Endogeeniset prosessit

Endogeeniset prosessit (engl. endogenetic processes) ovat luonnonmaantieteessä ja geomorfologiassa maapallon sisäsyntyisiä prosesseja.

Ne ovat maan sisäisen lämpöenergian astenosfäärin konvektiovirtausten välityksellä aiheuttamia maanpintaan kohdistuvia toimintoja. Niihin kuuluvat litosfäärilaattojen liikkeet, vuorten poimutus, tulivuoritoiminta, maanjäristykset, lohkovuoristot ja maankohoaminen. Kiviainesten muuttuminen pitkien aikojen kuluessa muodostaa kiertokulun, jota kutsutaan endogeeniseksi kiertokuluksi tai kivien kiertokuluksi.^[1]

Maapallon pintaosista erottui ensimmäisen puolen miljardin vuoden aikana kevyitä mineraaleja muodostaen maapallon kuoren. Kaikkein keveimmistä syntyi pieniä alkumantereita joista myöhemmin kasvoivat nykyisen muotoiset mantereet. Kaikkialla maapallon kalliossa on merkkejä vuorijonojen poimutuksista, maanjäristyksistä sekä paikoin myös tulivuorenpurkauksista.

Maan syntyvaiheessa noin 4 570 miljoonaa vuotta sitten lämpötilan kohotessa nikkeli ja rauta alkoivat sulaa ja niiden muodostamat pisarat vajosivat Maan keskustaan syrjäyttäen kevyemmät aineet ja muodostaen maapallon kerroksellisen rakenteen. Kuun meteoriittitörmäykset loppuivat noin 3800 miljoonaa vuotta sitten Maan pintaosien jähmettyessä kivikehäksi, litosfääriksi. Kuoren kivikehä johtaa huonosti lämpöä. Maan sisäosa pysyy lämpimänä aineiden radioaktiivisen hajoamisen seurauksena. Kuumasta sisuksesta lämpöä kuitenkin kulkeutuu pintaan hitaiden virtausten ansiosta, jotka ovat pirstoneet kivikehän useaksi eri laataksi. Laatat liikkuvat usealla tavalla toisiinsa aiheuttaen sisäsyntyisiä ilmiöitä; poimuvuoristo, maanjäristys. Toisaalta muun muassa isostasian (~tasapainotila), jääkauden, 5–20 km:n syvyydessä vaikuttavien heikkojen maanjäristysten, seurauksena, myös Suomessa ilmenee maankohoamista.

Maan sisärakenne jaetaan kemiallisen koostumuksensa perusteella kolmeen kehään: kuoreen, vaippaan ja ytimeen.

Pääartikkeli: Maan kuori

Maan uloin kiinteä kerros muodostaa kuoren, jonka paksuus vaihtelee alueittain 35–45 km, mutta voi olla korkeiden vuoristojen alueella jopa 80 km. Mantereinen kuori koostuu piitä ja alumiinia sisältävistä kivilajeista joiden koostumus vaihtelee alueittain. Painavampi Maan mereinen kuori on vain 7 km basalttisesta laavakivestä muodostunutta, ja jota peittää sedimenttikerrokset.

Pääartikkeli: Maan vaippa

Maan kuori kelluu vaipassa. Maan kuoren alla oleva, magnesiumista ja raudasta muodostuneen vaipan paksuus ulottuu lähes maapallon puoliväliin saakka 2 900 km:n syvyydelle. Vaippa muodostuu eri kerroksista: ylävaippa eli kivikehä (litosfääri), astenosfääri ja alavaippa. Astenosfäärin kiviaines on joustavaa, ja siinä tapahtuu hitaita ja pyörteisiä konvektiovirtauksia. Isostasian ansiosta vuoret ikään kuin kelluvat painavammassa vaipassa.

Pääartikkeli: Maan ydin

Noin puolet maapallon säteestä kuuluu rautaa ja nikkeliä sisältävään kuumaan ytimeen, jossa nk. tärinäaallot (S-aalto) eivät etene. Ytimen lämpötila on noin 5 000 °C, mutta valtavan paineen takia se ei ole sulaa vaan kiinteää. Maan magneettisten ominaisuuksien perusteella ytimen on päätelty olevan raudan ja nikkelin seosta. Ulkoydin on sulaa – sisäydin on kiinteää.

Pääartikkeli: Laattatektoniikka

Alfred Wegener esitti 1900 luvun alussa teorian siitä, että mantereet ovat kuuluneet joskus yhteen, mutta irtautuneet toisistaan, mutta Wegener ei selittänyt miten mantereet voisivat vaeltaa jäykässä litosfäärissä. Sittemmin modernit satelliittipohjaiset mittausmenetelmät osoittivat, että laatat liikkuvat muutamia senttimetrejä vuodessa (ks. Wikipedian artikkeli Mannerliikunnot). Lisäksi litosfäärilaattojen liikkumisesta ovat todisteena muun muassa mannerten muodot, fossiilit, jääkauden merkit ja merenpohjan nuoruus. Geologian ala, joka tutkii litosfäärilaattojen liikkeitä, nimitetään laattatektoniikaksi. Laattatektoniikan mukaan mantereet ovat irtautuneet joskus toisistaan, mutta niiden väliin on syntynyt merenpohja. Litosfääri laattojen liike muodostuu lämpötilaerosta ja painovoimasta (vajoamiveto). Mereisen ja mantereisen laatan törmäysalueita nimitetään alityöntövyöhykkeiksi. Laattojen loittonemiskohdat ovat yleensä valtamerten keskiselänteissä ja törmäyskohdat mantereiden reunalla.

Kivien ollessa erilaisissa olosuhteissa kuin missä ne ovat syntyneet voi tapahtua endogeenisia prosesseja, jotka muuttavat kivien rakennetta ja koostumusta. Tällaisiä prosesseja ovat esimerkiksi paineen vaikutuksesta johtuva muutos tai syvällä maan kuoressa tapahtuva sulaminen, joiden seurauksena syntyy metamorfisia kiviä. Tällöin kiviin kohdistuu fysikaalisia voimia, kuten korkea lämpötila ja paine, jotka aiheuttavat metamorfoosin.^[2] Tällaisten prosessien vaikutuksesta syntyneitä kivilajeja ovat esimerkiksi gneissi, kiilleliuske ja marmori.^[3]

Suomen kallioperä sijaitsee kaukana endogeenisesti aktiivisista litosfäärilaattojen saumakohdista. Suomen kallioperä on peruskalliota ja Suomi kuuluu geologiselta rakenteeltaan Ruotsin, Norjan sekä Venäjän Karjalan ja Kuolan kanssa Fennoskandiaan. Se on Skandien vuoristoa lukuun ottamatta hyvin vanhaa, prekambrista kallioperää. Alueita, joissa peruskallio yltää kallioperän pintaan saakka, sanotaan kilpialueiksi; esim. Kanada, Afrikka ja Australia.

Suurin osa Fennoskandiasta ei ole ollut lähes pariin miljardiin vuoteen pitkäaikaisen veden alla seurauksella, että sen kallioperä on ollut alttiina rapautumiselle ja kulutukselle. Aikoinaan syntyneet sedimenttikerrokset ovat pieniä rippeitä lukuun ottamatta kuluneet tai muuttuneet metamorfisiksi kivilajeiksi poimutuksissa. Tämän seurauksena peruskallio on Suomessa paikoin kallioina näkyvissä heti maaperäkerrosten alta. Suomen kallioperä koostuukin suurimmaksi osaksi gneissistä, jota on syntynyt kovassa kuumuudessa ja vuoriston poimuttuessa. Graniitin säännölliset kiteet ovat syntyneet magman jähmettyessä riittävän hitaasti yli kymmenen kilometrin syvyydellä miljoonien vuosien kuluessa. Vuorioston kuluessa graniitti on tullut esille.

Fennoskandian kivien siirtymiä, vaelluksia ja alueen kiertymiä, on selvitetty kiviin tallentuneen magneettisuuden suunnan perusteella. Vaelluksen nopeus on ollut keskimäärin pari senttimetriä vuodessa.

Ensimmäistä maailmankautta, joka alkoi Maan synnystä ja päättyi 2,5 miljardia vuotta sitten nimitetään arkeeiseksi ajaksi. Arkeeisen ajan aikana Maan kuori muodostui ja syntyi alkumantereita, jotka kasvoivat nopeasti. Arkeeisen ajan päätyttyä alkumantereen laidassa maankuori alkoi repeämään (vrt. esim. Itä-Afrikan hautavajoama Itä-Afrikan alueella tai Punainenmeri) ja siihen työntyi Maan vaipasta satoja kuutiokilometrejä basalttista laavaa. Repeämästä kasvoi meri, jonka rantavesiin kerrostui sedimenttejä kuten hiekkaa ja savea, ja jotka kovettuivat sedimenttikiviksi ja edelleen esim. kvartsiitiksi.

Laattojen rajat eivät ole pysyviä vaan ne häviävät mannerten törmätessä ja saumautuvat kiinni toisiinsa, tai revetessään muodostavat uusia laattoja. Noin 1,9 miljardia vuotta sitten laatan alityöntövyöhyke oli jälleen siirtynyt silloisen Fennoskandian laatan kilpialueen laitaan kun samaan aikaan lännestä vaeltaneen laatan mereinen osa painui kokonaan mantereisen laatan alle seurauksella, että laattojen mantereiset osat törmäsivät toisiinsa ja niiden reunat poimuttuivat vuoristoksi, Svekokarelidiksi. Eteläisen Suomen läpi aina Keski-Ruotsiin ulottuvaa osaa sanotaan Svekofennideiksi kun Karelidit on kulkenut Kaakkois-Suomesta Perämeren perukkaan ja Etelä-Lappiin. Rapakivi on suuren graniittimagman purkauksessa noin 1600 miljoonaa vuotta sitten syntynyt, jolla on taipumuksena rapautua karkeaksi soraksi.

• Eksogeeniset prosessit