Eesti graptoliitargilliit vajab modernseid uuringumeetodeid ja uusi teadmisi

Eesti maapõue paleosoikumi vanusega settekivimite hulgast leiab mitmeid kivimeid, mis võivad olla meie tulevikumaavarad, aga mille tehnoloogilis-majanduslik tasuvus pole päris selge. Nende kasulikkuse ja võimaliku ohtlikkuse kohta on vaja kaasaegsetel uuringumeetoditel põhinevaid teadmisi, kirjutavad Tallinna Tehnikaülikooli õppejõud Sigrid Hade ja professor Alvar Soesoo.

Fosforiidist kui maavarast on aastakümneid räägitud, sellel lasuv, valdavalt mudakivi – graptoliitargillit pole meie maavarade nimekirjas olnud. Õnneks on Eesti maavarade teema viimasel paaril aastal leidnud aktiivselt kajastamist nii poliitikute, teadlaste kui ka rahva hulgas. See annab kindlust, et riik lähiaastatel maapõuerikkuste kaasaegse revisjoni ka läbi viib.

Näiteks on Keskkonnaministeeriumi eestvedamisel valminud visioonidokument Eesti maapõue arendamisest – „Maapõuepoliitika põhialused aastani 2050“. Dokumendis kirjeldatakse nägemust, kuidas kasutada maapõue ja seal leiduvaid loodusvarasid Eesti ühiskonnale suurimat väärtust looval moel, arvestades keskkonnaalaseid, sotsiaalmajanduslikke, geoloogilisi ja julgeoleku aspekte. Ka on käivitumas riigi valdkondliku teadus- ja arendustegevuse tugevdamise meetme RITA alaprogramm „Maapõueressursside efektiivsemate, keskkonnasõbralikemate ja säästvamate kasutusvõimaluste väljatöötamine”, kus valdkonna arendamiseks on ette nähtud ligi poolteist miljonit eurot. Suure tõenäosusega alustatakse selle meetme raames riigi toel uuringuid nii fosforiidi kasutamise, kui ka graptoliitargiliidist metallide kättesaamise kohta.

Mis siis ikkagi on see varasemalt paljudes inimestes hirmu tekitav graptoliitargilliit? Kas räägime vaid uraanist, radooniallikast ja muudest metallidest või ka millestki kasulikust? Neile küsimustele annavad täpsema vastuse lähiaastad.

Eesti graptoliitargillit – ühel kivimil palju nimesid?

Põhja-Eesti klindil ja mitmel pool sealsetes jõeorgudes ja kaevetes paljandub tume kiltjas kivim graptoliitargilliit. 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). Aga ega graptoliidi kivistisi selles kivimis tegelikult väga palju ei olegi! Kivimi määratlus „argilliit” ei ole samuti sajaprotsendiliselt täpne, kuna argilliit on kivim, mis koosneb enamasti savifraktsioonis osakestest, aga Eesti graptoliitargilliit sisaldab kohati ka palju jämedamaid setteosakesi (liiva). Üldjuhul nimetatakse seda tüüpi peeneteralisi settekivimeid, mis sisaldavad hulgaliselt orgaanilist ainet ja metalle, maailmas mustadeks kiltadeks. See nimetus oleks ilmselt kõige täpsem, aga kõige igavam, ka Eesti graptoliitargiliidi kohta. Siinkohal võib mainida, et rootslased on oma aladel sarnase kivimi nimetanud alum-kildaks. Ka see nimetus ei ole kuigi täpne. Olgu öeldud, et selle kilda levik ei piirdu meie lähialadel vaid Rootsiga. Seda tüüpi orgaanikarikas sete settis kambriumi ja varajase ordoviitsiumi ajastutel Balto- ja Fennoskandias küllaltki laiadel aladel. Ida suunas ulatuvad kildad Leningradi oblastisse, sealt kulgeb vöönd üle Põhja-Eesti Lõuna-Rootsisse, pöördudes põhjasuunas kuni Põhja-Rootsi ning Põhja-Norra aladeni.

Kõikjal on nendele kivimitele iseloomulik mitmete metallide, näiteks vanaadiumi, tsingi, molübdeeni, uraani, plii, nikli, vase jm kõrge sisaldus. Vaatamata sellele, et graptoliitargilliit (GA) on tänu kõrgele orgaanikasisaldusele (8–20%) ka põlevkivi, on uurijate fookus enamasti siiski kivimi metallisisaldusel. Huviorbiidis on eeskätt olnud uraan, aga ka tsink, molübdeen, vanaadium ja nikkel. Kas metalle saab kivimist kätte hapete, bioleostamise või mingil muul meetodil, sellele annavad ehk vastuse lähiaja uuringud.

Alum-kilda ja graptoliitargilliidi ajalooline kasutus

Rootsis tuntakse taolisi musti kiltu enam kui 300 aastat ning neid on kasutatud näiteks naha-, farmaatsia- ja energiatööstuses. Teadaolevalt alustati nende kaevandamist Skånes juba aastal 1637. Rootsi energiatööstus hakkas kivimi vastu huvi tundma üle-eelmisel sajandil, eelmisel sajandil üritati alum-kildast ajada isegi õli (kuni aastani 1966). Ka tuumaajastu ei jätnud alum-kilta puudutamata – ajavahemikus 1950–1961 toodeti Kvarntorpis ligi 62 tonni uraani. Veelgi kuulsam on Ranstadi tehas, kus toodeti aastal 1965–1969 ligi 300 tonni uraani kontsentraati (yellowcake). Eesti GA tootmisajalugu on märgatavalt lühem ja päädis uraani tootmisega (aastatel 1948–1952) tollal salajases Sillamäe tehases. Arvestuslikult toodeti üle 22 tonni uraani, milleks töödeldi läbi üle 270 tuhande tonni Eesti graptoliitargilliiti. GA paigutati palju suuremas mahus ringi fosforiidikaevandamise käigus Maardus, kus seda aastatel 1964–1991 kaevandati ja ladestati kuhjadesse ligi 70 miljonit tonni. Sellest ajast teame ka olulisi keskkonnakahjusid. Hapnikule ja veele avatud graptoliitargilliit oli kiire isesüttija, seda kivimis leiduva püriidi oksüdeerumise tõttu.

Graptoliitargilliidi keskkonnaohud

Lisaks sellele, et Eesti graptoliitargilliit on mitmete metallide võimalik tulevikuressurss, on see kivim ka keskkonnaoht ja seda eriti aladel, kus inimasustuse tihedus on kõrge ja kogukonnad paiknevad GA avamusalal. Lisaks puudulikule tehnoloogilisele lähenemisele nõukogudeaegsel kaevandamisel Maardu piirkonnas ja Sillamäel, mis viis GA isesüttimisele n-ö kaevandusjäätmete kuhjades, on ammu teada ka radoonioht. Radoon on ligi kaheksa korda õhust raskem gaas, mis tekib uraani ja tooriumi radioaktiivsel lagunemisel. GA, milles uraani kontsentratsioon võib vahel ulatuda kuni 1000 grammini tonnis, on seega väga kõrge keskkonnamõjuga radooniallikas. Eesti kuulub teatavasti Euroopas kõrgeima radooniriskiga riikide hulka, Maardu omakorda on jällegi kõrgema radooniriskiga ala Eestis. Selle põhjuseks peetakse kunagise fosforiidikaevanduse puistangutes olevate kõrge uraanisisaldusega fosfaatsete tootmisjääkide ja graptoliitargilliidi olemasolu. Kuna mitmed selle kivimiga seotud keskkonnaohud on looduslikku laadi, peame tervise huvides pigem adapteeruma meie keskkonnakasutuses, mitte ainuüksi üritama selle vastu võidelda.

Radooni ainuallikaks pole vaid graptoliitargilliit, ehkki on ilmselt olulisem. Kõrgeid radoonisisaldusi on täheldatud ka Kvaternaari moreenides, milles tihti tegu jää poolt Soomest kaasa haaratud uraanirikaste kivimitükkidega või kohaliku uraanirikka materjali ümbersetitamisega. Aga samuti on kõrged näidud mitmetes Devoni settekivimites ja selle hiljem ümbersetitatud materjalis. Eestis peetakse kõrge radoonisisaldusega alaks seda, kus radoonisisaldus ületab 50 kBq m³ kohta. Radooni mõõtühikuks on bekrell kuupmeetri kohta. Siseruumides, vastavalt Eesti standardile, peaks radooni sisaldus jääma alla 200 kBq/m³. Samas on näiteks Põhja-Eesti klindivööndis, kus graptoliitargillit ja kohati ka fosforiit avanevad maapinnale või on maapinna lähedal, tihti radoonisisaldus kuni kümnetes kordades üle lubatud piirnormide (tihti > 250 kBq/m³). Kõrge on radoonisisaldus ka näiteks varasemalt kaevandamisega seotud aladel Maardus (vt Krista Saariku doktoritöö). Sellistel looduslikult kõrge radoonisisaldusega aladel peab radooniohtu kindlasti arvestama ehitustegevuses. Samas ei ole ka radooni mõõtmised alati ühemõttelised. Muld või pinnakate pole radoonile suletud süsteemiks ning näiteks osa raadiumist tekkivat radooni võib kohe õhku migreeruda ning seepärast ei kajastu ka mõõtmises. Lisaks on mitmeid teisi faktoreid, mis hetke mõõtmistulemusi mõjutavad, nagu temperatuur (külmunud pinnas või just ülessulanud), aeratsioonivõime, niiskus, aluspõhjakivimite iseloom ja sügavus ja muud. Looduslikku radooniteket ei saa inimene ära hoida. Saame vaid selle ohuga adapteeruda. Parimaks adapteerumiseks on vaja detailseid teadmisi uraani ja tooriumi lagunemisrea produktide mobiilsusest maakoores ja neid elemente sisaldavate algkivimite paiknemise jm iseärasuste hea tundmine.

Et paremini hinnata Eesti GA, aga samuti 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 ju kõigil sarnased.

Vajame kaasaegsetel uuringumeetoditel põhinevaid teadmisi

Viimase enam kui 25 aasta jooksul on maavarauuringud Eestis põlu all olnud, see kehtib ka graptoliitargilliidi kohta. Õnneks on siiski mitmeid uusi tulemusi saadud GA leviku, geokeemia ja leostumisiseärasuste kohta. TTÜ Geoloogia Instituudis professor Soe soo töögrupis läbiviidud uuringud on kasutanud kaasaegseid geokeemilisi ja GIS meetodeid (valminud kaks doktoritööd; S. Hade, 2014 ja M. Voolama, 2016). 1970. ja 1990. aastate vahel ENSV Geoloogia Valitsuse kogutud andmestik on kaasaegsete meetodite abil üle vaadatud ja lisaks on analüüsitud metallide jaotuse dünaamikat. Läbi on viidud pikaajalised eksperimendid GA leostumise uurimiseks, viimased 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, mis omakorda lubab riigil teha kaevandamise ja keskkonnakasutuse kohta emotsionaalsete otsuste asemel teaduslike uuringute baasil põhinevaid otsuseid. TTÜ Geoloogia instituudis suvel lõppenud uuringuprojekti (2015–2017) Eesti graptoliitargiliidi leostumisest on toetanud Keskkonnainvesteeringute Keskus (KIK). Graptoliitargiliidist tuleneva radooniohu parimaks mõistmiseks ning nende ohtude minimaliseerimiseks jääb aga kahjuks praegustest teadmistest siiski vajaka. Mõistlik oleks analüüsida GIS meetoditele toetuvalt mõõdetud radooniemissioonide sõltuvust GA sügavusest, uraani (ja tooriumi) sisaldusest, setete ja muldade iseloomust ja muudest füüsikalise-keemilistest iseärasustest. See uurimus eeldab kindlasti hulgaliselt uusi radoonimõõtmisi, alaliste radoonimõõtmispunktide võrgu tihendamist ning detailseid uuringuid uraani radioaktiivse lagunemise kaasproduktide käitumise kohta keskkonnas. Selline mastaapne uuring lubaks eristada ka teised võimalikud looduslikud ja inimtekkelised radooniallikad, kuna teatavasti pole graptoliitargilliit Eesti maapõue radooni ainuallikas.

Kas teadsid, et:

–              Eesti graptoliitargilliit (GA) hõlmab Eestis umbes 12 210 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 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 mln t ja molübdeeni 12,76 mln t. Mudeli põhjal arvutatud metallide kogused Mandri-Eesti ja Lääne-Eesti saarte vahel on järgmised: uraani 1,8 mln t, tsinki 22,7 mln t, molübdeeni 4,5 mln t, vanaadiumi 13,3 mln t ja pliid 6,6 mln t (Sigrid Hade doktoritöö, 2014). Minimaalselt 22 mln t tsinki; 4,4 mln t molübdeeni; 13 mln t vanaadiumi ja 1,8 mln t uraani on ära erodeeritud ning ümbersetitatud Põhja-Eestist, praegusest Balti klindi servast põhjapoole jäävatelt aladelt, ilmselt viimase 20 miljoni aasta jooksul.