Vuonna 2018 maa järisi Espoossa. Sitä ei pääkaupunkiseudulla usein koeta, sillä alue on maanjäristysten suhteen hyvin rauhallista.
Järistykset olivat täysin suunniteltuja, ja ne johtuivat St1-yhtiön rakentamasta geolämpövoimalasta. Otaniemeen on porattu kuusi ja puoli kilometriä syvä reikä, johon pumpattiin 18 000 kuutiometriä vettä parantamaan kallioperän vedenjohtavuutta. Viime toukokuussa vesikäsittely toistettiin viereen poratussa toisessa reiässä.
Otaniemen reikiä on tarkoitus käyttää Espoon kaupungin kaukolämmön tuotannossa. Valmiissa lämpövoimalassa toiseen reikään johdetaan kylmää vettä, ja toisesta vesi nousee ylös yli sata-asteisena. Jotta virta pääsee kulkemaan reikien välillä, kallioon tehdään halkeamia kontrolloidusti veden avulla. Tämä aiheuttaa pieniä maanjäristyksiä, ja melusta ja tärinästä raportoitiinkin molemmilla kerroilla ympäri pääkaupunkiseutua.
Helsingin yliopiston seismologeille tapaus ei kuitenkaan ollut häiriö vaan tilaisuus, jollaisia on lähialueilla tarjolla ani harvoin. Rakennustyömaiden räjäytysten ja muiden tavanomaisten tärinälähteiden sijaan he pääsivät havainnoimaan varsinaisia maankamaran järistyksiä.
— Halusimme ottaa siitä kaiken irti tieteen hyväksi, Seismologian instituutin apulaisprofessori Gregor Hillers kertoo.
Korean ja Sveitsin opit
Tutkijat veivät maastoon sata mittauslaitetta, jotka keräsivät dataa 6–9 kilometrin säteellä syväreiästä. Lisäksi käytössä olivat Seismologian instituutin pysyvä seurantajärjestelmä ja St1-yhtiön keräämät havainnot.
Sensorit rekisteröivät tuhansia järistyksiä, joista suurinta osaa oli mahdoton havaita ihmisaistein. Niistä kaksisataa suurinta otettiin perusteellisempaan tarkasteluun. Suurin järistys oli magnitudiltaan 1,8, joten sekin jäi alle ympäristöluvassa asetetun 2,1:n ylärajan. Tätä voimakkaammat järistykset olisivat saattaneet aiheuttaa haittaa.
Toukokuussa tehtiin uudet mittaukset, tällä kertaa 70 laitteella. Vettä käytettiin nyt edelliskertaa vähemmän ja myös järistysten määrä jäi vähäisemmäksi. Suurin mitattu magnitudi oli 1,2.
— Oli kiinnostavaa, miten paljon ihmiset raportoivat äänihaitasta. Saimme yli kaksisataa ilmoitusta. Järinästä oli siis harmia joissakin naapurustoissa, mutta vaikutukset pysyivät turvallisen rajoissa, Hillers toteaa.
Aina näin ei ole: pahin ihmisen aiheuttama maanjäristys tapahtui geotermisessä voimalassa Korean Pohangissa vuonna 2017. Sen magnitudi oli 5,5. Sveitsiläisellä voimalatyömaalla Baselissa puolestaan koettiin vuonna 2006 järistys, joka oli voimakkuudeltaan 3,4. Molemmat vaurioittivat rakennuksia, ja ihmisiä loukkaantui.
Tapauksista on otettu opiksi. Baselissa vettä laskettiin kallioperässä valmiiksi olleisiin halkeamiin. Sittemmin on havaittu, että on turvallisempaa välttää valmiita halkeamia ja johtaa vettä kallioon hallitummin, keskeyttäen pumppaaminen tarvittaessa.
Altaita ja särötystä
Maanjäristykset ovat samankaltaisia riippumatta siitä, johtuvatko ne ihmisen toiminnasta vai geologisista syistä. Maankuori on jatkuvassa jännitystilassa, ja mikä tahansa muutos jännityskentässä voi aiheuttaa järistyksiä.
Luonnollisia maanjäristyksiä tapahtuu mannerlaattojen reuna-alueilla, kun laatat hiertyvät toisiaan vasten. Maankuoren jännitystilat purkautuvat lohkojen liikkeenä, ja kallioperään muodostuu siirroksia.
Ihminen puolestaan voi aiheuttaa maanjäristyksiä rakentamalla patoja, kaivamalla kaivoksia, pumppaamalla öljyä maasta tai vettä maahan. Liuskekaasun poraajien Yhdysvalloissa käyttämä vesisärötys on nostanut Oklahoman maanjäristysluvut Kalifornian tasolle, vaikka Oklahomassa ei ole luontaista seismistä aktiivisuutta, toisin kuin mannerlaatan reunalla sijaitsevassa Kaliforniassa.
Jos seisminen aktiivisuus ja ihmisen toiminta yhdistyvät, jälki voi olla pahaa. Vuonna 2008 Kiinassa Sichuanin provinssissa 80 000 ihmistä kuoli järistyksessä, joka oli magnitudiltaan 7,9. Jotkut tutkijat epäilevät, että siirrosalueen päälle rakennettu 320 miljoonan tonnin vesiallas lisäsi tuhoja merkittävästi.
Fennoskandia kuuluu maailman vanhimpiin peruskallioalueisiin. Kiviaines on tiivistä ja tiheää, ja riski suurempiin maanjäristyksiin on hyvin pieni. Olisi silti liioittelua väittää, että riskiä ei ole lainkaan.
— Emme tiedä tarkasti, mitä kuuden kilometrin syvyydessä on. Yksityiskohtaisten tutkimusten tekeminen niin syvällä olisi hyvin vaikeaa ja kallista, joten sataprosenttisen varmaa tietoa mahdollisista rakovyöhykkeistä ei etukäteen ollut, Hillers toteaa.
Ongelmia ei kuitenkaan ilmennyt, ja vesikäsittely onnistui hyvin. Tavoite on ottaa lämpölaitos käyttöön tämän vuoden aikana. Sen on suunniteltu kattavan jopa kymmenesosan Espoon kaupungin kaukolämmön tarpeesta.
Korona hiljensi Brysselin
Hillers on tyytyväinen kerättyyn aineistoon. Dataa on paljon ja se on erittäin laadukasta. Tutkijat ovat pystyneet analysoimaan paitsi edestakaisia myös kiertyviä seismisiä aaltoja.
On ollut kiinnostavaa vertailla asukkaiden lähettämiä meluilmoituksia sensorien mittauksiin. Melu- ja tärinäraportteja tuli eniten Munkkivuoren alueelta. Siihen on syynsä, ja ne ovat kaukana — Atlantin keskiselänteellä, jossa Pohjois-Amerikan ja Euraasian mannerlaatat loittonevat toisistaan.
— Mannerlaattojen erkaneminen aiheuttaa painetta Helsingissä asti ja se vaikuttaa siihen, miten kallio liikkuu ja mihin suuntaan maanjäristysaallot lopulta etenevät, Hillers selittää.
Maanjäristysten lisäksi mittausaineisto paljastaa myös heikommat seismiset aallot. Siitä näkyvät junien ja metrojen kulkemiset, muu liikenne ja rakennustyömaat. Viime keväänä Hillers kollegoineen osallistui kansainväliseen tutkimukseen, jossa selvitettiin koronarajoitusten vaikutusta seismiseen taustakohinaan.
Toisin kuin esimerkiksi Brysselissä, Helsingissä korona ei seismisen aineiston perusteella näyttäisi hiljentäneen liikennettä. Sen sijaan Aalto-yliopiston työmaan sulkeminen näkyi mittauksissa heti.
Hiilipäästöt kuriin
Lämpövoimaa on pidetty yhtenä keinona vähentää hiilidioksidipäästöjä. Gregor Hillers suhtautuu myönteisesti geotermisiin lämpölaitoksiin, kunhan ne toteutetaan kontrolloidusti ja niiden riskeistä tiedotetaan.
— Asiasta on voitava keskustella avoimesti. Suomessa seisminen riski toki on hyvin alhainen.
Ääni- ja tärinähaittaa voi vähentää sijoittamalla lämpölaitoksen kauemmas asutuksesta. Silloin tosin energian kuljettaminen käyttöpaikalle kerryttää kustannuksia.
Monissa asuintaloissa pohditaan maalämpöä vaihtoehtona kaukolämmölle. Näissä muutaman kymmenen metrin rei´issä maanjäristysriskejä ei ole lainkaan, Hillers kertoo.
Hänestä on kiinnostavaa, että Pohjoismaat tuntuvat olevan eturintamassa syväreikiin perustuvien geolämpölaitosten rakentamisessa. Vanhaa, viileää kallioperäämme on porattava erityisen syvälle. Otaniemen reiät ovatkin neljänneksi syvimpiä koko maailmassa.
— Se on hyvin vaikuttavaa, ja vielä syvempiä reikiä on suunnitteilla. Nyt on hyvä aika olla seismologi Suomessa.
Artikkeli on julkaistu Yliopisto-lehdessä 1/2021.