Keurusselkä

Sijainti: Vilppula, Keuruu ja Mänttä
Koordinaatit: 62°08'N ja 24°37'E
Läpimitta: 14 km (pirstekartioalue)
Ikä: 1144 Ma ±10 Ma (-1880 Ma
Tunnistus: PSF

Keurusselän tiedot kraatteritietokannassa.

 

Keurusselkä on Suomen ensimmäinen harrastajageologien löytämä asteroidin tai komeetan törmäysjälki. Lue täältä erillinen tarina Keurusselän löytymisestä.

 

Oheisessa kartassa näkyy Keurusselän kraatterin sijoittuminen Keuruun ja Mänttä-VIlppulan väliin. Huomaa myös läheinen Petäjävedellä sijaitseva Karikkoselkä. 

 

Löytyminen

Ensimmäiset viitteet Keurusselän alueella sijaitsevasta törmäyskraatterista saatiin 16. marraskuuta 2003, kun tuolloin vielä harrastajageologi Satu Hietala löysi Harmaaniemen rantakivien joukosta lohkareita, joissa oli pirstekartioita. 

 

Seuraavana viikonloppuna Satu ja minä kävimme tutkimassa aluetta tarkemmin. Melkein heti Harmaaniemen rannoilta löytyi pirstekartioita "in situ" eli pirstekartiot olivat yhä kiinni kalliossa. Kalliossa kiinni olevat pirstekartiot vahvistivat käytännössä samalla törmäyskraatterin olemassa olon. Pirstekartiot olivat paikoin niin selviä, ettei asiasta voinut erehtyä.

 

Ensimmäisissä etsinnöissä löytyi lukuisten pirstekartioiden lisäksi breksialohkare, jonka kvartsirakeissa esiintyy shokkilamelleja eli PDF:iä. Shokkilamellit löysi breksianäytteestä tehdystä ohuthieestä Oulun yliopiston tutkija Teemu Öhman.

 

Löytö julkaistiin 21. tammikuuta 2004 tiedotusvälineissä (Prisma studio, STT ja Helsingin sanomien verkkojulkaisu) ja seuraavana perjantaina löytöartikkeli ilmestyi Tähdet ja avaruus -lehden numerossa 1/2004.  

 


© Teemu Öhman / Oulun yliopisto (julkaistu luvalla)
Keurusselän pirstekartiolohkareiden löytäjä Satu Hietala 21. marraskuuta 2003 tutkimassa eräitä ensimmäisiä löytyneitä kalliossa olevia (in situ) pirstekartioita Harmaaniemen itärannalla. Shokkilamelleja (PDF:iä) kvartsissa. Kuvassa shokkilamellit erottuvat ainakin kahtena lamelliparvina jotka leikkaavat toisiaan. Huomaa että lamellit eivät ylitä kvartsirakeiden välistä rajaa alhaalla oikealla. 
Kuvan pitempi sivu luonnossa 0,3 mm.

 

Sijainti

Keurusselän kraatteri sijaitsee 220 km pohjoiseen Helsingistä ja 60 km länteen Jyväskylästä. Kraatteri sijaitsee vain 32 km länteen Petäjäveden Karikkoselän kraatterista. Keurusselän kraatteri sijaitsee samannimisen Keurusselän vesistön alueella, sen luoteesta kahtia halkaisevalla maakannaksella. Useimmista Suomen kraattereista poiketen se sijaitsee vain osittain vesistön alla. Kraatterin keskusta (törmäyskohta) sijoittuu Keuruun Valkeaniemen seutuville. Keuruun lisäksi huomattava osa muodostumasta sijaitsee Mänttä-Vilppulan kaupungin alueella (Mänttä ja Vilppula yhdistyivät vuonna 2009).

 

Kraatteri

Hyvin varhaisessa vaiheessa kävi ilmi että Keurusselkä on vanhan ja kuluneen törmäyskraatterin jäänne. Keurusselkä on toistaiseksi ainutlaatuinen Suomen oloissa, sillä selvää kraatterikuoppaa ei enää ole. Toisin sanoen itse kraatterin kuoppa on satojen vuosimiljoonien kuluessa kulunut kokonaan pois ja jäljellä on vain alkuperäisen kraatterin pohjan alapuolinen rikkoutunut ja pirstekartioitunut kallioperä. Nykyisin jäljellä on tavallaan pelkät "juuret" kraatterista. Tämän vuoksi on ehkä parempi puhua törmäyskraatterin jäänteistä eli törmäysjäljestä kuin varsinaisesta törmäyskraatterista.

 

Pirstekartioita tai sitä muistuttavia rakenteita on löytynyt kalliopaljastumista noin 14 km läpimittaiselta alueelta. Sen ulkopuolelta tarkistetut kalliopaljastumat ovat  vaikuttaneet toistaiseksi terveiltä eli niissä ei ole löydetty selviä pirstekartioita. Törmäykseen liittyvää kallioperän rakoilua voi tavata kauempanakin, mutta sen erottaminen muusta rakoilusta vaatii tarkkoja ja työläitä tutkimuksia eivätkä niistä välttämättä voi tehdä varmaa tulkintaa. 

 

Hyvin muodostuneet pirstekartiot rajoittuvat alle 7 km läpimittaisen alueen sisälle. Tämä Valkeaniemen ympärillä oleva alue on todennäköisesti kraatterin keskusaluetta. Tältä alueelta on raportoitiin vuonna 2010 shokkilamelleja in situ pirstekartiokivissä (Ferriére 2010). Nämä shokkilamellit vahvistavat pirstekartioiden perusteella tehdyn arvion keskuksen sijaitsevan nimenomaan Valkeaniemen alueella.

 

Rapautumisen esille tuomia pirstekartioita rantakalliossa Kirkkorannan alueella. Kuvassa on näkyvissä noin 4x4 metrin alue. Paineaalto on kulkenut kuvan kallion läpi suurinpiirtein vasemmalta oikealle.
Vinkki: Vie hiiren osoitin kuvan päälle niin näet missä on parhaat pirstekartiopinnat. 

 

Kraatterikuopan puuttuminen vaikeuttaa kraatterin koon arvioimista. Ei ole varmaa edustaako pirstekartioituneen kallioperän alue koko kraatterin pohjan aluetta vaiko vain kraatterin keskuskohouman aluetta. Jälkimmäisessä tapauksessa alkuperäisen kraatterin koko on väkisinkin ollut paljon suurempi kuin 14 km. Prof. Lauri Pesonen on arvellut kraatterin koon olevan luokkaa 30 - 40 km. Korkokuvakartalta pystyy kyllä hahmottamaan noin 28 km läpimittaisen pyöreän alueen, jonka maasto on hiukan ympäristöä matalampi ja tasaisempi, mutta sen liittyminen kraatteriin ei ole itsestään selvää. 

 

Vaikka pirstekartioalue osoittautuisikin edustavan suurempaa osaa kraatterin pohjasta, on kraatteri ollut suurempi kuin mitä jäljet kertovat. Alkuperäinen kraatteri on voinut olla lähes Lappajärven kraatterin kokoluokkaa eli läpimitaltaan 15-20 km. Kuitenkin vain 14 km koolle on selvästi perusteluja löydettävissä myös topografiassa.  Viereisessä kartassa on merkitty harmaalla alue, jolta pirstekartioita tai niitä muistuttavia rakenteita on löydetty kalliopaljastumista. Oletettavasti alue edustaa suurinta osaa alkuperäistä kraatterin pohjaa. Parhaat pirstekartiot sijoittuvat alueen keskustaan.

 

Ensimmäisistä valitettavan harvoilla mittauspisteillä tehdyistä painovoimakartoista on etsitty lisäviitteitä kraatterin koosta (Tähdet ja avaruus 3/2004). Itse en kuitenkaan yhdy esitettyihin arvioihin kookkaasta kraatterista (30-40 km), mutta painovoimakartasta voisi todeta noin 20 km läpimittaisen anomalian joka kattaa pirstekartioesiintymän. Tämä anomalia on kuitenkin kuitenkin osittain sotkeutunut hyvin voimakkaaseen anomaliaan, joka on hiukan sivussa pirstekartioita ajatellen. Toisaalta näin syvälle kuluneesta kraatterista tuskin kovin selviä geofysikaalisia merkkejä enää edes löytyy. 

 

On lisäksi mahdollista, että kraatteri on muokkautunut myöhemmin tektonisissa liikunnoissa, Mutta tätä on vaikea tutkia. Alueella on voimakkaitakin ruhjeita ja siirroksia, joten näyttäisi mahdolliselta että jonkin asteista muokkautumista on tapahtunut törmäyksen jälkeenkin. Tätä puoltaa myös pirstekartioiden esiintymisen lievä toispuoleisuus. Keurusselän länsirannalla on paljon parempia pirstekartioita kuin pohjois-etelä suunnassa Keurusselän poikki kulkevan ruhjeen itäpuolella.

 

Vertailu Riesiin

Keurusselän kraatteria voi verrata kokonsa puolesta melko hyvin Saksan Riesin kraatteriin (22 km, 15 Ma). Riesillä tehtiin jo 1970-luvulla syväkairaus jonka tulokset antavat Keurusselän rakennetta tulkittaessa erittäin hyviä vihjeitä (Goresy 1977). Ensinnäkin kairansydämestä raportoitiin täsmälleen samanlainen pirstekartioiden laadullinen evoluutio syvyyssuunnassa kuin Keurusselän kartoituksissa on paljastunut horisonttaalisesti kalliopaljastumista. Riesillä kraatterin pohjan alla on ensin runsaasti hyvin selviä pirstekartioita, sitten ne harvenevat ja muuttuvat huonolaatuisemmiksi ja alkavat syvemmällä muistuttaa jo enemmän hiertopintoja (slicken sides) kuin pirstekartioita. Täsmälleen sama kehitys on havaittavissa Keurusselälläkin.

 

Riesin tutkimusten pohjalta saadaan myös Keurusselän eroosiotasosta parempi kuva. Keurusselän eroosiotaso ei ilmeisestikään ole niin syvä kuin aikaisemmin on arveltu. Riesin kraatteriin verrattaessa Keurusselän havainnot selittyisivät hyvin noin kilometrin syvyisellä maanpintaleikkauksella syntyhetkeen nähden. Keurusselällä olisi nyt näkyvissä kallioperää ehkä vain 100-300 metrin syvyydeltä alkuperäiseen pohjan alapuolelta. Tämä selittäisi myös hyvin 2010 raportoidut shokkilamellit pirstekartiokivistä alueen keskustasta.

 

Vertailu Riesiin selittäisi hyvin myös hydrotermisestä toiminnasta löytyneet merkit kuten pirstekartiopintojen hematiittiutuminen ja kloriittiutuminen (Kinnunen 2009 ja 2010). Riesin kairauksista voitiin päätellä että vain 70 metriä pohjakontaktin yläpuolella sueviittissa on vallinnut ainakin 578°C lämpötila. Näin kraatterin pohjalla lämpötila on hyvinkin ollut Kari Kinnusen ohuthiehavaintojen perusteella arvioimalla 300-450°C tasolla (Kinnnunen 2009) selittäen hyvin hydrotermisen synnyn hematiitin ja kloriitin silaamille pirstekartiopinnoille. Esim. kloriitti on voinut alunperin olla lasia joka on kloriittiutunut ja uudelleenkiteytynyt myöhemmin. Kinnusen mineralogiset havainnot sopivat myös Keurusselän törmäyssyntyisyyteen vaikka artikkelilla pyrittiin nimenomaan kyseenalaistamaan se.

 

Riesillä pohjan alla on 128 m paksu voimakkaasti kokoonpuristunut kallio, jota leimaa hyvin runsas pirstekartioiden esiintyminen. Ilmeisesti juuri tähän verrattava kerros on nyt Keurusselällä nähtävissä paikoin Valkeaniemen alueen kallioissa.

 

Tuoreempi ja paljon havainnollisempi kuva tilanteesta saadaan kun verrataan Keurusselkää esimerkiksi Brasiliassa olevan Serra da Cangalha -törmäysjäljen tietokonemallinnuksiin (Vasconcelos 2011). Kraatteri on samankokoinen Keurusselän kanssa, mutta suurin ero on mallinnoksissa oleva lähes 3 km paksu sedimenttikerros. Tosin myös Keurusselällä on saattanut olla sedimenttikiveä päällimmäisenä paksustikin. Serra da Cangalhan mallinnoksista saa hyvän vastineen Keurusselän havaintoihin kun oletaan Keurusselän alueen eroosiotason nykyisin olevan noin 4 km törmäysajankohtaa alempana. Pirstekartioiden vaatima 2 GPa painealue on silloin noin 7 km läpimitaltaan ja keskusalueella paine on ollut 10-20 GPa kuten Ferriére on PDF:ien perusteella esittänyt. 1 GPa ja selvemmän rakoilun alue yltää noin 14 km alueelle. Mistään keskuskohoumasta ei enää 4 km syvyydellä ole juurikaan syytä puhua. Huippulämpötila nykyisen maanpinnan tasolla on ollut luokkaa 100-200 astetta Celsiusta, mutta lämpötilaan mallinnoksen sedimenttipatja vaikuttaa eniten. Muut viimeaikaiset vastaavat mallinnokset, mm. Sierra Madeirasta (Goldin  2005),  antavat vastaavia tuloksia.

 

Upeita pirstekartioita

Keurusselän alueelta löytyy enemmän ja kauniimpia pirstekartioita mitä mistään muusta Suomen kraatterista. Alue on myös selvästi laajin, sillä lähes 14 km läpimittaista aluetta voidaan pitää pirstekartioesiintymänä, joten esiintymän pinta-ala on noin 100 neliökilometriä. Lisäksi pirstekartioiden esiintyminen kallioissa on paikoin erittäin runsasta alueella. Jo talven 2003-04 kartoituksissa löytyi 25 kalliopaljastumaa, joissa on pirstekartioita ja nykyisin niitä tunnetaan jo yli 60.  Varsinkin eräissä alueen hienorakeisimmissa vulkaniiteissa olevat pirstekartiot ovat loistavia.

 

Kookas pirstekartioitunut lohkare Keurusselän kraatterin alueelta. Pirstekartiokuviointi näkyy hyvin kiven pinnassa. Toinen kookas pirstekartiopintaa esittelevä irtolohkare Keurusselän rannalla.
Kauniita "hevonhäntiä" (engl. horsetailing) eli viuhkamaisia pirstekartiorakenteita irtolohkareen pinnassa. Pirstekartion viuhkarakenteita (horsetailing) kalliopaljastumassa. Linssisuojuksen läpimitta on 55mm.

 

Ikä ja Kirkkorannan juoni

On helppo ymmärtää että kraatterikuopan puuttuminen viittaa muodostuman olevan hyvin vanha. Pirstekartioita esiintyy kaikissa alueen kivilajeissa, minkä vuoksi kraatterin ikä voi olla korkeintaan niiden ikä eli noin 1880-1900 miljoonaa vuotta. Suomen kallioperän eroosiotasoihin perustuvan vertailun mukaan kraatterin iäksi arvioitiin aluksi yli 600 Ma maksimin ollessa mahdollisesti jopa 1500 miljoonaa vuotta. Eroosiotasoihin perustuva vertailutapa ei ole oikein luotettava, mutta antaa jonkinlaisia rajoja ikäarvioille.

 

Syksyllä 2006 löysin Sadun kanssa Kirkkorannan rantakalliosta breksiajuonen. Juonen erikoisuus oli että se leikkasi erään pirstekartiopinnan mikä viittasi selvästi siihen että se oli syntynyt myöhemmin kuin pirstekartio. Juonta on pidetty pseudotakyliittisenä juonena (kitkasula), josta Stuttgartin yliopiston tutkija M. Schmiederin johdolla selvitettiin syntyikä. Australian Perthissä F. Jourdan sai juonelle tarkan 40Ar/39Ar ikämäärityksen, joka kertoi juonen syntyneen 1144 Ma ±10 Ma vuotta sitten. Vertailun vuoksi kallio jonka läpi juoni kulkee on iältään noin 1880 Ma eli selvästi vanhempi. 

 

Vasemmalla Kirkkorannan pseudotakyliittijuoni in situ. Juonen alla oikealla olevassa sileässä graniitissa on erotettavissa pirstekartiopinta. Juonen leveys on yleensä noin 2-5 cm ja sitä on nähtävissä noin 2 metrin matka paljastumassa. Tästä juonesta tehtiin Australiassa ikämääritys.

Oikealla lähikuva sahattusta ja hiottusta palasta juonta. Kuvasta näkee juonen keskellä olevia kivilaji ja mineraalifragmentteja. Juonen reunoilla voi nähdä virtausrakennetta ja juonta keskelle kulkevia rakoja, jotka ovat ilmeisesti seurausta juonen reunan nopeammasta jäähtymisestä tai raekoon muutoksesta. Nämä piirteet vastaavat pseudotakyliitille annettuja kenttätuntomerkkejä. Kuten myös se, että Pseudotakyliiteissä on yleensä sekä sulan että kataklasiitin ominaisuuksia. Toisaalta juonen rakenne vastaa myös virtaussegrekaatiota (engl. flow segregation) eli juonen materiaali on virrannut ja lajittunut siten että suuremmat klastit ovat kasautuneet juonen keskelle ja hienommat sen reunalle. Kyseessä voi myös olla kallioon tunkeutunut materiaalivirta eikä pseudotakyliitti. 

Kirkkorannan juonen luonne on aiheuttanut väittelyä Suomessa. Sitä ei monikaan ole hyväksytty pseudotakyliitiksi. Mikä hiukan ihmetyttää, sillä jos juonen rakennetta vertaa siihen mitä pseudotakyliitin rakenteesta kerrotaan, niin kyllä se täyttää hyvin pseudotakyliitin tuntomerkit. Olettaen tosin että lasimainen materiaali on aikojen kuluessa muuntunut. Pseudotakyliittiä ei kuitenkaan voi käyttää impakti-indikaattorina, sillä samankaltaista materiaalia syntyy myös tektonisesti. Lisäksi juoni voi olla kallioon tunkeutunut juoni, koska rakenne vastaa myös virtaussegregaatiorakennetta.

 

Schmieder on esittänyt että juoni on syntynyt törmäyksen yhteydessä ja tämä voi pitää paikkansa. Ihan täysin varmaa se ei kuitenkaan ole, sillä juota ei voi suoraan liittää törmäykseen. Esimerkiksi shokkilamelleja ei ole löytynyt, ja vaikka niitä olisikin, ne voisivat olla peräisin ympäröivästä kivestä ja siten vanhempia kuin juoni. Joka tapauksessa juonen ikä antaa tarkan minimi-iän törmäykselle, koska sen leikkaama pirstekartiopinta on luultavasti syntynyt törmäyksen yhteydessä ja siten ennen juonen syntyä. Vaikka ihan aukoton tulkinta ei ole, niin silti nykytiedoilla ei ole hirveän väärin olettaa saatua ikää myös itse törmäyksen iäksi. Jotta ikä varmistuisi törmäyksen iäksi tarvitsemme lisätutkimusta ja edellyttäisi että jokin shokkilamelleja ja sulaa sisältävä breksianäyte antaisi saman ajoituksen. 

 

On luultavaa että Keurusselkä on vanhin tunnetuista Suomen kraattererista ja itse asiassa edes maailmalta ei löydy kuin puolenkymmentä törmäyskraatteria jotka ovat varmuudella vanhempia. Tosin monien kraattereiden tarkat ikämääritykset ovat tekemättä.

 

Kun Keurusselän törmäys tapahtui yli 1140 Ma sitten myöhäisellä mesoproterosooisella aikakaudella, sitä ei ollut todistamassa kuin hyvin alkeellinen elämä. Hyvä sinällään, sillä noin 15 km läpimittaisen kraatterin synnyttämä törmäys olisi ollut hyvin tuhoisa laajalla alueella. Törmäyksessä vapautui noin 47 000 Mt TNT määrän räjähdystä vastaava määrä energiaa eli törmäys oli noin 2,3 miljoonaa kertaa Hiroshiman atomipommia (20 kt) ja 940 kertaa voimakkaampi kuin voimakkain ihmisen koskaan räjäyttämä ydinpommi (50 Mt, ns. Tsar Bomba). Katso erillinen sivu Keurusselän kokoluokan törmäyksen aiheuttamista tuhoista täältä.

 

Shokkilamellit kalliossa 2010

Pirstekartioihin perustuvan törmäyskraatterien tunnistuksen suurin ongelma on aina ollut se, että pirstekartioiden syntymekanismia ei tunneta varmuudella eikä siksi ole keinoa mitata onko jokin rakenne pirstekartio vai ei. Tunnistus perustuu edelleen silmämääräiseen tunnistukseen ja muutamaan yleisesti tunnustettuun sääntöön. Siltikin pirstekartioita pidetään yhä ainoina makroskooppisina (silmin havaittavina) törmäysindikaattoreina jotka riittävät törmäyskraatterin tunnistukseen. Eikä ne ole toistaiseksi kertaakaan pettäneet. Tosin viime vuosina on julkisuuteenkin tullut törmäyskraatterilöytöjä joissa pirstekartioiksi on virheellisesti tulkittu rakenteita jotka eivät niitä ole. 

 

Tästä johtuen  tutkijat luonnollisesti haluavat lisävarmistuksia jos törmäyskraatterin tunnistus lepää vain pirstekartioiden varassa. Yleisin ja paras tapa varmistaa kohteen törmäyssyntyisyys on löytää shokkilamelleja mineraaleista, yleensä kvartsista. In situ havaintoja shokkilamelleista Keurusselältäkin kaivattiin pitkään. Niiden löytymiseen ei oikein uskottu, sillä pirstekartiokivistä ei useinkaan ole löydetty shokkilamelleja liian pienten shokkipaineiden takia ja Keurusselältä ei Kirkkorannan juonta lukuunottamatta oltu löydetty muita törmäyksessä syntyviä kiviä in situ.

 

Keurusselältä vain irtolohkareina löytyneistä breksioista sen sijaan shokkilamelleja on löydetty jatkuvasti. Irtolohkareita on kuitenkin vaikea kytkeä Keurusselän rakenteeseen, joten niiden todistusvoimaisuuden laita on heikko. Varsinkin kun kukaan shokkilamelleja löytäneistä tutkijoista ei ole nähnyt sitä vaivaa ja indeksoinut eli mitannut lamellien suunnat. Tekemällä riittävästi mittauksia voidaan tilastollisesti varmistua siitä että onko kyseessä aidot shokkilamellit vai  tektoniset lamellit. Niitä ei välttämättä voi erottaa silmämääräisesti toisistaan. Ideksointi tehdään U-pöydällä ohuthieestä riittävän monesta kvartsirakeesta joista löytyy shokkilamellin tuntomerkit täyttäviä rakenteita. Mielellään sellaisista joissa on lamelleja useampaan suuntaan.

 

Käytännössä törmäyskraattereiksi epäillyistä kohteissa myös shokkilamellien ulkoiset kriteerit täyttävät, mutta alustavasti tektonisiksi tulkitut lamellit kannattaisi aina mitata U-pöydällä ettei virhetulkintaa tehdä toisinkaan päin eli shokkilamelleja tulkita tektonisiksi ja siten hukata mahdolliset shokkimetamorfoosin todisteet. On selvää että molempia lamellityyppejä voi esiintyä yhdessä sillä törmäys ei aina tuhoa kivissä ennestään olevia lamelleja tai tee myöhemmin syntyviä tektonisia lamelleja mahdottomiksi. Täytyy myös muistaa että shokkilamellejakaan ei synny ihan jokaiseen kvartsirakeeseen edes hyvin korkean shokkipaineen kivissäkään ja mitä kauempana törmäyskohdasta ollaan sitä harvemmassa rakeessa niitä esiintyy.

 

Heikomman shokin merkkejä eli kvartsin tasomurtumia eli PF-rakoja (PF = planar fractures) löytyi in situ tilanteessa ainakin Kirkkorannan juonen tutkimuksissa (Schmieder 2009). Useammassa kuin yhdessä suunnassa kidepintojen suuntaisesti orientoituneet PFt ovat nykytietämyksen mukaan selvästi shokkimetamorfoosin merkkejä ja kertovat alle 10 GPa paineista. Niitä tavattaan usein törmäyksen kokeneissa kivissä, mutta ei esim. samoissa kivissä kraatterin ympärillä. Tosin yhteen suuntaan esiintyviä PFiä tiedetään syntyvän muissakin prosesseissa. Tällä hetkellä käydään keskustelua siitä voidaanko useamman tason suuntaan esiintyviä PFiä pitää törmäysindikaattoreina. Keurusselältä on löytynyt moneen suuntaan olevia PF:iä, mutta niitä ei ole toistaiseksi indeksoitu.

 

2010 Lunar and Planetary Science -konferenssin abstrakteissa julkaistiin tutkimus, jossa Keurusselän pirstekartioita tutkittiin osana laajempaa pirstekartiotutkimusta. Siinä oli tutkittu Valkeaniemen ja Jylhänrannan alueelta löytyneitä in situ pirstekartiokiviä ja niistä löytyneitä shokkilamelleja (Ferriére 2010). Tämä tutkimus täyttää jo abstraktina shokkilamellien tunnistuksesta 2010 julkaistun Frenchin ja Koeberlen artikkelin kriteerit niin tuloksen kuin julkaisunsakin puolesta.   

 

Ferriéren tutkimuksessa oli mitattu ja indeksoitu viiden eri ohuthieen 276:sta kvartsirakeesta 372 PDF-tasoa tilastollisesti riittävää otantaa varten. Saatu tilastollinen shokkilamellien indeksoitujen suuntien jakauma vastaa shokkimetamorfoosissa syntyvien shokkilamellien jakaumaa. Tulokset viittaavat tutkittujen näytteiden kokeneen Valkeaniemellä jopa 12-20 GPan shokkipaineen. Tällaisia shokkipaineita ei maan kuoriosan kivissä voi tavata muualla kuin törmäyskraattereissa. Täytyy tosin muistaa että nämä PDFstä tehdyt painearviot eivät ihan ole eksakteja, mutta kokeellisesti on todettu tiettyjen lamellien ilmestyvän kvartsiin paineen kasvaessa.

 

Ferriéren julkaiseman tuloksen myötä voidaan todeta että Keurusselän kivissä on nyt kahdella eri tavalla todettu shokkimetamorfoosin jäljet eli Keurusselkää voidaan pitää varmistettuna törmäysjälkenä. Samalla voidaan todeta että alkuperäinen pirstekartioihin perustunut tulkinta piti paikkansa. Kääntäen tämä tarkoittaa myös sitä että jälleen kerran osoitettiin että pirstekartiot on mahdollista tunnistaa silmämääräisesti. Itse en sitä ole epäillytkään, sillä hyvin kehittyneillä pirstekartioilla on selvästi tunnistettavat tuntomerkit. Keurusselällä selviä pirstekartioita riittää, mutta ei sielläkään ihan jokainen pirstekartiopinta ole niin selvä että siitä voisi yksistään mennä takuuseen. Puhumattakaan siitä että törmäyskraatterin alueella on aina myös runsaasti ei-impaktisyntyisiä hiertopintoja.

 

Samaan aikaan Ferriéren abstraktin tultua julki myös Kirkkorannan juonen viereisestä graniitista löytyi kvartsirae jossa ilmeisiä shokkilamelleja (julkaisematon tutkimus). Tämä, vaikkakin yksittäinen indeksoimaton löytö, tukee Ferriéren tuloksia. Lisäksi samasta materiaalista on löytynyt muilta törmäyskraattereilta vuonna 1999 ensimmäisen kerran löytyneitä ns. FF:iä eli "sulkalamelleja" (FF = feather features), joita on alustavasti arveltu matalamman shokkitason (<10 GPa) indikaattoreiksi. FF:ien indikaattoriluonteesta ei kuitenkaan olla vielä varmoja ja ne vaativat jatkotutkimuksia. niitä on toistaiseksi (2010 mennessä) löydetty 25 tunnetusta törmäyskraatterista (mm, Lappajärveltä ja Saarijärveltä), mutta yhtään raporttia että niitä olisi syntynyt myös endogeenisissa prosesseissa ei vielä tunneta. Laboratoriokokeissa niiden on todettu suuntautuvat shokkiaallon tulosuuntaan (±20°) ja niitä voi esiintyä jo 5:n GPan paineessa, kenties jopa 3,5 GPa paineessa. Jos FF:t osoittautuvat shokki-indikaattoreiksi niin ne ovat erittäin hyödyllinen lisä törmäyskraattereiden tunnistamiseen, sillä matalan shokin kokeneita kiviä on kraattereissa aina paljon enemmän ja ne ovat tunnistettavissa optisen mikroskopian keinoin.  

 

Vai sittenkin tektoniikkaa?

Kari A. Kinnunen ja Satu julkaisivat Geologi-lehdessä taannoin artikkelin, jossa he esittelivät Keurusselän pirstekartioista tekemäänsä tutkimusta tarkemmin (keskustelu löytyy Kinnunen 2009, Kinnunen 2010 sekä Öhman 2009). He tulkitsevat  tutkimuksiensa mineralogiset ja petrografiset löydöt siten että Keuruksen pirstekartiomaiset rakenteet eivät olisikaan törmäyssyntyisiä vaan hiertymällä hitaasti syntyneitä tektonisia rakopintoja.

 

Kinnusen ja Hietalan Keurusselän pirstekartiorakenteista tekemät havainnot ovat arvokkaita ja havaintoina pitävät varmaankin paikkaansa. Onnistuvatko he sitten todistamaan että Keuruksella ei olisikaan törmäysjälkeä? He tulkitsivat tilanteen näin, mutta eivät he siinä ihan onnistuneet. Vika ei ole edes heidän tulkinnassa, sillä heillä oli ihan hyvät perustelut. Vika oli pitkälti siinä että heidän tutkimiaan asioita on tutkittu hyvin vähän muiden törmäyskraattereiden yhteydessä, joten heidän tekemänsä johtopäätökset menevät liian pitkälle huomioimatta sen että käytettävissä olleet tiedot olivat puutteellisia. 

 

Syystä tai toisesta he päättivät tulkinta asiat hyvin tiukasti. Eli jos jokin havaittu  piirre on selitettävissä endogeenisen prosessin seurauksena niin se on heidän mukaan törmäysselityksen poissulkeva. Asia vain ei ole näin yksinkertaista, sillä törmäyskraattereiden kivistä löytyy aina hyvin laaja valikoima erilaisten endogeenisten prosessien jälkiä. Ainoa ero on oikeastaan tapahtumien vaatima aika. Endogeeniset prosessit ovat yleensä hitaita, törmäyskraattereissa nämä samat prosessit ovat hyvinkin nopeita. Siksi törmäyskraatterien tunnistus nojaa yksinomaan shokkimetamorfisiin tuntomerkkeihin. Niiden löytyminen on ainoa keino jonka avulla törmäyskraatteri voidaan tunnistaa ja niiden puuttuminen ainoa todiste jolla kohteen törmäyssyntyisyys voidaan oikeutetusti kiistää.   

 

Ferriéren PDFien mittaustuloksia on vaikea teilata pelkästään väittämällä että ne itsestä näyttävät tektonisilta lamelleilta. Shokkilamelleiksi epäillyt lamellit indeksoidaan juuri siksi että saadaan vihje siitä onko ne shokkilamelleja vai eivät. Tämä pitää sisällään sen tiedon että shokkilamelleja ei voi aina silmämääräisesti erottaa tektonisista lamelleista. Sama pätee luonnollisesti myös toisinpäin. Toki endogeenisesti syntyneitä deformaatiorakenteita on paljon esim. kvartsissa ja monia näistä ei voi sotkea shokkilamelleihin. Kaikkein useimmin tunnistusvirhe on tehty tektonisten metamorfisten deformaatiolamellien suhteen (MDL = metamorphic deformation lamellae), jotka tunnetaan myös Böhmin lamellien nimellä. MDLt on kuitenkin mahdollista erottaa PDFstä juuri indeksoimalla lamellit. PDFlle tunnusomaista on tasojen {0001}, {10-13} ja {10-12} suuntaisten lamellien esiintyminen. Mitkä lamellit kulloinkin esiintyvät riippuu kiven kokemasta shokkipaineesta. MDL:lle tyypillistä on suuri joukko erikulmaisia tasoja jotka ovat 5-30 asteen kulmassa a-akselitasoon nähden. 

 

Toisin sanoen jos on asianmukaisesti käynyt läpi ja indeksoinut suuren joukon shokkilamelleja ja jos tulos vastaa shokkimetamorfisien shokkilamelleilta odotettua jakaumaa niin ne ovat silloin nykytiedon perusteella tulkittava shokkilamelleiksi. Ei pelkkä eriävä mielipide riittää tämän kumoamiseen. Vastainen väite täytyy osoittaa oikeaksi yhtä perusteellisesti eli osoittaa että lamellit eivät ole shokkilamelleja. Tämä onnistuu joko indeksoimalla havaitsemat lamellit tai tutkimalla niitä tarkemmilla menetelmillä kuten TEM:llä. Jos tulos tosiaan on shokkilamellien kannalta kielteinen niin tilannehan ei ihan tällä ratkea, sillä sitten täytyy selvittää mistä ristiriitaiset tulokset johtuvat. Täytyy huomioida sekin mahdollisuus että kummatkin osapuolet ovat omien näytteittensä osalta ihan oikeassa. Esimerkiksi shokkilamellien esiintyminen riippuu hyvin paljon mistä näytteet on peräisin, joten ristiriita täytyy selvittää lisätutkimuksilla ja mielellään kummankin osapuolen yhteistyöllä.

 

Lähteitä: