KEURUSSELKÄ

Keurusselkä on Suomen ensimmäinen harrastajageologien löytämä törmäyskraatteri. 

Läpimitta: 14 km
Ikä: 1144 Ma ±10 Ma
Sijainti: Keuruu ja Mänttä-Vilppula
Koordinaatit: 62°08'N ja 24°37'E
Keurussekä kraatteritietokannassa.
Näytteitä Keurusselältä

Sijainti

Kraatteri sijaitsee Keuruu ja Mänttä-Vilppulan kaupunkien rajalla. Kraatteri keskus on Keurusselän vesistön luoteesta halkaisevalla maakannaksella Valkeaniemen alueella. Useimmista Suomen kraattereista poiketen se sijaitsee vain osittain vesistön alla.

Oikealla Keurusselän törmäysjäljen sijainti. Punainen ympyrä on 10 km läpimittainen alue jolta valtaosa pirstekartioista löytyy. Keltainen on noin 22 km alue, jonka topografia sopii alkuperäisestä kraatterista johtuvaksi. Vasemmalla on Petäjävedellä sijaitseva pieni Karikkoselän kraatteri. 


© Maanmittauslaitoksen ilmainen aineisto (ladattu 3/2014). 10 m vinovalovarjostus.

Löytyminen

Ensimmäiset viitteet Keurusselän alueella sijaitsevasta törmäyskraatterista löytyivät 16. marraskuuta 2003, kun tuolloin vielä geologian harrastaja Satu Hietala (nykyisin töissä GTK:lla) löysi Harmaaniemen rantakivien joukosta pirstekartioita. Lue täältä lisää Keurusselän löytymisestä.

Seuraavana viikonloppuna Satu ja minä tutkimme aluetta tarkemmin. Harmaaniemen rannoilta löytyi in situ pirstekartioita eli pirstekartiot olivat peruskalliossa. Kalliossa olevat pirstekartiot vahvistivat törmäyskraatterin olemassa olon. Pirstekartiot olivat hyvin muodostuneita, joten ensimmäisellä maastokäynnillä kraatteri varmistui. Ensimmäisissä etsinnöissä löytyi pirstekartioiden lisäksi breksialohkare, jonka kvartsirakeissa Oulun yliopistolla tutkija Teemu Öhman löysi shokkilamelleja eli PDF:iä.

Löytö julkaistiin 21. tammikuuta 2004 tiedotusvälineissä (Prisma studio, STT ja Helsingin sanomien verkkojulkaisu) ja seuraavana perjantaina löytöartikkeli ilmestyi Tähdet ja avaruus -lehdessä: Hietala S. ja Moilanen J., ''Keurusselkä on muinainen osuma'', Tähdet ja avaruus 1/2004, Ursa tähtitieteellinen yhdistys ry, Helsinki (2004). 


© Teemu Öhman / Oulun yliopisto (julkaistu luvalla)
Keurusselän pirstekartiolohkareiden löytäjä Satu Hietala 21. marraskuuta 2003 harjaamassa lumesta eräitä ensimmäisiä kalliosta löytyneitä (in situ) pirstekartioita Harmaaniemen itärannalla. Shokkilamelleja (PDF:iä) kvartsissa. Kuvassa shokkilamellit erottuvat ainakin kahtena lamelliparvina, jotka leikkaavat toisiaan. Lamellit eivät ylitä kvartsirakeiden välistä rajaa alhaalla oikealla, mikä on yksi keino erottaa ne tektonisista lamelleista. Kuvan pitempi sivu luonnossa 0,3 mm.

Kraatteri

Kartoituksessa selvisi että Keurusselkä on vanhan ja kuluneen törmäyskraatterin jäänne. Keurusselkä on siitä erikoinen ettei kraatterikuoppaa enää ole. Kraatteri on satojen vuosimiljoonien kuluessa kulunut kokonaan pois ja jäljellä on alkuperäisen kraatterin pohjan alapuolinen rikkoutunut ja pirstekartioitunut kallioperä. Jäljellä on pelkät "juuret" kraatterista. Tämän vuoksi voisi mieluummin puhua törmäyskraatterin jäänteistä eli törmäysjäljestä kuin törmäyskraatterista.

Tutkimusten mukaan selvien pirstekartioiden syntymiseen vaadittu 2 GPa painealue ulottuu törmäyskohdasta noin puolen kraatterin säteen verran ulospäin. Pirstekartioiden runsaampi esiintyminen ja hyvälaatuiset pirstekartiot rajoittuvat Keurusselällä 7 km läpimittaisen alueen sisälle. Pirstekartioita tai niitä muistuttavia kaarevia rakenteiden löytyy lähes 14 km läpimittaiselta alueelta. Tämän  ulkopuolelta tarkistetuista kalliopaljastumista ei ole löydetty edes mahdollisia pirstekartioita. Tämän päättely johdosta olen käyttänyt Keurusselän kokona tuota 14 km. 

Kallioperän rakoilua voi tavata kauempanakin, mutta sen erottaminen muusta rakoilusta vaatisi työläitä tutkimuksia eikä tulkinta ole helppoa. Valkeaniemen ympärillä oleva 7 km läpimittainen alue on todennäköisesti alkuperäisen kraatterin keskuskohouman alue. Alueelta raportoitiin vuonna 2010 shokkilamelleja in situ pirstekartiokivissä (Ferriére 2010). In situ shokkilamellit vahvistavat keskuskohouman sijaitsevan nimenomaan Valkeaniemen alueella. 

Todellisuudessa kraatterin pohja on eroosion vuoksi kulunut kokonaan pois, joten todellinen alkuperäinen kraatteri ollut vieläkin laajempi. Yllä olevaan karttaan olen merkinnyt topografiasta löytyvä 22 km läpimittaisen alueen keltaisella renkaalla. Keltainen rengas voi olla lähempänä kraatterin todellista alkuperäistä kokoa.

Ns. "uskomaton lohkare" Keurusselän rannalla. Pakkasrapautuminen on rikkonut ison lohkareen paljastaen kiven sisällä olevat horsetail-tyyppiset pirstekartiopinnat. Kuvassa keskellä vasemmalla näkyvän pirstekartioiden peittämän pinnan korkeus on noin puoli metriä. Kuva otettu kesäkuussa 2005.

Prof. Lauri Pesonen on arvellut kraatterin koon olevan luokkaa 30 - 40 km. Itse en yhdy arvioihin 30-40 km kraatterista. 

Ensimmäisistä painovoimamittauksilla on etsitty selvyyttä kraatterin koolle (Tähdet ja avaruus 3/2004). Painovoimakartasta voi erottaa noin 20 km läpimittaisen anomalian, joka kattaa pirstekartioesiintymän. Anomalia on kuitenkin kuitenkin osittain sotkeutunut laajempaan anomaliaan, joka on hiukan sivussa pirstekartioita ajatellen. Toisaalta syvälle kuluneesta kraatterista ei yleensä kovin selviä geofysikaalisia merkkejä enää edes löydy. 

Kraatteri on saattanut muokkautua myöhemmin tektonisissa liikunnoissa. Alueella on voimakkaita ruhjeita ja siirroksia, joten näyttää mahdolliselta että muokkautumista on tapahtunut törmäyksen jälkeen. Tätä puoltaa myös pirstekartioiden esiintymisen jonkin asteinen toispuoleisuus. Keurusselän länsirannalla on paljon parempia pirstekartioita kuin pohjois-etelä suunnassa Keurusselän poikki kulkevan ruhjeen itäpuolella.

Vertailu muihin kraattereihin

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

Riesin pohjalta saadaan myös Keurusselän eroosiotasosta parempi kuva. Keurusselän eroosiotaso ei ilmeisesti ole niin syvä kuin aikaisemmin arveltiin. Riesin kraatteriin verrattaessa Keurusselän havainnot selittyisivät noin kilometrin syvyisellä maanpintaleikkauksella syntyhetkeen nähden. Keurusselällä olisi nyt näkyvissä kallioperä ehkä 100-300 metrin syvyydeltä alkuperäisen pohjan alapuolelta. Tämä selittäisi myös 2010 raportoidut shokkilamellit pirstekartiokivistä.

Vertailu Riesiin selittäisi myös hydrotermisestä toiminnasta löytyneet merkit kuten pirstekartiopintojen hematiittiutuminen ja kloriittiutuminen (Kinnunen 2009 ja 2010). Riesillä on päätelty että vain 70 metriä pohjakontaktin yläpuolella sueviittissa on vallinnut ainakin 578°C lämpötila. Näin kraatterin pohjalla lämpötila sopii Kari Kinnusen ohuthiehavaintojen perusteella arvioimalla 300-450°C tasoon (Kinnnunen 2009). Selittäen hematiitin ja kloriitin silaamille pirstekartiopinnoille hydrotermisen synnyn. Kloriitti on voinut alunperin olla lasia, joka on kloriittiutunut ja uudelleenkiteytynyt myöhemmin. Kinnusen mineralogiset havainnot sopivat Keurusselän törmäyssyntyisyyteen, vaikka artikkelilla pyrittiin kyseenalaistamaan se. Riesillä pohjan alla on 128 m paksu voimakkaasti kokoonpuristunut kallio, jota leimaa hyvin runsas pirstekartioiden esiintyminen. Ilmeisesti vastaava on Keurusselällä pinnassa Valkeaniemen alueella.


Keurusselän törmäyskraatterin  sijoittuminen 
Keuruun ja Mänttä-Vilppulan väliin.
 © Maanmittauslaitoksen ilmainen aineisto (4/2014)

Havainnollisempi kuva saadaan kun verrataan Keurusselkää 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 voinut olla sedimenttikiveä päällimmäisenä paksustikin. Serra da Cangalhan mallinnoksista saa hyvän vastaavuuden Keurusselän havaintoihin, kun oletaan Keurusselän alueen eroosiotason 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. Keskuskohoumasta ei 4 km syvyydellä ole syytä puhua. Huippulämpötila nykyisen maanpinnan tasolla on ollut luokkaa 100-200 astetta Celsiusta, mutta lämpötilaan mallinnoksen sedimenttipatja vaikuttaa eniten. Muut vastaavat mallinnokset, mm. Sierra Madeirasta (Goldin  2005),  antavat vastaavia tuloksia.

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

Paljon pirstekartioita

Keurusselän alueelta löytyy enemmän pirstekartioita mitä mistään muusta suomalaisesta kraatterista. Alue on myös laajin, sillä lähes 14 km läpimittaista aluetta voidaan pitää pirstekartioesiintymänä. Esiintymällä on pinta-alaa lähes 100 neliökilometriä. Talven 2003-04 kartoituksissa löytyi 25 kalliopaljastumaa, joissa on pirstekartioita ja nykyisin niitä tunnetaan yli 60. Eräissä hienorakeisimmissa vulkaniiteissa pirstekartiot ovat hienoja.

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

 

Ikä ja Kirkkorannan juoni

Kraatterikuopan puuttuminen vihjaa muodostuman olevan hyvin vanha. Pirstekartioita esiintyy kaikissa alueen kivilajeissa, minkä vuoksi kraatterin ikä on korkeintaan noin 1880-1900 miljoonaa vuotta. Suomen eroosiotasoihin perustuvassa vertailussa kraatterin iäksi arvioitiin aluksi yli 600 Ma. Maksimin ollessa jopa 1500 miljoonaa vuotta. Eroosiotasoihin perustuva vertailutapa ei ole kovin luotettava, mutta antaa rajoja ikäarvioille.

Syksyllä 2006 löytyi Kirkkorannan rantakalliosta breksiajuoni. Sen erikoisuus oli että se leikkasi erään pirstekartiopinnan. Tämä vihjaa että se on syntynyt myöhemmin kuin pirstekartio. Juonta on pidetty pseudotakyliittisenä juonena (kitkasula), josta Stuttgartin yliopiston tutkija M. Schmiederin johdolla tehtiin ajoitus. Australian Perthissä F. Jourdan teki juonelle 40Ar/39Ar ajoituksen. Juonelle saatiin iäksi 1144 Ma ±10 Ma. Kallio jonka läpi juoni on tunkeutunut on iältään ainakin 1880 Ma eli paljonvanhempi. Ajoitus sopii eroosiotasoista tehtyyn alustavaan arvioon hyvin. 

Kirkkorannan pseudotakyliittijuoni in situ ja lähikuvassa. Juonen alla oikealla olevassa punamustassa graniitissa on pirstekartiopinta. Leveyttä juonella on noin 2-5 cm ja sitä näkyy noin 2 metrin matkalta. Juonesta tehtiin Australiassa argon-ajoitus. Sen mukaan juonella on ikää noin 1144 Ma.

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. Juonen rakenne vastaa myös virtaussegrekaatiota (engl. flow segregation) eli juonen materiaali on virrannut ja lajittunut siten että klastit ovat kasautuneet juonen keskelle. Kyseessä voisi siten olla myös kallioon tunkeutunut materiaalivirta eikä pseudotakyliitti.

Kirkkorannan juonen luonne on aiheuttanut väittelyä Suomessa. Monikaan ei ole hyväksytty sitä pseudotakyliitiksi. Jos juonen rakennetta vertaa siihen mitä pseudotakyliitin rakenteesta kerrotaan, niin kyllä se täyttää pseudotakyliitin tuntomerkit. Olettaen tosin että lasimainen materiaali on aikojen kuluessa muuntunut, mikä ei olisi ennen kuulumatonta. Pseudotakyliittiä ei kuitenkaan voida käyttää impakti-indikaattorina, sillä sitä syntyy myös tektonisesti. Juoni voi olla kallioon tunkeutunut juoni, koska rakenne vastaa myös virtaussegregaatiorakennetta.

Schmieder esitti että juoni on syntynyt törmäyksen yhteydessä ja tämä pitää luultavasti paikkansa. Täysin varmaa se ei kuitenkaan ole, sillä juota ei voi suoraan liittää törmäykseen. Shokkilamelleja ei ole siitä löytynyt, ja vaikka niitä olisikin, ne voivat olla peräisin ympäröivästä kivestä ja vanhempia kuin juoni. 

Kuitenkin juonen ajoitus antaa minimi-iän törmäykselle, koska sen leikkaama pirstekartiopinta on syntynyt törmäyksessä, mutta ennen juonta. Vaikka tulkinta ei ole aukoton, niin nykytiedoilla ei ole iso virhe pitää saatua ikää myös törmäyksen ikänä. Törmäysajankohdan varmistaminen vaatisi lisätutkimusta ja edellyttäisi shokkilamelleja ja sulaa sisältävä breksianäyte antaisi saman ajoituksen. Tällainen näyte on ehkä löytynyt, mutta pienen irtolohkareen ajoittaminen ei ole kovin järkevää.

Keurusselkä on todennäköisesti vanhin Suomen törmäyskraatteri. Edes maailmalta ei löydy kuin puolenkymmentä törmäyskraatteria jotka ovat vanhempia. Tosin monien kraattereiden tarkat ikämääritykset ovat tekemättä.

Keurusselän törmäyksen tapahtuessa yli 1140 Ma sitten myöhäisellä mesoproterosooisella aikakaudella, sitä ei ollut todistamassa kuin alkeellinen elämä. Onneksi, sillä noin 15 km läpimittaisen kraatterin synnyttämä törmäys on 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 räjäyttämä ydinpommi (50 Mt, Tsar Bomba). Lue lisää Keurusselän kokoluokan törmäyksen aiheuttamista tuhoista täältä.

Shokkilamellit kalliossa 2010

Pirstekartioihin perustuvan törmäyskraatterien tunnistuksen ongelma on ollut se, että pirstekartioiden syntymekanismia ei tunneta. Ei ole keinoa mitata onko jokin rakenne pirstekartio vai ei. Tunnistus perustuu edelleen silmämääräiseen tunnistukseen ja muutamaan sääntöön. Silti pirstekartiot ovat yhä ainoina makroskooppinen (silmin havaittavia) törmäysindikaattoreita jotka kelpaavat törmäyskraatterin todisteeksi. Eikä ne ole kertaakaan pettäneet. Viime vuosina on tosin julkisuuteen tullut törmäyskraatterilöytöjä, joissa pirstekartioiksi on virheellisesti tulkittu rakenteita jotka eivät niitä ole. 

Tutkijat haluavat siksi lisävarmistuksia aina kun törmäyskraatterin tunnistus on vain pirstekartioiden varassa. Paras tapa varmistaa kohteen törmäyssyntyisyys on löytää shokkimetamorfoosin merkkejä kivistä. Tämä tarkoittaa yleensä shokkilamellien löytämistä mineraaleista, yleensä kvartsista. In situ havaintoja shokkilamelleista Keurusselältä kaivattiin pitkään, mutta niiden löytymiseen ei aina uskottu. Pirstekartiokivistä ei useinkaan löydetä shokkilamelleja liian alhaisten shokkipaineiden takia. Keurusselältä ei Kirkkorannan juonta lukuunottamatta oltu löydetty muita törmäykseen liitettäviä kiviä in situ.

Irtolohkareina löytyneistä breksioista sen sijaan shokkilamelleja on löydetty. Irtolohkareita on kuitenkin vaikea liittää Keurusselän rakenteeseen. Niiden todistusvoimaisuuden on siten heikko. Lisäksi kukaan shokkilamelleja löytäneistä ei ole nähnyt sitä vaivaa ja indeksoinut eli mitannut lamellien suunnat. Tekemällä riittävästi mittauksia voidaan tilastollisesti varmistua siitä että onko kyseessä shokkilamellit vai tektoniset lamellit. Niitä ei välttämättä aina erotta silmämääräisesti. Ideksointi tehdään U-pöydällä ohuthieestä riittävän monesta kvartsirakeesta joista löytyy shokkilamellin tuntomerkit täyttäviä rakenteita. Mielellään sellaisista joissa on lamelleja useampaan kuin yhteen suuntaan.

Käytännössä törmäyskraattereiksi epäillyistä kohteissa myös shokkilamellien ulkoiset kriteerit täyttävät, mutta alustavasti tektonisiksi tulkitut lamellit kannattaisi aina mitata U-pöydällä ettei shokkilamelleja tulkita vahingossa tektonisiksi ja siten tulkita väärin mahdolliset shokkimetamorfoosin todisteet. Molempia lamellityyppejä esiintyy yhdessä sillä törmäys ei aina tuhoa kivissä ennestään olevia lamelleja. Eikä se tee myöhemmin syntyviä tektonisia lamelleja mahdottomiksi. Shokkilamellejakaan ei synny ihan jokaiseen kvartsirakeeseen edes hyvin korkean shokkipaineen kivissä ja mitä kauempana törmäyskohdasta ollaan, sitä harvemmassa 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 jo hyviä shokkimetamorfoosin merkkejä. Ne kertovat alle 10 GPa paineista. Niitä tavattaan usein törmäyksen kokeneissa kivissä, mutta ei samoissa kivilajeissa kraatterin ympärillä. Yhteen suuntaan esiintyviä PFiä tiedetään syntyvän muissakin prosesseissa. Keskustelua käydään siitä on useamman tason suuntaan esiintyvät PFt törmäysindikaattoreita. Keurusselältä on löytynyt PF:iä moneen suuntaan, mutta niitä ei ole toistaiseksi indeksoitu.

Lopullinen varmistus törmäyssyntyisyydestä

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.   

Ferriéren tutkimuksessa oli indeksoitu viiden eri ohuthieen 276:sta kvartsirakeesta 372 PDF-tasoa tilastollisesti riittävää otantaa varten. Saatu tilastollinen shokkilamellien suuntien jakauma vastaa shokkimetamorfoosissa syntyvää jakaumaa. Tulokset viittaavat Valkeaniemen pirstekartiokivien kokeneen jopa 12-20 GPan shokkipaineen. Tällaisia shokkipaineita ei maan kuoriosan kivissä tavata muualla kuin törmäyskraattereissa. PDFstä tehdyt painearviot eivät tosin ole ihan tarkkoja, mutta ne on määritetty kokeellisesti. Ferriéren julkaiseman tuloksen myötä Keurusselän kivissä on kahdella eri tavalla todettu shokkimetamorfoosin jäljet. Keurusselkä on siis varmistettu törmäysjälki. 

Alkuperäinen pirstekartioihin perustunut tulkinta piti siis paikkansa. Tämä osoittaa että pirstekartiot on mahdollista tunnistaa silmämääräisesti. Itse en sitä ole epäillyt, sillä hyvin kehittyneillä pirstekartiot ovat jopa helposti tunnistettavissa. Keurusselällä näitä pirstekartioita riittää. Ei sielläkään ihan jokainen pirstekartiopinta ole niin hyvä että siitä voisi yksistään mennä takuuseen. Törmäyskraatterin alueella on myös runsaasti ei-impaktisyntyisiä hiertopintoja.

Ferriéren abstraktin tultua julki myös Kirkkorannan juonen viereisestä graniitista löytyi kvartsirae ilmeisiä shokkilamelleja (julkaisematon tutkimus). Tämä, vaikkakin yksittäinen indeksoimaton löytö, tukee Ferriéren tuloksia. Samasta materiaalista on löytynyt myös "sulkalamelleja" eli FF:iä (FF = feather features). Niitä on alustavasti arveltu matalamman shokkitason (<10 GPa) indikaattoreiksi. FF:ien indikaattoriluonteesta ei kuitenkaan olla vielä varmoja ja vaativat jatkotutkimuksia. Niitä on toistaiseksi (2010 mennessä) löydetty 25 tunnetusta törmäyskraatterista (mm, Lappajärveltä ja Saarijärveltä), mutta ei yhtään raporttia että niitä olisi syntynyt myös endogeenisissa prosesseissa. 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 hyödyllinen lisä törmäyskraattereiden tunnistamiseen. Matalan shokin kokeneita kiviä on kraattereissa paljon enemmän ja ne FF:t on tunnistettavissa mikroskoopilla.  

Kiistely synnystä?

Geologisen tutkimuskeskuksen erikoistutkija Kari A. Kinnunen ja Satu julkaisivat Geologi-lehdessä artikkelin, jossa 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 paikkansa pitäviä. Onnistuvatko he todistamaan että Keuruksella ei olekaan törmäysjälki? He tulkitsivat tilanteen näin, mutta eivät siinä onnistuneet. Vika ei ole edes tulkinnassa, sillä perustelut olivat hyvät. Vika oli siinä että heidän esille tuomia asioita on tutkittu hyvin vähän törmäyskraattereiden yhteydessä. Joten heidän johtopäätökset menevät liian pitkälle, koska käytettävät tiedot olivat vajaavaisia. 

Syystä tai toisesta he päättivät tulkita asiat tiukasti. Eli jos havaittu piirre on selitettävissä endogeenisen (=maasyntyisen) prosessin seurauksena, niin se on törmäysselityksen poissulkeva. Asia vain ei ole näin yksinkertainen. Törmäyskraattereiden kivistä löytyy aina laaja valikoima endogeenisten prosessien jälkiä. Ero on tapahtumien vaatima aika. Endogeeniset prosessit ovat hitaita, törmäyskraattereissa samat prosessit ovat hyvinkin nopeita. Siksi törmäyskraatterien tunnistus täytyy nojata yksinomaan shokkimetamorfisiin tuntomerkkeihin. Niiden löytyminen on ainoa keino jolla törmäyskraatteri voidaan tunnistaa tai niiden puuttuessa kiistää.

Ferriéren PDFien mittaustuloksia ei voi kumota väittämällä että ne näyttävät tektonisilta lamelleilta. Mittaukset ovat aina todistusvoimaisempia kuin pelkkä mutu-väite. Shokkilamelleiksi epäillyt lamellit indeksoidaan siksi että saadaan varmuus siitä onko ne shokkilamelleja vai eivät. Shokkilamelleja kun ei voi aina silmämääräisesti erottaa tektonisista lamelleista. Sama pätee luonnollisesti myös toisinpäin. Toki endogeenisesti syntyneitä deformaatiorakenteita on paljon esim. kvartsissa. Useampia näistä ei voi sotkea shokkilamelleihin. Kaikkein useimmin tunnistusvirhe on tehty tektonisten metamorfisten deformaatiolamellien suhteen (MDL = metamorphic deformation lamellae). Ne tunnetaan myös Böhmin lamellien nimellä. MDLt on kuitenkin erotettavissa PDFstä juuri indeksoimalla lamellit. Shokkimetamorfoosissa syntyneille 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 {0001} nähden.

Fluidisulkeumat

Kinnusen ja Hietalan yksi peruste miksi Keurusselän lamellit eivät ole shokkilamelle oli että Keurusselällä PDFt esiintyy yleensä ns. helminauhashokkilamelleina (d-PDF, decorated PDFs). Shokkilamellit ovat aluksi amorfisia hilavirheitä kvartsissa. Ajan myötä nämä lamellit kiteytyvät takaisin ja jäljelle jää lamellin suuntainen taso fluidisulkeumia eli pieniä kuplia. Kinnunen totesi että fluidisulkeumien koostumus vastaa metamorfisesti syntyneiden sulkeumien koostumusta. Tässä kai oletettiin että shokkilamellien fluidisulkeumat olisivat koostumukseltaan jotenkin erilaisia. Näin ei ole syytä edes olettaa, sillä fluidisulkeumat eivät säilö äärimmäisiä olosuhteita. Tektonisissa lamelleissakin fluidisulkeumat syntyvät kun tektonisesti syntyneet raot ja murtumat uudelleen kiteytyvät (eli "parantuvat") ja fluidisulkeumien koostumus vastaa parantumisen aikaisia olosuhteita. Ei siis murtumien syntyoloja vaan niiden sulkeutumisoloja. Näin on myös shokkilamellien kohdalla. PDFn fluidisulkeumat voivat syntyä jopa miljoonia vuosia törmäyksen jälkeen aivan erilaisissa olosuhteissa. Esimerkiksi 75 Ma ikäisellä Lappajärvellä valtaosa shokkilamelleista ei ole vielä edes uudelleenkiteytyneet, mutta myös Keurusselältä on löydetty vielä amorfisia shokkilamelleja.

Shokkilamelleista syntyneet fluidisulkeumatasot on erotettavissa endogeenisistä perinteisillä fluidisulkeumien luokittelusäännöillä (Roedder 1984). Fluidisulkeumat luokitellaan primäärisulkeumiksi, sekundäärisulkeumiksi ja pseudosekundäärisiksi sulkeumiksi. Lisäksi on vielä luokittelemattomat. Tasomaiset d-PDFt muistuttaa muita fluidisulkeumatyyppejä, mutta tarkemmin tarkastaessa eroavat niistä selvästi. D-PDFt esiintyy toisiaan leikkaavissa hilatasojen suuntaisissa parvissa ja kulkevat kvartsikiteen läpi reunasta reunaan. Tasoparvet eivät koskaan jatku yhdestä kiteestä toiseen. Tätä kieltoa ei pidä sekoittaa tilanteeseen jossa kiteessä itsessään on kiteen sisäisiä rajoja, ns. subgrain boundaries tai jos viereinen kide sattuu olemaan samassa asennossa. Samassa asennossa olevissa kiteissä voi esiintyä samansuuntisia kideparvia, mutta silloinkin lamellit eivät yleensä jatku suoraan kiteestä toiseen vaan ainakin osa lamelleista katkeaa kiteiden välissä. Primäärit ja pseudosekundääriset tektoniset fluidisulkeumat eivät koskaan menevät kiteen läpi tiheinä tasoparvina. Vain yliäänennopeudella etenevä korkeapaineinen shokkiaalto kykenee aiheuttamaan tasojen suunnassa dislokaatiota kidetasoihin hyvin tiheästi. Sekundääriset ovat joko lyhyitä kaarevia pintoja tai pitempiä kaarevien pintojen ketjuja. Lisäksi {10-13} tason suuntaisiin pintoihin ei juurikaan synny fluidisulkeumia muuten kuin shokkilamellin uudelleenkiteytymisellä. Kyseisen tason suuntainen pinta esiintyy äärimmäisen harvinoin kvartsin kasvupintoina joiden suuntaisesti primäärit fluidisulkeumat usein syntyvät. Eikä nämä kasvupintojen suuntaiset sulkeumat mene kiteen läpi. Siksi kyseinen hilataso onkin yksi parhaista shokkilamellien tuntomerkeistä. Tektonisesti syntyneet fluidisulkeumatasot usein kulkevat samansuuntaisesti useiden kiteiden läpi. Tätä ei d-PDFt tee.

Eniten koko kiistelyssä harmittaa se että Kinnunen ja Hietala olivat valinneet tutkimusnäytteeksi huonon pirstekartiokiven. Siinä näkyy pirstekartioiden synnyn jälkeisen kraatterin muotoutumisvaiheen kallioperän liikkeen synnyttämää rakopintadeformaatiota. Jutun kuvituksena oli kyllä oikein hyviäkin pirstekartionäytteitä, joista olisin ollut paljon järkevämpää tehdä kyseiset tutkimukset. 

Lähteitä: