Kivilajien etsivä: Magmakivien mysteeri ratkeaa (et tarvitse enää ulkolukua!)
Tervehdys! Olen tiedekouluttaja Ken Kuwako. Jokainen päivä on koe!
Miltä tuntuisi, jos maassa lojuvat kivenmurikat tai puiston kulman suuri kalliomöhkäle olisivatkin aikakapseleita, jotka kertovat tarinaa Maan muinaisista vaiheista? Jännittävää, eikö totta? Todellisuudessa nuo kivet voivat olla magmakivilajeja, eli syvällä Maan sisällä syntyneestä ja sitten jäähtyneestä magmasta kovettuneita kiviä.
Olet varmasti tuntenut lukiossa opiskellessasi kivilajien luokittelun tylsäksi: oppikirjojen kuvat eivät tunnu riittävän selkeiltä, ja nimiä on vaikea erottaa toisistaan… Eikö vain? Siksi esittelen tällä kertaa oppitunnin, joka muuttaa magmakivilajien opiskelun – joka helposti jää vain tylsäksi ulkolukemiseksi – älylliseksi ja aktiiviseksi seikkailuksi, jossa ratkaistaan mysteerejä kuin etsivä. Työpaja, jossa opiskelijat saivat luokitella kuusi erilaista magmakivilajia käsin ja liikuttelemalla niitä, sai heidän silmänsä loistamaan odotettua enemmän. Haluan jakaa sen riemun, jonka kokeilin uudelleen: näkemisen, koskettamisen ja ajattelun hauskuuden.
Valmistelut: Maapallon ”haaste”
Tällä tunnilla käytämme näitä kiviä, joita voi kutsua Maan luomiksi taideteoksiksi:
-
- Kuuden magmakivilajin näytteet (Graniitti, dioriitti, gabro, ryoliitti, andesiitti, basaltii). Vaikka kivisettiä ei olisikaan, voit käyttää kuvakortteja, mutta kivien kosketustuntuma ja paino ovat tärkeitä vihjeitä, joten kannustan kokeilemaan aitoja kiviä.
- A3-kokoinen työpaja-alusta (luokittelukaaviota varten) → Kirjoita laajoihin ruutuihin avainsanoja, kuten ”väri” ja ”kiteiden koko”.
- Väritarroja tai muistilappuja (luokittelun merkitsemiseen)
- Juliste tai dia, jossa on muistisääntö magmakivilajien luokittelua varten: ”syväkivet (graniitti, dioriitti, gabro) ja pintakivet (ryoliitti, andesiitti, basaltii)” (muistisääntö japaniksi: shinkansen wa kariage)
Mysteerin ratkaisu! 45 minuutin haaste magmakivilajien luokittelussa
1. Aloitus: Tarina alkaa (10 minuuttia)
Aloitetaan tulivuorista. ”Maan sisus on erittäin kuuma, ja se on täynnä sulaa kiveä eli magmaa. Kun tämä magma jäähtyy ja kovettuu, siitä syntyy ’magmakivilajeja’. Mutta magmakivilajit voidaan jakaa kahteen pääryhmään.”
Tässä vaiheessa kysymme opiskelijoilta:
【Kysymys】”Missä ja miten nämä edessänne olevat kivet ovat syntyneet?”
Tästä heidän etsiväleikkinsä alkaa.
2. Tehtävä 1: Luokittele värien perusteella! (10 minuuttia)
Ensimmäinen ohje on yksinkertainen: ”Jaotelkkaa kivet pareittain ’vaalean värisiin ryhmiin’ ja ’tumman värisiin ryhmiin’.”
Opiskelijat keskustelevat ja liikuttelevat kiviä: ”Tämä on valkoista,” ”Tämä on mustaa.” Mutta joukossa on myös välivärisiä kiviä, jotka aiheuttavat päänvaivaa. Tämä ”huomio, että ulkonäkö onkin yllättävän vaihteleva” on tieteellisen uteliaisuuden lähtökohta.
3. Tehtävä 2: Kiinnitä huomiota kiteiden kokoon! (10 minuuttia)
Nyt on A3-työpaja-alustan aika. Levitetään se pöydän keskelle, ja opiskelijat asettavat kiviä sen päälle ja miettivät:
”Katsokaa tarkkaan. Ovatko kivien rakeiden koot samanlaiset?”
Opiskelijat huomaavat, että on kiviä, joissa näkyy suuria, kimaltelevia rakeita, ja kiviä, joissa rakeet ovat pieniä ja pinta on karhea tai sileä. Tässä vaiheessa selvennetään kahden ryhmän erot:
- Isorakeinen (syväkivi): Todiste siitä, että magma on jäähtynyt hitaasti syvällä maan alla, ikään kuin se olisi kypsennetty hiljalleen.
- Pienirakeinen (pintakivi): Todiste siitä, että magma on purkautunut lähelle maanpintaa ja jäähtynyt nopeasti.
4. Mysteerin ratkaisu ja tarinan ydin (10 minuuttia)
Yhdistämällä nämä kaksi vihjettä – väri ja kiteiden koko – kuuden kivilajin todellinen luonne lopulta paljastuu.
Miksi kiteiden koko on erilainen? Se johtuu syntypaikasta ja ajasta, eli siitä, onko magma jäähtynyt hitaasti syvällä maan alla (syväkivi) vai nopeasti lähellä maanpintaa (pintakivi). Jakaessamme opiskelijoiden ”Ahaa!”-huudahduksia, jaetaan samalla se ilo, jonka saa tieteestä, joka perustuu näkemiseen, liikuttelemiseen ja ajatteluun käytännössä.
5. Muistisääntö jättää tiedon mieleen (5 minuuttia)
Lopuksi esitellään taikasanat muistamista varten: ”shinkansen wa kariage” (Japanilainen muistisääntö, jota ei käännetä suoraan):
- Syväkivet (Shinseigan): Graniitti (Kakōgan), Dioriitti (Senryokugan), Gabro (Hanreigan)
- Pintakivet (Kazan’gan): Ryoliitti (Riyūmongan), Andesiitti (Anzangan), Basaltti (Genbugan)
Koska opiskelijat ovat itse luokitelleet kivet, tämä muistisääntö uppoaa helposti mieleen ja painuu syvälle muistiin.
Kivilajien profiilit
Esittelen tässä kuuden tällä tunnilla esiintyneen persoonallisen kiven profiilit.
| Kivilajin nimi | Kivilajin tyyppi | Kiteiden koko | Väri | Keskeiset ominaisuudet |
|---|---|---|---|---|
| Graniitti (Kakōgan) | Syväkivi | Suuri (selvästi näkyvä) | Vaalea (valkoisesta pinkkiin) | Paljon kvartsia ja maasälpää, usein kimalteleva. Tunnetaan japaniksi mikage-ishinä (eräänlainen graniitti). |
| Dioriitti (Senryokugan) | Syväkivi | Suuri | Väliväri (harmahtava) | Mustan ja valkoisen seepramainen kuvio. Syväkivilajien keskivaiheilla. |
| Gabro (Hanreigan) | Syväkivi | Suuri | Tumma (mustahko) | Kokonaisuutena tumma, massiivinen ulkonäkö. |
| Ryoliitti (Riyūmongan) | Pintakivi | Pieni (karhea) | Vaalea (valkeahko) | Graniitin sisarkivi, syntynyt samasta magmasta. Muistuttaa hohkakiveä. |
| Andesiitti (Anzangan) | Pintakivi | Pieni (hienorakeinen) | Väliväri (harmaa) | Tyypillinen pintakivi, jota esiintyy paljon Japanin tulivuorilla. |
| Basaltti (Genbugan) | Pintakivi | Pieni (lähes näkymätön) | Tumma (täysin musta) | Syntyy, kun juokseva magma virtaa, kuten Havaijin Kīlauea-tulivuorella. |
Kaksi ”etsivän työkalua” kivilajien tunnistamiseen
Kaksi avainkohtaa kiven todellisen luonteen paljastamiseksi ovat:
1. Mikä väri? (Vaalea vai tumma)
Tämä johtuu magman sisältämien mineraalien eroista. Vaaleat kivet sisältävät runsaasti piidioksidia (lasin raaka-ainetta), ja magma on tahmeaa. Tummat kivet sisältävät sen sijaan runsaasti rautaa ja magnesiumia, ja magma on yleensä juoksevampaa. Myös purkautumistapa eroaa: tahmea magma purkautuu räjähdysmäisesti, kun taas juokseva magma virtaa rauhallisemmin.
2. Näkyvätkö kiteet? (Suuret vai pienet)
Tämä kertoo jäähtymisnopeudesta:
- Hitaasti jäähtynyt (syväkivi): Kiteillä oli aikaa kasvaa suuriksi. Ihmisen mittakaavassa tämä on kuin vähitellen kehittynyt aikuinen.
- Nopeasti jäähtynyt (pintakivi): Kivi kovettui ennen kuin kiteet ehtivät kasvaa suuriksi. Hän on hätäinen kaveri, joka kovettui kiireessä.
Kivilajien nimet kertovat tarinan!
Jokaisen kiven nimen takana on ihana tarina.
| Kivilajin nimi | Nimen alkuperä / merkitys |
|---|---|
| Graniitti (Kakōgan) | Tarkoittaa ”kukka” (japaniksi ka) kaltaisesti kauniisti kuvioitua, ”kukkula” (kō) kaltaista kovaa kiveä. Kova kivi, jossa on kukan kaltaisia kuvioita. Englanniksi ”granite”. |
| Dioriitti (Senryokugan) | Nimi tulee siitä, että mineraalit ”välähtelevät” (sen) ja kivi näyttää kokonaisuutena ”vihertävältä” (ryoku). Kimalteleva, vihertävä syväkivi. Englanniksi ”diorite”. |
| Gabro (Hanreigan) | Nimi tarkoittaa ”täpläistä” (han) kuviota ja ”sinimustaa väriä” (reisei). Mustahko, täplikäs kivi. Englanniksi ”gabbro”. |
| Ryoliitti (Riyūmongan) | Nimi tulee siitä, että siinä näkyy tahmean magman virtauksen ”virtauskuvioita” (ryūmon). Kivi, jossa näkyy magman virtauksen luomia kuvioita. Englanniksi ”rhyolite”. |
| Andesiitti (Anzangan) | Löydetty paljon Etelä-Amerikan Andien (An-de-su) vuoristosta. Todellakin maailmanlaajuinen kivilaji. Englanniksi ”andesite”. |
| Basaltti (Genbugan) | ”Gen” (gen) tarkoittaa mustaa, ja kivi on löydetty Hyōgon prefektuurin Genbudōssa. Nimi muistuttaa kiinalaisen mytologian mustaa suojelushenkeä, ”Genbu”. Musta ja vahvan näköinen pintakivi. Englanniksi ”basalt”. |
Mitä koin käytännössä
Aika, jolloin opiskelijat saivat liikutella kiviä ja miettiä ”pitäisikö se laittaa näin, vai näin”, sai heidät yllättävän innostumaan. Kun olin itse lukiossa, magmakivilajit olivat minulle ”vain ulkolukua”, mutta kun kiviä kosketti käsin ja tarkasteli kiteiden kokoa, mieleen avautui jokaisen kiven oma tarina: ”Ahaa, tämä on jäähtynyt hitaasti syvällä Maan sisällä,” tai ”Tämä kaveri hyppäsi ulos kraatterista ja kovettui kiireessä.” Opiskelijat, jotka levittivät työpaja-alustan ja asettelivat kiviä, näyttivät todella lupaavilta tiedemiehiltä tai etsiviltä. Ymmärsin jälleen kerran, että itsenäisen ”löytämisen” hetki muuttaa oppimisen aidoksi iloksi.
Toivottavasti sinäkin, kun seuraavan kerran näet kiven maassa, pysähdyt hetkeksi. Ehkä voit sen väristä ja rakeiden koosta lukea Maan mahtavaa draamaa.
Bonus: Tunnilla käytettävä työpaja-alusta
👇 Luokittelun A3-työpaja-alusta on ladattavissa täältä.
Tiedustelut ja pyynnöt
Tuo tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäs! Olen koonnut selkeät ohjeet hauskoihin tiedekokeisiin, joita voi tehdä kotona. Etsi lisää tietoa!
- Tietoja ylläpitäjästä, Ken Kuwakosta, täällä
- Erilaiset pyynnöt (kirjoittaminen, luennot, tiedekerhot, TV-konsultointi/esiintymiset jne.) täällä
- Artikkelipäivitykset X:ssä!
Tiedeideat-kanavalla on kokeiluvideoita!
