Sääksjärvi palaa parrasvaloihin

English summary: Sääksjärvi was proven to be an impact structure already back in 1969. It was the second impact structure identified in Finland, just a year after Lappajärvi. It was discovered due to, and is still known mostly for its agates, formed during the hydrothermal phase of the crater. Since the pioneering discovery work by Heikki Papunen, not much shock metamorphic research has been carried out in Sääksjärvi. However, several attempts to date the structure have been made over the past decades.

The first Ar/Ar-dating results by Richard Bottomley and colleagues were published in 1977. They implied a maximum age of about 330 million years (Ma). Shortly afterwards, Richard Grieve and Blyth Robertson came up with an age of 490 Ma. Sääksjärvi kept getting older: in 1990 a German team led by Norbert Müller dated Sääksjärvi rocks to be 560 ± 12 Ma, while at the same time Bottomley’s group pondered upon the significance of 580 ± 10 Ma that kept popping up in their results. Nevertheless, they still preferred the maximum age of 330 Ma.

Müller’s data included an age of 514 ± 12 Ma. For reasons unknown to me, this was later adopted as the most commonly cited age of Sääksjärvi in the late 1990s and early 2000s, instead of the 560 ± 12 or 560 ± 16 Ma stated in Müller’s abstract and discussion, respectively.

In 2004 a Finnish team headed by Irmeli Mänttäri used, for the first time in Sääksjärvi, U–Pb-dating of zircons (ZrSiO4) to solve the puzzle of the impact structure’s age. They found that Sääksjärvi was still getting older: the age was about 600 Ma (as stated in their abstract), or 602 ± 17 Ma (as stated in their poster). This age fits the current ideas regarding the Caledonian foreland basin, which should still have covered Sääksjärvi at around 330 Ma. The basin’s sediments are presumed to have been too thick for a crater the size of Sääksjärvi to have been formed in the Palaeoproterozoic basement rocks. At ~600 Ma the sedimentary cover was thinner, so the age obtained by Mänttäri’s group made perfect sense. Unfortunately, very few impact researchers ever saw the abstract, let alone the poster.

Mänttäri’s dating results are still the most recent ones. However, this may not be the case for long. Gavin Kenny from the Swedish Museum of Natural History in Stockholm has teamed up with Mänttäri, and they are in the process of using state-of-the art EBSD- and SIMS-technology to characterize the shock metamorphism of zircons and monazites from Sääksjärvi, and eventually naturally also to date the formation of the impact structure.

The initial results were published in an abstract written for this year’s cancelled Lunar and Planetary Science Conference in Houston. There are no new dating results yet. However, microstuctural characterization of zircons has revealed, among other things, evidence for the former presence of high temperature and pressure polymorph of ZrSiO4, reidite. This makes Sääksjärvi the third Finnish impact structure where former presence of reidite has been observed (the other two being Lappajärvi and Paasselkä, where Kenny also was the discoverer). Given how poorly shock metamorphism in Sääksjärvi has been described so far, even this preliminary bit of information is most welcome. At least I am very much looking forward to the final results!

Sincerely, Teemu

Lappajärvi oli ensimmäinen Suomesta todistettu törmäyskraatteri. Tämä on kotimaisen kraatteritietouden peruskauraa. Vaan moniko muistaa, että Suomen toinen kraatterilöytö tapahtui jo vuoden sisällä Lappajärven varmistumisesta törmäyssyntyiseksi?

Noin viisikilometrinen Sääksjärven törmäyskraatteri sijaitsee Kokemäellä, 35 km Porin kaakkoispuolella. Se on Suomen kraatterien aatelia, mutta on hivenen jäänyt Lappajärven varjoon jo löytymisestään alkaen.

Sääksjärven törmäystarina alkoi, kun Outokummun mineralogi Yrjö Vuorelainen kiinnitti huomionsa Sääksjärven erikoisiin, Suomessa tuiki harvinaisia akaatteja sisältäviin irtolohkareisiin. Paikalliset asukkaat (ja bussilastillinen opettajia) olivat keräilleet niitä tienpientareilta 1960-luvulla. Nyttemmin Sääksjärven törmäyssyntyisten akaattien keruu on tärkeimmällä esiintymisalueellaan kielletty, mutta niistä kraatteri yhä parhaiten tunnetaan.

Vuorelaisen havainnot kantautuivat Turun yliopistossa väitöskirjaansa tehneen Heikki Papusen korviin. Hän havaitsi, että akaattien ohella kivissä oli muutakin kummaa: Sääksjärven mineraalirakeiden piirteet vastasivat törmäyskraattereissa esiintyviä shokkimetamorfoosin tunnusmerkkejä. Näitä havaintojaan Papunen esitteli Suomen Geologisen Seuran julkaisusarjassa ilmestyneessä artikkelissaan Possible Impact Metamorphic Textures in the Erratics of the Lake Sääksjärvi in Southwestern Finland vuonna 1969.

Papusen artikkeli oli ensimmäinen suomalaistutkijan työ, jossa todistettiin törmäyskraatterin olemassaolo. Lappajärven törmäyssynnyn oli nimittäin vuotta aiemmin osoittanut ruotsalainen Nils-Bertil Svensson. Papusen panos suomalaisen kraatteritutkimuksen pioneerina on siis hyvin merkittävä, vaikka asia nykyisin heikosti muistetaankin. Omimmalla alallaan malmigeologiassa Turun yliopiston geologian professori emeritus Papunen on kyllä tunnettu ja palkittu myös kansainvälisesti moneen otteeseen.

Törmäyksissä kiviä uuteen uskoon pistävän shokkimetamorfoosin ymmärrys oli 1960-luvun lopulla maailmanlaajuisestikin vielä melko vajavaista. Niinpä Papunen ei rohjennut täysin varmasti sanoa Sääksjärven olevan törmäyksen synnyttämä. Jälkiviisaana on kuitenkin helppo todeta, että Papusen löytämät kvartsin shokkilamellit ja maasälvästä suoraan sulamatta syntynyt törmäyslasi maskelyniitti olivat kiistattomia törmäystodisteita. (Tapa, jolla ne esitettiin, ei tosin nykyisten vaatimusten mukaan vielä riittäisi todistamiseen. Sama ongelma vaivaa lukuisia muitakin kraattereita niin Suomessa kuin maailmallakin.)

Sääksjärven törmäyskraatteri (punainen ympyrä GTK:n tulkinnan mukaan) sijaitsee Kokemäellä, varsin keskellä Sääksjärveä. Kuvassa kartan taustalla korkeusmallin vinovalovarjostus.
Sääksjärvi impact structure (red circle) is located in Kokemäki, about 35 km southeast of Pori. It occupies the central part of lake Sääksjärvi.
Kuva / Figure: Maanmittauslaitos / Paikkatietoikkuna / T. Öhman.

Neljä vuotta myöhemmin Papunen palasi Sääksjärven törmäyskivien pariin tutkien niiden kemiallista koostumusta. Epäily kalvoi hänen mieltään edelleen, sillä geokemialliselta kannalta sääksjärveläisestä peruskalliosta ei oikein mitenkään sulattamalla ja sekoittamalla saanut aikaiseksi törmäyssulakiven ja erilaisten breksioiden kaltaisia yhdistelmiä. Niinpä Papusen toisessa artikkelissa Chemical Composition and Origin of the Shock Metamorphic Rocks of the Sääksjärvi Area, Finland kummitteli edelleen mahdollisuus, että Sääksjärvi olisi jonkinlainen kryptovulkaaninen rakenne. Nyttemmin kryptovulkanismi ja kryptoräjähdykset ovat päätyneet geologian historian romukoppaan. 1960–70-luvuilla ne kuitenkin olivat vakavasti otettava vaihtoehto monille Sääksjärven tapaisille erikoisille rakenteille ja kiville.

Geokemiallinen ongelma ratkesi, kun pitkän ja monipuolisen uran Geologian tutkimuskeskuksessa (GTK) tehnyt Tapani Mutanen esitti Geologi-lehdessä vuonna 1979, että törmäyshetkellä Sääksjärven seutu oli ollut Satakunnan hiekkakiven peitossa. Se kuuluu Suomen mittakaavassa nuoriin, ns. jotunisiin noin 1400–1200 miljoonaa vuotta vanhoihin muodostumiin. Jotunisia sedimenttikiviä on Suomessa säilynyt laajoissa painanteissa lähinnä vain Satakunnassa ja Muhoksen seudulla. Sääksjärvelle saakka hiekkakiviesiintymä ei kuitenkaan nykyisellään yllä.

Sekoittamalla Satakunnan hiekkakiveä ja alueen gneissimäisiä kiviä sopivassa suhteessa saadaan aikaiseksi cocktail, joka vastaa Sääksjärven törmäyskivien analyysituloksia. Kouriintuntuvat todisteet Mutasen elegantin teorian puolesta kuitenkin puuttuvat edelleen, sillä tiettävästi kukaan ei ole raportoinut löytäneensä hiekkakiven kappaleita Sääksjärven breksioista tai törmäyssulakivestä. Tosin eipä niitä kai kukaan ole etsinytkään.

Sääksjärven törmäyssulakiven sahattua pintaa. Pienirakeisen sulaneen aineksen seassa on sulamattomia kohdekiven kappaleita. Alareunassa millimetriasteikko.
A cut surface of Sääksjärvi impact melt rock. The scale is is millimetres.
Kuva / Photo: T. Öhman.

Jos Satakunnan hiekkakivi peitti aluetta törmäyshetkellä, niin milloin tuo hetki koitti? Tällä kysymyksellä on kiinnostusta harvoja kraatteritutkijoita laajemmissa piireissä, sillä se auttaa selvittämään Suomen kallioperän kehityksen kohtalaisen heikosti tunnettuja myöhäisvaiheita.

Ensimmäinen Sääksjärven ikämääritys julkaistiin vuonna 1977. Kanadalaistutkijat Richard J. Botttomleyn johdolla päätyivät esittämään kraatterin maksimi-iäksi noin 330 miljoonaa vuotta. Tämä oli ensimmäinen Suomen törmäyskraattereista julkaistu ikämääritys.

Pari vuotta myöhemmin Richard Grieve ja Blyth Robertson arvioivat Sääksjärven iäksi noin 490 miljoonaa vuotta. Ilmeisesti luku oli peräisin Bottomleyn väitöskirjatyöstä, jossa Grieve oli ollut mukana.

Seuraavia ikätutkimuksia saatiin odotella vuoteen 1990 saakka. Tuolloin Bottomley kollegoineen jatkoi ikämääritystensä julkaisua. Sääksjärven todennäköisimpänä maksimi-ikänä pidettiin edelleen 330 miljoonaa vuotta, mutta analyysituloksissa kummitteli myös luku 580 ± 10 miljoonaa vuotta. Tämä oli virherajojen puitteissa sama ikä kuin Norbert Müllerin johtaman saksalaisryhmän myös vuonna 1990 julkaisema 560 ± 12 miljoonaa vuotta.

Kertoimella kaksi (tai enemmän) toisistaan poikkeavat ikäarviot eivät ole geologiassa tavattomia, mutta ärsyttäviä ne ovat. 1990-luku kuluikin Sääksjärven iän suhteen vahvan epätietoisuuden vallassa. Tilannetta ei helpottanut, että 1990-luvun loppupuolella ja 2000-luvun alussa ainakin kolme Sääksjärveä käsitellyttä tutkimusryhmää kertoi sen iäksi 514 ± 12 miljoonaa vuotta. Tämä alkoi olla jo melkoisen lähellä Grieven ja Robertsonin aikoinaan esittämää 490 miljoonaa vuotta.

Luku 514 miljoonaa oli peräisin Müllerin ryhmän tutkimuksesta, jossa ilmoitettiin peräti kolme erilaista tulkintaa Sääksjärven iäksi. Yhdessäkään artikkelissa ei kylläkään kerrottu, miksi noin 514 miljoonaa olisi parempi kuin Müllerin suosittelema noin 560 miljoonaa. Tosiasiassa siis 2000-luvun alussa ainakaan kellään tilannetta sivusta seuranneella ei ollut tietoa, kuinka vanha tai nuori Sääksjärvi oikeastaan on.

Tässä vaiheessa Sääksjärven tarinaan tuli mukaan tuolloin GTK:lla työskennellyt ja aiemmin Lappajärvenkin ajoittanut Irmeli Mänttäri. Edeltäjistään poiketen hän käytti työssään geokronologien suosikkimineraalia, zirkonia (ZrSiO4).  Mänttärin johdolla Sääksjärven iäksi määritettiin 600 miljoonaa vuotta.

Harmillista kyllä, tulos esiteltiin vuonna 2004 kokouksessa, jossa törmäyskraatteritutkijoita käy vähän, eikä kokousabstraktista käynyt ilmi edes tuloksen virherajoja. Ainoastaan kokouksessa esitellystä posterista selvisi, että ikämäärityksen tulos oli 602 ± 17 miljoonaa vuotta. Koska tuota posteria ei monikaan kraatteritutkija ollut nähnyt, käytännössä viimeisen viidentoista vuoden ajan Sääksjärven paras ikämääritys on ollut tiedossa vain kuulopuheiden kautta.

Sääksjärven törmäyskraatterista tehdyt ikämääritykset ja aiempien määritysten tulkinnat julkaisuvuosittain. Tulkintojen osalta kuva ei ole täysin kattava, mutta lienee edustava. Noin 514 miljoonan vuoden (Ma) iät ovat peräisin Müller et al. 1990:ssä esitetyistä tuloksista, vaikka ne poikkeavatkin heidän itsensä suosittamasta 560 Ma:sta. 330 Ma:n iät ovat maksimi-ikiä. Vuoden 1990 tutkimuksessaan Bottomley et al. suosivat 330 Ma:n ikää, mutta tulokset antavat mahdollisuuden myös 580 Ma:n tulkintaan. Mänttäri et al. 2004a viittaa julkaistuun kokousabstraktiin, 2004b puolestaan kokouksessa esiteltyyn posteriin.
Not an exhaustive but presumably a fairly representative compilation of age determinations and interpretations of Sääksjärvi impact structure and the years they were published. The 514 Ma ages come from the work of Müller et al. 1990. The 330 Ma ages are maximum ages. Bottomley et al. 1990 considered <330 Ma to be the impact age, and presumed that 580 Ma represents a target rock age. However, no rocks of that age are known from Sääksjärvi.
Kuva / Figure: T. Öhman.

Mänttärin määrittämä ikä sopi myös hänen tutkimusryhmäänsä kuuluneelle Jarmo Kohoselle. Kohonen on pitkään tutkinut Suomen kallioperän nuorempia vaiheita, jolloin perinteisen käsityksen mukaan täällä ei tapahtunut juuri mitään. Vielä noin 330 miljoonaa vuotta sitten Suomen olisi suurelta osin pitänyt olla Skandinavian Kaledonideilta eli Skandeilta eli Kölivuoristosta rapautuneen hiekan ja muun moskan peitossa. Tuo sedimenttikerros oli niin paksu, ettei Sääksjärven kokoista kraatteria olisi pitänyt pystyä sedimenttien alla olevaan peruskallioon syntymään. Jos siis Sääksjärven ikä olisi ollut noin 330 miljoonaa vuotta kuten Bottomleyn ryhmä esitti, ajatus tästä laajasta ja paksusta sedimenttikerroksesta olisi vaatinut ainakin jonkinlaista hienosäätöä.

Noin 600 miljoonaa vuotta sitten Suomea peittänyt sedimenttikerros oli huomattavasti ohuempi, joten ongelmaa ei ollut, vaikkakin Mutasen esittämillä geokemiallisilla perusteilla vanhempaa Satakunnan hiekkakiveä täytyi jonkunmoinen kerros törmäyshetkellä vielä olla jäljellä. Mänttärin ja Kohosen mukaan Bottomleyn ryhmän määrittämä 330 miljoonan vuoden ikä heijastelee vain Sääksjärven törmäyskivien hautautumista Norjasta ja Ruotsista valuneiden paksujen sedimenttikerrosten alle. Kasassa oli varsin looginen tarina. Ikävä kyllä juuri kukaan ei tuota tarinaa kuullut.

Pitkän hiljaiselon jälkeen Sääksjärvestä tihkuu nyt uutta tietoa. Tukholman luonnonhistoriallisessa museossa työskentelevä Gavin G. Kenny on aiemmin tutkinut mm. Lappajärven ikää ja Paasselän shokkimetamorfoosia. Nyt hän on kääntänyt katseensa ja etenkin EBSD-elektronimikroskooppinsa Sääksjärven zirkoni- ja monatsiittimineraaleihin. Niiden joukossa on samoja zirkonirakeita, joita jo Irmeli Mänttäri tutki reilut 15 vuotta sitten. Analyysitekniikka on viime vuosina edistynyt huimasti, joten myös tulokset ovat vastaavasti tarkentuneet.

Koronaviruksen takia perutussa kraatteritutkijoiden tärkeimmässä vuosittaisessa kokoontumisessa eli Houstonin Lunar and Planetary Science Conferencessa Kennyn oli tarkoitus esitellä yhdessä Mänttärin, Martin Schmiederin ja Martin J. Whitehousen kanssa tekemäänsä tutkimusta Microstructural Characterization of Shocked Zircon and Monazite from the Sääksjärvi Impact Structure, Finland – Towards Precise U-Pb Dating of Small Impact Structures. Vaikka kokous peruttiin, on julkaisu kuitenkin onneksi luettavissa.

Kuten otsikkokin kertoo, kyseessä on alustava raportti: uutta ikämääritystä ei vielä ole tarjolla. Kiinnostavin tuoreista tuloksista on maininta siitä, että osa zirkoneista olisi saanut nykyisen olemuksensa oltuaan aiemmin ZrSiO4:n korkean paineen ja lämpötilan muotoa, reidiittiä. Sääksjärvi on nyt Lappajärven ja Paasselän jälkeen kolmas Suomen kraatteri, josta on löytynyt merkkejä reidiitistä. Myös aiemmat löydöt olivat Kennyn tekemiä.

Todisteet reidiitistä ovat tärkeä lisä Sääksjärven shokkimetarmorfoosin tutkimukseen. Papusen ensimmäisen Sääksjärveä koskeneen artikkelin jälkeen yksikään tutkija ei nimittäin ole kiinnittänyt päähuomiotaan alueen kivien shokkimetamorfoosiin.1 Moni perusasiakin on Sääksjärvestä siksi tutkimatta. Tämä siitä huolimatta, että sekä Outokumpu että etenkin GTK kairasivat Sääksjärveen useita tutkimusreikiä, joten mahdollisuuksia olisi ollut. Kairauksista ei kuitenkaan koskaan ole julkaistu edes tutkimusraporttia. Nyttemmin huomattava osa korvaamattomista kairasydämistä on tiettävästi hävitetty, joten tutkimusmahdollisuudet ovat huomattavasti aiempaa heikommat.

Onneksi kuitenkin ulkomailla riittää jatkuvasti kiinnostusta Suomen kraatterien tutkimusta kohtaan. Ehkäpä yli 40 vuoden yrittämisen jälkeen pian lopultakin varmistuu, milloin Sääksjärvi syntyi. Tutkimuksen hienoin piirre tietysti on, että aina löytyy myös jotain täysin odottamatonta. Niinpä ainakin minä odotan Kennyn tutkimusryhmän lopullisia tuloksia erittäin suurella mielenkiinnolla.         


1Osittaisena poikkeuksena saattaa olla yksi vanha saksankielinen diplomityö, jota en ole lukenut. Sen yksityiskohtaisia tuloksia ei laajemman tutkimusyhteisön tietoon ole levitetty. Kyseisestä työstä saattaisi hyvässä lykyssä myös löytyä tieto, onko Sääksjärven törmäyssulakivissä ja -breksioissa jäänteitä Satakunnan hiekkakivestä.

Tämä juttu ilmestyi myös Ursan Kraatterin reunalta -blogissa.

3 kommenttia artikkeliin ”Sääksjärvi palaa parrasvaloihin

  1. Paluuviite: Lappajärven tutkimushistoria 3: Unohdettu Hammarström | Suomen Kraatterit

  2. Paluuviite: Tähtitieteellinen yhdistys Ursa: Tuoreimmat

  3. Paluuviite: Sääksjärven ikä varmistui | Suomen Kraatterit

Jätä kommentti

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Google photo

Olet kommentoimassa Google -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s