Eesti graptoliitargilliit tuntakse kui üht vana mudakivi, mis paljudele seostub uraani, kiirguse ja radooniga. Selle kivimi positiivseid ja negatiivseid tahke ning nendega seotud ülikoolidevahelisi uuringuid tutvustavad Alvar Soesoo ja Sigrid Hade Tartu ülikoolist ja Tallinna tehnikaülikoolist.

Maavarade teema on viimase aasta jooksul leidnud aktiivselt kajastamist.

Eesti maapõue arendamisega tegeleb vastvalminud riiklik maapõuestrateegia. Veelgi enam, just on käivitunud riigi valdkondliku teadus- ja arendustegevuse tugevdamise RITA meetme alaprogramm nimetusega “Maapõueressursside efektiivsemate, keskkonna- sõbralikemate ja säästvamate kasutusvõimaluste väljatöötamine”. Selles programmis on valdkonna arendamiseks ette nähtud ligi 1,5 miljonit eurot.

Eesti kuulus “mudakivi” – graptoliitargilliit – on mõlemas tegevuses kajastatud, nüüd on vajalik Tartu ülikoolil, Tallinna tehnikaülikoolil ja geoloogiateenistusel asuda konstruktiivsele koostööle vajalike tehnoloogiate arendamisel ja uuringutes.

RITA abil loodame leida parimad võimalused, kuidas bioleostamisega graptoliitargilliidist metallid kätte saada. Bioleostamine on üks biohüdrometallurgia meetoditest, kus elusorganismide, enamasti bakterite abil saadakse maagist kätte erinevad metallid.

Mis siis ikkagi on see paljudes inimestes hirmu tekitav graptoliitargilliit?
Mis siis ikkagi on see paljudes inimestes hirmu tekitav graptoliitargilliit, kas me räägime vaid uraanist ja ohust või ka millestki kasulikust?

Mis on graptoliitargillit – varasema nimega tuntud kui diktüoneemakilt?

Põhja-Eesti klindil ehk paekaldal ja mitmel pool sealsetes jõeorgudes ja kaevetes paljandub tume niinimetatud mudakivi – graptoliitargilliit (vt galeriis joonis 1, 2). Seda settekivimit tunti varasemalt diktüoneemakilda või diktüoneemaargilliidi nime all.

“Diktüoneema” nimest loobuti, sest tollases Paleosoikumi meres elanud graptoliidi liik oli tegelikult Rhabdinopora flabelliforme (vana nimetus Dictyonema flabelliforme).

Kivimi määratlus “argilliit” ei ole samuti 100-protsendiliselt täpne, kuna argilliit on kivim, mis koosneb enamasti savifraktsioonis osakestest, aga Eesti graptoliitargilliit sisaldab kohati ka palju jämedamaid setteosakesi, näiteks liiva.

Üldjuhul nimetatakse seda tüüpi peeneteralisi settekivimeid, mis sisaldavad hulgaliselt orgaanilist ainet ja metalle, maailmas “mustadeks kiltadeks”. Olgu selle nimetusega kuidas on, aga seda tüüpi orgaanikarikas sete settis Kambriumi ja varajase Ordoviitsiumi ajastutel Balti paleobasseinis küllalti laiadel aladel (vt galeriis joonis 3).

Kas meie tuleviku metalliressurss?

Kambriumi kuni Vara-Ordoviitsiumi vanusega metalli- ja orgaanikarikkad settekivimid – Rootsis tuntud kui alum-kildad, Norras ka mustad kildad – on tõesti teada laias vööndis, mis kulgeb Leningradi oblastist üle Põhja-Eesti Lõuna-Rootsisse ja pöördub sealt põhjasuunas kuni Põhja-Rootsi ning Põhja-Norra aladeni (vt galeriis joonis 3).

Neile kivimitele on iseloomulik mitmete metallide (V, Zn, Mo, U, Pb, Ni jt.) kõrge sisaldus. Vaatamata sellele, et graptoliitargilliit on tänu kõrgele orgaanikasisaldusele (8 – 20%) ka põlevkivi, on uurijad siiski enamasti fokusseerunud kivimi metallisisaldusele. Huviorbiidis on olnud eeskätt uraan, aga ka tsink, molübdeen, vanaadium ja nikkel. Kas kõike seda saab kivimist kätte ka bioleostamisega, sellele annab loodetavasti peagi vastuse Tartu ülikooli juhatatav RITA meetme ühisprojekt.

Rootsis on seda tüüpi mustad kildad teada üle 300 aasta ning neid on kasutatud pikka aega tööstuses: nahatööstus, farmaatsia, energia.
Rootsis on seda tüüpi mustad kildad teada üle 300 aasta ning neid on kasutatud pikka aega tööstuses: nahatööstus, farmaatsia, energia. Teadaolevalt alustati selle kaevandamist Skånes juba 1637. Rootsi energiatööstus hakkas kivimi vastu huvi tundma juba üle-eelmisel sajandil, eelmisel sajandil üritati alum-kildast ajada isegi õli (kuni 1966-ni).

Ka tuuma-ajastu ei jätnud alum-kilta puutumata – 1950 ja 1961 aastate vahel toodeti Kvarntorpis ligi 62 tonni uraani. Veelgi kuulsam on Ranstadi tehas, kus toodeti 1965 ja 1969 aastate vahel 300 tonni uraani kontsentraati (yellowcake).

Eesti graptoliitargilliidi tootmisajalugu on märgatavalt lühem ja päädis uraani tootmisega tollal salajases Sillamäe tehases aastatel 1948 kuni 1952. Arvestuslikult toodeti üle 22 tonni uraani, milleks töödeldi läbi üle 270 tuhande tonni Eesti graptoliitargilliiti.

Palju suuremas mahus paigutati graptoliitargilliiti ringi fosforiidikaevandamise käigus Maardus, kus aastatel 1964 kuni 1991 kaevandati ja ladestati kuhjadesse ligi 70 millionit tonni graptoliitargilliiti. Sellest ajast teame ka olulisi keskkonnakahjusid. Hapnikule ja veele avatud graptoliitargilliit oli kiire ise-süttima, seda tänu kivimis leiduva püriidi oksüdeerumisele.

Keskkonnaohud

Lisaks sellele, et Eesti graptoliitargilliit (GA) on mitmete metallide tulevikuressurss, on see kivim ka keskkonnaoht. Seda eriti aladel, kus inimasustuse tihedus on kõrge ja kogukonnad paiknevad selle kivimi avamusalal (vt galeriis joonis 4).

Lisaks puudulikule tehnoloogilisele lähenemisele nõukogude-aegsel kaevandamisel Maardu piirkonnas ja Sillamäel, mis viis graptoliitargilliidi isesüttimisele kaevandus”jäätmete” kuhjades, on ammu teada ka radoonioht. Radoon on ligi kaheksa korda õhust raskem gaas, mis tekib uraani ja tooriumi radioaktiivsel lagunemisel. Graptoliitargilliit, milles uraani kontsentratsioon võib ulatuda kuni 1000 grammini tonnis, on seega väga kõrge keskkonnamõjuga radooniallikas.

Teatavasti kuulub Eesti kõrgeima radooniriskiga riikide hulka Euroopas. Maardu piirkond omakorda on kõrgema radooniriskiga alasid Eestis. Krista Saariku doktoritöö põhjal peetakse selle põhjuseks kunagise fosforiidikaevanduse puistangutes olevate kõrge uraanisisadusega fosfaatsete tootmisjääkide ja graptoliit-argilliidi olemasolu.

Kuna mitmed selle kivimiga seotud keskkonnaohud on looduslikku laadi, peame tervise huvides nendega pigem adapteeruma, mitte ainuüksi üritama selle vastu võidelda
Kuna mitmed selle kivimiga seotud keskkonnaohud on looduslikku laadi, peame tervise huvides nendega pigem adapteeruma, mitte ainuüksi üritama selle vastu võidelda.

Et paremini hinnata Eesti graptoliitargilliidi, aga ka Fennoskandia sarnase geneesiga mustade kiltade majanduslikku tähtsust ja keskkonnamõju, oleks väga mõistlik Eesti, Venemaa, Rootsi, Soome ja Norra mustade kiltade ühisandmebaasi loomine ning ühisuuringute planeerimine, sest probleemid on meil kõigil sarnased. See kõik kehtib ka kivimis olevate kasulike metallide kohta.

Me vajame uusi teadmisi ja uut nägemust

Fosforiidisõja järgsel perioodil on Eestis põlu all olnud ka graptoliitargilliidi uuringud. Õnneks on viimastel aastatel olukord paranenud.

Viimase nelja-viie aasta jooksul on üht-teist selgunud graptoliitargilliidi elementide jaotuse kohta nii territoriaalselt kui ka geoloogilistes läbilõigetes. Tallinna tehnikaülikoolis geoloogia instituudis Alvar Soesoo töögrupi tehtud uuringud on kasutanud kaasaegseid geokeemilisi ja GIS meetodeid. Samu meetodeid on kasutanud ka töögrupi juures doktoritööd kaitsnud Sigrid Hade (2014) ja Margus Voolma (2016).

1970ndate ja 1990ndate vahel geoloogiateenistuse poolt kogutud andmestik on kaasaegsete meetodite abil üle vaadatud ja on analüüsitud metallide jaotuse dünaamikat (vt galeriis joonis 5).

Läbiviidud pikaajalised eksperimendid graptoliitargilliidi leostumise uurimiseks annavad võimaluse otsese loodusliku ja inimtekkelise keskkonnaohu eristamiseks.
Läbiviidud pikaajalised eksperimendid graptoliitargilliidi leostumise uurimiseks annavad võimaluse otsese loodusliku ja inimtekkelise keskkonnaohu eristamiseks. Saadud andmestiku edasine analüüs lubab lähitulevikus üles ehitada kaasaegse nägemuse Eesti graptoliitargilliidi kui maavara võimalustest, aga ka kaasnevatest keskkonnaohtudest. See omakorda lubab riigil teha teaduslike uuringute baasil, mitte emotsioonidel, põhinevaid otsuseid kaevandamise ja keskkonnakasutuse suhtes.

Eesti graptoliitargilliidi leostumise käimasolevat uuringut on toetanud keskkonnainvesteeringute keskus (2015-2017). Hetkel planeerivad ülikoolide ja Eesti geoloogiakeskuse töögrupid oma tulevasi uuringutegevusi, mis võivad anda ka Eesti majandusele olulise lisatõuke. Igal juhul tuleks Eesti graptoliitargilliiti juba praeguste teadmiste valguses käsitleda nii tulevikumaavarana, kui ka võimaliku keskkonnaohuna. Viimast saab aga kahtlemata minimeerida teadliku käitumise ja säästlikute tehnoloogiate kasutuse abil.

Kas teadsid?

• Eesti graptoliitargilliit (GA) hõlmab umbes 12210 km² ala ja kivimi maht on 31,92 miljardit m³. Sellele lisandub ligikaudu 18,9 miljardit tonni kivimit, mis paikneb (ja on põhjaosas kohati ära erodeeritud) umbes 3190 km² alal Mandri-Eesti ja Lääne-Eesti saarte vahel. Vähemasti samas mahus, minimaalselt 19 miljardit tonni GA-d on täielikult erodeeritud ja ümbersetitatud (osaliselt lahustunud) Põhja-Eesti rannikualalt Balti klindi tekkeperioodil seoses kunagise Ürg-Neeva tegevusega.
• GA kogumass Eesti mandrialal (arvestades eritihedust 2100 kg/m³) on 67 miljardit tonni.
• Eesti GA-s on arvutuslik elemendiline uraani kogus 5,67 miljonit tonni; tsingi kogus on 16,53 miljonit tonni ja molübdeeni 12,76 miljonit tonni.
• Mudeli põhjal arvutatud metallide kogused Mandri-Eesti ja Lääne-Eesti saarte vahel on järgmised: uraani 1,8 miljonit tonni; tsinki 22,7 miljonit tonni; molübdeeni 4,5 miljonit tonni; vanaadiumi 13,3 miljonit tonni; ja pliid 6,6 miljonit tonni (Allikas: Sigrid Hade doktoritöö, 2014).
• Minimaalselt 22 miljonit tonni tsinki; 4,4 miljonit tonni molübdeeni; 13 miljonit tonni vanaadiumi ja 1,8 miljonit tonni uraani on ära erodeeritud ning ümbersetitatud Põhja-Eestist, praegusest Balti klindi servast põhjapoole jäävatelt aladelt, ilmselt viimase 20 miljoni aasta jooksul.

(Joonis 1) Graptoliitargilliit koos hästi säilinud graptoliidi Rhabdinopora flabelliforme (Eichwald) jäljendiga, Türisalu pank. (Foto: Tartu ülikool)

(Joonis 2) Pakri poolsaarel paljandub graptoliitargilliit enam kui nelja meetri paksuse kihina Kambriumi vanusega liivakivide peal. (Foto: Alvar Soesoo)

(Joonis 3) Mustade kiltade – Eesti graptoliitargilliit on just üks neist – levik Baltoskandias ja Fennoskandias. Levikuskeem on modifitseeritud mitmete autorite uurimuste alusel (sh. Buchardt, 1997, Nielsen ja Schovsbo, 2011 ja Hade ja Soesoo, 2014). (Foto: Sigrid Hade)

(Joonis 4) Eesti graptoliitargilliidi paksuse mudel (A). Graptoliitargilliidi sügavus (ülemine pind) maapinnast (B). Ida-Eestis paljandub kivim lausa mitme meetri kõrgusel merepinnast. Lõuna suunas kivimi lasumissügavus suureneb, kuid ikkagi jääb suur osa tihedalt asustatud Põhja-Eestist graptoliitargilliidi “mõju” piirkonda. (Foto: Sigrid Hade)

(Joonis 5) Vanaadiumi ja uraani sisalduste levikumudel Eesti graptoliitargilliidis. Sisaldused on antud ppm-des ehk teisisõnu elemendi sisaldus grammides tonni kivimi kohta. Olemasolevate andmete alusel on metallide sisaldused kõrged just Eestimaa idaosas. Täpsema ülevaate metallisisalduste muutlikkusest annavad tänapäevased uuringud. (Foto: Sigrid Hade)

(Joonis 5) Tsingi ja molübdeeni sisalduste levikumudel Eesti graptoliitargilliidis. Sisaldused on antud ppm-des ehk teisisõnu elemendi sisaldus grammides tonni kivimi kohta. Olemasolevate andmete alusel on metallide sisaldused kõrged just Eestimaa idaosas. Täpsema ülevaate metallisisalduste muutlikkusest annavad tänapäevased uuringud. (Foto: Sigrid Hade)

 

Autoritest:

Alvar Soesoo on Tartu ülikooli külalisprofessor, maavarauuringute keskuse MAREK juhtkomitee liige; samuti Tallinna tehnikaülikooli professor.
Sigrid Hade on Tallinna tehnikaülikooli geoloogia instituudi assistent, kes täidab KIK-i toetusega projekti graptoliitargilliidi loodusliku leostumise ja keskkonnaohu valdkonnas.

Uudise allikas: novaator.err.ee, Toimetas Katre Tatrik, Tartu ülikool, autorid Alvar Soesoo ja Sigrid Hade 7.02.2017 8:38 Rubriik: Keskkond