Summasen syväluotaus
Keski-Suomen sydämessä Saarijärvellä sijaitsevan Summasen eli Summasjärven keskellä oleva erikoinen sähkönjohtavuuspoikkeama sai selityksensä kesällä 2018. Tuolloin Summanen todistettiin Suomen kahdenneksitoista törmäyskraatteriksi. Kesällä 2020 puolestaan julkaistiin alustavia tulkintoja etenkin tarkemmista geofysikaalisista mittauksista. Niistä ja Summasen löytöhistoriasta kirjoittelinkin tuolloin lyhykäisesti. Se blogijuttu kannattaa ehkä lukaista taustoitukseksi ja yleiseksi muistin virkistykseksi.
Meteoritics & Planetary Science -lehden tuoreimmassa heinäkuun numerossa on kaikille halukkaille tarjolla päivitystä Summasen tutkimusten etenemisestä. Satu Hietalan johdolla tehty artikkeli Summanen structure: Further geological and geophysical evidence of a meteorite impact event in Central Finland pureutuu nimensä mukaisesti niin Summasen geologiaan kuin sen geofysiikkaankin.
Johde- ja painovoima-anomaliat
Summasen löytymiseen johtanut sähkönjohtavuuspoikkeama oli uusissakin tutkimuksissa erityisen huomion kohteena. Nyt sähkömagneettisissa syväluotauksissa tuon johdeanomalian havaittiin yltävän 240 m:n syvyyteen. Tämän Hietala ja kumppanit tulkitsivat osoittavan syvyyttä kraatterintäytesedimenttien ja sen alla olevan murskautuneen kiven eli törmäysbreksiakerroksen alapintaan. Tuollainen 240 m syvä kuoppa siis syntyisi, jos Summasesta nyt kuopaistaisiin kaikki siihen vuosimiljoonien saatossa kertynyt irtomoska ja sen alla oleva törmäyksessä ruhjottu, alkujaan melko löyhä kivimurska pois.
Varsinainen sähkönjohtavuuspoikkeama selitetään artikkelissa suolaisella pohjavedellä. Kun kiviaines ja vesi ovat miljoonia vuosia toistensa kanssa kontaktissa, vesi liuottaa kivestä suoloja. Ilmiö korostuu, kun kivi on murskautunutta ja rakoillutta ja tarjolla on edes vähäinen lämmönlähde. Nämä ehdot toteutuvat melko pienissäkin, Summasen kaltaisissa törmäyskraattereissa. Summanen löytyi siis Hietalan tutkimusryhmän mukaan siksi, että suolainen pohjavesi täyttää kraatterin pohjalla olevan törmäysbreksian rakoja ja synnyttää ympäristöään paremmin sähköä johtavan kerroksen.
Uutta tekniikkaa edustavan sähkömagneettisen syväluotauksen lisäksi Summasella tehtiin perinteisempiä painovoimamittauksia. Sähkönjohtavuuspoikkeaman kohdalla havaittiin negatiivinen painovoimapoikkeama, käytännössä siis massavaje. Painovoimamittauksissa ei näkynyt merkkejä esimerkiksi pienestä tiheämmästä kohteesta poikkeaman keskellä, joka olisi voinut kieliä törmäyssulakivestä ja samalla nykyistä isommasta kraatterista. Painovoimapoikkeaman suuruus on myös samaa luokkaa kuin pienissä kuluneissa kraattereissa tapaa olla. Mitään omituista syvälle menevää rakoilua tai suurempaa kraatteria eivät siis painovoimamittauksetkaan paljastaneet, vaan tulokset olivat hyvin sopusoinnussa sähkömagneettisten mittausten tulkintojen kanssa.
Geofysiikan perusteella keskisuomalaiseen graniittiin on siis aikoinaan isketty kuoppa, jota on osittain täyttynyt törmäyksen murskaamalla aineksella ja myöhemmillä sedimenteillä. Geofysiikka ei kuitenkaan pysty kertomaan, millaisia tai minkä ikäisiä nämä myöhemmät kerrostumat ovat. Tähän tarvitaan perinteistä geologiaa.
Sedimenttejä ja šokkilamelleja
Suomesta tuppaavat puoltatoista miljardia vuotta nuoremmat kivet puuttumaan. Ne harvat mitä on löydetty sijaitsevat yleensä syvissä painanteissa, eli lähinnä törmäyskraattereissa. Siksi siitä asti kun Summasesta on oltu kiinnostuneita, on pidetty mahdollisena, että sen uumenista löytyisi Suomen mittakaavassa nuoria sedimenttikiviä.
Jos sedimenttikivien ikäsuhde kraatteriin nähden – ovatko ne törmäystä nuorempia vai vanhempia – sekä niiden vuosimiljoonissa mitattu ikä saadaan edes suurin piirtein selville, päästään samalla käsiksi itse kraatterin synnyn minimi- tai maksimi-ikään. Sedimentit voivat myös kertoa olosuhteista kraatterin syntyaikaan. Samalla kraatterien sedimenttikivet tarjoavat harvinaisen tilaisuuden päästä tutkimaan erittäin heikosti tunnettuja ajanjaksoja Suomen kallioperän historiassa.
Geologiselta kannalta Hietalan tutkimusryhmän artikkelin kiintoisinta antia onkin se, että nyt Summaselta on viimeinkin löydetty sedimenttikiviä muutaman pienen irtolohkareen verran. Kaikki lohkareet ovat myös hieman erilaisia.
Summasen lähimaastosta löydetyt sedimenttikivet ovat hiekkakiviä, yksi on tosin vähän hienompirakeinen. Omasta mielestäni oleellisinta on se mikä niistä puuttuu: niistä ei löydetty merkkejä šokkimetamorfoosista. Sedimenttikiviin tosin ei, olosuhteista vähän riippuen, välttämättä edes synny esimerkiksi kvartsin šokkilamelleja (planar deformation features, PDF) aivan yhtä helposti kuin magmakiviin. Tästä huolimatta šokin tunnusmerkkien puuttumista voi pitää ainakin hyvin vahvana viitteenä sen puolesta, että nämä nyt tutkitut kivet edustavat törmäystä nuorempia kerrostumia. Näiden sedimenttikivien ikä antaisi siis samalla Summasen törmäyksen minimi-iän. Törmäyksen maksimi-ikä puolestaan on alueen vanhan magmasyntyisen kallioperän ikä, noin 1,88 miljardia vuotta.
Harmillista on, että Summasen tutkijat vetivät vesiperän etsiessään sedimenttikivistä hieman epämääräisiä mikrofossiileja, akritarkkeja, joiden avulla suomalaisiakin kraatterintäytesedimenttejä on perinteisesti ajoitettu. Viime vuosina mikrofossiilitutkimus on kuitenkin ottanut aimo harppauksia eteenpäin pienten hiilipitoisten fossiilien (small carbonaceous fossils, vakiintunutta suomennosta niille ei taida olla) tunnistamisen myötä. Kuten lähinnä toisen blogin puolelle olen kirjoitellut, Suomen kraattereista niitä on toistaiseksi löydetty Lappajärveltä ja Taivalkosken Saarijärveltä. Hietalan ryhmän artikkelissa ei mainita, onko tällaisia tutkimuksia suunnitteilla. Toivottavasti on.
Kun kiven ikää ei tiedetä, sitä voi kuitenkin aina yrittää arvioida. Summasen sedimenttikivet muistuttavat artikkelin mukaan suuresti Söderfjärdenin kraatterin kambrikautisia hiekkakiviä. Tämän perusteella ryhmä ehdottaakin, että myös Summasen kivet ovat kambrikautisia ja että Summasen seutu oli ainakin jossain vaiheessa kambrikautta – siis pyöreästi puolisen miljardia vuotta sitten – meren peittämä. Ajatus on täysin uskottava mutta ei alkuunkaan uusi, sillä kraatterien ja niiden sedimenttikivien näkökulmasta Ben Slater ja Sebastian Willman toivat asian esille jo vuonna 2019.
Artikkelissa esitellään myös ansiokkaita uusia šokkimetamorfisia tutkimuksia Summasen pirstekartioista. Vuoden 2018 artikkelin šokkilamellilöydöt olivat jäätikön kuljettamista irtolohkareista, mutta tällä kertaa niitä tavoitettiin myös kiintokalliossa olevista pirstekartioista. Tämä on sikäli erittäin mielenkiintoista, että Summasen kalliopirstekartiot sijaitsevat nykyisellään havaittavan kuopan ja siis johdeanomalian ulkopuolella.
Šokkilamellit toimivat painemittarina. Summasen tapauksessa ne osoittavat, että pirstekartiot kokivat jopa 20 gigapascalin (200 000 ilmakehän) šokkipaineen. Etenkin Suomen kraattereille tyypilliset pienen kraatterijärven reunamilla sijaitsevat pirstekartiot ovat elefantinpoikanen huoneessa, sillä periaatteessa kraatterin reunalla tai jopa sen ulkopuolella ei šokkipaineen pääsääntöisesti pitäisi olla likikään noin korkea. Selitys voi piillä šokkipaineen erikoisissa paikallisissa vaihteluissa, tai sitten ymmärryksessämme kraattereiden, šokkilamellien ja/tai pirstekartioiden synnystä on suurempia aukkoja kuin olemme kuvitelleetkaan. Joka tapauksessa asia on saanut hämmentävän vähän huomiota osakseen.
Vuoden 2018 artikkeli ja tuore tutkimus tuovat esiin myös mielenkiintoisia eroja Summasen kivien šokkimetamorfoosissa. Aiemmassa tutkimuksessa pantiin merkille, että šokkilamellien ohella kvartsissa esiintyi yleisesti myös tasomurtumia (planar fractures, PF). Ne ovat šokkilamelleja alhaisemman paineen indikaattori ja niiden asema varmana törmäystodisteena on jatkuvan keskustelun aihe. Käytännössä kuitenkaan yhdessä kvartsirakeessa kahteen tai useampaan suuntaan esiintyviä tasomurtumia ei ole luonnossa tavattu mistään muualta kuin törmäyskraattereista. Tasomurtumia löydettiin myös Hietalan ja kumppanien uusista näytteistä, mutta syystä tai toisesta huomattavasti edellistä tutkimusta vähemmän. Kummassakaan työssä tasomurtumia ei tutkittu sen tarkemmin, mikä on hieman sääli, sillä monessa mielessä korkeamman šokkipaineen ilmiöt tunnetaan paremmin kuin matalan.
Sama olankohautus koskee kvartsin mikroskooppisia sulkarakenteita (feather features, FF). Nekin löydettiin Summaselta jo viisi vuotta sitten, mutta nyt niitä havaittiin lisää. Sulkarakenteet on tunnettu jo vuosikymmeniä, mutta niihin on alettu kiinnittää enemmän huomiota vasta 2010-luvulla. Niiden synty ymmärretään vielä heikosti, joten olisi mukava nähdä, että kun niitä tavataan uudessa kraatterissa, ne saisivat osakseen samanlaisen huolellisen analyysin kuin paljon pidempään tutkitut šokkilamellit. Ainakin niiden mittaukset ja yksityiskohtaiset kuvaukset tarjoaisivat raaka-ainetta myöhemmille laajemmille synteeseille. Toivottavasti Summasen tasomurtumat ja sulkarakenteet vielä jossain vaiheessa saavat osakseen tarkempaakin tutkimusta.
Summasen kulumisesta Hietala ja kumppanit tuntuvat olevan kahtalaista mieltä. Toisaalta artikkelissa sanotaan selvästi, että kyseessä on hyvin säilynyt maljakraatteri. Toisaalta taas vain vähän myöhemmin todetaan, että Summaselta puuttuu selväpiirteinen pyöreä kuoppa ja reuna, ja että kraatteri on täyttynyt ja erodoitunut. Nämä molemmat väitteet eivät voi pitää paikkaansa. Summasesta saatavilla olevan tiedon perusteella itselleni on muodostunut käsitys, että kyseessä nimenomaan ei ole hyvin säilynyt kraatteri, vaan melko pahasti kulunut ja kohtalaisen vanha ja pieni törmäysrakenne, jollaisia Suomessa on lukuisia (enemmän kuin missään muualla, Suomi kun on pinta-alaan nähden maailman kraatteroitunein maa).
Ristiriitaisista lausahduksista huolimatta Hietala ryhmineen käsittelee hieman tarkemminkin Summasen eroosiohistoriaa. Jo pari vuotta sitten julkaistujen eroosiolaskujen perusteella artikkelissa esitetään, että Summasen seudulta olisi kraatterin syntymisen jälkeen kadonnut eroosion myötä noin 90 m kalliota. Näin Summasen alkuperäinen syvyys törmäyshetken maanpinnan tasosta breksikerroksen pohjaan olisi ollut noin 330 m (eli nykyisen kuopan 240 m + 90 m eroosiossa kadonnutta kiveä).1
Suuremmissa puitteissa käsitykset Summasen kraatterista eivät uuden artikkelin myötä muuttuneet. Summasen nykyinen läpimitta on noin 2,6 km, mutta se lienee alun perin ollut jonkin verran suurempi. Se on silti ollut alkujaankin tavallinen maljakraatteri, eikä keskuskohouman ja voimakkaasti romahtaneiden reunojen karakteroimasta suuremmasta kompleksikraatterista ole havaittavissa merkittäviä viitteitä. Kraatteria täyttävät osittain törmäystä nuoremmat sedimenttikivet, jotka saattavat olla kambrikautisia, tai sitten eivät.
Kotimaisen kraatteritutkimuksen uusi nousu?
Suomen kraatteritutkimus oli 1990-luvun ja 2000-luvun alun kukoistuksen jälkeen vuosikaudet pääosin saksalais- ja osin ruotsalaistaustaisten tutkijoiden ja tutkimusryhmien käsissä. Erinomaista työtä tuolloin tehtiinkin. Erikoista kuitenkin oli, että Suomessa ei perinteistä ja lukuisista hyvin vähän tutkituista kraattereista huolimatta aihepiiriä käytännössä juurikaan tutkittu. Tässä mielessä on ollut erittäin miellyttävää nähdä viime vuosina tapahtunut muutos. Yliopistoihin alan tutkimus opetuksesta puhumattakaan ei ole palannut, eivätkä Geologian tutkimuskeskuksessa tai Maanmittauslaitoksella törmäyskraatterit taida olla varsinainen painopistealue. Mutta se, ettei yksittäisiä aiheesta kiinnostuneita tutkijoita ainakaan kovin aktiivisesti estetä tekemästä perustutkimusta on näinä aikoina jo merkittävä positiivinen signaali. Tästä on hyvä jatkaa.
1Jutussa todetaan tämän jälkeen kraatterin olevan poikkeuksellisen matala muihin kraattereihin verrattuna, mutta tunnustan, ettei päätelmän logiikka itselleni aukea, koska minkäänlaisia korjauskertomia ei kerrota, ja ilman niitä tai edes jonkinlaisia perusteluja tai selityksiä on kovin vaikea verrata törmäyshetken maanpinnasta breksiakerroksen pohjaan mitattua syvyyttä kraatterin reunan harjalta breksiakerroksen pintaan mitattuun syvyyteen, kuten artikkelissa ilmeisesti tehdään. Se on suunnilleen sama kuin vertailisi ihmisiä, joista toinen on mitattu päälaelta jalkapohjiin ja toinen hartioilta Slade-bootsien pohjaan. Tulokset saattavat joissain tapauksissa olla vertailukelpoisia, mutta bootsien paksuudesta sekä pään ja kaulan pituudesta olisi hyvä esittää jonkinlaiset näkemykset, että vertailuja voi ylipäätään tehdä. Jos ei huomioida monia epävarmuustekijöitä sisältävää kraatterien arvioitua eroosiota vaan vertaillaan ainoastaan nykyisin havaittavissa olevia rakenteita, esimerkiksi Iso-Naakkima ja Saarijärvi ovat Summasta matalampia.