Kristalsed kivimid Lõuna-Soomes ja Eestis
Et taastada Maa geoloogilist ajalugu, peame teadma, kuidas toimuvad erinevad geoloogilised protsessid tänapäeval. Põhilisi võtmeteooriad selle mõistmiseks on eelmise sajandi alguses Alfred Wegeneri poolt loodud teooria - laamtektoonika. Raamatus tuuakse ülevaade erinevatest protsessidest maasügavuses, kirjeldatakse erinevaid kivimitüüpe ja mineraale ja antakse lühike kokkuvõte Lõuna-Soome geoloogilisest ajaloost ja kristalsetest kivimitest koosnevast Eesti aluskorrast.
On teada, et Maa koor jaguneb kaheksaks gigantseks laamaks (millede koosseisus on veel hulga väiksemaid laamasid), mis liiguvad plastsete omadustega Maa ülemise vahevöö pinnal. Laamade liikumist põhjustavad Maa vahevöö konvektsioonivoolud (Joonis 1). Mõned laamad on vanad ja koosnevad kergematest kontinentaalse koore kivimitest, mõned on nooremad ning koosnevad raskematest ookeanilise koore kivimitest. Maa koor on pidevas muutumises. Uus ookeaniline koor moodustub mitmes ookeanis. Ookeanilise koore vahevöösse tagasi sukeldumine viib omakorda kontinentide kokkupõrkamiseni. Kui ookeaniline laam sukeldub vahevöösse, hakkavad kaasaviidud setted ja kivimid sulama. Tekkinud magmad tõusevad maapinna suunas, tekitades vulkaanipurskeid ning võivad moodustuda paljudest vulkaanidest koosnevad vulkaanide ahelikud - saarkaared. Selline laamade sukeldumisprotsess on seotud tihti maavärinatega.
Kivim võib tekkida läbi ühe või mitme erineva geoloogilise protsessi, koosnedes erinevatest mineraalidest. Kivimid jagunevad kolme suurde gruppi:
1. Magmakivimid kristalliseeruvad magmast. Tavaliselt toimub see protsess sügaval maakoores, aga ka maapinna lähedal (näiteks daikides) või magma purskudes maapinnale. Maakoores toimuva osalise ülessulamise käigus tekkinud magmad sisaldavad tihti palju räni, kaaliumit ja naatriumit. Sellised magmad kristalliseeruvad kivimiteks, mis sisaldavad palju päevakivisid ja kvartsi. Lõuna-Soomes on jälgitavad ka vööndilised kivimkehad - migmatiidid, mis koosnevad sulanud (hele vöönd) materjalist ja mittesulanud (tume vöönd) kivimist.
2. Settekivimid tekivad setete tihendumisel ja kõvastumisel geoloogiliste protsesside käigus. Maapinnal lasuvad kivimid on pidevas kontaktis atmosfääri ja veega, päikesekiirguse ja temperatuurimuutustega. Nii mehaaniliste kui keemiliste tegurite toimel kivim laguneb, kivimilasum erodeeritakse ning moodustunud purdmaterjal kantakse tuulte, jää või vete poolt uude asukohta, näiteks järvedesse ja meredesse.
3. Metamorfsed ehk moondekivimid tekivad magma ja settekivimite sattumisel kõrgema rõhu ja temperatuuri tingimustesse, mille tulemusena toimub mineraalide ümberkristalliseerumine metamorfseteks mineraalideks. Enamus Lõuna-Soome kivimitest on tekkinud sette- ja magmakivimite metamorfismil (Joonis 2).
Ülalnimetatud kolm kivimitüüpi võtavad osa laiaulatuslikust kivimite elutsüklist. Kontinente moodustavad kivimid erodeeritakse tuule ja vee poolt. Tekkinud setted transporditakse settebasseinidesse, kus need moodustavad settekivimeid. Sette- ja magmakivimid metamorfiseeritakse mandrite kokkupõrkevööndites, mille tulemusena moodustub uus kontinentaalne maakoor. Osa setteid kantakse laamade subduktsiooni läbi tagasi vahevöösse, kus need sulama hakkavad ning tekkinud magmad moodustavad omakorda kas vulkaanilisi kivimeid või kristalliseeruvad maakoores magmakivimite massiivideks.
Lõuna-Soome, sealhulgas Turu saarestiku geoloogiline ajalugu:
1,9 miljardit aastat tagasi produtseeris subduktsioonivööndi taga paiknev vulkaaniline saarkaar hulgaliselt vulkaanilisi kivimeid. Osa laavast purskus veealuses keskkonnas, moodustades omapäraseid hangumisvorme - padilaavasid. Lisaks võib vulkaanilist tegevust jälgida ka saarestiku lõunaosas, kus maapinnale avanevad amfiboliidid ja happelised gneisid. Samaaegselt vulkaanilisele tegevusele erodeeriti vulkaanikoonuseid ja laavavälju. Erosiooniproduktid kanti vee poolt piirnevasse ookeani, kus nad settisid erinevate setetena, sealhulgas karbonaatidena.
1,88-1,87 miljardit aastat tagasi põrkus vulkaaniline saarkaar põhjasuunas paiknenud mikrokontinendiga. Kokkupõrke tõttu kurrutati ja tõsteti üksteise peale nii vulkaaniliste saarkaarte materjal kui ka ookeani põhja setted. Moodustus mäeahelik. Protsessi käigus toimunud maakoore paksenemise tõttu suruti mäeaheliku alumine osa sügavamale vahevöösse, kus kivimid hakkasid sulama. Nendest magmadest kristalliseerusid maakoore ülemises osas välja tonaliitse koostisega kivimikehad.
1,85-1,81 miljardit aastat tagasi läbisid kivimid Lõuna-Soomes kõrgeastmelise moonde. Vanadest savisetetest tekkinud kivimid hakkasid üles sulama ja moodustunud graniitsed magmad tungisid maakoore ülemisse ossa, kus nad kristalliseerusid graniitsete plutoonidena. Saarestiku suurim saar näiteks koosnebki graniidist.
1,8-1,76 miljardit aastat tagasi toimus post-kollisiooniline maapinna tõus. Maakoor jahtus ning tahkus, andes magmadele võimaluse tõusta ülespoole mööda lõhesid. Saarestikus tekkisid magnetiiti sisaldavast jämedateralisest kivimist - pegmatiidist koosnevad daigid ja karbonatiidid.
1,575 miljardit aastat tagasi on teada lokaalne temperatuuri tõus vahevöös, mille tulemusena kuumad magmad tõusid maakoorde, kus nad omakorda sulatasid üles ümbritsevat kivimit. Selle mehhanismi järgi tekkisid kuulsad rabakivid ja ilmselt ka rabakividega seonduvad happelised kivimid. Rabakivide tekkega samaaegselt tungisid mööda lõhesid maakoorde vahevöös tekkinud magmad, mis kristalliseerusid tumedateks diabaasi daikideks. Satakunda kandis võime kohata veelgi nooremaid kivimeid. Pori ümbruse maastikus avanevad tavalistest kristalsetest kivimitest pehmemad Jotnia liivakivid. Umbes 1,275 miljardit aastat tagasi toimus järjekordne magmalise aktiivsuse periood, mille vältel kristalliseerusid oliviin-diabaasi koostisega daigid.
Piirkonna hilisema arengu käigus Lõuna-Soome kristalsed kivimid kattusid nooremate Paleozoikumi settekivimitega, mille vanus ulatus kuni Devoni ajastuni. Eesti alal katavad Kambriumi, Ordoviitsiumi, Siluri ja Devoni ajastu settekivimid 200-780 m paksuse lasundina kõikjal kristalseid kivimeid, moodustades Eesti aluspõhja.
Eesti aluskorra moodustavad Proterozoikumi vanusega (1,9-1,6 miljardit) magmalised ja metamorfsed kristalsed kivimid, mille pind on lõuna suunas kaldu, moodustades Eelkambriumi vanusega Fennoskandia kristalse kilbi lõunanõlva. Aluskorra kivimite ülemise osa moodustab kaoliniitne (savimineraal) murenemiskoorik, paksusega mõnest meetrist kuni 150 meetrini.
Eesti aluskorra kivimid jagunevad kahte suurde geoloogilisse üksusesse - Põhja-Eesti amfiboliitseks vööndiks ja Lõuna-Eesti granuliitseks vööndiks. Vööndid on teineteisest eraldatud tektoonilise Paldiski-Pihkva süvamurrangute süsteemiga. Vööndid jagunevad geoloogiliste ja petroloogiliste omaduste alusel veel kuueks tsooniks või alavööndiks: Tallinna, Alutaguse, Lõuna-Eesti, Lääne-Eesti, Tapa ja Jõhvi alavööndiks. Lääne-Eesti aluskorra põhiliseks kivimitüübiks on amfiboliidid ja erinevad gneissid. Tapa alavöönd koosneb pürokseeni ja amfibooli gneissidest, amfiboliitidest, biotiit-plagioklass- ja kvarts-päevakivi gneissidest. Jõhvi alavöönd koosneb sarnastest gneissidest, millele lisanduvad granaat-kordieriitgneisid ja magnetiit-kvartsiidid. See alavöönd on eraldatud Lõuna-Eesti alavööndist Alutaguse vööndiga, mis koosneb valdavalt algselt settelistest kivimitest, mis nüüd on metamorfiseeritud alumiiniumi-sisaldavateks gneissideks. Tallinna alavööndile on iseloomulikud nii vulkaniidid kui ka settelised kivimid, mis on samuti metamorfiseeritud erinevateks gneissideks.
Lisaks metamorfsetele kivimitele leiame Eesti aluskorrast ka magmakivimeid, mis on vanuselt nooremad ning seetõttu lõikavad metamorfseid kivimikomplekse. Saaremaani ulatub ka suure Riia rabakivi batoliidi põhjaserv.
