MÄENDUSE MAINE
20. KUIDAS PUUDUTAB SEISMOLOOGIA KAEVANDAMIST? Heidi Soosalu Eesti Geoloogiakeskus, TTÜ Mäeinstituut
Ingo Valgma TTÜ Mäeinstituut Väheseismilistes piirkondades litosfäärilaamade sees on maavärinad tavaliselt väiksed ja kahe järgneva maavärina vahel mööduv aeg pikavõitu. Nii on olukord ka Eestis, kus registreeritakse keskmiselt kahe aasta jooksul üks kohalik maavärin, mida üldjuhul inimesed vaevalt märkavad. Seismoloogidele jätkub siiski siingi tegutsemist, sest seismilisi sündmusi tuvastatakse ja lokaliseeritakse Eesti alal ja lähiümbruskonnas keskmiselt seitsekümmend ühe kuu jooksul. Enamasti on need põlevkivi ja paekivi karjääride lõhkamised. Loodussündmuste ja inimtegevuse seismoseire Võib-olla üllatavalt on seismoloogia ka poliitiline teadusharu. Selleks kujunes see teise maailmasõja järgsel ajal, kui suurriigid hakkasid katsetama oma tuumarelvi megatonniliste plahvatustega, muidugi nii salaja, kui võimalik. Paraku seismilised lained riigi piiri peal ei peatu, vaid jõuavad üle maailma tundlike seismojaamadeni. Et tuumakatseid teinud riik ei saaks väita, et juhtumid oli vaid tavalised maavärinad, oli seismoloogidel vaja välja töötata metoodika, millega vahet teha loodusliku ja tehnogeense sündmuse vahel. Praeguseks on võimalik digitaalkujul signaali põhjaliku analüüsi abil küllaltki usaldusväärselt määrata, kas näiteks üks väike sündmus Eestimaal võiks olla maavärin, või on see ikkagi üks tavaline karjääri lõhkamine. Seismomeeter mõõdab maa võnkumise kiirust pendli abil. Kaasaegsetes seismomeetrites on kolm komponenti: üks mõõdab vertikaalsuunas ja kaks horisontaalselt (orienteeritud põhja-lõuna ja idalääne suunas). Seismogramm kujutab seismilise sündmuse lainesisaldust ajavaldkonnas. Seismilisi lained on kolme tüüpi. Kõige kiiremini levivad piki- ehk primaarlained (P) ja peale neid jõuavad kohale rist- ehk sekundaarlained (S). P-laine kiirus maakoores on tüüpiliselt 2-6 km/s ja S-laine on sellest umbes 1,7 korda aeglasem. Piki- ja ristlaine kohalejõudmise vahel möödunud aja järgi saab hinnata, kui kaugel seismojaamast sündmus toimus. Ristlainetest aeglasemalt levivad veel kahte tüüpi pinnalained, seda suuremana mida maapinnale lähemal sündmus toimus. Maavärina ja plahvatuse või lõhkamise mehhanismid on väga erinevad. Maavärin toimub murrangus, kus kaks kivimiplokki nihkub üksteisest mööda. Sõltudes vaatluspunkti asukohast on maavärina tekitatud esimese võnke suund kas tõmme või tõuge. Plahvatuse puhul on aga esimene võnge igas vaatlussuunas tõuge. Seismoanalüüsi käigus vaadeldakse signaale ka sagedusvaldkonnas. Sarnaselt valgusele, või igale lainekujulisele signaalile, on seismogrammile võimalik arvutada spekter, mis toob esile signaali sagedussisalduse. Tavaliselt koostatakse spektrogramm, mis kujutab, kuidas spektri sagedused ja tippude amplituudid muutuvad aja jooksul. Maavärina ja plahvatuse spektrogrammid on üksteisest erinevad. Näiteks kohalik väike maavärin sisaldab enam-vähem tasaselt igasuguseid sagedusi umbes 2–20 Hz vahemikus. Plahvatuse spektrogramm näeb „triibuline“ välja, koosnedes peamiselt mõnest teravast kindla sagedusega kõrgeamplituudilisest tipust. Seismoseire Eestis Seismoanalüüsi eest Eesti alal vastutab Eesti Geoloogiakeskus, mis peab üleval kolme seismojaama võrku. Seismilise analüüsi teostamiseks on see absoluutne miinimum. Olukorda päästab koostöö naabrimaadega, sest andmeid vahetatakse Soome Helsingi Ülikooli Seismoloogia Instituudiga. Lisaks saadakse andmeid ka ühest Läti seismojaamast. Kokku on kasutusel 14 jaama võrk, mis võimaldab juba korraliku analüüsi tegemise (Joonis 20-1). See võrk katab võrdlemisi hästi põlevkivimaardla, kust registreeritakse enamus sündmustest, mille põhjuseks on Aidu ja Narva karjääride lõhkamised. Paraku on jaamad põlevkivimaardlast võrdlemisi kaugel: kõige lähemgi, Vasula jaam, umbes 100 km kaugusel. Kõige väiksemad sündmused, mida selline võrk suudab põlevkivimaardla piirkonnast
78 TTÜ Mäeinstituut