Kukersiit- Eesti põlevkivi
Eesti maapõues on kaks orgaanikarikast põlevat kivimit: graptoliitargilliit ja põlevkivi ehk kukersiit. Üldiselt öeldes on põlevkivi kivim, milles on niipalju orgaanilist ainet, et ta põleb. Põlevkivi üldtunnustatud definitsioon puudub ja nii nimetatakse põlevkivideks enamasti savikaid või karbonaatse koostisega peeneteralisi settekivimid, mis sisaldavad tahket orgaanilist ainet ehk kerogeeni.
Raamatus kirjeldatakse Eestis leiduvate põlevate kivimite koostist, tekketingimusi ja levikut. Samuti antakse ülevaade põlevkivi kaevandamisest ja kaevandamise ajaloost alates 18. sajandist kuni tänapäevani.
Graptoliitargilliit
Graptoliitargilliit, ka diktüoneemakilt või diktüoneema-argilliit, rahvapäraselt konnatahvel, kujutab endast tumedat mustjas- või hallikaspruuni peeneteralist savikivimit, milles orgaanilise aine sisaldus ulatub 15-20%. Graptoliitargilliiti võib leida Põhja-Eesti paekalda jalamil Pakri poolsaarelt Narvani, paksusega kuni üle 3 m ja selle varusid hinnatakse 60 miljardile tonnile. Graptoliitargilliit on tekkinud Vara-Ordoviitsiumi merelises basseinis umbes 480 milj. aastat tagasi. Vähese orgaanilise aine sisalduse tõttu on nimetatud argilliidi kütteväärtus üsna väike (1500-1600 kcal/kg) ja seda ei ole põleva maavarana siiani kasutatud. Kuid graptoliitargilliidist on leitud mitmeid haruldasi elemente nagu molübdeeni, vanaadiumi, uraani jt. 1949-1952. aastatel kaevandati Sillamäel graptoliitargilliiti uraani tootmiseks.
Põlevkivi ehk kukersiit
Eristamaks Eesti põlevkivi teistest maailma põlevkividest nimetatakse seda kukersiidiks. Nimi tuleneb Kukruse mõisa saksakeelsest nimest Kuckers. Põlevkivi koosneb orgaanilisest ainest ja mittepõlevast mineraalosast. Põlevateks komponentideks on süsinik (C) ja vesinik (H). Orgaanilise aine koostisesse kuuluvad veel hapnik, lämmastik ning vähemal määral fosfor, kloor ja teised elemendid. Mida suurem on vesiniku ja süsiniku aatomsuhe (H/C), seda suurem on põlevkivi õlisisaldus. Põlevkivide mineraalosa koosneb terrigeensest materjalist (savi, kvarts, päevakivi) ja/või karbonaatidest (kaltsiit, dolomiit). Mineraalosa laguneb põletamisel ja tarvitab soojust, lisaks aurub põletamisel ka kivimis sisalduv niiskus. Seega saame põlevkivide põletamisel lisaks soojusele ka suure koguse jääk- ehk ballastaineid. 1000 tonnist põlevkivist moodustab põlev osa umbes 350 tonni, tuhka saame ligikaudu 550 tonni ja niiskust (vett) on selles 100 tonni ringis.
Põlevkivitootmisega kaasnevate keskkonnaprobleemide allikas peitub põlevkivi koostises ning geoloogilistes tingimustes. Kaevandamisel ja rikastamisel jääb kasutamata suur hulk lubjakivi, mis kuhjatakse aherainemägedeks. Põlevkivi aheraine ja aherainemäed on siiski üsna süütu tarbimisjääk ehkki ka see võib aeg-ajalt isesüttida. Rikastatud põlevkivi põletamisel jääb järele kuni 50% tuhka, mida on samuti vaja ladustada. Kõige toksilisemad on aga põlevkivikeemia tööstuse jäätmed. Põlevkivi põletamisel elektrijaamades lendub õhku suures koguses CO2 ja teisi gaase, kaevandatud aladel muutub põhjaveere¸iim ja tihti ka vee kvaliteet jne.
Kuidas tekkis kukersiit?
Tänaseni on ühemõtteliselt lahendamata kukersiidi tekke küsimused. Põhiküsimuseks on orgaanilise aine päritolu, selle ümberkujunemise aste ning settimistingimused. Enamik uurijaid on üksmeelsel seisukohal, et orgaanilise aine lähtematerjaliks olid merevetikad. Ordoviitsiumi ajastul vohasid vetikad kõigis veekogudes, sest kõrgemaid taimi siis veel ei olnud. Vetikate kui kerogeeni lähtematerjali edasiste muutuste kohta arvamused lahknevad. Geoloogid arvavad, et vetikstruktuurid esinevad põlevkivis muutumatul kujul või on väga vähe muutunud. Sarnasuse põhjal tänapäevase planktoonse vetika Gloeocapsa'ga sai kukersiidivetikas nimeks Gloeocapsomorpha prisca.
Keemikud väitsid, et kukersiidi orgaaniline lähtematerjal on aja jooksul väga tugevasti muutunud ning vetikate struktuurielemente on võimatu ära tunda ja tõenäoliselt on kerogeen kujunenud kõikidest tolleaegse mere taime- ja loomariigi esindajate jäänustest. Nende lagunemisel on aga sünteesunud uued kõrgmolekulaarsed kolloidsed ühendid, mille tombud ainult väliselt meenutavad vetikate struktuuri. Hilisemad uuringud on siiski pigem toetanud kukersiidi päritolu vetikatest. Kukersiidi settimiskohaks peetakse madalaveelise mere rannalähedast ala, kus vetikad võisid massiliselt levida ja moodustada ulatuslikke nn. vetikmatte. Orgaanilise ainega samaaegselt settisid ka lubiaines ning maismaalt merre kandunud saviosakesed ja muu terrigeenne materjal.
Põlevkivi levik Eestis
Eesti põlevkivi on kujunenud Kesk-Ordoviitsiumi lõpus ja Hilis-Ordoviitsiumi alguses. Kukersiit lasub õhemate või paksemate horisontaalsete helepruuni värvuse tõttu hästi jälgitavate kihtidena hallide lubjakivide vahel. Stratigraafiliselt jääb kukersiit Uhaku ja Kukruse lademesse, kus on loendatud kuni 50 erineva paksusega kihti. Suurima paksusega põlevkivikihid levivad Rakvere ja Narva vahelisele alale (Eesti leiukoht) ja jätkuvad veel Narva jõe ja Peipsi järve taha Leningradi oblastisse (Leningradi leiukoht). Kaevandamiseks ebapiisava paksusega, kuid äratuntavad on tootsad kihid veel Tallinnast läände jääval alal, ida suunas ulatuvad aga mõnikümmend kilomeetrit Narvast Peterburi poole. Lõunasse saab kihte jälgida Juuru- Järva-Jaani- Mustvee jooneni. Peale Kirde-Eesti kaevanduspiirkonna on Eestis veel teinegi põlevkivileiukoht, nn. Tapa maardla, mis kujutab endast ida-läänesuunalist kuni 80 km pikkust ja 10-20 km laiust ala Väike-Maarja ja Ambla vahel. Suure lasuvussügavuse (60-170 m) tõttu ei kujuta see endast praegu arvestatavat lisandit meie põlevkivivarudele.
Põhilised põlevkivikihid Eesti maardlas
Praegusel ajal on põlevkivi tootmisväärseks osutunud vaid Kirde-Eestis Eesti maardlast. Tootsa kihindi moodustavad 7 kukersiidikihti (tähistatakse alt üles tähtedega A...F2) ja 6 neid eraldavat lubjakivikihti. Kõik tootuskihindi kivimid sisaldavad hulgaliselt fossiile või nende purustatud skeletiosakesi - detriiti. Paleontoloogid on Kukruse lademest leidnud kuni 360 liiki kivistisi, mis on 2-3 korda rohkem kui teistest lademetest. Tootsa kihindi paksus on 2,5-3,0 m, millest põlevkivi on 1,8-2,6 m ja lubjakivi arvele jääb 0,6-0,7 m. Lõuna suunas kukersiidikihid laskuvad sügavamale, mis on tingitud Eesti aluspõhjakivimite üldisest lõunasuunalisest kallakusest umbes 3,5 meetrit kilomeetri kohta. Nii lasub kukersiidi tootuskihind paarkümmend kilomeetrit Jõhvist lõuna pool asuvas "Estonia" kaevanduses juba kuni 70 m sügavusel.
Põlevkivi mujal maailmas
Põlevkivivarud maailmas on hiigelsuured, kuni 410 miljardit tonni. Põlevkive leiukohti on teada rohkem kui 600 enam kui 30 riigist. Kõige suuremad põlevkivivarud on USA-l, järgneb Brasiilia. Peale Eesti kaevandatakse põlevkivi veel Venemaal, Austraalias, Hiinas ja Brasiilias, viimases kolmes riigis vaid õli tootmiseks. Käesoleval ajal on Eesti kõige suurem põlevkivitootja maailmas.