Transcript Maan muuttuvat kasvot: kivien ikä ja muisti

Kiinteän maan geofysiikka –
liikkuvat laatat
Johanna Salminen
[email protected]
4.6.-6.6. 2012
Aikataulu - yleiskatsaus
Fysiikan täydennyskoulutuskurssi 2012
Maan ja ilman fysiikkaa
Ma 4.6.
12.00-12.45
12.45-13.30
Ti 5.6
12.00-13.30
ke 6.6.
09.15-10.00
14.00-16.00
Maa planeettana ja kivikehän kierto
Geodesia
Litosfäärilaattaliikunnot
Maan magneettikenttä
Ryhmä A: Geolab1+2 (laboratoriossa)
Ryhmä B: Geolab2+1 (laboratoriossa)
Yleiskatsaus
• Kiinteän maan geofyysiikan sijoittuminen tutkimuskenttään
• Maapallon synty
• Maapallo systeeminä – ”Earth system science”
• Maapallon kehät
• Energiasta
• Yleiskatsaus: koostumus, kerrosrakenne
• Laattatektoniikasta
• Maan magneettikenttä
• Merenpohjan leviäminen
• Maanjäristykset
• Seismiikka
• Maapallon rakenne
• Geodesia ja hidas maan nousu
• Lämpöä Maan sisältä – magma ja
tulivuoret
• Maan muuttuvat kasvot
• Kivien ikä ja muisti
• Supermantereet
Painovoimaa mitataan
• Määritetään Maan muotoa ja kokoa
• Tutkitaan maan nousua
• Kuoren rakenteet, massakeskittymät
Painovoiman mittaaminen avaruudesta
GOCE - Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer
• Satelliitin massa on 1 200 kg. Satelliitin kiertorata on 250 km korkea.
Rata ylläpidetään rakettimoottorin avulla ja sen ajoainevaranto on
rajallinen.
• Satelliittissa Electrostatic Gravity
Gradiometer (EGG) mittaa
voimat, joita tarvitaan pitämään
testimassa laitteen sisällä. Tästä
saadaan painovoiman kiihtyvyys
satelliitin paikalla avaruudessa.
• Mittauksista voidaan
monimutkaisen
inversiomenetelmän avulla
rekonstruoida Maan
painovoimakenttä. Tämän kentän
eräs tasa-arvopinta taas on
geoidi.
Painovoiman mittaaminen avaruudesta
• CHAMP (Challenging Minisatellite Payload for Geophysical
Research and Applications) laukaistiin rataansa Plesetskiltä v. 2000.
• CHAMPIN radan korkeus on vain 450 km, mikä tulee lennon aikana
vahentämään 350 km:iin ilmakehän jarrutuksen seurauksena.
• CHAMP sisältää GPS-vastaanottimen jonka avulla määritetään
satelliitin tarkkaa rataa, eli paikkaa avaruudessa x (t) ajan funktiona.
Tästä lasketaan geometrista kiihtyvyyttä a (t).
• Satelliitti sisältää on myös kiihtyvyysmittari, joka eliminoi ilmakehän
aerodynaamisten voimien aiheuttamat satelliitin kiihtyvyydet (siis
poikkeamat vapaan putoamisen liikkeestä). Jäljelle jäävät vain Maan
painovoimakentän aiheuttamat kiihtyvyydet, joista lasketaan tarkka
geopotentiaali- eli geoidimalli.
Maapallon tulivuoret - laattarajoilla
Yellowstonen tulivuori
• 55×72 km
• Ensimmäisen kerran purkautui 2 Ma sitten
• Suurpurkaus tuotti Lava Creekin tuffin 640 000 vuotta sitten. Tällöin
purkautui arviolta 2 500 km³ vulkaanista ainetta
• Pienempiä
purkauksia on
sattunut noin 20 000
vuoden välein
• Viime aikoina
alueella on
tapahtunut enemmän
maanjäristyksiä kuin
kahteenkymmeneen
vuoteen, mutta
tutkijoiden mukaan
viitteitä suuresta
purkauksesta ei ole.
Yellowstonen tulivuori
• Kuuman pisteen (hotspot) päällä, jonka yli Pohjois-Amerikan
laatta liikkuu lounaaseen päin
• Basalttista laavaa, jossa kaasuja
Maan muuttuvat kasvot –
tektoniikka, eroosio ja kivien muisti
Osa Välimeren merenpohjaa työntyy hitaasti Kreikan
alle ja tektoniset voimat venyttävät Kreikkaa ja
kasvattavat sen kokoa hitaasti
• 1988 Kreikka oli metrin pidempi kuin 100 vuotta
aikaisemmin
• Kreikka vääntyy siten, että eteläisin osa
(Peloponnesos) liikkuu lounaaseen suhteessa
muhuun Kreikkaan
• Kreikassa kuoren kivet deformoituvat
Konvektiovoimat ja sisäinen lämpöenergia
muokkaavat jatkuvasti ”Maan kasvoja”
Survey monument in
Utah
Maan muuttuvat kasvot –
tektoniikka, eroosio ja kivien muisti
Maan pitkä historia on luettavissa sen geologiasta
• Sedimentit ja sedimenttikivet
• Metamorfoosi ja metamorfiset kivet
• Kuinka kivien ikä määritetään?
• Suhteellinen ajoitus
• Absoluuttinen ajoitus
• Magneettinen ajoitus
• Vuosilusto ajoitus
• Suomen kallioperän kehityksestä
• Supermantereet
Sedimenttien kerrostuminen
• Tuuli ja vesi: sedimentit litostratigrafisiksi kerroksiksi koko
ajan ja joka puolella Maapalloa
• Paksuus
• Osasten koko
• Muoto
• Väri
Rannan hiekka
Järven pohjan muta
Pöly ikkunalaudalla
Sedimenteistä sedimenttikiviksi
Sedimenttikivet muodostuvat sedimenttien eli irtaimien maalajien
kovettuessa ja tiivistyessa kasvavan paineen ja kohoavan lämpötilan
johdosta aikojen kuluessa kiveksi.
Kolme pääryhmää (95 %)
• Savikivet
• Hiekkakivet ja konglomeraatit
• Karbonaatit
Materiaalin luonteen ja kerrostumisprosessien perusteella
• Klastiset (osasina kerrostuneet)
• Orgaaniset, biogeeniset
• Kemialliset (liuenneina
kerrostuneet)
Sedimenttien startigrafia
1. Alunperin sedimentit horisontaalikerroksiin, jotka ovat Maan
pinnan suuntaiset
2. Litostratigrafinen superpositio: vanhimmat kerrokset ovat
alimpana
Tutkitaan kiviä, jotka ovat paljastuneena Maan pinnalla tai
kairattu syvemmältä kuoresta
Metamorfoosi: vanhat kiertoon
Pääosin kiinteässä tilassa tapahtuva kiven
mineraalien tai rakenteen tai molempien
muuttuminen vastaamaan uusia
fysikaalisia (T ja P) ja kemiallisia
olosuhteita, jotka poikkeavat kiven syntytai kerrostumisajankohtana vallinneista
olosuhteista. Metamorfoosiin ei kuitenkaan
lueta rapautumista eikä sedimenttien
(maalajien) kovettumista sedimenttikiviksi
eli diageneesia.
Metamorfisia kiviä syntyy lähinnä
sedimenttikivistä ja magmakivistä, mutta
myös metamorfinen kivi voi metamorfoitua
uudelleen.
Useita kivilajeja.
Metamorfoosi: vanhat kiertoon
•
•
•
•
•
kontaktimetamorfoosi on lämpömetamorfoosia (5)
kataklastinen, kiven murtumiseen ja muovautumiseen liittyvä
metamorfoosi, jota esiintyy mm. siirroksissa
shokki- tai impaktimetamorfoosi, joka liittyy meteoriittitörmäyskraatereihin
Vuorijonojen muodostumisen yhteydessä tapahtuva
alueellinen metamorfoosi
Paksujen kerrostumien alla tapahtuva
hautautumismetamorfoosi (1)
PAIKALLINEN
ALUEELLINEN
Startigrafinen korrelointi
• 1800 – luvun alussa W. Smith huomasi, että koko
Englannissa sedimenttikerrokset kuten ”voidellut
leivänviipaleet”
• Luokitteli ja nimesi
• Litostratigrafiset yksiköt määritellään kerrosten
fysikaalisten piirteiden (koostumus, raekoko,
rakenteet, fossiilit ja väri) perusteella ja ne erottuvat
näiltä ominaisuuksiltaan merkittävästi ylä- ja
alapuoleisista yksiköistä.
→ startigrafinen korrelointi
William Smith
1769-1839
Epäjatkuvuudet kerroksissa
• Kerrostumisympäristön muutos, jolloin kerrostuminen lakkaa
• Eroosio kuluttaa vanhemman osan pois
1. Kulmaepäjatkuvuuksissa (angular disconformity) vanhemmat
ja nuoremmat kerrokset poikkeavat toisistaan asennoltaan.
• vanhemmat kerrokset kallistuvat tai poimuttuvat ja tämän
jälkeen kuluvat ennen nuorempien kerrostumista
2. Keskenään yhdensuuntaisten kerrosten välisenä
eroosiopintana (disconformity)
3. Kerrostuu magma- tai metamorfisen
kivilajin päälle (nonconformity)
• Kerrostumistauon aiheuttama
epäjatkuvuus on yleensä vaikea
havaita
Suhteellinen ikä - geologinen aikakausi
Geologiassa suhteellinen ja
absoluuttinen aika
• Suhteellinen – se järjestys,
jossa menneet ilmiöt
tapahtuivat
• Absoluuttinen – aika vuosissa
siitä, kun ilmiö tapahtui
Startigrafinen korrelointi:
→ litostratigrafisten yksiköiden
suhteelliset iät ovat samat kaikilla
mantereilla
→ geologiset pylväät /aikakaudet
• Eoni
• Maailmankausi
• kausi
• Aika miljoonina vuosina
taaksepäin laskettuna
(radioikä)
Suhteellinen ikä - geologiset leikkaussuhteet
diabaasijuoni lävistää
gneissiä:
diabaasi < gneissi
Diabaasista ja erityisesti
sen kontaktista tehdään
mm. paleomagneettisia
tutkimuksia
gneissi
Absoluuttinen ikä - radioaktiivisuus
1896 eräistä uraanisuoloista lähtevä ”säteily” sai
valoherkän filmin valottumaan. Becquerel kutsui
säteilyä radioaktiiviseksi säteilyksi eli
radioaktiivisuudeksi
• tarjosi luotettavan keinon mitata geologista aikaa
Radioaktiivisuus
• Toimii jatkuvasti
• Ei ole reversiibeli
• Toimii samalla nopeudella ja tavalla kaikkialla
• Tallentuu jatkuvasti aukkoja jättämättä
Henri Becquerel
1858-1906
Luonnossa radioaktiivista säteilyä esiintyy kaikkialla. Osa on
kosmista säteilyä, osa kallio- ja maaperästä lähtevää säteilyä.
Säteilyn synnyttävät radioaktiivisesti hajoavat alkuaineisotoopit.
mm. Näillä
alkuaineilla on
radioaktiivisia
isotooppeja
Absoluuttinen ikä - radioaktiivisuus
40K40Ar
87Rb87Sr
238U206Pb
147Sm143Nd
isotooppi on alkuaine, jonka atomissa on
sama määrä elektroneja ja protoneja
mutta eri määrä neutroneja. Näin
isotooppien atomipainoissa on eroja.
atomipaino
atomin
järjestysnumero
238
92
U
Absoluuttinen ikä – radioaktiivisuudesta
Hajoamisen yhteydessä syntyy
• Alfasäteilyä: useimmat U isotoopit, 232Th
• Ydin emittoi alfa-hiukkasen (Helium-4-ytimen),
jolloin sen massaluku vähenee neljällä ja
järjestysluku kahdella. Tämän jälkeen ydin jää
yleensä virittyneeseen tilaan.
• Betasäteilyä (miinushajoaminen luonnossa): 14C,
40K
• Ytimessä yksi neutroni muuttuu protoniksi ja
emittoi samalla beeta-hiukkasen eli nopean
elektronin sekä myös vaikeasti havaittavan
antineutriinon. Ytimen järjestysluku kasvaa
yhdellä, mutta massaluku pysyy ennallaan.
Ydin jää yleensä virittyneeseen tilaan.
• Neutronisäteilyä: fissiossa. U ja Th
• Gammasäteilyä: sähkömagneettista säteilyä syntyy, kun
radioaktiivisen hajoamisen yhteydessä syntynyt atomin
ytimen viritystila purkautuu
Absoluuttinen ikä - radioaktiivisuus
Radioaktiivisen aineen atomien lukumäärä pienenee spontaanisti
hajoamisen seurauksena noudattaen eksponenttilakia
dn t
dt
 n t
n t  n 0e
 t
missä = kokeellinen
luonnollinen hajoamisvakio [1/s]
missä n0 = atomien lkm alussa ja
nt = niiden määrä hetkellä t
(mitataan)
t1 
Puoliintumisaika t1/2
2
Mitattu tytäratomien määrä
ln 2

Dt  n o  n t

Näytteen radiometrinen eli isotooppi-ikä:

a
t
o
m
i
e
n
m
ä
ä
r
ä
tytärisotoopit
emoisotoopit
t1
aika t
2
1  D t 
t  ln 1  
  n t 
Absoluuttinen ikä - radioaktiivisuus
SIMS-laite eli ”Secondary Ion Mass Spectrometer
for isotope datings (zircon, baddeylite U-Pb dating
etc.)
Absoluuttinen ikä - radioaktiivisuus
U-Pb systeemissä yhdistetään kaksi (238U- ja 235U-) hajoamista samaan ns.
konkordiakuvaan.
Isua (Gröönlanti) gneissi
4.5
3.5
yläleikkaus antaa
kiven kiteytymisiän
n. 3.62 +-0.1 Ga
2.5
1.5
alaleikkaus
diskordiasuora.
Pisteet eroavat
konkordiakäyrästä
lyijykadon vuoksi.
Uraanin hajoamisessa on kaksi
sarjaa: ensimmäisessä U-238
hajoaa Pb-206:ksi puoliintumisajan
ollessa 4,47 miljardia vuotta.
Toisessa U-235 hajoaa Pb-207:ksi
puoliintumisaika on 704 miljoonaa
vuotta. Yhdistämällä nämä kaksi
saadaan peruskäyrä eli
konkordiakuvaaja, jossa ikä on
parametrina.
Ajoitustulos on usein hieman
häiriintynyt, koska lyijy vuotaa
käytännössä näytteistä ulos
Ikä saadaan diskordiasuoran ja
konkordiaplotin ylemmän
leikkauspisteen avulla.
Joskus alempi leikkauspiste antaa
metamorfoosin tai mm.
impaktitörmäyksen iän.
Magneettinen ajoitus
Napakäännökset viimeisen 7 milj.v. ajalta. Tähän napakäännösten
aikaskaalaan sovitetaan jokin mitattu käännösten stratigrafia ja näin
se saadaan sidottua ja ajoitettua
Standardi polariteettiaikaskaala N
R
Brunhes-N-kausi
Viimeiset 7
milj.v.
mitattu paikassa A: verrataan
standardipolariteettisarjaan ja
”luetaan” ikä n. 2 Ma
Vuosilustoajoitus
Bosumtwin (Ghana) törmäyskraatterijärven näyttävä lustosavikerrostuma
viimeisen 1 milj. v. ajalta
Hyvä tallennus
lämpötilan ja
magneettikentän
muutoksista viimeisen
1 miljoonan vuoden
ajalta!
vuosilustoja
pinta
pohja
Vuosilustot eli tummat
(talvi) ja vaaleat (kesä)
kerrostumat tarjoavat
ajoitusmenetelmän:
• lasketaan lustot
vuosi vuodelta
• puulustoajoitus
Maapallon vanhimmat kivet
Maankuoren vanhimmat kivet
Euroopan vanhin kivi
Meteoriitit
Kuukivet
Mars-meteoriitit
Suomen kallioperän
Sederholm
Wahl
Rankama
Kouvo
alk.1956
Huhma, Paavola, Mutanen 2005
Gröönlanti, Et. Afrikka, Austr. 3900-4100 Ma
Suomi (Siurua)
3520 Ma
4100-4570 Ma
3000-4600 Ma
500-1300 Ma
Päätteli geologiasta
massaspektrometrilla
massaspektrometrilla
massaspektrometrilla
massaspektrometrilla
ikä
> 1900 Ma
?
> 1900 Ma
> 2600 Ma
>3900 Ma
Suomen kallioperän kehitys
Osa prekambrista peruskalliokratonia
Ruotsissa ja Norjassa
peruskallio rajoittuu
kaledoniseen vuorijonoon
Virossa prekambrinen kallioperä
painuu loivasti paleotsooisten ja
niitä nuorempien
sedimenttikivien alle, kuten
myös kaakossa Venäjällä
Suomen kallioperän kehitys
• Arkeeinen kallioperä 3500
– 2500 miljoonaa vuotta
vanha
• Metamorfoituneita kiviä,
jotka syntyivät 2500 – 2000
miljoonaa vuotta sitten
mantereen repeytyessä ja
tasoittuessa
• Varhaisproterotsooinen
kallioperä 1930 – 1800
miljoonaa vuotta.
Svekofennisten
saarikaarisysteemien kiviä.
Näiden alta ei ole löydetty
arkeeista kallioperää →
edustaa uutta maan
vaipasta kohonnutta
materiaalia
• Keskiproterotsooiset 1670
– 1540 miljoonan vuoden
ikäiset rapakivigraniitit
Arkeeisten kivien jakauma maapallolla
• Yleensä suurten prekambristen kilpialueiden sisällä yhtenä tai
useampana keskuksena (ytimenä)
• Länsi-Australiassa, Etelä-Amerikassa, Keski- ja Etelä-Afrikassa,
Kanadassa, Intiassa, Siperiassa, Ukrainan alueella ja
Fennoskandiassa
• Merkittäviä kullan, nikkelin, sinkin, lyijyn, kuparin ja timanttien
tuottajia
Miten Arkeeinen kivi muodostui?
• Raju meteoriitti pommitus 4000 Ma sitten painoi varhaisen Maan kuorta
alaspäin ja rikkoi sitä
• Välittömästi törmäyksen jälkeen vaippa kimposi ylöspäin ja paine vaipan
yläosassa laski minkä johdosta vaippa suli.
• Laajat kratterialtaat täyttyiväy vaippaperäisellä magmalla
• Varhaisarkeeiset lohkot kelluivat astenosfäärin päällä
Miten Arkeeinen kivi muodostui?
• 3600 miljoonaa vuotta sitten muutoksia esim. Maan lämmöntuotto
laski
• Maan vaipasta kohosi laaja-alaisia, toisiaan lähellä olevia kuumia
massoja eli vaipan pluumeja, jotka siirsivät materiaalia kuoreen
• Varhaisarkeeinen kuori verhoutui nuoremman kiviaineksen sisään
• 3600-2500 miljoonaa vuotta sitten oli maankuoren kiihtyvän
kasvun aikaa, huippuvaihe 2800-2700 miljoonaa vuotta sitten
• Mannerkuori oli todennäköisesti melkein nykyisen paksuinen
• Stabiilit, joskin eriaikaan satibiloituneet arkeeiset mantereet,
joiden reunoille myöhemmin sedimentit saattoivat kerrostua
Fennoskandian kilven vanhin arkeeinen
ydinosa edustaa keskisuurta arkeeisen
kuoren lohkoa
Svekofenninen orogenia
During five, partly overlapping, orogenies
• In the Lapland-Savo and Fennian orogenies,
microcontinents (suspect terranes) and island arcs were
accreted to the Karelian microcontinent,
• Karelian craton was accreting to Kola in the Lapland-Kola
orogeny
• Nordic orogen in the west (Fennoscandia-Amazonia)
• Svecobaltic orogen in the SSW (Fennoscandia-Sarmatia)
Accretionary Svecofennian orogen evolved in four major stages
• Microcontinent accretion (1.92-1.88 Ga) created large
but unstable continental plate
• Large-scale extension of the accreted crust (1.87-1.84
Ga)
• Continent-continent collision (1.87-1.79 Ga) created
deep roots
• Gravitational collapse (1.79 and 1.77 Ga) after all the
longterm compression at the margins of Fennoscandia
had ceased
• The general collapse was a combination of several
smaller episodes and perhaps lithospheric
delamination of Amazonia after the Nordic orogeny
Svekofenninen orogenia
(a) Kuori paksunee törmäysten
seurauksena
(b) Kuori ei ole tasapainossa
ympäristön kanssa
(c) Kuori ohenee, koska
yläkuori laajenee
(d) Kuori ohenee, koska
alakuori liikkuu sivuillepäin
(e) Jos paksuuntunut litosfääri
on ympäristöään tiheämpää
(f) se voi delaminoitua
(g) Astenosfääri korvaa
(h) Magmaa kuoreen
Rapakivigraniitit
• 1650-1540 miljoonaa vuotta sitten
tunkeutuivat rapakivigraniitit
• Svekofenninen kallioperä oli jo
ehtinyt kulua juuriosiensa tasalle
• Rapakivet toi tunnetuksi
suomalainen geologi J.J. Sederholm
vuonna 1891 tutkimuksellaan ”Ueber
die finnländischen
Rapakiwigesteine”.
• Nykyisin ollaan laajalti yksimielisiä
siitä, että vaippaperäinen emäksinen
magmatismi synnytti
lämpövaikutuksellaan
rapakivimagmat ja niistä kiteytyneet
rapakivigraniitit. Ratkaisematta on
kuitenkin kysymys vaipan osittaisen
sulamisen syistä.
Suomen sedimenttikivet
Suomenlahden eteläpuolella
Sedimenttikiviä on säilynyt eroosiolta
suojaisissa paikoissa. Esim. ns. LounaisSuomen hiekkakivijuonet, joissa hiekkakivi on
säilynyt alle 20 cm leveissä raoissa, mutta
kulunut pois muualta lähiympäristöstä.
Satakunnan hiekkakivi ja Muhoksen
muodostuma. Kivet ovat säilyneet, koska altaat
ovat vajonneet useita satoja metrejä
ympäristöään alemmas.
Pohjanmaalla sijaitseva Lauhanvuori. Se on
päinvastoin säilynyt suurena kukkulana
ympäristöään korkeammalla. Yhtenä syynä
tähän pidetään mannerjäätikön paikallista,
poikkeuksellisen heikkoa kulutusta.
Löydetty kairausten yhteydessä kuudesta
törmäysrakenteesta, joissa maankuoren
painumisen on aiheuttanut meteoriitin törmäys.
Suomen geologinen historia
Fennoskandian aikamatka
Fennoskandian aikamatka viimeisen 2700 miljoonan vuoden ajalta. Kuvassa on
rengastettu ne pisteet (esim. 2400 Ma, 1930 Ma jne), joille on luotettavaa
paleomagnettista aineistoa olemassa. Muut tiedot Fennoskandian sijainnista
perustuvat vähemmän luotettavaan aineistoon tai ovat interpoloituja arvoja
(Pesonen ja Sohn 2009)
Iapetus meri – Kaledoninen vuorijono
• 600 - 400 Ma sitten
• Eteläisellä pallonpuoliskolla
• Laurentian, Avalonian ja
Baltican välillä
• Katosi, kun Laurussian
manner muodostui
• Kaledoninen vuoripoimutus
Laurussia: Laurentia, Baltica ja Avalonia
Supermantereet – Gondwana
• Syntyi n. 500 miljoonaa vuotta
sitten
• Eteläisen pallonpuoliskon
manteret
• Afrikka, Etelä-Amerikka,
Intia, Australia, Arabia,
Madagaskar ja Antarktika
• Vuorijonopoimutuksia
Brasiliassa, Itä-Afrikassa,
Intiassa
• Kambrikauden “räjähdys”
• Välillä Gondwana oli osa
suurempaa Pangaeaa
Supermantereet – Pangaea
Pangaea muodostui 300 Ma sitten
• 200 Ma Laurasia ja Gondwana
alkavat erota
• 167 Ma sitten Australia, Antarktika ja
muut itäiset osat irtosivat Afrikasta
• Kuitenkin vielä n. 150 miljoonaa
vuotta sitten Gondwana oli melko
yhtenäinen
• Afrikka irtaantui näkyvästi EteläAmerikasta n. 120 miljoonaa vuotta
sitten ja käynnisti Gondwanan
lopullisen hajoamisen.
• Intia alkoi vaeltaa kohti pohjoista
120 miljoonaa vuotta sitten
• Australia alkoi irrota Antarktiksesta
n. 80 miljoonaa vuotta sitten, mutta
eroaminen kiihtyi noin 40 miljoonaa
vuotta sitten.
Laurasia: Laurentia, Baltica, Siberia, Kazakhstania, Pohjois-Kiina
ja Itä-Kiinan kratonit
Kohti uutta supermannerta
Kohti Pangaia Ultimaa
• Mm. Islantia halkova
sauma muuttuu
valtamerenpohjan
leviämiskeskuksiksi
• Atlantti ja Intian valtameri
jatkavat laajenemistaan
• Tyynenmeren laatta työntyy
kohti pohjoista sulkeutuen
joskus 100 milj.v. kuluttua
• Australia ja Antarktika
aloittavat kipuamisensa
kohti Aasiaa
Supermantereet
Todisteita
• Eliöt, kasvit
• Samanlainen geologia
tällä hetkellä erillään
olevilla mantereilla
Pangaea synnytti:
Appalakit itäisessä PohjoisAmerikassa, Atlasvuoret
Pohjois-Afrikassa ja Uralvuoret
Euraasiassa
Vanhempia supermantereita – supermannersykli
Nuna,
Hudsonland
Supermanner vai
Superkratonit ?
• Vanhemmista supermantereista useita eri rekonstruktioita
• Vuoristot ja orogeeniset vyöhykkeet
• Toisella mantereella jatkuvat juonikivet
• paleomagnetismi
• Baltica ja Laurentia: eniten dataa ja niiden keskinäinen asema tunnetaan hyvin
Vanhempia supermantereita
Nuna, Columbia
Pangea, Pangaea
300 -180 Ma
1100-700 Ma
1800-1500 Ma
• Vanhemmista supermantereista useita eri rekonstruktioita
• Vuoristot ja orogeeniset vyöhykkeet
• Toisella mantereella jatkuvat juonikivet
• Paleomagnetismi
• Leveysasteen indikaattorit
• Baltica ja Laurentia: eniten dataa ja niiden keskinäinen asema tunnetaan hyvin
Supermannersykli ja maan kehät
Vaipasta peräisin
Varhaisarkeeisista ajoista Mesoproterotsooisiin aikoihin asti ajallinen
yhteys supermannersyklin, ytimen, kuoren, merten ja ilmakehän välillä
(Reddy and Evans, 2009)
Supermannersykli ja maan kehät
Rautamuodostumat (BIF)
Sedimenttikivi
• Merivesi
• Ne ovat syntyneet yhteyttävien sinibakteerien vapauttaessa
rautaa hapettavaa happea
Lattatektoniikka ja kivien kierto ovat tärkeimmät syklit
Maan systeemissä
Aineen kierto kuoressa
Aineen kierto vaipasta
merelliseen kuoreen
Yhteenveto
1. Sedimentit kerrostuvat väliaineessa ja muuttuvat paineessa,
kohonneessa lämpötilassa ajan kuluessa sedimenttikiviksi
2. Litostratigrafiset kerrokset: sedimenttien paksuus, muoto, koko ja
väri
3. Alunperin horisontaalit kerrokset ja stratigrafinen superpositio
4. Epäjatkuvuudet rekisteröivät muutoksia ympäröivissä
kerrostumisolosuhteissa tai eroosiota
• Tektoniikka, eroosio ja sedimentaatio
5. Maailman geologinen aikataulu muodostuu suhteellisista iästä
6. Radiometrinen ajoitus tuottaa absoluuttiset iät
7. Muita ajoitusmenetelmiä: magneettinen, vuosilustot
8. Suomen kallioperä on vanhaa
9. Metamorfoosissa mineraalikoostumus ja kiven tekstuuri
muuttuvat
10. Supermantereilla on ollut iso vaikutus kaikkiin Maan kehiin