Waarom so diep boor?
Deur Ontwaak!-medewerker in Duitsland
HET jy geweet dat die temperatuur net meer as nege kilometer van jou huis af ’n skroeiende 300 grade Celsius is? Maar moenie bekommerd wees nie, die hitte is ver onder jou, op ’n diepte van 9 000 meter! En om te verseker dat jou voete nie brand nie, word jy deur ’n beskermende skild beskut wat die aarde se kors genoem word.
Hierdie kors is die middelpunt van belangstelling by die Kontinentale Diepboringsprogram, wat naby Windischeschenbach geleë is, ’n Duitse dorpie nie ver van die grens van Tsjeggië af nie. Die doel van hierdie program was om ’n gat van meer as tien kilometer diep te boor om daardie beskermende skild te ondersoek. Die boorwerk moes egter, as gevolg van die hitte, op ’n diepte van nege kilometer gestaak word, soos ons sal sien. Maar waarom die moeite doen om so ’n diep gat te boor?
Diepboring is niks nuuts nie. Die Chinese het volgens berig in 600 v.G.J. tot ’n diepte van meer as 500 meter geboor in hulle soeke na soutwater. Sedert die tyd van die Industriële Revolusie het die onversadigbare aanvraag na grondstowwe in die Weste tot gevolg gehad dat die boortegnologie vinnig vooruitgang gemaak het. In onlangse tye word boorwerk nie soseer met ’n winsoogmerk gedoen nie, maar om ’n baie dringender rede: Menselewens is op die spel. Hoe so? En van watter nut is dit om in die aarde te boor?
Waarom is diepboorwerk belangrik?
Eerstens word van die aarde se delfstofbronne so vinnig opgebruik dat hulle uitgeput kan raak. Kan hierdie delfstowwe op groter dieptes in die aarde gevind word, miskien nog in hulle ontwikkelingstadiums? Dit is ’n vraag wat moontlik deur diepboring beantwoord kan word.
Tweedens, namate die wêreld se bevolking vermeerder, eis aardbewings al hoe meer lewens. Ongeveer die helfte van die wêreld se bevolking woon in gebiede wat deur aardbewings bedreig word. Dit sluit inwoners van meer as ’n derde van die wêreld se grootste stede in. Wat het aardbewings met boorwerk te doen? “’n Studie van die litosfeer [die aarde se buitenste skild] behoort voorspelling akkurater te maak”, sê die boekie Das Loch (Die gat). Die mens het inderdaad alle rede om die aarde se geheime te probeer uitvind.
Die koste van diepboorwerk is egter hoog. Die Duitse projek kos R1 270 miljoen. Is daar nie ander maniere om ons planeet se geheime aan die lig te bring nie? Ja en nee. Wetenskaplikes lei baie omtrent die samestelling van die aarde af deur instrumente te gebruik wat op die oppervlak geleë is. Maar ’n superdiep boorgat is die enigste manier waarop sulke afleidings bevestig kan word en om rotse te ondersoek wat tot nou toe onder uiters hoë druk en temperatuur verkeer het. Jy kan sê dat diepboring probeer om tot die kern van dinge deur te dring.
Ons het nou genoeg van boorwerk oor die algemeen gepraat. Waarom besoek ons nie die boorterrein in Windischeschenbach nie? Is jy miskien ’n bietjie skrikkerig vir wetenskaplike terminologie? Jy hoef nie bekommerd te wees nie. Die toergids, ’n geoloog, het beloof om alles eenvoudig te hou.
’n Merkwaardige boortoring
Ons is verbaas om te sien dat die boortoring tot ’n hoogte van ’n 20-verdiepinggebou bo die boorgat uittoring. Die boortoring is een van die kenmerke van hierdie projek wat dit selfs aan leke ’n spesiale aantrekkingskrag gee. En dit is nie al nie.
Neem byvoorbeeld die ligging. Toe wetenskaplikes die superdiep gat beplan het, het hulle nie sommer op die eerste die beste plek begin boor nie. Die koerant Die Zeit het oor die projek geskryf: “As jy wil uitvind hoe aardbewings plaasvind, moet jy jou aandag op daardie plekke vestig waar [ondergrondse] plate teen mekaar stamp of van mekaar af wegdryf.” Windischeschenbach is so ’n plek, aangesien dit reg bo die grenslyn van twee onderaardse kontinentale plate of stadig bewegende dele van die aarde se kors geleë is.
Daar word gemeen dat hierdie twee plate in die verlede met soveel krag teen mekaar gebots het dat hulle dele van die onderste kors opwaarts na die oppervlak gestoot het, tot binne bereik van die moderne tegnologie. Wanneer daar deur verskillende rotsformasies geboor word, skep dit, soos ons toergids dit noem, ’n geologiese sosatie. Hoe diep is die gat?
Op 12 Oktober 1994 het ’n flitsende teken op die inligtingsgebou die maksimumdiepte aangekondig: “9101 meter.” Hoe diep is dit? Wel, as daar ’n hyser was wat ons na onder kon neem, sou dit byna een en ’n half uur neem om die bodem te bereik. Dit sou egter ’n rit wees wat ons nooit sou vergeet nie. Waarom? Aangesien ons, terwyl ons ondertoe gaan, sou voel hoe die temperatuur met elke duisend meter tussen 25 en 30 grade Celsius styg. Op die huidige diepte sou ons dus ’n versengende temperatuur van 300 grade Celsius ervaar. Hoe bly is ons tog dat ons besoek nie ’n ekskursie na die bodem insluit nie! Maar die kwessie van temperatuur bring nog ’n interessante aspek van hierdie projek ter sprake.
Op ’n diepte van ongeveer nege kilometer steek die boorgat die kritieke grens van 300 grade Celsius oor. Waarom is hierdie temperatuur kritiek? Omdat rotse van ’n vaste in ’n vloeibare toestand verander wanneer dit aan sulke temperature en druk blootgestel word. Hierdie verandering is nog nooit in ’n natuurlike omgewing ondersoek nie.
Iets anders wat opmerkenswaardig is, is die stelsel waardeur die boor gestuur word. Om die werking hiervan na verhouding te verklein, stel jou voor dat jy die agterkant van ’n stok vashou wat ongeveer honderd meter lank en twee millimeter in deursnee is, die breedte van ’n dik naald. Stel jou nou voor dat jy ’n miniatuurboor aan die ander ent probeer stuur. Jy sal in ’n japtrap ’n skewe gat, gebreekte stukke of albei hê.
Toerusting wat die rigting van die boor outomaties verstel, is ontwerp om die gat reguit te hou. Hierdie stuurstelsel was so suksesvol dat die bodem van die gat op ’n diepte van meer as 6 000 meter met slegs agt meter van sy loodlyn afwyk. Dit is nogal ’n prestasie, as daar in ag geneem word dat dit, soos ons toergids ons vertel, “seker die reguitste gat ter wêreld” is!
’n Boortoer om die boorpunt te vervang
Die motor wat die boor aandryf, is laer af in die gat geleë. Gevolglik roteer die boorbuis nie in sy volle lengte wanneer daar geboor word nie. Dit is nietemin ’n moeisame proses om op sulke dieptes te boor. Daar word afwaarts geswoeg teen een of twee meter per uur, en elke boorpunt grou deur ongeveer 50 meter klip voordat dit vervang word. Terwyl ons toergids ons nader na die boortoring neem, sien ons hoe die boorbuis om daardie einste rede, naamlik om die boorpunt te vervang, uit die gat gehys word.
Groot robothande neem en ontkoppel die buise, wat elk 40 meter lank is. Die stelsel wat die buise hanteer, is nog ’n fassinerende kenmerk van die projek. Die stelsel is onlangs ontwerp om die langdradige proses van ophysing en neerlating van die buise, of om ’n boortoer te maak, soos boordeskundiges dit noem, te versnel. Daar is geen kortpad nie. ’n Vriendelike gesig kom onder ’n geel helm te voorskyn en verduidelik: “Om die boorpunt te vervang, moet ons alles boontoe bring!”
Wat kan ons deur die klipmonsters leer?
Ons besoek die laboratorium en is verstom om rye rakke te sien wat vol klipmonsters is. Hoe word die monsters uit die aarde gehaal? Op twee verskillende maniere.
Een manier is deur ontkerning, waardeur klip in die vorm van silinders uitgehaal word. Die reaksie van hierdie kerne word onmiddellik in die laboratorium nagegaan. Waarom die haas? Omdat rots in die kors onder baie groot druk verkeer. Geofisikusse maak baie gevolgtrekkings oor hierdie druk deur na te gaan hoe elke kern gedurende die eerste paar dae bo die oppervlak “ontspan”.
Die algemener manier om monsters uit te haal, vind plaas gedurende gewone boorwerk. Vloeistof word langs die boorbuis af gepomp om die boorpunt te verkoel en om snysels uit te spoel. Deur druk toe te pas, word die vloeistof en die snysels na die oppervlak geforseer en deur ’n filter geskei. Die vloeistof word weer gebruik en die snysels word ontleed. Wat bring hierdie ontledings aan die lig?
Toetse identifiseer watter soort klip dit is en stel die elektriese en magnetiese eienskappe daarvan vas. Gegewens word oor die ligging van ertsafsettings ingesamel. Die digtheid van die klip dui aan hoe vinnig ’n aardbewing deur die aarde beweeg.
Toetse dui ook aan dat daar ’n voortdurende beweging van water in albei rigtings tussen die oppervlak en dieptes van 4 000 meter en dieper is. “Dit werp heeltemal nuwe lig op die verwydering van skadelike stowwe in myne en skagte”, sê die wetenskapstydskrif Naturwissenschaftliche Rundschau (Natuurwetenskaplike oorsig).
Ons toer kom tot ’n einde wanneer ons ons toergids hartlik groet. Sy beskeie beskrywing van die projek was kenmerkend van ’n deskundige vir wie die uitsonderlike iets alledaags geword het. Vir wetenskaplikes is Windischeschenbach miskien nie iets besonders nie, maar vir ons was ons besoek iets baie spesiaals.
[Prente op bladsy 10]
Bo: Kerne wat van die boor verkry is, word gemeet
Links: ’n Model van die aarde se kors
[Erkenning]
KTB-Neuber