Hvorfor bore så dypt?

Av Våkn opp!s medarbeider i Tyskland

VISSTE du at temperaturen er helt oppe i 300 grader celsius bare ni kilometer fra der hvor du befinner deg? Men du behøver ikke å være redd, for stedet med denne høye temperaturen er 9000 meter under føttene dine, og de vil ikke bli brent, for du er godt beskyttet av det skjoldet vi kaller jordskorpen.

Nettopp jordskorpen står i sentrum for interessen blant dem som er engasjert i det kontinentale dypboringsprogrammet ved Windischeschenbach, en tysk landsby ikke langt fra grensen til Tsjekkia. Formålet med dette programmet var å bore et ti kilometer dypt hull for å undersøke dette beskyttende skjoldet. Men boringen måtte stanses i en dybde av ni kilometer på grunn av den høye temperaturen, som vi skal komme tilbake til. Men hvorfor ville noen i det hele tatt gi seg i kast med å bore et så dypt hull?

Dypboring er ikke noe nytt. Kineserne skal ha boret ned til en dybde av 500 meter i år 600 f.v.t. for å finne salt. Siden den industrielle revolusjon har boreteknikken gjennomgått en rivende utvikling på grunn av den store etterspørselen etter råstoffer i den vestlige verden. Men i den senere tid har motivet for visse boringer vært noe langt viktigere enn kommersielle interesser: bekymringen for menneskenes liv. Hvordan det? Og hvordan kan det være til noen hjelp å bore dype hull i jorden?

Hvorfor er dypboring så viktig?

For det første tæres det så fort på noen av jordens mineralressurser at det er fare for at de kan bli oppbrukt. Er det mulig å finne disse mineralene lenger nede i jorden, kanskje på tilblivelsesstadiet? Dette er et spørsmål som dypboringen kanskje kan gi svar på.

Etter hvert som folketallet i verden øker, omkommer også stadig flere i jordskjelv. Omkring halvparten av alle mennesker i verden bor i jordskjelvtruede områder. Det innbefatter innbyggerne i over tredjedelen av de største byene på jorden. Hva har jordskjelv med boringen å gjøre? «Det man lærer av å studere litosfæren [jordens ytre skall], burde gjøre det mulig å komme med nøyaktigere varsler,» heter det i brosjyren Das Loch (Hullet). Ja, menneskene har gode grunner til å forsøke å avdekke jordens hemmeligheter.

Utgiftene ved dypboring er høye. Prislappen på det tyske prosjektet lyder på 528 millioner D-mark (over 2,3 milliarder kroner). Finnes det ikke andre måter å avsløre jordens hemmeligheter på? Både ja og nei. Forskerne lærer mye om jordens beskaffenhet ved hjelp av instrumenter som er plassert på overflaten. Men et superdypt borehull er det eneste middel til å få bekreftet den lærdommen man trekker av instrumentmålingene, og til å kunne undersøke bergarter som hittil har vært under ekstremt høyt trykk og ekstremt høye temperaturer. Man kan si at dypboringene hjelper forskerne til å komme til bunns i sakene.

La dette være nok om dypboring i sin alminnelighet. Hva med å ta en tur til Windischeschenbach? Er du skremt ved tanken på den vitenskapelige terminologien? Det behøver du ikke å være. Vår omviser, som er geolog, har lovt å forklare alt på en enkel måte.

En imponerende borerigg

Vi blir imponert over boreriggen som rager over borehullet med en høyde som tilsvarer en bygning på 20 etasjer. Riggen er en av de detaljene ved prosjektet som virker mest imponerende på ikke-eksperter. Men det finnes også andre interessante sider ved det.

Tenk for eksempel på valget av sted. Da geologene planla å bore dette superdype hullet, valgte de ikke et hvilket som helst sted. Avisen Die Zeit skrev følgende om prosjektet: «Den som ønsker å finne ut hvordan jordskjelv oppstår, må konsentrere seg om de steder hvor [kontinentale] plater støter sammen eller driver fra hverandre.» Windischeschenbach er et slikt sted, for det ligger rett over grensen mellom to underjordiske kontinentalplater, eller deler av jordskorpen som er i sakte bevegelse.

Man antar at disse to platene tidligere støtte sammen med så stor kraft at de kastet noen av de lavereliggende deler av jordskorpen oppover mot overflaten, til steder som er innen rekkevidde for moderne teknologi. Ved boring gjennom forskjellige berglag er det mulig å hente opp det vår omviser kaller en geologisk lapskaus. Hvor dypt er så hullet?

Den 12. oktober 1994 viste et blinkende lysskilt på informasjonsbygningen at man hadde nådd en dybde på 9101 meter. Hvor dypt er egentlig det? Hvis det hadde vært mulig å kjøre heis ned til bunnen, ville turen ned ha tatt oss nesten én og en halv time. Men det ville ha vært en reise vi aldri hadde kunnet glemme. Hvordan det? Jo, etter hvert som vi kjørte nedover, ville vi ha merket at temperaturen steg mellom 25 og 30 grader celsius for hver 1000 meter. I den dybden borehullet nå har, ville derfor en intens hete på 300 grader celsius ha slått imot oss. Vi er virkelig glad for at vårt besøk ikke omfattet en tur ned til bunnen! Men når vi er inne på dette med temperaturen, er det nærliggende å tenke på en annen interessant side ved dette prosjektet.

I omkring 9000 meters dybde krysser borehullet den kritiske grensen på 300 grader celsius. Hvorfor er dette et kritisk punkt? Jo, når bergmasser blir utsatt for så høy temperatur og så høyt trykk, forandrer de seg fra å være harde til å bli myke. En slik forandring er aldri blitt undersøkt i naturlige omgivelser.

Borets styringssystem er også bemerkelsesverdig. Som en illustrasjon i liten målestokk på hvordan det virker, kan du forestille deg at du holder i den ene enden av en stang som er omkring hundre meter lang og to millimeter i diameter, omtrent som en litt tykk stoppenål. Forsøk så å styre et miniatyrbor i den andre enden. Det ville ikke vare lenge før hullet ble skjevt, eller at boret eller stangen brakk, eller at alt dette inntraff.

Det ble utviklet utstyr som skulle sørge for at hullet ble fullstendig vertikalt ved at retningen på boret ble korrigert automatisk. Dette styringssystemet fungerte så godt at den nederste kanten av hullet på 6000 meters dybde bare avviker åtte meter fra en loddrett linje. Litt av en bedrift! Vår omviser forteller oss at dette sannsynligvis er «det retteste hullet i verden».

Borkronen skiftes

Motoren som driver boret, befinner seg nede i hullet og ikke ved overflaten. Derfor roterer ikke hele borerøret når boringen pågår. Men det er likevel en krevende prosess å bore i så store dybder. En borkrone arbeider seg nedover med en hastighet på mellom én og to meter i timen og kan trenge seg ned gjennom omkring 50 meter steinmasse før den må byttes ut. Når vi kommer nærmere boreriggen, ser vi at borerøret blir heist opp av hullet nettopp fordi kronen skal skiftes.

Digre robothender griper fatt i og kobler fra ledd etter ledd av borerøret. Hvert av leddene er 40 meter langt. Det maskineriet som håndterer borerøret, er også ganske imponerende. Det ble nylig utviklet et nytt system som gjør det mulig å utføre det kjedsommelige arbeidet med å heve og senke borerøret raskere. Det finnes ingen lettvintere metode. Et smilende ansikt titter fram under en gul hjelm og forklarer: «For å kunne skifte borkronen må vi heise det hele opp.»

Hva kan vi lære av steinprøvene?

Vi får en omvisning i laboratoriet og ser med store øyne på hyller i rad og rekke fulle av steinprøver. Hvordan blir prøvene fravristet jorden? På to forskjellige måter.

Den ene framgangsmåten er kjerneboring, som gjør det mulig å hente opp sylinderformede steinprøver. Forskerne går øyeblikkelig i gang med å undersøke hvordan disse kjernene oppfører seg i laboratoriet. Hvorfor haster det? Fordi bergmassene i jordskorpen er under høyt trykk. Geofysikerne lærer mye om dette trykket ved å merke seg hvordan de enkelte kjernene utvider seg i løpet av de første dagene etter at de er hentet opp til overflaten.

En vanligere måte å hente opp prøver på foregår ved alminnelig boring. Det blir da pumpet vann ned gjennom borerøret for å avkjøle kronen og transportere steinmaterialet opp. Trykket tvinger vannet og steinmaterialet opp til overflaten, hvor det blir filtrert. Vannet blir brukt om igjen, og steinmaterialet blir analysert. Hva avslører disse analysene?

Prøvene viser hvilken bergart det dreier seg om, og dens elektriske og magnetiske egenskaper. Det samles data for å påvise malmforekomster. Bergartens tetthet sier noe om hvor fort et jordskjelv forplanter seg gjennom jorden.

Prøvene avslører også en stadig strøm av vann i begge retninger mellom jordoverflaten og dyp på 4000 meter og derunder. «Dette kaster et helt nytt lys over problemene med deponering av skadelige stoffer i gruver og sjakter,» heter det i det vitenskapelige tidsskriftet Naturwissenschaftliche Rundschau.

Omvisningen er slutt, og vi tar hjertelig farvel med vår omviser. Han har beskrevet prosjektet på en liketil måte som røper ekspertens fortrolighet med det som er ukjent for andre. I ekspertenes øyne er kanskje Windischeschenbach daglig kost, men for oss var dette besøket noe helt spesielt.

[Bilder på side 10]

Over: Måling av kjerneprøver fra boret

Til venstre: Modell av jordskorpen

[Rettigheter]

KTB-Neuber