Kivilajit ja malmien synty

Vulkaaninen toiminta mannerten repeytymisvyöhykkeessä voi synnyttää malmipotentiaalisia kerrosintruusioita. Kuva: Harri Kutvonen, GTK.

Laattatektoniikka on geologisten prosessien liikkeellepaneva tekijä, joka synnyttää uusia kivilajeja. Mannerlaattojen synty ja niiden vaellus on aiheuttanut nykyään vallitsevan geologisen monimuotoisuuden. Mannerlaattojen vanhat ydinalueet eli kratonit koostuvat miljardeja vuosia vanhasta kallioperästä, kuten esimerkikisi Suomi. Uutta kallioperää muodostuu esimerkiksi valtamerten keskiselänteillä ja vanhaa tuhoutuu subduktiovyöhykkeissä.

Andit ovat muodostuneet magmaattisesta toiminnasta, jonka on aiheuttanut Tyynenmeren laatan työntyminen Etelä-Amerikan mannerlaatan alle. Kuva: Harri Kutvonen, GTK.

Erilaisten malmiesiintymien synty liittyy näihin geologisiin prosesseihin. Vanhimmat tunnetut malmiesiintymät ovat iältään noin kolme miljardia vuotta – toisaalta esimerkiksi valtamerten pohjan vulkaanisilla alueilla syntyy nykyäänkin kupari-sinkkiesiintymiä. Tiettyihin geologisiin ympäristöihin ja tapahtumiin liittyy aivan omat malminmuodostusprosessinsa, joissa rikastuu arvokkaita alkuaineita. Aktiivista malminmuodostusta tapahtui miljardeja vuosia sitten muun muassa Suomessa. Nykyään malmeja syntyy mm. Andeilla Etelä-Amerikan länsiosassa, jossa Tyynenmeren laatan reuna sulaa työntyessään Etelä-Amerikan laatan alle. Tämä muodostaa runsaasti magmaattista toimintaa, joka synnyttää uusia syväkiviä magman kiteytyessä syvällä kallioperässä ja vulkaanista toimintaa magman purkautuessa maanpinnalle.

Tiettyjen alkuaineiden ja malmien muodostus liittyy tietynlaisiin kivilajeihin. Esimerkiksi Kemin, Kevitsan ja Sakatin tummissa kerroksellisissa syväkivissä Lapissa on nikkeliä, kromia, platinaa ja kuparia. Saman alueen vulkaanisissa vihreäkivivyöhykkeissä esiintyy näiden lisäksi myös kultaa. Graniitit, kuten myös piistä rikkaat vulkaaniset muodostumat, ovat potentiaalisia kulta-, sinkki-, lyijy-, antimoni- ja kupariesiintymille. Graniitteihin ja graniittisiin pegmatiitteihin liittyy myös uraania ja harvinaisia maametalleja. Uraania tavataan myös kvartsiittimuodostumissa, kuten esimerkiksi Kolin jaksossa Pohjois-Karjalassa. Kalkkikivimuodostumat ovat teollisuusmineraalien, kuten kalsiitin ja dolomiitin, lisäksi otollisia lyijy- ja sinkkiesiintymien löytymiselle.

Vaikka malmit muodostuvat samoissa geologisissa prosesseissa, jotka muodostavat eri kivilajeja, on malmin syntymisen edellytyksenä juuri oikeanlaiset olosuhteet. Malmin isäntäkiven muodostuessa on siis tapahduttava jotain poikkeavaa.

Magmaattista kerroksellisuutta tummassa syväkivessä (kerrosintruusiossa). Kerrosrakenne on muodostunut sulasta kiteytyneiden mineraalien määräsuhteiden rytmisestä vaihtelusta. Kuva: Vesa Perttunen, GTK.

Esimerkkinä voitaisiin mainita tummiin syväkiviin liittyvien nikkelimalmien muodostuminen. Nikkeli esiintyy tällaisissa malmeissa pääasiassa nikkeli-rautasulfidina, pentlandiittina. Nikkelimalmin muodostukseen tarvitaan nikkeliä, rautaa ja rikkiä. Tummia syväkiviä muodostavissa magmoissa on varsin runsaasti rautaa (useita prosentteja) sekä pieniä määriä nikkeliä ja rikkiä (0,01–0,1 %). Magman jäähtyessä sen sisältämä rikki erkanee kivisulasta ja muodostaa pienistä pisaroista koostuvan oman sulan, sulfidisulan. Nämä pisarat ovat kivisulaa huomattavasti raskaampia ja painuvat sulakammion pohjalle muodostaen nikkelipitoisen malmiutuman. Usein kivisula ei sisällä riittävästi rikkiä, jotta sulfidisula pystyisi muodotumaan. Sula voi kuitenkin saada tarvitsemansa rikkilisäyksen, jos se kuoressa ylöspäin tunkeutuessaan louhii mukaansa rikistä rikasta kiveä. Näin syntyneitä esiintymiä tavataan mm. Lapissa, missä niitä on muodostunut kerroksellisiin tummiin magmaattisiin syväkiviin, kuten esimerkiksi Sakatissa Sodankylässä. Tällaiset esiintymät muodostavat Lapissa satoja kilometrejä pitkän ketjun. Nikkelimalmia tavataan myös esimerkiksi Pohjois-Pohjanmaalla Hituran kaivoksessa.

Jotta malmiutumaa pystyttäisiin hyödyntämään, sen täytyy sijaita riittävän lähellä maanpintaa. Tämän vuoksi syvällä syntyneiden malmiutumien hyödyntäminen edellyttää geologisia prosesseja, jotka pitkän ajan kuluessa siirtävät niitä kohti maanpintaa. Tämä voi tapahtua esimerkiksi vuorenpoimutuksen ja sen jälkeisen eroosion vaikutuksesta. Rapautuminen ja eroosio voivat myös kuluttaa malmiutuman kokonaan pois. Malmiutuman muodostuminen ja sen päätyminen suhteellisen lähelle maanpintaa edellyttävät siis monia suotuisia peräkkäisiä geologista prosesseja, minkä vuoksi malmit ovat varsin harvinaisia ja keskittyvät tiettyihin paikkoihin.

Hituran kaivoksen nikkelimalmia. Kuva: Jari Väätäinen, GTK.

Magmakivien synty. Kuva: Harri Kutvonen, GTK.