Ari Brozinski

 

Ytimestä ylöspäin

Maapallo jaetaan kemiallisten ominaisuuksien perusteella ytimeen, vaippaan ja kuoreen. Tämän lisäksi Maan rakenteesta erotetaan astenosfääri ja litosfääri.

Maan keskus eli ydin koostuu pääosin raudasta sekä nikkelistä ja se saa aikaan Maan magneettikentän. Ydintä ympäröivä vaippa koostuu enimmäkseen silikaateista eli mineraaleista, jotka sisältävät piitä ja happea. Osa vaipasta on rakenteeltaan pehmeää, hieman muovailuvahan tapaista. Ydin ja vaippa muodostavat yli 99 % Maan tilavuudesta.

Vaippaa ympäröi ohut kivikehä eli kuori, joka on korkeintaan noin 40 kilometriä paksu. Kuori jaetaan mantereiseen ja merelliseen osaan. Merellinen kuori syntyy nimensä mukaisesti valtamerten keskiselänteillä ja se on mantereista kuorta ohuempaa sekä painavampaa, koska se sisältää raskaampia alkuaineita. Tyypillinen kivilaji merelliselle kuorelle on basaltti ja mantereiselle tonaliitti.

Litosfääri käsittää kuoren sekä vaipan ylimmät osat ja se on pirstoutunut osiin, joita kutsutaan litosfäärilaatoiksi. Suuria litosfäärilaattoja on seitsemän ja ne ovat jatkuvassa liikkeessä toisiinsa nähden.

Litosfääri kelluvat ja liikkuvat astenosfäärin päällä. Astenosfääri on osa vaippaa ja se käyttäytyy plastisesti muovailuvahan tavoin eli kivi on osittain sulassa muodossa. Laattojen liike perustuu vaipan konvektiovirtauksiin sekä vaippaan vajoavien mannerlaattojen aiheuttamaan vetävään vaikutukseen. Konvektiovirtauksen toimivat samalla periaatteella kuuman kiviaineksen suhteen sama tavalla kuin kattilassa kiehuvalla vedellä: lämmin vesi kohoaa ylös, jäähtyy ja laskeutuu alas.

Litosfääri on ohuimmillaan valtamerten keskiselänteillä, jossa sen paksuus on vain joitain kilometrejä. Paksuimmillaan litosfääri sen sijaan voi olla useita satoja kilometrejä vanhojen kratonien (”mannerten ydin”) alla. Astenosfäärin paksuus voi niin ikään vaihdella suuresti, ollen ohuimmillaan noin 50 kilometriä ja paksuimmillaan koko ylemmän vaipan paksuinen.

Kolme liikesuuntaa

Litosfäärilaattojen liike voi olla erkanevaa, törmäävää tai sivuttaissuuntaista. Erkanemisen yhteydessä syntyy uutta merellistä kuorta tai repeämälaakso riippuen litosfää- rin tyypistä. Hyvä esimerkki erkanemisesta on Atlantin keskiselänne, jossa Euraasian ja Pohjois-Amerikan laattojen merelliset osat erkanevat toisistaan. Erkanemista pääsee katsomaan konkreettisesti käymällä Islannissa: laattojen raja kulkee tuliperäisen saaren läpi (ainut paikka maailmassa).

Hyvä esimerkki mantereisen kuoren erkaantumisesta on Itä-Afrikan kuuluisa hautavajoama, jossa Afrikan litosfäärilaatta lohkeaa Somalian ja Nuubian laatoiksi. Erkaantumisen jatkuttua riittävän pitkään, laattojen väliin avautuu uusi meri.

Laattojen kohdatessa voi tapahtua joko törmäys tai subduktio

Törmäyksessä molemmat laatat ovat samantyyppisiä eli merellisiä tai mantereisia. Tällöin toinen laatta ei pääse painumaan toisen alle. Himalajan vuoristo on syntynyt mantereisen Intian laatan ja Euraasian laatan törmätessä. Niiden välissä aiemmin ollut merialue hävisi, ja meren pohjalla olleet sedimenttikerrostumat joutuivat suureen paineeseen ja lämpötilaan (metamorfoosi) sekä muovautuivat uudelleen (deformaatio). Merellisten laattojen törmäyksessä taas voi syntyä hautavajoama (vrt. Mariaanien hautavajoama Filippiinien merellä).

Jos toinen laatoista on merellinen ja toinen mantereinen, merellinen painuu mantereisen alle eli tapahtuu subduktio. Subduktiota voi tarkastella mm. Etelä-Amerikassa, jossa Etelä-Amerikan laatan alle työntyvä Nazcan laatta on synnyttänyt Andien vuoriston. Suduktoituva laatta painuu vähitellen syvemmälle Maan sisään, kunnes se sulaa syvällä vaipassa ja kiertää konvektiovirtausten myötä takaisin pintaosiin. Tämän vuoksi merellinen litosfääri on myös verrattain nuorta (200 Ma tai vähemmän), sillä se joutuu litosfäärilaattojen törmätessä alakynteen, painuu vaippaa kohti ja lopulta tuhoutuu. Mantereinen litosfääri taas voi olla iältään miljardeja vuosia vanhaa, sillä se ei törmäystilanteessa joudu vaippaan.

Subduktion jatkuttua riittävän pitkään alas painuvassa litosfäärilaatassa syntyy sulia. Sulat kohoavat työntyen mantereiseen kuoreen ja muuttuvat lopulta osaksi mannerta. Osa syntyvistä sulista voi kohota pintaan asti, jolloin syntyy tulivuorten ketju, saarikaari (engl. volcanic arc).

Erkanemisen ja törmäyksen lisäksi tapahtuu myös sivuttaissuuntaista liikettä, jossa ei synny eikä tuhoudu maankuorta. San Andreaksen siirros Kaliforniassa lienee kuuluisin esimerkki sivuttaissuuntaisesta liikkeestä. Siirrokseen liittyy lukuisia maanjäristyksiä, joista viimeisin merkittävä tapahtui vuonna 2004.

Laattojen reuna-alueisiin liittyy usein maanjäristyksiä sekä tulivuoritoimintaa. Tyynenmeren ”tulikehä” (engl. ring of fire) on alue, jossa on runsaasti seismistä aktiviteettiä, joka keskittyy kehän reuna-alueille. Hyvin aktiivisia alueita ovat esimerkiksi Japani, Indonesia ja Filippiinit, jossa useat litosfäärilaatat vaikuttavat toisiinsa. Euroopassa geologista aktiivisuutta on eniten Välimeren alueella, missä Afrikan laatta törmää Euraasian laattaan. Suomi sijaitsee kaukana litosfäärilaattojen reuna-alueista vanhan ja stabiilin kratonin päällä. Tästäkin huolimatta maassamme rekisteröidään joka vuosi lukuisia pieniä järistyksiä, jotka saattavat ajoittain vavisuttaa taloja.