Ligi kaks miljardit aastat tagasi tegutsesid praeguse Eesti aladel vulkaanid, mis kuulusid ulatuslikku saarkaarte süsteemi. Enamasti kaarekujulised vulkaanideahelikud tekivad ookeani kohale laamade kokkupõrke tagajärjel. Ühtlasi koondasid geoloogilised sündmused maakoorde elemente, mille jaotust saavad geoloogid nüüd puursüdamike abil uurida. Tänapäeval katab neid iidseid struktuure Eestis aga 100–900 meetri paksune settekivimite kiht, mis muudab nende uurimise keerukaks.

Majanduslik ja geopoliitiline reaalsus sunnib teadlasi sellegipoolest üha täpsemalt maapõue vaatama. Euroopa otsib praegu uusi kriitiliste toormete allikaid, et edendada üleminekut taastuvenergiale ja säilitada võimekus toota erinevaid nutiseadmeid.

Eesti kohalik kristalne aluskord, paleoproterosoiline kivimikiht, ulatub Eestist Soome ja Rootsi, moodustades kunagise Fennoskandia kilbi ühtse geoloogilise terviku. Selle hiiglasliku struktuuri metallisisalduse hindamiseks võtsid Tallinna Tehnikaülikooli ja Eesti geoloogiateenistuse uurijad luubi alla Alutaguse, Tallinna ja Jõhvi piirkonnad.

Uurijad avastasid sealt väga kõrgeid tsingi, vase ja plii kontsentratsioone, mis koonduvad peamiselt magnetiidirikastesse kivimitesse ning sulfiidsetesse grafiitgneissidesse. Teadlaste arvutuste kohaselt ulatub vase kontsentratsioon Alutagusel 2230, tsingil 2650 ja pliil 4030 osani miljonist. Tavalises maakoore kivimis on vaske seevastu võrdlusena keskmiselt umbes 50 ppm, tsinki 70 ppm ja pliid 15 ppm ehk kümneid kordi vähem.

"Tulemused näitavad, et Eesti aluskord võib sisaldada seni alahinnatud kriitiliste toormete potentsiaali. See loob aluse sihipärasemaks edasiseks uurimiseks ning aitab paremini hinnata Eesti rolli Euroopa toormete varustuskindluse kontekstis," sõnas Tallinna Tehnikaülikooli geoloogia instituudi maavarade ja rakendusgeoloogia osakonna juhataja Rutt Hints.

Kuigi sellised kontsentratsioonid on kogu uuritud Läänemere geoloogilises koridoris ühed kõige kõrgemad, pole see siiski ilmtingimata põhjus nende kaevandamiseks. Vase näitel leidub mujal maailmas küll suuri avakaevandusi, kust hangitakse 0,2–0,5-protsendise vase sisaldusega maaki, kuid sadade meetrite sügavusel asuva allmaakaevanduse tasuvuseks eeldavad ettevõtted reeglina vähemalt ühe- kuni kaheprotsendilist või isegi kõrgemat sisaldust.

Uus tehnika

Kuna elemendid ei kogunenud aluskorda juhuslikult, annab nende jaotus ühtlasi aimu piirkonna geoloogilisest ajaloost. Möödanikus asus Tallinna piirkonnas vulkaanilise saarkaare esikülg. Alutaguse alale kujunes samal ajal aga laienemisvöönd ehk saarkaare-tagune bassein. Kuumad hüdrotermaalsed vedelikud ringlesid sealses maakoores ja rikastasid kivimeid kasulike toormetega. Uuringu autorid järeldavad, et kirjeldatud protsessid sarnanevad tugevalt Rootsi kuulsa Bergslageni piirkonna maagivarude tekkeloole.

Uurimisrühm võttis mõõtmistel appi automaatse skaneerimistehnoloogia. Geoloogid uurisid aastakümnete eest kogutud 22 puursüdamikku 5–15-sentimeetrise sammuga. Uue tehnika abil joonistusid selgelt välja koobalti, nikli, kroomi ja vase geokeemilised kooslused. Lisaks suutsid seadmed tuvastada varem peitu jäänud jälgi hõbedast, kullast ja vismutist. Eelmiste aastakümnete algelisemate meetoditega jäid taolised peened keemilised nüansid teadlastel sageli märkamata.

Geoloogide sõnul annavad skaneerimistulemused maapõuest varasemast üksikasjalikuma pildi. See aitab leida uusi paljulubavaid kivimikihte, mida tulevikus lähemalt uurida ja võimaldab edaspidi keskenduda just kõige lubavamatele geofüüsikalistele anomaaliatele.

Täpsustatud mudelite toel hindasid geoloogid üle ka Jõhvi piirkonna leiukohad. Ida-Eesti maapõu on teadlastele juba ammu tugeva magnetilise anomaaliaga silma jäänud. Värsked arvutused näitavad, et nähtuse taga seisavad sügaval paiknevad suured rauamaagi kogumid, mis koosnevad tugevalt magneetunud osakestest. Kogumid kujutavad olulist pidepunkti kogu metallogeneetilise vööndi ulatuse mõistmiseks.

Märjamaa piirkonna kivimid pakuvad teadlastele huvi pisut teisel põhjusel. Sealne maapõu peidab endas sügavale tardunud hiiglaslikku magmamassiivi, mis sisaldab suures koguses haruldasi muldmetalle. Miljardite aastate eest liikusid sealses maakoores ringi kuumad ja gaasirikkad vedelikud, mis aitasid väärtuslikel elementidel ühte kohta koguneda.

Teadlased leidsid, et selle massiivi kõige vanemates osades ulatub haruldaste muldmetallide sisaldus kohati 3600 osani miljonist. Maakoores keskmiselt jääb muldmetallide koguhulk keskmiselt 150 ja 200 osa piiresse miljonist.

"Haruldased muldmetallid on kriitilise tähtsusega näiteks tuulegeneraatorites, akutehnoloogiates ja elektroonikas, mistõttu viitab see tulemus Märjamaa piirkonna võimalikule strateegilisele väärtusele tulevikus," selgitas uuringu üks autoreid, Eesti Geoloogiateenistuse teadusnõunik Alvar Soesoo.

Uuringu autorid rõhutasid, et praegused tulemused tuginevad suures osas arhiivides hoitavatele puursüdamikele ja kaudsetele geofüüsikalistele mudelitele. Esialgsete leidude kinnitamiseks on geoloogide hinnangul vaja koguda täiendavaid kivimiproove ja uurida neid põhjalikumalt laboris.

Alles täpsemate analüüside abil võib õnnetuda teadlastel lõplikult selgitada, kuidas need metallid maapõue tekkisid ja milline võiks olla nende tegelik majanduslik väärtus. Kuigi see eeldab mahukat lisatööd, aitab nüüd loodud geoloogiline mudel tulevasi otsinguid teadlaste sõnul juba märksa täpsemalt fookusesse seada.

Uuring valmis rahvusvahelise teadus-arendusprojekti DEXPLORE raames, mille peaeesmärk on arendada innovatiivseid maavarade otsingumeetodeid, mis sobiksid kuni 600 meetri sügavusel maapõues asuvate metallide leiukohtade avastamiseks. Leide kirjeldav töö ilmus ajakirjas European Federation of Geologists' journal.