Sääksjärven ikä varmistui

English summary: In March I wrote about a new Sääksjärvi study led by Gavin G. Kenny. The final results of that uranium/lead dating work on zircon grains from Sääksjärvi impact melt rocks have now been accepted for publication in the Journal of the Geological Society. According to the paper titled The age of the Sääksjärvi impact structure (Finland): reconciling the timing of small impacts in crystalline basement with that of regional basin development Sääksjärvi was formed 608 ± 8 million years (Ma) ago. This confirms the earlier dating results by Irmeli Mänttäri, who’s also a co-author in the new study. What’s also now confirmed is the former presence of reidite, an impact-diagnostic high pressure and temperature polymorph of zircon.

Thus, we can now fairly safely assume that Sääksjärvi was not formed about 330 Ma, 514 Ma or 560 Ma ago as previous studied had suggested. According to Kenny et al., those younger ages that were determined with the argon/argon method were due to Sääksjärvi being buried deep beneath the sediments eroded from the Scandinavian mountains.

Sääksjärvi is now the first reliably dated Ediacaran impact structure in the Fennoscandian shield, and only the second Ediacaran crater known in the whole world. That’s pretty cool, methinks.

Sincerely, Teemu

Maaliskuussa kirjoittelin Sääksjärven törmäyskraatterin tutkimushistoriasta ja Tukholman kuninkaallisessa luonnonhistoriallisessa museossa (Naturhistoriska riksmuseet) työskentelevän Gavin G. Kennyn johdolla tehdyistä uusista analyyseistä. Tuo juttu kannattanee lukaista tämän tekstin taustaksi, ellei se satu olemaan kirkkaana mielessä.

Heikki Papusen jo vuonna 1969 törmäyskraatteriksi tunnistama Sääksjärvi sijaitsee Satakunnassa Kokemäellä, viitisentoista kilometriä Harjavallasta koilliseen. Sen syntyiän määrittäminen on osoittautunut yllättävän vaikeaksi, vaikka tarjolla on runsaasti törmäyksessä sulanutta ja sitten nopeasti uudelleenkiteytynyttä kiveä. Yleensä tällaisista törmäyssulakivistä saadaan tehtyä luotettavimmat kraatterien ikämääritykset. Sääksjärven tapauksessa eri radiometrisin menetelmin on kuitenkin määritetty ”ikiä”, jotka vaihtelevat korkeintaan reilun 300:n, noin 500:n ja noin 600:n miljoonan vuoden välillä. Kellään ei ole ollut oikein hyvää perustetta sille, miksi joku näistä tuloksista olisi parempi kuin joku toinen.

Sääksjärven törmäyskraatteri (punainen ympyrä GTK:n tulkinnan mukaan) sijaitsee Kokemäellä, varsin keskellä Sääksjärveä. Kuvassa kartan taustalla korkeusmallin vinovalovarjostus. (Kyllä, kuva on ihan sama kuin viimeksi, ei näitä aina viitsi uusiksi värkätä.) English: 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.

Nyt alkaa näyttää erittäin vahvasti siltä, että Sääksjärven ikä on noin 600 miljoonaa vuotta. Suomen kraattereiden ikiä perusteellisesti tutkineiden Gavin Kennyn, Irmeli Mänttärin ja Martin Schmiederin yhdessä kollegojensa kanssa kirjoittama artikkeli The age of the Sääksjärvi impact structure (Finland): reconciling the timing of small impacts in crystalline basement with that of regional basin development on juuri hyväksytty julkaistavaksi Journal of the Geological Society -julkaisusarjassa. Maksumuurin takana olevassa artikkelissa esitellyn tutkimuksen mukaan Sääksjärven törmäyskraatteri syntyi 608 ± 8 miljoonaa vuotta (Ma) sitten.

Virherajojen puitteissa tämä on sama kuin Mänttärin vetämän suomalaisryhmän jo vuonna 2004 määrittämä ikä. Uudet, vertaisarvioinnin läpäisseet tulokset ovat kuitenkin aiempaa luotettavammalla pohjalla ja niiden virherajat ovat pienemmät.

Molemmissa tutkimuksissa iänmääritykseen käytettiin sekundääri-ionimassaspektrometrilla zirkoni-mineraalista (ZrSiO4) määritettyjä uraanin ja lyijyn isotooppeja. Osin käytössä olivat jopa samat näytteet. Analyysimenetelmien kehitys viimeisen parin vuosikymmenen aikana on kuitenkin mahdollistanut entistä pienempien kiteiden osien tutkimisen ja osaltaan täten taannut aiempaa tarkemmat ja luotettavammat tulokset.

Uusiakin tuloksia tarkastellessa täytyy muistaa, etteivät ne tietenkään mikään lopullinen totuus asiasta ole. Ne ovat tämän hetken paras ikäarvio, joka perustuu neljään analyysiin. Toki Sääksjärven mineraalien analyysejä kaikkiaan tehtiin kymmenittäin, mutta tuo parhaana totuuden likiarvona pidetty 608 ± 8 Ma on peräisin yhdestä ainoasta zirkonikiteestä, jota töhäytettiin ioneilla neljästä eri kohdasta. Jossain vaiheessa tämäkin ikäarvio tulee väistämättä muuttumaan.

Kennyn ja kumppaneiden mukaan aiemmat argon/argon-menetelmällä määritetyt nuoremmat iät ovat seurausta Sääksjärven kivien kuumenemisesta niiden hautautuessa syvälle sedimenttikerrosten alle. Nuo paksut sedimentit olivat peräisin Skandeilta eli Kölivuoriston rapautumisesta.

Se, että Sääksjärven iäksi varmistui noin 600 Ma eikä esimerkiksi aiemmin esitetty noin 330 Ma on hyvä uutinen näistä sedimenteistä kiinnostuneiden tutkijoiden kannalta. Jos Sääksjärven ikä olisi ollut muutaman sata miljoonaa vuotta nuorempi, ja jos ajatukset hyvin paksuista Suomea tuolloin peittäneistä sedimenttikerroksista pitävät paikkansa, ei nykyisenkaltaista kovaan peruskallioon muodostunutta kraatteria olisi mitenkään voinut syntyä: pienehkö rauta-asteroidi ei vaan millään pysty runttaamaan kilometrin paksuisista sedimenteistä läpi.  Tämä ongelma vaikuttaa nyt poispyyhkäistyltä, joten sen osalta on valtakunnassa kaikki hyvin.

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. Päivitetty maaliskuisesta kuvasta. English: 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.

Yhtä sedimenttikiviongelmaa Kennyn ryhmän tutkimus ei kuitenkaan pystynyt selvittämään. Sääksjärven törmäyssulakiven koostumuksen perusteella on päätelty, että alueen peruskalliota peitti törmäyshetkellä jonkinmoinen ohuehko kerros noin 1400 Ma:n ikäistä Satakunnan hiekkakiveä. Sen kappaleita ei kuitenkaan ole koskaan löydetty Sääksjärven törmäyssulakiven tai kairauksin tavoitetun törmäyksessä murskaantuneen kiven joukosta. Eipä niitä kyllä järin tarkasti ole tiettävästi etsittykään.

Satakunnan hiekkakivi on peräisin alueen peruskallion rapautumisesta, joten sen sisältämät zirkonikiteet olisivat saman ikäisiä, noin 1850 Ma, kuin peruskallion zirkonitkin. Niinpä näitä hiekkakivessä olleita zirkoneja saattoi kukaties ollakin mukana nyt analysoiduissa näytteissä. Niitä vain ei näillä tutkimuksilla pysty erottamaan suoraan peruskalliosta törmäyssulakiveen päätyneistä zirkoneista. Tältä osin Sääksjärven kohdekallioperän koostumus törmäyshetkellä jää siis vielä avoimeksi. Tutkittavaa Sääksjärvessäkin riittää myös jatkossa, vaikka ikäkysymys pääpiirteissään vaikuttaakin nyt ratkaistulta.

Mineralogian ja šokkimetamorfoosin tutkimuksen kannalta Kennyn ryhmän tutkimuksessa on pari erityisen kiinnostavaa seikkaa. Kuten jo kevään kokousjulkaisussakin todettiin, löytyi Sääksjärven zirkoneista todisteita zirkonin muuttumisesta korkeassa šokkipaineessa ja -lämpötilassa ensin reidiitiksi ja sitten takaisin zirkoniksi. Nyt tämä kiistaton ja kraatteritutkijoillekin vielä melko uusi törmäystodiste sai myös vertaisarvioinnin vahvistuksen. Zirkonin hajoamistuotteesta ZrO2:sta tutkimuksissa ei kuitenkaan nähty jälkeäkään. (Mineraalina ZrO2 olisi monokliininen baddeleyiitti, jossa voisi olla tai olla olematta muistoja vieläkin korkeamman šokkilämpötilan tetragonisesta tai kuutiollisesta zirkoniasta.)

Toinen šokkimetamorfoosiin intohimoisemmin suhtautuvia kansalaisia epäilemättä kiehtova uusi löytö liittyy törmäyksessä kärsineiden zirkonikiteiden tekstuuriin. Zirkonien rakeisilta näyttävät osat ovat aiemmin olleet kraatteritutkijoiden tarkimman syynäyksen kohteina, koska ne ovat törmäyskivissä muistumia uudelleenkiteytyneestä reidiitistä. Näin ne tarjoavat paitsi törmäystodisteen, myös samalla oletetusti parhaan mahdollisuuden määrittää törmäystapahtuman ikä. Sääksjärven kohdalla zirkonien rakeiset osat eivät kuitenkaan tuottaneet järkeviksi tulkittuja ikiä. Sen sijaan ikämääritys saatiin tehtyä zirkonin huokoisista osista. Huokoinen tekstuuri voi syntyä muutenkin kuin šokkimetamorfoosissa, joten sellaiset zirkonit on aiemmin yleensä jätetty tarkemmin tutkimatta. Uudet Sääksjärven tulokset osoittavatkin, että jatkossa tutkijoiden kannattaa huomioida myös huokoiset zirkonit.

Sääksjärven noin 600 Ma:n ikä on kiinnostava paitsi Suomen geologisen historian ymmärtämisen kannalta, myös hieman laajemmasta näkökulmasta. Fennoskandian alueella Sääksjärvi on nimittäin ensimmäinen tarkasti ajoitettu ediakarakaudella (noin 635–541 Ma) syntynyt törmäyskraatteri. Sääksjärven törmäyssulakivet lienevät Suomen ainoat kivisulasta kiteytyneet ediakarakautiset kivet. Koko maapalloltakaan muita kohtalaisella varmuudella ediakarakautisiksi tulkittuja kraattereita ei tunneta kuin yksi, Australiassa sijaitseva mahdollisesti noin 40–90-kilometrinen Acraman.

Maapallo reilut 600 miljoonaa vuotta sitten oli hyvin erilainen paikka kuin nykyään. Ediakarakausi tunnetaan kryogeenikauden (noin 720–635 Ma) lumipallomaata seuranneen kiihkeän evoluution villeistä kokeiluista. Tuolloin syntyivät ensimmäiset monimuotoiset ja kookkaat monisoluiset eliöt. Niiden kukoistus jäi kuitenkin verraten lyhytaikaiseksi, kun kambrikauden (noin 541–485 Ma) alussa valtaosa nykyisten eläinten pääjaksoista kehittyi. Samalla ediakarafauna katosi.

Esimerkiksi Hailuodon sedimenttikivien tutkimuksten perusteella on päätelty, että Suomessa olosuhteet olivat kuutisensataa miljoonaa vuotta sitten lauhkeat, vaikka luultavimmin melko korkealla leveysasteella oltiinkin. Vastikään UNESCOn Geopark-statuksen saaneen Lauhanvuoren kivien perusteella puolestaan tiedetään, että ainakin nivelmatoja (annelideja) suunnilleen noihin aikoihin aluetta peittäneen matalan meren pohjahiekassa ryömi. Sen verran rajoittuneet aistit muinaisilla sääksjärveläisillä otuksilla kuitenkin oli, että tuskinpa ne silmänräpäystä ennen höyrystymistään kykenivät toteamaan, ettei 60 000 km/h lähestyvän 250-metrisen rautamöykyn alle jääminen taida olla ollenkaan hyvä juttu.

Sääksjärven törmäysolosuhteet ovat siis edelleen osin oletusten ja hypoteesien varassa. Törmäyskraatterin kivien ikä, šokkimetamorfoosi ja geologinen historia tunnetaan kuitenkin nyt merkittävästi paremmin kuin aiemmin. Tästä on hyvä jatkaa.


Tämä juttu ilmestyi myös hieman lyhyempänä versiona Ursan Kraatterin reunalta -blogissa. Kursiivilla kirjoitetut mineralogisemmat kappaleet ovat vain tässä blogissa.

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