Magmakivi

Magmakivet on yksi kolmesta kivien päätyypistä (vrt. sedimenttikivet ja metamorfiset kivet). Magmakiviä syntyy magman tai laavan jähmettyessä. Magmat ovat peräisin kuoren tai vaipan aiempien kivien osittaisesta sulamisesta.

Magmakivien jaottelu

Magmakivet jaetaan esiintymisympäristönsä perusteella kahteen ryhmään: intrusiivisiin (syväkivet ja puolipinnalliset kivet) ja ekstrusiivisiin (pintakivet).

Intrusiiviset kivet

Syväkivet eli plutoniset kivet kiteytyvät kivisulasta eli magmasta hitaasti syvällä maankuoressa (0,5–20 km^[1]). Hidas jäähtyminen saa mineraalikiteet kasvamaan isoiksi, jolloin ne voidaan yleensä havaita paljaalla silmällä. Tyypillisiä intrusiivimuodostumia ovat batoliitit, stokit, lakkoliitit, kerrosjuonet ja juonet. Graniitti on tunnettu syväkivi.

Jos kivi syntyy keskimääräisillä syvyyksillä, sitä kutsutaan puolipinnalliseksi kiveksi, ja se on yleensä keskirakeinen asultaan. Puolipinnalliset kivet kuten diabaasi esiintyvät usein juonina tai kerrosjuonina.

Ekstrusiiviset kivet

Tulivuoresta maan pinnalle tai veteen purkautunut laava muodostaa vulkaanisia kivilajeja eli vulkaniitteja, joita kutsutaan yhteisellä nimellä myös eruptiivikiviksi tai pintakiviksi. Koska pintakivet jähmettyvät nopeasti, niiden rakenne on sileä ja hienorakeinen. Tyypillinen ekstrusiivikivi basaltti esiintyy tyynylaavoina, laavavirtoina, laavapatjoina ja laavatasankoina. Joskus laava rakoilee jäähtymisen yhteydessä monikulmaisiksi pylväiksi, esimerkkinä Pohjois-Irlannin Giant’s Causeway.^[1]

Magman alkuperä

Magmat, josta magmakivilajit syntyvät, ovat silikaattisulia. Ne sisältävät pääasiassa piitä (Si), natriumia (Na), happea (O), kaliumia (K), magnesiumia (Mg), rautaa (Fe), alumiinia (Al) sekä pieniä määriä muita alkuaineita. Magmassa on myös kaasuja. Tärkein niistä on vesihöyry, mutta myös muita aineita sisältyy niihin, kuten esimerkiksi rikkiä (S), klooria (Cl), fluoria (F) ja booria (B).

Kivi voi sulaa paineen vähenemisen, lämpötilan nousun tai veden lisäämisen vaikutuksesta. Paineen väheneminen eli dekompressio saa Maan vaipan peridotiitin sulamaan, mikä tuottaa uutta basalttista kuorta keskiselänteillä. Alityöntövyöhykkeillä veden siirtyminen vaippaan sulattaa vaipan kiilan ja tuottaa andesiittisia sulia. Vuorenpoimutuksessa Maan kuori paksuuntuu ja kuoren kasvanut lämmöntuotto alkaa sulattaa sen sisäosia.

Magmat ovat useimmiten vain osittain sulia, eli ne muodostuvat kiteiden, sulan ja kaasukuplien sekoituksesta. Kun magma jäähtyy, siitä kiteytyy eri lämpötiloissa erilaisia mineraaleja (ks. fraktioiva kiteytyminen). Jos aikaisessa vaiheessa kiteytyvät mineraalit erkanevat magmasta, jäljelle jäävän sulan kemiallinen koostumus muuttuu. Näin esimerkiksi basalttinen sula voi kehittyä graniittiseksi sulaksi.

Magmat voivat vuorovaikuttaa sivukiven kanssa assimiloimalla kivenkappaleita ympäristöstään tai reagoimalla kemiallisesti niiden kanssa. Kaksi magmaa, joilla on eri koostumus, voi sekoittua keskenään samassa magmakammiossa ja muodostaa intermediääristä seosmagmaa.

Luokittelu

Kemiallinen ja petrologinen luokittelu

Magmakivet jaetaan kemiallisen koostumuksensa mukaan happamiin, intermediäärisiin, emäksisiin ja ultraemäksisiin kiviin. Kiven happamuus ei liity kiven pH-arvoon tai vetyionien (H⁺) aktiivisuuteen magmassa, vaan terminologia juontaa juurensa vanhentuneeseen käsitykseen siitä, että piidioksidi olisi magmassa piihapon muodossa.^[2] Kemiallinen luokittelu menee osaksi päällekkäin mineraaliperustaisen luokittelun kanssa, sillä Bowenin reaktiosarjan mukaan magman happamuudella on yhteys sen kiteytymisjärjestykseen.^[1]

Happamat kivet sisältävät yli 66 painoprosenttia piidioksidia (SiO₂), ja niiden mineralogia sisältää tyypillisesti kvartsia, kalimaasälpää ja biotiittia. Graniitti, granodioriitti ja näiden kaltaiset kivilajit ovat happamia kiviä.

Intermediääriset kivet sisältävät 52–66 painoprosenttia SiO₂:ta ja ovat koostumukseltaan happaman ja emäksisen sekoitus. Näihin kuuluvat andesiitti ja dioriitti. Plagioklaasi on lähempänä albiittista koostumusta kuin anortiittista koostumusta.

Emäksiset kivet sisältävät 45–52 painoprosenttia SiO₂:ta. Vapaata kvartsia ei juuri ole, ja mineralogiaa hallitsee pyrokseeni ja Ca-plagioklaasi. Gabrot ja diabaasit ovat emäksisiä kivilajeja.

Ultraemäksiset kivet sisältävät alle 45 painoprosenttia SiO₂:ta. Vallitsevina mineraaleina ovat mustat taikka tummanvihreät magnesium- ja rautarikkaat mineraalit kuten pyrokseeni ja oliviini. Pyrokseniitit, peridotiitit ja duniitit ovat ultraemäksisiä syväkivilajeja, kun taas komatiitit ja pikriitit ovat ultraemäksisiä vulkaanisia pintakiviä.

Lisäksi kemiallinen luokittelu voi hyödyntää seuraavia apukäsitteitä:

Alkalikivet – alkaleita niin paljon, että [(Na₂O + K₂O):Al₂O₃:SiO₂] on yli 1:1:6 (esim. fonoliitti, trakyytti)^[3]
Ultrakaliset kivet – kaliumin suhde natriumiin (K₂O/Na₂O) yli 2, K₂O > 3 wt-% ja MgO > 3 wt-% ^[4]
Peralkaliset kivet – alkalien suhde alumiiniin (K₂O + Na₂O)/Al₂O₃ yli 1
Peralumiiniset kivet – alkalien suhde alumiiniin (K₂O + Na₂O)/Al₂O₃ alle 1

Kiven kemiallisen koostumuksen perusteella voidaan myös laskea sille idealisoitu mineralogia (normatiivinen mineralogia), jota käytetään kemiallisen luokittelun apuna.

Mineraaliperustainen luokittelu

Magmakivien yksinkertaistettu luokittelu Bowenin reaktiosarjan perusteella. Jos kiven mineraalikoostumus tunnetaan, kiven nimi ja piidioksidipitoisuus voidaan lukea kuvaajan vaaka-akselilta. Menetelmä antaa hyvän ensimmäisen arvion kivilajiksi, mutta ei ole täysin tarkka.

Magmakiviä voidaan luokitella sen perusteella, mikä on kiven moodi eli mineraalikoostumus. Syväkivet ovat yleensä faneriittisia eli niiden rakeet ovat silmämääräisesti havaittavissa (yli 2 mm), joten mineraaleihin perustuva luokittelu on käytännöllinen. Pintakivissä mineraalikoostumusta voi olla vaikea havaita pienen raekoon takia (alle 0,2 mm), jolloin kemiallinen luokittelu voi olla sopivampi.

Luokittelussa tarkastellaan esimerkiksi, sisältääkö kivi pääasiassa vaaleita eli felsisiä mineraaleja (kvartsi, maasälvät, muskoviitti ja foidit) vai tummia eli mafisia mineraaleja (biotiitti, sarvivälke, pyrokseeni ja oliviini). Felsisiä kiviä ovat esimerkiksi graniitti ja dioriitti, mafisia gabro ja basaltti, ultramafisia (mafisten mineraalien osuus yli 90 prosenttia) peridotiitti ja pyrokseniitti.

Yhdistämällä kemiallinen ja mineraaliperustainen luokittelu saadaan seuraava karkea jaottelu:

	Koostumus
Esiintyminen	Felsinen	Intermediäärinen	Mafinen	Ultramafinen
Syväkivi	Graniitti	Dioriitti	Gabro	Peridotiitti
Pintakivi	Ryoliitti	Andesiitti	Basaltti	Komatiitti

IUGS (International Union of Geological Sciences) ylläpitää tarkempia syväkivien luokittelukolmioita eli Streckeisenin kolmioita. Näitä ovat esimerkiksi QAPF-kolmio, gabroluokan kolmio ja ultramafinen kolmio.^[5]

Lähteet

Turunen, Mikko: Magmakivien luokittelu 25.6.2018. Geologia.fi. Viitattu 7.12.2019.
Pellan, Chris (editor): Earthscope. Salamander Books Ltd., 1985. ISBN 0-86101-144-9

Viitteet

↑ ^a ^b ^c Haldar, S. K. & Tišljar, Josip: Introduction to mineralogy and petrology, s. 93–120. Waltham: Elsevier, 2014. ISBN 978-0-12-408133-8 Teoksen verkkoversio.
↑ Winter, J. D.: Principles of igneous and metamorphic petrology, s. 25–34. Harlow: Pearson Education, 2014.
↑ Bonin, Bernard: Alkaline Rocks and Geodynamics. Turkish Journal of Earth Sciences, 21.5.1998, 7. vsk, s. 105–118.
↑ S.F. Foley, G. Venturelli, D.H. Green, L. Toscani: The ultrapotassic rocks: Characteristics, classification, and constraints for petrogenetic models. Earth-Science Reviews, 1987-04, 24. vsk, nro 2, s. 81–134. doi:10.1016/0012-8252(87)90001-8 ISSN 0012-8252 Artikkelin verkkoversio.
↑ Le Maitre, R. W. et al.: Igneous rocks : a classification and glossary of terms : recommendations of the International Union of Geological Sciences, Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks. Cambridge, U.K.: Cambridge University Press, 2002. ISBN 9780511535581 Teoksen verkkoversio.

Aiheesta muualla

Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Magmakivi Wikimedia Commonsissa

[:0-1] Haldar, S. K. & Tišljar, Josip: Introduction to mineralogy and petrology, s. 93–120. Waltham: Elsevier, 2014. ISBN 978-0-12-408133-8 Teoksen verkkoversio.

[2] Winter, J. D.: Principles of igneous and metamorphic petrology, s. 25–34. Harlow: Pearson Education, 2014.

[3] Bonin, Bernard: Alkaline Rocks and Geodynamics. Turkish Journal of Earth Sciences, 21.5.1998, 7. vsk, s. 105–118.

[4] S.F. Foley, G. Venturelli, D.H. Green, L. Toscani: The ultrapotassic rocks: Characteristics, classification, and constraints for petrogenetic models. Earth-Science Reviews, 1987-04, 24. vsk, nro 2, s. 81–134. doi:10.1016/0012-8252(87)90001-8 ISSN 0012-8252 Artikkelin verkkoversio.

[5] Le Maitre, R. W. et al.: Igneous rocks : a classification and glossary of terms : recommendations of the International Union of Geological Sciences, Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks. Cambridge, U.K.: Cambridge University Press, 2002. ISBN 9780511535581 Teoksen verkkoversio.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]