Magmakivi

Magmakivet on yksi kolmesta kivien päätyypistä (vrt. sedimenttikivet ja metamorfiset kivet). Magmakiviä syntyy magman tai laavan jähmettyessä. Magmat ovat peräisin kuoren tai vaipan aiempien kivien osittaisesta sulamisesta.

Magmakivien jaottelu 
Magmakivet jaetaan esiintymisympäristönsä perusteella kahteen ryhmään: intrusiivisiin (syväkivet ja puolipinnalliset kivet) ja ekstrusiivisiin (pintakivet).

Intrusiiviset kivet 
Syväkivet eli plutoniset kivet kiteytyvät kivisulasta eli magmasta hitaasti syvällä maankuoressa (0,5–20 km). Hidas jäähtyminen saa mineraalikiteet kasvamaan isoiksi, jolloin ne voidaan yleensä havaita paljaalla silmällä. Tyypillisiä intrusiivimuodostumia ovat batoliitit, stokit, lakkoliitit, kerrosjuonet ja juonet. Graniitti on tunnettu syväkivi.

Jos kivi syntyy keskimääräisillä syvyyksillä, sitä kutsutaan puolipinnalliseksi kiveksi, ja se on yleensä keskirakeinen asultaan. Puolipinnalliset kivet kuten diabaasi esiintyvät usein juonina tai kerrosjuonina.

Ekstrusiiviset kivet 
Tulivuoresta maan pinnalle tai veteen purkautunut laava muodostaa vulkaanisia kivilajeja eli vulkaniitteja, joita kutsutaan yhteisellä nimellä myös eruptiivikiviksi tai pintakiviksi. Koska pintakivet jähmettyvät nopeasti, niiden rakenne on sileä ja hienorakeinen. Tyypillinen ekstrusiivikivi basaltti esiintyy tyynylaavoina, laavavirtoina, laavapatjoina ja laavatasankoina. Joskus laava rakoilee jäähtymisen yhteydessä monikulmaisiksi pylväiksi, esimerkkinä Pohjois-Irlannin Giant’s Causeway.

Magman alkuperä 
Magmat, josta magmakivilajit syntyvät, ovat silikaattisulia. Ne sisältävät pääasiassa piitä (Si), natriumia (Na), happea (O), kaliumia (K), magnesiumia (Mg), rautaa (Fe), alumiinia (Al) sekä pieniä määriä muita alkuaineita. Magmassa on myös kaasuja. Tärkein niistä on vesihöyry, mutta myös muita aineita sisältyy niihin, kuten esimerkiksi rikkiä (S), klooria (Cl), fluoria (F) ja booria (B).

Kivi voi sulaa paineen vähenemisen, lämpötilan nousun tai veden lisäämisen vaikutuksesta. Paineen väheneminen eli dekompressio saa Maan vaipan peridotiitin sulamaan, mikä tuottaa uutta basalttista kuorta keskiselänteillä. Alityöntövyöhykkeillä veden siirtyminen vaippaan sulattaa vaipan kiilan ja tuottaa andesiittisia sulia. Vuorenpoimutuksessa Maan kuori paksuuntuu ja kuoren kasvanut lämmöntuotto alkaa sulattaa sen sisäosia.

Magmat ovat useimmiten vain osittain sulia, eli ne muodostuvat kiteiden, sulan ja kaasukuplien sekoituksesta. Kun magma jäähtyy, siitä kiteytyy eri lämpötiloissa erilaisia mineraaleja (ks. fraktioiva kiteytyminen). Jos aikaisessa vaiheessa kiteytyvät mineraalit erkanevat magmasta, jäljelle jäävän sulan kemiallinen koostumus muuttuu. Näin esimerkiksi basalttinen sula voi kehittyä graniittiseksi sulaksi.

Magmat voivat vuorovaikuttaa sivukiven kanssa assimiloimalla kivenkappaleita ympäristöstään tai reagoimalla kemiallisesti niiden kanssa. Kaksi magmaa, joilla on eri koostumus, voi sekoittua keskenään samassa magmakammiossa ja muodostaa intermediääristä seosmagmaa.

Luokittelu

Kemiallinen ja petrologinen luokittelu 
Magmakivet jaetaan kemiallisen koostumuksensa mukaan happamiin, intermediäärisiin, emäksisiin ja ultraemäksisiin kiviin. Kiven happamuus ei liity kiven pH-arvoon tai vetyionien (H+) aktiivisuuteen magmassa, vaan terminologia juontaa juurensa vanhentuneeseen käsitykseen siitä, että piidioksidi olisi magmassa piihapon muodossa. Kemiallinen luokittelu menee osaksi päällekkäin mineraaliperustaisen luokittelun kanssa, sillä Bowenin reaktiosarjan mukaan magman happamuudella on yhteys sen kiteytymisjärjestykseen.

 Happamat kivet sisältävät yli 66 painoprosenttia piidioksidia (SiO2), ja niiden mineralogia sisältää tyypillisesti kvartsia, kalimaasälpää ja biotiittia. Graniitti, granodioriitti ja näiden kaltaiset kivilajit ovat happamia kiviä.

 Intermediääriset kivet sisältävät 52–66 painoprosenttia SiO2:ta ja ovat koostumukseltaan happaman ja emäksisen sekoitus. Näihin kuuluvat andesiitti ja dioriitti. Plagioklaasi on lähempänä albiittista koostumusta kuin anortiittista koostumusta.

 Emäksiset kivet sisältävät 45–52 painoprosenttia SiO2:ta. Vapaata kvartsia ei juuri ole, ja mineralogiaa hallitsee pyrokseeni ja Ca-plagioklaasi. Gabrot ja diabaasit ovat emäksisiä kivilajeja.

 Ultraemäksiset kivet sisältävät alle 45 painoprosenttia SiO2:ta. Vallitsevina mineraaleina ovat mustat taikka tummanvihreät magnesium- ja rautarikkaat mineraalit kuten pyrokseeni ja oliviini. Pyrokseniitit, peridotiitit ja duniitit ovat ultraemäksisiä syväkivilajeja, kun taas komatiitit ja pikriitit ovat ultraemäksisiä vulkaanisia pintakiviä.

Lisäksi kemiallinen luokittelu voi hyödyntää seuraavia apukäsitteitä:

 Alkalikivet – alkaleita niin paljon, että [(Na2O + K2O):Al2O3:SiO2] on yli 1:1:6 (esim. fonoliitti, trakyytti)
 Ultrakaliset kivet – kaliumin suhde natriumiin (K2O/Na2O) yli 2, K2O > 3 wt-% ja MgO > 3 wt-% 
 Peralkaliset kivet – alkalien suhde alumiiniin (K2O + Na2O)/Al2O3 yli 1
 Peralumiiniset kivet – alkalien suhde alumiiniin (K2O + Na2O)/Al2O3 alle 1

Kiven kemiallisen koostumuksen perusteella voidaan myös laskea sille idealisoitu mineralogia (normatiivinen mineralogia), jota käytetään kemiallisen luokittelun apuna.

Mineraaliperustainen luokittelu 

Magmakiviä voidaan luokitella sen perusteella, mikä on kiven moodi eli mineraalikoostumus. Syväkivet ovat yleensä faneriittisia eli niiden rakeet ovat silmämääräisesti havaittavissa (yli 2 mm), joten mineraaleihin perustuva luokittelu on käytännöllinen. Pintakivissä mineraalikoostumusta voi olla vaikea havaita pienen raekoon takia (alle 0,2 mm), jolloin kemiallinen luokittelu voi olla sopivampi.

Luokittelussa tarkastellaan esimerkiksi, sisältääkö kivi pääasiassa vaaleita eli felsisiä mineraaleja (kvartsi, maasälvät, muskoviitti ja foidit) vai tummia eli mafisia mineraaleja (biotiitti, sarvivälke, pyrokseeni ja oliviini). Felsisiä kiviä ovat esimerkiksi graniitti ja dioriitti, mafisia gabro ja basaltti, ultramafisia (mafisten mineraalien osuus yli 90 prosenttia) peridotiitti ja pyrokseniitti.

Yhdistämällä kemiallinen ja mineraaliperustainen luokittelu saadaan seuraava karkea jaottelu:

IUGS (International Union of Geological Sciences) ylläpitää tarkempia syväkivien luokittelukolmioita eli Streckeisenin kolmioita. Näitä ovat esimerkiksi QAPF-kolmio, gabroluokan kolmio ja ultramafinen kolmio.

Lähteet

Viitteet

Aiheesta muualla 

Vulkanologia
Seulonnan keskeiset artikkelit