaisia kuin liuskekivet, mutta niissä ei esiinny halkeilua.
Kysymys: Kuinka paljon orgaanista ainesta liuskeet ja mutakivet sisältävät muihin sedimenttikiviin verrattuna?
V: Liuskeet ja mutakivet sisältävät noin 95 prosenttia orgaanisesta aineksesta, jota esiintyy kaikissa sedimenttikivissä.
K: Mikä aiheuttaa mustien liuskeiden muodostumisen?
V: Mustat liuskeet muodostuvat hapettomissa anoksisissa olosuhteissa ilman happea, ja ne sisältävät vapaata hiiltä ja rautasulfideja, kuten pyriittiä, jotka antavat niille mustan värin.
K: Kuinka paljon orgaanista ainetta mustat liuskeet sisältävät keskimäärin massaltaan?
V: Vaikka mustaliuske sisältää suuren osan sedimenttikivissä esiintyvästä orgaanisesta aineksesta, se sisältää keskimäärin vain alle yhden massaprosentin orgaanista ainesta.
Etsiä