Koola ülisügav puurauk

Koola ülisügav puurauk on Koola poolsaarel Petsamos Zapoljarnõist 10 km läänes asuv geoloogiline puurauk, kus 1992. aastal saavutati sügavus 12 262 m. See on kõige sügavamale maakoore sisse jõudnud puurauk. Kuni 2008. aastani oli see ka pikim puurauk. Puurauguga taheti jõuda maakera vanimaisse, arhaikumi kristallkiltadesse, eesmärgiga saada kivimiproove mandrite maakoore senitundmatust alumisest kihist (basaldikihist).

Kaalutlused ülisügava puuraugu asukoha valikuks Balti kilbil olid järgmised:

Koola poolsaare vanade mägede piirkonnas koosneb maakoore ülaosa magmakivimitest (graniit ja basalt) ning on kulutusprotsesside tõttu kilomeetreid õhem kui mujal;
puudub settekiht;
seismilise sondeerimise järgi pidanuks Koola poolsaarel graniidikiht olema tavalisest õhem ja basaldikiht ilmuma varem. Kokku peaks selles kohas maakoore paksus olema umbes 35 km.

Puurimist alustati 24. mail 1970. Puurimiseks kasutati standardset nafta- ja gaasileiukohtade puurimisseadet. Nelja aastaga jõuti sügavuseni 7263 m. Puurimise jätkamiseks konstrueeriti spetsiaalne puurimisseade, millega kavatseti puurida kuni sügavuseni 15 000 m. Uues seadmes ei pöörelnud mitte kogu mitmekilomeetrine puurimissammas, vaid ainult 46-meetrine mitmeastmeline turbiin, mis lõppes 21,4 cm läbimõõduga kõvasulamist puurimispeaga. Turbiini käitas sellesse suure rõhu all juhitud kuumuskindel puurimisvedelik.

Iga kilomeetri järel peatati puurimine pikemaks analüüsiks ja edasise strateegia valikuks. Sügavusel 1,6–1,8 km avastati tööstuslikud vase- ja niklivarud. Sügavusel 3 km oli kivimite koostis väga sarnane vene kuukulguri toodud Kuu pinnase proovidega. Puuraugu vertikaalist kõrvalekallete tõttu tuli puurimine korduvalt katkestada ja eriseadmete abil puuraugu suunda korrigeerida. Viiest kilomeetrist sügavamal algasid korduvad puurimisseadme purunemised – puurimispea kaotati kokku 12 korral. Siis tuli alustada kõrgemalt puuraugu paralleelharuga. Sügavuse 12 km juures oli puurimissamba kergsulamist torude kaal koos puurimisvedelikuga umbes 200 tonni. Ühe puurimispeaga sai puurida 7–10 meetrit, siis tuli puurimisseade välja tõsta ja uue puurimispeaga uuesti alla lasta. Selleks kulus umbes 18 tundi. 6. juunil 1979 ületati senise maailma sügavaima puuraugu, Oklahomas asuva Bertha Rogersi puuraugu sügavus 9583 meetrit. 1983. aastal saavutati sügavus 12 057 m. Ligi aastase seisaku järel jätkati 27. septembril 1984 uuesti puurimist.

Jõuti sügavuseni 12 066 meetrit. Puurimistoru pea väljavahetamiseks väljatõstmisel katkes üks lüli 7 km sügavusel. Viiekilomeetrine lõik jäi sügavusse 7–12 km. Seda ei saadudki kätte ja 1985. aasta kevadel alustati 7 km sügavuselt puuraugu uue haru puurimist. Uuesti jõuti 12 km sügavusele viie aasta pärast. 1990. aastal saavutati rekordsügavus 12 262 m. Ootamatult kõrge temperatuuri tõttu, 180–220 °C prognoositud 100 °C asemel, ei saadud enam sügavamale puurida ja töö katkestati 1992. aastal. Plaanitud 15 km sügavusel võib temperatuur küündida 300 kraadini. Kasutatud tehnoloogia ei talu nii kõrget temperatuuri.

Projekti finantseerimine lõpetati 2005. aastal. 2008. aastal puurimisseadmed demonteeriti ja puurauk jäeti maha.

Koola puurauguga saavutatud sügavus muutis oluliselt geoloogilist ettekujutust Maa ülakihist. Puurauguga läbiti umbes kolmandik mandrilisest maakoorest. Osutus, et tektoonilise lisarõhu tõttu oli rõhk graniidikihis seniarvatust suurem. Maapinnale tõstetud proovitükid pragunesid puuduva välisrõhu tõttu ja eraldasid ülestõstmisel kilde. Graniidikiht, mis enne arvati ulatuvat 5 km sügavuseni, ulatus 7 kilomeetrini, seejärel algasid ootamatud graniidi metamorfoosid. Sügavusel 9–12 km domineerisid mõranenud, poorsed, vett sisaldavad kivimid, millel oli suur kullasisaldus – umbes 1 gramm kulda 1 tonni maagi kohta. Basaldikihini, mis seismiliste lainete analüüsi põhjal arvati olevat 7 km sügavusel, ei jõutudki. Sügavamal kui 6 km oli vertikaalne temperatuurigradient oodatust suurem – tavalise 16 °C/km asemel 20 °C/km. Geotermilise gradiendi suurenemise põhjustas kivimite suurem radioaktiivsus.

Puuraugu geograafilised koordinaadid on 69° 23′ 46″ N, 30° 36′ 31″ E.

Allikad

Muukeelsed Vikipeediad
Globaalfüüsika. I osa. Geofüüsika. Loengukonspekt füüsikaüliõpilastele. Koostanud H. Ohvril, Tartu Ülikool, Füüsika instituut, 2011. 212 lk.