Kerrostuneisuus (jota kutsutaan myös kerrostuneisuudeksi) on yksi sedimenttikivien näkyvimmistä piirteistä, sillä sedimentit koostuvat tavallisesti päällekkäin kerrostuneiden sedimenttikerrosten ”kasoista” (joita kutsutaan ”kerroksiksi”).
Kullekin kerrostumalle on ominaista oma litologiansa (koostumuksensa), sedimenttirakenteensa, raekokonsa ja fossiilipitoisuutensa, jotka tekevät siitä ainutlaatuisen ja erilaisen kuin sen ylä- ja alapuolella olevat kerrostumat. Jokainen kerros edustaa tapahtumaa, hetkeä geologisessa ajassa, jolloin kemialliset, biologiset ja fysikaaliset olosuhteet johtivat tietyn kivikerroksen kerrostumiseen. Sedimenttirekisterin tapahtuma on voinut kestää tuhansia vuosia (esim. savikerroksen hidas laskeutuminen merenpohjaan) tai muutamia minuutteja (esim. turbidiitin nopea laskeutuminen). Joka tapauksessa, kun tarkastelemme kerrostumisjaksoa, tarkastelemme sedimenttialtaassa geologisen ajan kuluessa tapahtuneiden tapahtumien järjestystä.
Horizontal strata exposed in the Quebrada de Cafayate (Argentina). Kuva © travelwayoflife (Flickr)
Tanskalainen tiedemies Niels Stensen (latinankieliseltä nimeltään Nicolaus Steno) kehitti vuonna 1669 periaatteet, jotka kuvaavat kerrostumien kehittymistä, ja loi näin perustan nykyaikaiselle stratigrafialle (kerrostumia käsittelevä geologian osa-alue). Nykyaikaiset stratigrafian periaatteet ovat johdannainen Stenon määrittelemistä alkuperäisistä periaatteista. Näiden periaatteiden mukaan nuoremmat kerrostumat sijaitsevat sedimenttijaksojen yläosassa, kun taas vanhemmat kerrostumat esiintyvät niiden pohjalla (päällekkäisyyden periaate), kerrostumat kerrostuvat vaakasuorina kerroksina (alkuperäisen horisontaalisuuden periaate) ja ovat sivusuunnassa jatkuvia koko sedimenttialtaan alueella (kerrostumien jatkuvuuden periaate). Jos kerrostumia leikkaa jokin muu (esimerkiksi sekundaarisen foliaation tasot), leikkaavan elementin on välttämättä oltava kerrostumia nuorempi (leikkaussuhteiden periaate).
Nämä periaatteet ovat hyödyllisiä tutkittaessa kivilajikerrostumia, jotka ovat mukana orogeeneissa. Kallistuneet kerrostumat (kuten sivun yläosassa ja alla olevissa valokuvissa) ovat seurausta tektonisista voimista, jotka taittavat, puristavat ja kallistavat alunperin tasalevyisiä kerrostumia (alkuperäisen horisontaalisuuden periaatteen mukaisesti). Deformoituneilla alueilla on myös mahdollista löytää ylösalaisin kääntyneitä kerrostumia, vaakasuoria kerrostumia, jotka ovat ylösalaisin. Fossiilipitoisuus ja sedimenttirakenteet voivat kertoa huolelliselle geologille, että nuorimmat kerrostumat ovat alhaalla ja vanhimmat ylhäällä ja että näin ollen superpositioperiaatetta ei noudateta.
Kallistunut kerrostuma paljastuu Monte Pelmetton (Dolomiitit, Italia) lounaispuolella. Nämä kerrostumat olivat alun perin vaakasuorassa ja kallistuivat Alppien rakentumisen aikana. Kuva © Richard Jones (Flickr)
Kerrostumien jatkuvuuden periaate mahdollistaa eri alueilla paljastuneiden ja kaukana toisistaan olevien kerrostumien korreloinnin. Tunnettuja esimerkkejä tämän periaatteen soveltamisesta on Grand Canyonin alueelta ja Pohjois-Arizonasta yleensä, jossa alun perin yhtenäiset kerrostumat ovat erkaantuneet toisistaan miljoonien vuosien eroosion seurauksena. Eri alueilla paljastuneiden sedimenttijaksojen huolellinen tutkiminen mahdollisti Coloradon ylängön koko stratigrafisen peräkkäisyyden rekonstruoimisen, joka perustui useiden eri alueiden monien paljastumien analyysiin.
Lännessä, idässä ja Monument Valleyssa (Arizona) sijaitsevassa Merrick Buttessa paljastuneet kerrostumat olivat aikoinaan yhteydessä toisiinsa, ja ne ovat nyt erkaantuneet toisistaan miljoonia vuosia kestäneen eroosion jälkeen. Kuva © Christoph Grützner (Imaggeo)
Viimeinen esimerkki osoittaa ristikkäisten suhteiden periaatteen soveltamista. Alla olevassa kuvassa kerroksellisuutta edustaa kvartsiitin (oikealla) ja liuskekiven (vasemmalla) välinen pystysuora (eli kallistuneet kerrokset!) kontakti. Vasemmalle kallistuneet tasopinnat, jotka ovat enimmäkseen kehittyneet liuskeessa ja leikkaavat kerrostuman poikki, eivät ole kerrostumia. Ne ovat metamorfisia foliointitasoja, jotka ovat todellakin kehittyneet näiden kivien laskeutumisen jälkeen.
Kvartsiitin ja liuskekiven kontakti prekambrisessa Wisconsinissa, Yhdysvalloissa. Kerrostuminen on pystysuoraa ja liuskeessa hyvin kehittynyt foliaatio kallistuu vasemmalle. Kuva © James St. John (Flickr)
Yhteenvetona voidaan todeta, että kerrostumat säilyttävät tietoa menneistä ympäristöistä ja siitä, miten ne muuttuivat ajan myötä. Taittuneet, kallistuneet ja rikkonaiset kerrostumatasot ovat hyödyllisiä merkkiaineita, joiden avulla voidaan tutkia kivien deformaatiorakenteita.