Október 22,  Kedd
header-pic

Határokon Átívelő Szellemi Táplálék
Adomány

Mani kövek


Spectator: A tudomány szokatlan emlékműve

Ez a felület kizárólag önkéntes olvasói támogatásokból működik. Nem politikusok, háttérhatalmak és gazdasági érdekcsoportok tulajdona, kizárólag az olvasóké.

Kiszámítható működésünket körülbelül havi 3,000,000 forint biztosítja. Ebben a hónapban összegyűlt 1,716,901 forint, még hiányzik 1,283,099 forint.
A Szalonnát ITT támogathatod, a Szalonnázó extra cikkeire ITT tudsz előfizetni.

Köszönjük, hogy fontos számodra a munkánk.

Bajorország keleti részén, Oberpfalz területén, a cseh határhoz közel egy 83 m magas fúrótorony áll már 33 éve. Egykor a világ legnagyobb fúróberendezésének tornya (un. árbóc) az egyik legnagyszerűbb európai tudományos és műszaki vállalkozás helyszínét őrzi. Németország a nyolcvanas évtized elején elhatározta, hogy mélyfúrással felderíti a mélyben elhelyezkedő kontinentális kéreg szerkezetét. A nagyszabású tudományos és technológiai vállalkozás rövidített német neve KTB (Kontinentales Tiefbohrprogramm der Bundesrepubik Deutschland) volt. A projekt 528 millió DM (270 millió euro) költségét a Német Kutatási Alap biztosította, szövetségi költségvetésből. A kutatás célja a mélyben elhelyezkedő kőzetek megismerése, a kőzetek fizikai és geofizikai tulajdonságainak közvetlen tanulmányozása, továbbá a fúrási és kútgeofizikai eszközök valós körülmények közötti fejlesztése volt. A tudományos – műszaki munkálatok 1987-től 1995-ig tartottak, ezt követően 2001-ig a Német Földtudományi Kutató Központ szeizmikus obszervatóriuma működött a helyszínen. Ma idegenforgalmi látványosság  a fúrótorony, a terület pedig geotudományi múzeumnak ad helyet. A fúrás(ok) helyét 1986-ban a szakértők 60 lehetséges pont közül választották ki Windischeschenbach helység mellett. A hely az ősi kőzetekből álló Cseh masszívum pereméhez közel, feltételezhetően egy szerkezeti zóna határán van. A geológusok reményei szerint itt elérhető az az ütköző felületet, amelynek a két oldalán levő kőzetlemezek 320 millió évvel ezelőtt ütköztek és kialakult az eurázsiai lemez. Az egykori, későbbi fejlődési események eredményeként kiemelkedett hatalmas kőzettömeg jó része időközben lepusztult, de a szakemberek egy része szerint így is látszott esély arra, hogy az ősi folyamatok legalább részben tisztázhatóak legyenek. A nagy mélységű kutatófúrás(ok)ban a kőzetek fizikája, nyomásrendszerek és geofizikai adatok hozzájárulnak a mélybeli rengések létrejöttének jobb megértéséhez. Számos, korábban szerzett megfigyelés növelte a terület földtudományi vonzerejét. A felszíni geofizikai mérések  ismeretlen típusú, a szeizmikus hullámokat kitűnően vezető felületet azonosítottak 10-14 km mélyben, amit fontos, kéreglemezek határfelületének véltek a geológusok. Tovább növelte a hely szakmai vonzerejét, hogy anomális a helyi gravitáció, erősebb a földi mágneses mező és megnövekedett elektromos vezetőképesség volt tapasztalható a fúrásra javasolt térségben. Ezekre a jelenségekre nem volt magyarázat, a mélyfúrástól reméltek a szakemberek megfejtést. A hely kiválasztásának fontos szempontja volt a várhatóan kedvező, viszonylag alacsony geotermikus hőmérséklet. A KTB kutatás nem az első nagy mélységű szárazföldi fúrás volt. 1974-ben Oklahomában, a Bertha Rogers gázkutató fúrás már 9583 m mélységet ért el. A mélyítését azonban fel kellett adni, mert ebben a mélységben extrém magas volt a kőzetek hőmérséklete, folyékony kén és nagy nyomás akadályozta a további műveleteket. Európában a Bécsi-medence területén az OMV kutatott földgáz után, egyik fúrása Zistersdorf közelében 8553 m mélységet ért el. A KTB kutatófúrás(o)k kezdetekor a Kola-félszigeten már közel másfél évtizede – számos műszaki nehézséggel küszködve – mélyítették a világ máig is legmélyebb fúrását. (Ennek nyilvánosságra került tapasztalatait a német mérnökök a tervezés során tekintetbe is vették.)

A KTB fúrások helyszíne (Forrás: Deutsche GeoForschung Zentrum)

A KTB projekt keretében két fúrást mélyítettek; az egyik kísérleti, tapasztalatszerző fúrás 4000 m mélységű volt. A fúrás 1987 őszén kezdődött és 1989 tavaszán fejeződött be. Ennek tapasztalatai alapján tökéletesítették a fúrási- és mérőeszközöket. Javították a fúrófej kialakítását, mert a mélység növekedésével a kőzetek különböző irányú, meredek felületei eltérítették a függőlegestől a fúrási pályát. Korábban azt feltételezték, hogy jóval „hűvösebbek” lesznek a fúrt kőzetek, és csak 10 – 14 km mélyen lesz a hőmérséklet 250°C – 300°C. A kísérleti fúrás azonban bizonyította,hogy a hőmérséklet sokkal gyorsabban növekedett, mint azt feltételezték, ezért szükségessé vált magasabb hőtűrésű anyagok alkalmazása. Meglepő volt, hogy a harántolt kőzetek a feltételezettnél kevésbé szilárdnak bizonyultak,  folyadék és gáz jelent meg a fúrás során használt folyadékban. Hasonlóképpen nem várt tapasztalat volt, hogy a fúrásba sajtolt folyadékot a repedések és vetődések elnyelték, a kőzetek tömörsége jóval kisebb volt a vártnál. A fúrótornyot 200 m-rel áthelyezték és 1990 októberében elkezdődött a mélyebbre tervezett fúrás mélyítése, ami végleges mélységét (9101 m) 1994. októberében érte el.  A magasfokú automatizálás mellett is öt alkalommal volt szükség a függőlegestől való eltérés korrigálására. A rétegek törészónáiban egyre gyakoribb műszaki balesetek, és a műszerek magas hőmérséklet miatti meghibásodása miatt 9069 m mélységben már 300 m-rel távolabb volt a fúrás a függőleges tengelytől. Kellemetlen meglepetésnek bizonyult, hogy a hőmérsékleti gradiens a vártnál magasabbnak bizonyult.  A fúrás talpán a mért hőmérséklet elérte 265°C-ot, ami miatt  geofizikai mérőeszközöket speciális hűtőkapszulában lehetett csak a mélyben használni. (A fúrási művelet során a fúrási folyadék jelentősen hűti közvetlen környezetét, a geofizikai méréseket azonban értelemszerűen a fúrással egyidejűleg nem lehet végrehajtani.) Jelentős eredmény volt azonban, hogy az utolsó 70 m-től eltekintve a fúrásba sikerült csövet elhelyezni, és ez biztosította a későbbi években is a geofizikai mérések lehetőségét. A fúrás során kinyert sok kőzetmintát 12 ország egyetemei és tudományos intézetei részletesen vizsgálták, hasonlóan a kútban szerzett geofizikai mérések adataihoz. A KTB projekt számos műszaki – főleg geofizikai és fúrástechnikai – innováció megbízható próbaterepe volt. Az itt kifejlesztett eszközök jelentékeny részét mára már a mélyfúrásos kutatás területén elterjedten alkalmazzák. A geológusoknak bizonyos mértékű csalódást okoztak az eredmények, mert 7000 m körüli mélységben remélték annak a két nagy kéreglemez  határának a feltárását, aminek mentén 320 millió évvel korábban az eurázsiai kontinenslemez létrejött. Ilyen határ azonban a fúrás rétegsorában egyáltalán nem volt. A kőzetminták radioaktív koradatai azonban kárpótolják a földtudományok képviselőit. Az összes minta nagyon ősi kőzet, az idők során természetesen gyakorlatilag valamennyi un. átalakult (metamorfnak nevezett) kőzetté változott. A földtörténet során az eredeti törmelék (homok, agyag, kavicsos homok) és vulkáni anyag a nyomás és hőmérséklet hatására teljesen átalakult, így az eredeti kőzetek már csak kikövetkeztethetőek. Az kiindulási, még nem átalakult kőzetek 2,2 -2,05 milliárd évesek lehetnek, majd 454 – 650 millió évvel ezelőtti hosszú időszak során átalakultak metamorfittá. Ezt követően még két további, nagyléptékű geológiai esemény ismét rányomta bélyegét a fúrásban harántolt kőzetrétegekre, bizonyítva, hogy a szilárd kéreg fejlődése szakaszosan folytatódott. A radioaktív korok azt sugallják a kutatóknak, hogy az eurázsiai kontinenslemez – ahol a jelenlegi fúrás mélyült – egykor az egységes őskontinensnek valószínűleg az északi részén helyezkedhetett el. A kőzetminták és rétegek mentén végzett geofizikai mérések bizonyították, hogy összefüggő repedéshálózaton keresztül folyadékáramlás történik, az idős kőzetek ugyan tömöttek, de repedéshálózat létezik. A felszínen végzett szeizmikus mérések megerősítették, hogy a fúrásban 6850 m és 7300 m közötti mélységközben kiterjedt vetődés és repedésrendszer létezik. (A szeizmikus mérések a geofizika roppant fontos eszközei. A mérések során a felszínen létrehozott kis erejű rezgéseket keltenek, majd a tudósok mérik a rezgéshullám visszaérkezési idejét és erősségét. Ennek alapján meglehetős biztonsággal kikövetkeztethető a felszín alatti domborzat formája és bizonyos mértékig anyagi minősége is.) A KTB projekt tudományos és technológiai szempontból az elmúlt száz év egyik számottevő jelentőségű vállalkozása volt. Nagyon jó dolog, hogy az innen származó információk és különféle fejlesztések sokoldalú felhasználása a műszaki gyakorlat különféle területein megvalósultak, és a projekt utóélete még évtizedekkel később is megérdemelten emlékeztet az európai műszaki-tudományos kezdeményezésre. A helyszínen a látszólag magányos fúrótorony és látogatóközpont kiállítása kiváló lehetőséget teremt felidézni és emlékezetben tartani ezt nagyléptékű, úttörő jellegű vállalkozást.

(A címlapkép illusztráció)

2020. 06. 12.

A Szalonna egy teljes mértékben civil, független véleményportál. Nem kérünk és nem fogadunk el támogatást senkitől, csak az olvasóinktól. Ha olvasni szeretnél, nem ugrik az arcodba egyetlen reklám sem. Ez csakis úgy lehetséges, ha te fizetsz a munkánkért. Kizárólag ezekből a támogatásokból működik a Szalonna, hónapról hónapra. Ha kiürül a becsületkassza, elfogy a Szalonna. Ne úgy fogd fel, mintha koldusnak adnál, hanem úgy, mintha az újságosnál fizetnél rendszeresen a kedvenc magazinodért.