Itä-Suomen kraatterien iät
Suomen törmäyskraattereista kiinnostuneille on ollut maaliskuussa tarjolla mielenkiintoisia uutisia. Viime viikolla 27.3.2024 julkistettiin, että Suomen nuorin ja parhaiten tutkittu törmäyskraatteri, Lappajärvi, on virallisesti hyväksytty osaksi UNESCO Global Geopark -verkostoa. Lappajärven, Vimpelin, Alajärven ja Evijärven kuntien alueelle levittäytyvä Kraatterijärvi Geopark on Suomen viides.
Lappajärven Geopark on erittäin hieno uutinen muun muassa alueen yleisen tunnettuuden, luonto- ja geomatkailun, sekä geologian opetuksen ja kansanvalistuksen kannalta. Tieteellisesti kiinnostavia uutisia maaliskuussa tuli kuitenkin Itä-Suomesta, tosin Texasin kautta. Kuun puolivälissä Houstonissa nimittäin järjestettiin planeetta- ja kraatterigeologien tärkein vuosittainen kokous, Apollo-ohjelman myötä vuonna 1970 syntynyt Lunar and Planetary Science Conference. Kokouksessa esiteltiin uusia iänmääritystuloksia Paasselän ja Suvasveden törmäyskraattereista. Kuten tutkimuksessa usein käy, uudet tulokset toisaalta vahvistavat aiempia käsityksiä, mutta myös aiheuttavat tutkijoille päänvaivaa.
Paasselkä
Itä-Suomen kraatterien uusista iänmäärityksistä päävastuussa oli Winfried H. Schwarz Heidelbergin yliopistosta Saksasta. Suomen kraattereiden tutkimusta pidempään seuranneille hän on jo vanha tuttu, kuten ovat tutkimuksissa mukana olleet ja suomalaiskraattereita paljon tutkineet Martin Schmieder ja Elmar Buchner, sekä näissäkin tutkimuksessa käytettyjä lohkarenäytteitä aikoinaan löytänyt Jarmo Moilanen.1
Savonlinnan ja Kiteen rajalla sijaitseva Paasselän törmäyskraatteri on kotimaan mittakaavassa varsin suuri. Sen läpimitaksi on yleensä arvioitu noin kymmenen kilometriä. Kuten useimmista muistakaan Suomen kraattereista, ei Paasselästäkään ole enää kohonnutta reunaa jäljellä, joten kokoarvio on jokseenkin epävarma. Joka tapauksessa Paasselkä on niin suuri, että se on väkisinkin niin kutsuttu kompleksikraatteri, jolla pitäisi olla jonkinlainen keskuskohouma. Yksiselitteisiä merkkejä sellaisesta ei kuitenkaan ole koskaan syvän Paasselän pohjasta onnistuttu havaitsemaan.
Vuonna 1999 Lauri J. Pesosen vetämissä tutkimuksissa törmäyskraatteriksi varmistunut Paasselkä on Suomen kraattereista myös siinä mielessä poikkeuksellinen, että sen ikä on varsin tarkoin tunnettu. Vuonna 2010 Winfried Schwarzin johdolla tehtyjen ikämääritysten perusteella havaittiin, että Paasselän törmäyskivilajit ovat Suomen ainoita toistaiseksi tunnettuja triaskaudella syntyneitä kiviä. Vuonna 2015 ikää vielä hieman tarkennettiin: nykyisin hyväksytty Paasselän kraatterin ikä on 231,0 ± 2,2 miljoonaa vuotta (Ma).
Aiemmat Paasselän ikämääritykset on tehty radioaktiivisen kaliumin (40K) hajoamiseen perustuvalla argon/argon-menetelmällä (40Ar/39Ar). Niin erinomainen ajoitusmenetelmä kuin se onkin, siinä on kuitenkin omat hankaluutensa. Yksi suurimmista liittyy siihen, että analysoitavasta mineraalista tai lasista mitattavat argonin isotoopit ovat kaasuja. Siksi argon saattaa joissain tapauksissa päästä pakenemaan tutkittavista kivistä, eikä lopputuloksena saatava ikä täysin vastaa todellisuutta. Ongelmaa pahentaa, etteivät ne mineraalit, joita argon/argon-menetelmässä yleensä pystytään käyttämään, kuulu kaikkein kestävimpien joukkoon.
Siksi onkin aina mukavaa, jos Ar/Ar-ikä pystytään vahvistamaan – tai kumoamaan – jollain toisella, kaliumista ja argonista täysin riippumattomalla menetelmällä. Juuri siihen Schwarzin uunituoreissa tutkimuksissa pyrittiin. Kohteena olivat tällä kertaa tärmäyksen synnyttämässä paineessa šokkimetamorfoituneet zirkoni-mineraalin (ZrSiO4) kiteet. Sisältämänsä uraanin ja kestävyytensä ansiosta se on useimpien kivien ikämäärityksiä tekevien tutkijoiden suosikkimineraali.
Schwarzin johdolla tehdyssä kokousjulkaisussa U-Pb Dating of Zircon Grains from the Paasselkä Impact Structure esiteltiin ensimmäiset törmäyksen runtelemista zirkoneista tehdyt uraani–lyijy-menetelmään (U–Pb) perustuvat ikämääritykset Paasselältä. Paasselän zirkonien šokkimetamorfoosin osalta tämä tosin ei ole ensimmäisen tutkimus, sillä niin kutsutut FRIGN-zirkonit (engl. former reidite in granular neoblastic zircon) löydettiin Gavin Kennyn johdolla jo reilut neljä vuotta sitten, kuten aikoinaan kirjoittelin. Lisätutkimukset eivät kuitenkaan ole ollenkaan pahitteeksi, vallankaan kun aiemmassa tutkimuksessa FRIGN-zirkonit eivät olleet pääosassa. Lisäksi šokkiaallon vaikutuksesta zirkonin hajotessa syntyvä baddeleyiitti (ZrO2) sai nyt osakseen sentään maininnan verran huomiota. Baddeleyiitti ei sinänsä varma törmäystodiste ole, mutta tällainen esiintymistapa osoittaa sen syntyneen šokkimetamorfisissa oloissa.
Tuoreen kokousjulkaisun pääosassa on siis kuitenkin Paasselän šokkimetamorfoosin sijasta sen ikä. ”Ikä” ei kuitenkaan huippuluokan analyysilaitteista ja tutkijoista huolimatta ole juuri koskaan geologiassa yksikäsitteinen asia, sillä iänmääritystulosten tulkinta on oma taiteenlajinsa. Näin on myös Paasselän tapauksessa: 26 zirkonirakeen 36:sta mittauspisteestä suurin osa antoi tulokseksi ”ikiä”, joiden geologinen merkitys on hyvin kyseenalainen.
Yhdeksän analyysipistettä tuotti kuitenkin varsin kauniin tuloksen. Niiden perusteella Paasselän kraatteri syntyi 229,8 ± 2,2 miljoonaa vuotta sitten. Virherajojen puitteissa tämä on sama kuin aiemmin määritetty Ar/Ar-ikä. Muiden pisteiden tuottamat vanhemmat ”iät” viittaavat hyvin vahvasti siihen, että kaikki törmäystä vanhempi radioaktiivisuuden synnyttämä lyijy ei poistunut zirkoneista törmäyksen vaikutuksesta. Zirkonien radioaktiivinen kello ei siis törmäyksessä täysin nollautunut, vaan vanhaa lyijyä jäi systeemiin kummittelemaan.
Paasselän uudet ikämääritykset on toistaiseksi siis esitelty ainoastaan parisivuisessa kokousjulkaisussa. Analyysitulokset ja niistä tehdyt tulkinnat eivät näin ollen ole vielä saaneet osakseen vertaisarviointia. Jos nyt kuitenkin oletetaan, että tulokset pitävät paikkansa – eikä ole mitään ilmeistä syytä olettaa, että ne eivät pitäisi – on tämä Paasselän osalta vallan mainio asia. Kun kaksi erilaista menetelmää osoittaa, että Paasselän kraatteri syntyi myöhäistriaskauden Carn-aikana noin 230 miljoonaa vuotta sitten, on tulosta syytä pitää melkoisen uskottavana. Toki on viisasta pitää mielessä, että molemmat ikämääritykset tulevat samasta näytteestä ja ovat vieläpä saman tutkimusryhmän aikaansaannosta, mutta hyvä näinkin.
Suvasvesi
Savon sydämessä Leppävirralla ja osin Kuopion puolella sijaitsevat Suvasveden nelikilometriset kraatterit ovat koko maailmankin mittakaavassa ainutlaatuinen kaksikko. Missään muualla ei ole kahta kilometrien kokoluokkaa olevaa kraatteria aivan toistensa vieressä.2
Suvasveden pyöreistä järvenselistä pohjoisempi eli Suvasvesi N tunnistettiin törmäyskraatterin jäänteeksi 1990-luvun puolivälissä – Lauri Pesosen johdolla tietenkin. Ilmassa oli kuitenkin jo aiemmin ollut arveluja siitä, että myös eteläisempi järvenselkä voisi olla törmäyssyntyinen. Kallioperäkairaus on kuitenkin kallista lystiä. Siksipä Suvasveden selistä ei edelleenkään ole kairattu kuin pohjoinen.
Šokkimetamorfoosin täysin kiistattomia todisteita ei näin ollen ole löydetty kuin pohjoisemmasta kraatterista, sillä pirstekartioita Suvasveden eteläisemmän selän eli Haapaselän rantakallioista kartoittaneet tutkijat ovat itsekin todenneet, että voisivat ne pirstekartio-oletetut selvempiäkin olla. Heikkojen pirstekartioiden lisäksi muitakin aihetodisteita eteläisen kraatterin puolesta on vuosien varrella kertynyt. Tärkeimpiä niistä ovat törmäyssulakivi- ja sueviittilohkareet, jotka viimeisimmän alueen yli virranneen jäätikön liikesuunnan perusteella ovat peräisin Haapaselän pohjasta eli Suvasvesi S:stä. Ne kuitenkin ovat ”vain” irtolohkareita. Siksi kriittisimmät tutkijat voivat edelleen väittää, ettei eteläisempää Suvasveden kraatteria ole lopullisesti todistettu. Kaikissa merkittävissä puolivirallisissa kraatteriluetteloissa Suvasvesi S kuitenkin on mukana. Tänä vuonna pitäisi selvitä, pääseekö se myös The Meteoritical Societyn työstämälle viralliselle listalle.
Alkujaan oletettiin, että Suvasveden kraatterit muodostavat aidon kaksoiskraatterin. Siis sellaisen, jossa kaksi kraatteria syntyi samaan aikaan. Tämä oli täysin looginen oletus, sillä on erittäin epätodennäköistä, että lähes samaan paikkaan osuisi kaksi asteroidia aivan eri aikoina. Toki vuosimiljardeja sitten Maata pommitettiin ankarasti ja kraattereita täytyi syntyä Kuun tapaan vieri viereen, mutta myöhempinä geologisina ajanjaksoina kiviä on taivaalta putoillut niin harvakseltaan, että vierekkäiset mutta eri-ikäiset kraatterit olisivat epätodennäköisempiä kuin lottovoitto.
Vuonna 2016 Martin Schmiederin johdolla tehdyissä Ar/Ar-iänmäärityksissä kävi kuitenkin ilmi, että pohjoisen kraatterin ikä on vain noin 85 miljoonaa vuotta, mutta eteläisen ikä vähintään noin 710 miljoonaa vuotta. Epätodennäköisyydestään huolimatta tämä vaikutti geologisesti järkeenkäyvältä tulokselta, sillä eteläinen järvenselkä on huomattavasti pohjoista matalampi. Lisäksi pohjoisessa kraatterissa havaittiin magneettinen poikkeama, joka kairauksessa osoittautui pienen törmäyssulakiviesiintymän synnyttämäksi. Eteläisessä tällaisesta ei näy jälkeäkään. Erot pohjoisen ja eteläisen kraatterin syvyydessä ja magneettikentässä selittyvät siis helposti sillä, eteläistä eroosio on kuluttanut vähintään reilut 600 miljoonaa vuotta kauemmin kuin pohjoista.
Kuitenkin jo samana vuonna 2016 suurelta osin samat tutkijat, tällä kertaa Winfried Schwarzin johdolla, julkaisivat lyhyen kokousabstraktin Suvasveden kraattereiden uraani–lyijy-iänmäärityksistä. Analyyseistä saadut Suvasvesi N:n iät olivat 90–70 Ma ja alle 100 Ma. Luvuissa oli siis reippaasti hajontaa, mutta ainakin ne olivat yhteensopivia aiemman tuloksen, eli noin 85 Ma:n kanssa.
Lohkarenäytteistä saadut Suvasvesi S:n ikämääritykset sen sijaan olivat omituisia. 750–600 Ma oli vallan mukava, Ar/Ar-tulosten kanssa yhteensopiva ikä. Ongelma oli vain siinä, että sen lisäksi tuloksiksi saatiin taas suurin piirtein alle 100 Ma ja 90–70 Ma. Helpoin selitys oli, että oletukset melko suoraviivaisesta lohkareiden jäätikkökuljetuksesta eivät pitäneetkään paikkaansa, vaan Suvasvesi S:stä kaakkoon sijaitsevan Mannamäen ja Kaituransalon alueelle oli tullut törmäyssulakivilohkareita niin pohjoisesta kuin eteläisestäkin kraatterista.
Nyt Schwarzin johdolla tehdyssä toisessa Lunar and Planetary Science Conferencen kokousjulkaisussa U-Pb Dating of the Suvasvesi Impact Structures – Double Impact or Not keskeisiltä osiltaan sama tutkijaporukka palasi Suvasveden ikäproblematiikkaan. Hieman pidempi formaatti antoi mahdollisuuden tulosten yksityiskohtaisempaan esittelyyn. Sikäli kun kokousjulkaisuja oikein tulkitsen, varsinaisesti uusia ikämäärityksiä ei nyt kuitenkaan tehty.
Pohjoisen kraatterin kairanäytteiden osalta tilanne on varsin selkeä. Ikämäärityksistä kolme nuorinta ovat ns. konkordantteja ikiä ja osuvat välille 72 ± 10 – 94 ± 12 Ma. Kaikista kahden näytteen 25:stä analyysistä saadaan pyöräytettyä Suvasvesi N:n iäksi 70,4 ± 9,6 Ma. Virherajat ovat hieman härskit, mutta iät ovat ainakin suunnilleen samaa suuruusluokkaa kuin Ar/Ar-ikä 85,6 ± 1,9 Ma.
Kuten jo vuonna 2016 todettiin, alkujaan Suvasvesi S:stä peräisin olleiksi kuvitellut kolme lohkarenäytettä ovatkin sitten melkoinen murheenkryyni: ”ikiä” on vaikka muille jakaa. Mitään erityisen varmaa niistä ei voi päätellä, mutta jonkinmoista tukea ne antavat Suvasvesi N:n noin 85 Ma:n iälle.
Schwarzin ryhmän mukaan on myös mahdollista, että osa zirkoneista on saanut kaksi tälliä: ensimmäisen eteläisen kraatterin syntyessä vähintään 1200 miljoonaa vuotta sitten ja toisen pohjoisen kraatterin syntyessä 85 miljoonaa vuotta sitten. Ikämääritysten näkökulmasta tämä 1200 miljoonan vuoden minimi-ikä eteläiselle kraatterille onkin tutkimuksen kiinnostavin uusi tulkinta. Se sopii yhteen myös aiempien Ar/Ar-tutkimusten kanssa, sillä myös noin 710 Ma oli nimenomaan minimi-ikä.
Suvasveden uraani–lyijy-iät tulevat FRIGN-zirkoneista. Vuonna 2016 niiden tosin ei vielä tiedetty olevan FRIGN-zirkoneja, sillä koko termiä ei oltu vielä keksitty ja ymmärrys zirkonin käyttäytymisestä šokkimetamorfoosissa oli viime vuosien reippaaseen kehitykseen nähden puutteellista. Näin ollen Schwarzin ja kumppaneiden tuore kokousjulkaisu on tiettävästi ensimmäinen, jossa tuodaan selkeästi ja todisteiden kera esille, että FRIGN-zirkoneja esiintyy myös Suvasvedellä.
Kokonaisuutena tarkastellen Paasselän ja Suvasveden tuoreet kokousjulkaisut eivät tuoneet esiin mitään erityisen mullistavaa. FRIGN-zirkonit ovat silti tervetullut lisä Suvasveden kraattereiden törmäystodisteiden joukkoon, eikä niitä koko Suomestakaan ole vielä turhan monesta paikasta löydetty. Erityisen tärkeää tuloksissa kuitenkin on, että vallankin Paasselän ja Suvasvesi N:n osalta uraani–lyijy-ikämääritykset tukevat aiempia argon/argon-menetelmällä saatuja ikiä.
Suvasvesi S:n ikä sen sijaan pysyy arvoituksena. Se suattaapi olla vähintään noin 1200 Ma, mutta suattaapi olla olemattakii.
1Jääviysilmoituksena lienee syytä todeta, että Paasselän tuoreen kokousjulkaisun ja vanhempien artikkelien kirjoitustyössä olin osaltani mukana minäkin, samoin kuin osassa vanhempia Suvasvesi-juttuja.
2Lac Wiyâshâkimî eli paremmin nimellä Clearwater Lakes tunnettu kraatterikaksikko on paras vertailukohta, mutta niiden hahmottamiseksi olisi syytä olla avaruudessa tai vähintään lentokoneessa. Suvasvedellä vene tai korkealla rantakalliolla seisominen riittää.
Lämpimät kiitokset Winfried Schwarzille kuvien antamisesta käyttööni.
Tämä juttu saattaa myöhemmin ilmestyä hieman useammalla kuvalla varustettuna henkiinherättelyä kaipaavassa Suomen kraatterit -blogissa.