Kaks talve tagasi, jaanuari keskel, vajus Pakri pangalt merre vaateplatvorm. Koos sellega murdus lahti 30-meetrine lõik pangaservast ja viimane taganes ühe hoobiga 12 meetrit. Vette kukkus umbes 2800 kuupmeetrit kivimit ehk ligi 160 kallurauto jagu. Kuigi pealtnäha tabas varing panga serva ootamatult, võis seda küljelt vaadates varem ette aimata, kirjutab Tartu Ülikooli geoloogia nooremteadur Tiia-Linda Purge.

Serval jalutades kõike ei näe

Paldiski lähedal kerkib Balti klint otse merest kuni 25 meetri kõrguseks. Serval seisab vana Peeter I aegne tuletorn ja selle kõrval kulgevad külastajate tallatud teerajad. Geoloogid on seda klindilõiku uurinud, eelkõige selle kivimeid ja kihte, juba üle kahe sajandi. Panga taandumist on aga seni mõõdetud peamiselt ülalt: teadlased on võrrelnud ajaloolisi kaarte ja ortofotosid, et näha, kui kaugele sisemaa poole serv aastatega nihkunud on.

Panga serv räägib aga ainult osa loost. Pakri pank meenutab kihilist kooki. Ülemised seitse meetrit moodustab lubjakivi: ülal on see kõva ja lõheline, alumises osas paiknevad aga savikamad ja liivakamad kihid, mis on muredamad. Selle all lasub roheline glaukoniitliivakivi, mida on uuritud kaaliumväetise toormena, siis must kilt (tuntud ka kui graptoliitargilliit) ning põhjas pehmemad liivakivid. Need kivimid settisid iidse mere põhja ligi pool miljardit aastat tagasi.

Kui hinnata panga taganemist ainult serva järgi, jääb märkamata see, mis toimub serva all. Oluline osa panga arengust toimub keset vertikaalset seina, kuhu lennukiga ei näe ja inimene ilma köie või turvavarustuseta ei pääse. Seepärast tahtsime kaardistada panka just külgvaatest ja kolmes mõõtmes.

Drooniga sinna, kuhu teadlane ise ei pääse

Pildistasime panka droonidega 2015., 2022. ja 2024. aastal. Fotodest pani tarkvara kokku ruumilise mudeli, kus iga kihti, lõhet ja koobast saab arvutis igatpidi mõõta ja mõtestada. Lisaks joonistasime pangaserva välja kuuelt aerofotolt, mis katavad aastaid 1959–2024.

Lihtne see polnud. Drooni tuli lennutada vaid mõne meetri kaugusel seinast ja veepinnast. Samal ajal pidi jälgima, et iga oluline koht jõuaks pildile ja droon ei põrkaks vastu varisenud kivirusu. Lained ja rusukivid ei lasknud pildistada jalamit nii madalalt, kui oleksime seda tahtnud. Sügavamate koobaste laed jäid kaamerale sootuks nähtamatuks. 

Kasutatud meetodit nimetatakse erialakeeles fotogrammeetriaks (täpsemalt SfM-fotogrammeetriaks): sama kohta pildistatakse eri nurkade alt ja arvuti nägemisalgoritm leiab piltidelt ühised punktid, nii et tavalistest fotodest saab kolmemõõtmeline mudel. Mida rohkem teravaid ja üksteist kattuvaid pilte, seda tõetruum ja detailsem on tulemus. 

Et muutust näha, pidime sobitama eri aastate mudelid üksteisega kohakuti. Uuematel lendudel aitas seda drooni täppispositsioneerimine, vanemate piltide puhul otsisime püsipunkte, mis aastatega paigale jäid.

Varingute saladus peitub panga all

Aerofotod näitavad, et 65 aastaga kaotas Pakri pank rohkem kui jalgpalliväljaku jagu maad. Serv taganes keskmiselt 18 sentimeetrit aastas, vana tuletorni ja varisenud vaateplatvormi juures kuni 30 sentimeetrit. Sarnase kiirusega taanduvad Põhja-Saksamaa (19 cm/a) ja Loode-Poola (14 cm/a) ranniku järsakud, mis koosnevad pehmetest liustikusetetest. Pakri tipus lasub aga kõva lubjakivi. Osmussaare pank, mis koosneb ainult lubjakivist, taganeb näiteks keskmiselt vaid seitse sentimeetrit aastas.

Keskmine näitaja on aga petlik. Pank ei taandu ühtlaselt: aastaid võib valitseda vaikus ja siis korraga alla variseda suur tükk, nagu 2024. aasta jaanuaris, kui kukkus alla vaateplatvorm ja pank taandus seal 12 meetrit. Väiksemad varingud meediakünnist sageli ei ületagi. Küll aga märkavad neid droonimudelid.

Taolise käitumise taga seisab geoloogia ja kivimikihtide koostöö. Vihmavesi imbub läbi lõhelise lubjakivi ja immitseb välja selle all lasuva nõrga liivakivi pinnalt. Vesi uhub liivakivi tera-teralt minema ja lubjakivi jääb tasapisi õhku rippuma. Järgemööda külmuv ja sulav vesi laiendab lõhesid, kuni plokk murdub. Nii vaateplatvormi kui ka 2021. aasta tuletornilähedase varingu kohal oli liivakivi juba enne varingut märgatavalt taandunud.

Pank murdub seejuures mööda lõhesid. Droonimudelitelt kaardistasime üle 400 taolise lõhepinna. Lubjakivi läbivad kaks peamist lõhesüsteemi, loode–kagu ja kirde–edela suunal, ning neist sünnib Pakri serva iseloomulik siksakiline joon. Kõige kiiremini taganeb pank seal, kus lõhed tihedamalt ristuvad ja nende all olev liivakivi on juba alt ära uhutud.

Panga jalamil teeb oma tööd meri. Lained uuristavad liivakivisse koopaid, mida geoloogid kutsuvad murrutuskulbasteks. Kaardistasime 18 kulbast ja 19 madalat lohku, mis näivad olevat uute kulbaste alged. Kulpad tekivad seal, kus kivim on loomult nõrgem: nõrgalt tsementeerunud liivakivi annab lainetele järele, kuid selle kohal olev must kilt peab kauem vastu. Seega ei kulu panga sein ühtlaselt, vaid kiht kihi haaval oma tempos. Ka kulbaste alged pärinevad tõenäoliselt lõhedes, kus laine pääseb kivimisse sügavamale.

Pank kaitseb end ka ise. Varisenud lubjakiviplokid kuhjuvad jalamile rusukaldeks, mis neelab lainete energiat. Pärast vaateplatvormi varingut tekkis seina ette ligi viiemeetrine kivivall. Kaitse kestab aga vaid seni, kuni lained rusud minema kannavad ja jalamit uuristama pääsevad. 

Ohukohad kaardile

Ruumilistelt mudelitelt leiame kohad, kus liivakivi on lubjakivi alt juba taandunud ja plokk ohtlikult välja ulatub. Nende põhjal märkisime kaardile Pakri panga võimalikke varinguvööndeid. Selline kaart aitab matkarajad ohtlikest kohtadest eemale juhatada ja külastajaid hoiatada.

Kõike me siiski ette ei näe. Ohuvööndid tuginevad meie eksperdihinnangule, mitte täpsele prognoosile, sest nii keerulise süsteemi käitumist ei saagi päris täpselt ette ennustada. Protsessid tagasisidestavad üksteist. Näeme ainult kivi pinnal olevaid lõhesid, kuid tegelik lõhevõrk võib olla palju tihedam. Puudu jääb ka mere pool: me ei tea veel täpselt, kuidas veealune pangajalam lainete jõudu muudab. 

Uue mudeli teeme vähemalt kord aastas. Mida pikem on aegrida, seda paremini mõistame panga rütmi ja seda varem märkame, kus see end järgmiseks varinguks valmis seab või muutuvatele keskkonnatingimustele reageerib.

Mujal maailmas kasutavad rannikuteadlased droone ja neile paigaldatud mõõteriistu juba laialt. Eestis on see tööriist alles lapsekingades. Satelliitide ja lennukitega võrreldes on droon paindlik: selle saab väikese meeskonna ja eelarvega välja saata just siis ja sinna, kuhu vaja. Pakri pank näitab, millist kasu uus tööriist ja vaatenurk Eesti rannikuteadusele anda võib. 

Uuring ilmus ajakirjas Estonian Journal of Earth Sciences.