Zašto bušiti tako duboko?

Od dopisnika Probudite se! iz Njemačke

JESTE li znali da tek nešto više od devet kilometara dalje od vašeg doma temperatura iznosi užarenih 300 Celzijusovih stupnjeva? Ali ne brinite, vrućina je duboko pod vašim nogama, na dubini od 9 000 metara! Od toga da vam se ne sprže stopala štiti vas zaštitni sloj koji se naziva Zemljina kora.

Ta je kora u centru pažnje Programa kontinentalnog dubinskog bušenja, koji se nalazi u blizini Windischeschenbacha, njemačkog sela nedaleko od češke granice. Cilj ovog programa jest izbušiti rupu dublju od deset kilometara kako bi se istražio taj zaštitni sloj. Međutim, bušenje je, kao što ćemo vidjeti, zbog vrućine moralo biti obustavljeno na dubini od devet kilometara. No zašto se truditi oko bušenja tako duboke rupe?

Dubinsko bušenje nije nešto novo. Kinezi su, navodno, 600. pr. n. e. u potrazi za slanom vodom bušili dublje od 500 metara. Nakon pojave industrijske revolucije, na Zapadu je pohlepna žudnja za sirovinama dovela do naglog razvitka tehnologije za bušenje. Međutim, u novije je vrijeme bušenje motivirano nečim hitnijim od komercijalne dobiti: U pitanju je čovjekov život. Kako to? I na koji način može bušenje ispod zemljine površine biti od pomoći?

Zašto je dubinsko bušenje važno?

Kao prvo, neka se zemljina rudna bogatstva troše takvom brzinom da bi se mogla potpuno iscrpiti. Može li se te iste rude pronaći dublje u zemlji, možda još u fazi njihovog formiranja? To je pitanje na koje bi dubinsko bušenje moglo pružiti odgovor.

Kao drugo, usporedo s porastom svjetskog stanovništva, potresi uzimaju sve veći danak u ljudskim žrtvama. Otprilike polovina svjetskog stanovništva živi u područjima koja su ugrožena potresima. To uključuje i više od trećine stanovništva najvećih svjetskih gradova. Kako su potresi povezani s bušenjem? “Istraživanje litosfere [vanjskog Zemljinog omotača] trebalo bi omogućiti preciznije prognoziranje”, iznosi se u brošurici Das Loch (Rupa). Da, čovjek nesumnjivo ima dobre razloge da pokuša otkriti Zemljine tajne.

Međutim, dubinsko bušenje je skupo. Cijena dotičnog njemačkog projekta iznosi 528 milijuna njemačkih maraka. Ne postoje li i drugi načini za otkrivanje tajni našeg planeta? I postoje i ne postoje. Mnogo toga o Zemljinoj strukturi u znanosti se zaključuje upotrebom instrumenata koji se nalaze na njenoj površini. No jedino se pomoću superduboke bušotine može potvrditi takve zaključke te istražiti stijene koje su do danas ostale pod izuzetno visokim tlakom i temperaturama. Moglo bi se reći da se dubinskim bušenjem nastoji doprijeti do dna stvari.

Toliko općenito o dubinskom bušenju. Zašto ne bismo razgledali teren kod Windischeschenbacha? Bojite se da nećete razumjeti znanstvenu terminologiju? Za to nema potrebe. Vodič, geolog, obećao je da će sva objašnjenja biti jednostavna.

Zadivljujući uređaj za bušenje

Oduševljeni smo prizorom uređaja za bušenje koji se uzdiže nad bušotinom do visine zgrade od dvadeset katova. Uređaj za bušenje je jedno od obilježja koje, čak i gledano okom nestručne osobe, daje tom projektu posebnu draž. A slijede i druga zanimljiva obilježja.

Uzmimo, naprimjer, lokaciju. Pri planiranju superduboke rupe znanstvenici nisu nasumce odabrali mjesto na kojem će se bušiti. Novine Die Zeit pisale su o tom projektu: “Želite li saznati kako dolazi do potresa, usredotočite se na mjesta na kojima dolazi do sudaranja ili razdvajanja [podzemnih] ploča.” Windischeschenbach je jedno od tih mjesta, budući da počiva točno na granici dviju podzemnih kontinentalnih ploča ili dijelova Zemljine kore koji se sporo pomiču.

Smatra se da su u prošlosti ove dvije ploče tako silovito udarile jedna o drugu da su podigle donji dio kore prema površini, do mjesta gdje doseže suvremena tehnologija. Bušenjem kroz različite formacije stijena pravi se ono što naš vodič naziva geološkim ražnjićem. Koliko je rupa duboka?

Na dan 12. listopada 1994. trepteći signal na obavještajnoj zgradi oglasio je najveću dubinu: “9 101 metar” (29 859 stopa). Koliko je to duboko? Pa, kad bi postojalo dizalo kojim bismo se spustili do dna, tada bi nam za silazak trebalo gotovo sat i pol. Međutim, bilo bi to putovanje koje nikad ne bismo zaboravili. Zašto? Zato što bismo pri silasku osjetili kako se na svakih 1 000 metara temperatura povećava za 25 do 30 Celzijusovih stupnjeva. Tako bismo na spomenutoj dubini osjetili užarenih 300 Celzijusovih stupnjeva. Kako smo samo sretni što u naše razgledavanje nije uključen izlet na dno! No problem temperature dovodi nas do jednog daljnjeg zanimljivog aspekta ovog projekta.

Na dubini od oko 9 000 metara temperatura u bušotini prelazi prag od kritičnih 300 Celzijusovih stupnjeva. Zašto kritičnih? Zato što stijene, kad su podvrgnute tako visokoj temperaturi i tolikom tlaku, prelaze iz krutog u tekuće stanje. Taj prijelaz nikad nije bio promatran u prirodnom okolišu.

Pažnje vrijedan je i sustav pomoću kojeg se upravlja bušilicom. Da biste si to predočili u manjim razmjerima, zamislite da držite jedan kraj šipke dugačke oko 100 metara čiji je promjer 2 milimetra, kolika je i širina debele šivaće igle. Sad zamislite da njome pokušavate upravljati minijaturnom bušilicom na drugom kraju šipke. Začas biste imali neravnu rupu, slomljene dijelove, ili oboje.

Napravljena je oprema koja automatskim putem ispravlja smjer bušilice tako da rupa stalno biva okomita. Pokazalo se da je taj sustav upravljanja toliko djelotvoran da na više od 6 000 metara dubine dno rupe odstupa od okomice samo osam metara. Prilično je velik uspjeh iskopati to što naš vodič naziva “vjerojatno najravnijom rupom na svijetu”!

Izvlačenje i spuštanje alatki radi promjene dlijeta

Motor koji pokreće bušilicu ne nalazi se na površini, već “u bušotini”. Prema tome, bušaća šipka ne rotira pri bušenju čitavom svojom dužinom. Međutim, bušenje na takvim dubinama predstavlja naporan proces. Svako dlijeto, spuštajući se s mukom jedan do dva metra na sat, probije nekih 50 metara stijene dok ne bude izmijenjeno. Dok nas naš vodič vodi bliže prema uređaju za bušenje, promatramo kako se iz rupe izvlači bušaća šipka upravo u tu svrhu, radi promjene dlijeta.

Ogromne automatske ruke hvataju i odvajaju svaki četrdesetmetarski dio šipke. Sustav za rukovanje šipkom predstavlja još jedno fascinantno obilježje tog projekta. Taj je sustav nedavno osmišljen u svrhu ubrzanja sporog procesa podizanja i spuštanja šipke, ili izvlačenja i spuštanja alatki, kako bi to stručnjaci opisali. Prečac ne postoji. Nasmiješeno lice proviruje ispod žute kacige i objašnjava: “Da bismo izmijenili dlijeto, moramo sve izvući van!”

Što možemo doznati na temelju uzoraka?

Razgledavamo laboratorij i osupnuti smo pri pogledu na mnoštvo redova polica punih uzoraka stijena. Kako se uzorke vadi iz zemlje? Na dva različita načina.

Jedan od načina jest vađenje jezgre, kojim se vade stupci stijene. Bez odlaganja počinje se s promatranjem tih jezgri u laboratoriju. Čemu takva žurba? Zato što je u Zemljinoj kori stijena pod snažnim pritiskom. Geofizičari zaključuju mnogo o tom tlaku na temelju promatranja kako se svaka jezgra “odmotava” u prvih nekoliko dana na površini zemlje.

Uobičajenija metoda vađenja uzoraka odvija se u toku normalnog bušenja. Kroz cijev za bušenje pusti se tekućina kako bi se ohladilo svrdlo i isplahnulo izrezane komade. Tekućina i izrezani komadi tlakom su tjerani na površinu gdje će se odijeliti kroz filter. Tekućina se ponovno upotrebljava, a izrezani komadi idu na analizu. Što otkrivaju te analize?

Testovima se ustanovljuje vrsta stijene i određuje njene električne i magnetske vrijednosti. Podatke se prikuplja na mjestu gdje se nalaze rudna ležišta. Gustoća stijene pokazuje kojom brzinom potres putuje kroz zemlju.

Testovi također ukazuju na neprestano gibanje vode između površine i četiri i više tisuća metara dubine, i to u oba smjera. “Time se otkrivaju potpuno novi aspekti problema odlaganja štetnih tvari u rudnicima i šahtovima”, zapaža znanstveni časopis Naturwissenschaftliche Rundschau (Pregled prirodnih znanosti).

Naš obilazak završava srdačnim pozdravljanjem s našim vodičem. Njegovo nepretenciozno opisivanje tog projekta bilo je karakteristično za stručnjaka kojem je ono što je nesvakidašnje postalo stvar rutine. Znanstvenicima se Windischeschenbach može činiti običnim, ali nama je naš posjet bio nešto posve jedinstveno.

[Slike na stranici 10]

Gore: Mjerenje jezgara izvađenih iz bušotine

Lijevo: Prikaz Zemljine kore

[Zahvala]

KTB-Neuber