Maapallo on aurinkokunnan planeettojen joukossa ainutlaatuinen paitsi elokehänsä myös alati muuttuvien olosuhteidensa puolesta. Perimmäinen syy kotiplaneettamme monimuotoisuuteen on sen kuuma sisäosa, jonka virtaukset liikuttavat ja muokkaavat mantereita ja josta kohoava kivisula vapauttaa ilmakehään vettä ja hiilidioksidia – elokehän rakennusaineita. Maan sisäosan virtausten ja kivisulien synnyn tutkiminen (magmapetrologia) ovat siksi keskeisellä sijalla geologiassa.

Anorogeeninen magmatismi tarkoittaa kivisulan kohoamista maapallon kuoren pinnalle (vulkanismi) ja sisälle (plutonismi) sellaisessa tektonisessa ympäristössä, joka ei liity mannerlaattojen törmäykseen ja vuorijonon muodostukseen. Anorogeenista magmatismia esiintyy mantereiden repeillessä: tällöin maapallon kuuma sisäosa, vaippa, kohoaa ja sen osittaisen sulamisen seurauksena voi syntyä suuria määriä kivisulaa. Joskus nämä repeämät johtavat jopa koko mantereen pirstoutumiseen ja uuden valtameren avautumiseen. Kivisulien synty keskellä mannerlaattoja on edelleen suureksi osaksi arvoitus ja kuuluu magmapetrologisen tutkimuksen suurimpiin haasteisiin.

Kuningatar Maudin maa Etelämantereella (Kuva 1) on osoittautunut varsin antoisaksi anorogeenisen magmatismin tutkimuskohteeksi. Mannerjäätikön lomasta pilkistävät nunatakit eivät ole maannoksen ja kasvillisuuden peittämiä ja niiltä tunnetaan useita eri-ikäisiä anorogeenisia magmakivilajeja. Nuorimpia näistä ovat noin 180 miljoonaa vuotta sitten jurakaudella syntyneet Karoon laakiobasalttilaavat (Kuvat 2 ja 3) ja niihin liittyvät muut vulkaaniset ja plutoniset kivilajit. Karoon magmakivien syntyä seurasi Gondwana-supermantereen hajoaminen pienempiin mantereisiin, jotka nykyisin tunnemme nimillä Afrikka, Etelä-Amerikka, Australia ja Etelämanner (Kuva 2). Karoon laakiobasaltit peittivät aikoinaan noin 2 000 000 neliökilometriä laajan alueen keskimäärin kilometrin paksuudelta – tilavuudeltaan tämä vastaa vaikkapa noin 100-kertaisesti Itämeren vesimäärää.

Vanhimmat alueen anorogeeniset magmakivet ovat yli 1000 miljoonaa vuotta vanhoja ja nekin syntyivät muinaisen, Gondwanaa edeltäneen Rodinian supermantereen repeytyessä. Tapahtumiin liittyneet laavakivet ja muut maanpinnan kerrostumat ovat kadonneet eroosiossa ja vain muinaisten tulivuorien kiteytyneet magmasäiliöt, rapakivigraniitit (Kuva 4), ovat merkkinä anorogeenisesta magmatismista ajalta, jolloin elokehä vasta valmistautui maailmanvalloitukseen.

Tiedämme että suurilla anorogeenisilla magmapurkauksilla on ollut huomattava vaikutus paitsi muinaiseen ilmastoon ja elämään, myös maapallon elinolojen kehittymiseen aina nykypäiviin asti. Mutta miksi kivisulaa syntyi näin valtavasti? Minkälaisista vaipan materiaaleista kivisula sai alkunsa, kuinka syvällä ja millaisissa lämpötiloissa?

Suomalaisten geologien vierailut Kuningatar Maudin maalla alkoivat jo vuonna 1989 – viimeisin oli eteläisen pallonpuoliskon kesällä 2007–2008 (Kuvat 5 ja 6). Retkikuntien tukikohtana on ollut Suomen oma Aboa-tutkimusasema, joka sijaitsee Vestfjellan vuoristossa (S73°03, W013°25; Kuva 1).

Geologiset retkikunnat ovat pääasiassa tutkineet 180 miljoonaa vuotta vanhan Karoon suuren magmaprovinssin säilyneitä osia (Kuva 3). Aboa-aseman läheisyydestä aina 120 km päähän vuoriston eteläosaan ulottuvalta alueelta on löydetty esimerkiksi hyvin erikoislaatuisia, maankuoren halkeamiin jähmettyneistä kivisulista syntyneitä juonikiviä (Kuva 7). Karoon laavakivistä poiketen niin kutsutut ferropikriitit eivät ole merkittävästi saastuneet kuorellisilla materiaaleilla. Niitä tutkimalla saadaan tärkeää tietoa maan sisäosassa kuumana virtaavasta vaipasta – Karoon valtavien laavakerrostumien alkulähteiltä (Kuva 8). Vestfjellan alkaliset juonikivet puolestaan muistuttavat Etelä-Afrikan kimberliittejä ja niistä on löydetty runsaasti ksenoliittejä, kallioperän syvyyksistä irti lohjenneita kappaleita, jotka ovat tarttuneet kivisulien matkaan niiden edetessä nopeasti kohti maanpintaa (Kuva 9). Ksenoliitit ovat johdattaneet tutkimusryhmämme laakiobasalttien alapuolisen peruskallion salaisuuksiin yli miljardin vuoden päähän, aina Rodinia-supermantereen syntysijoille asti. Rodinian repeämiseen liittyvät, alueen 1000 miljoonaa vuotta vanhat ja suomalaisittain tutunnäköiset rapakivigraniitit (Kuva 4), ovat myös olleet tarkastelumme kohteena. Projektimme jatkaa täten Helsingin yliopiston vahvaa rapakivitutkimuksen perinnettä aiemmin tältä osin lähes tutkimattomalla mantereella.

Tutkimuksemme perustuvat laajaan kansainväliseen yhteistyöhön sekä parhaiden geokemiallisten analyysi- ja ajoitusmenetelmien käyttöön (Kuva 10). Tutkimuksia rahoittavat Suomen Akatemia ja Geologian valtakunnallinen tutkijakoulu. Kuningatar Maudin maan geologiasta on Helsingin yliopistolla valmistunut kaksi väitöskirjaa (kaksi on valmisteilla) ja kuusi pro-gradu työtä (kaksi on valmisteilla). Tutkimustuloksia on julkaistu alan merkittävimmissä kansainvälisissä aikakausilehdissä (katso Julkaisuja).