भूगोल · प्राकृतिक भूगोल · विषय 1 / 10
पृथ्वीचे अंतरंग, भूपट्ट विवर्तनिकी, भूकंप आणि ज्वालामुखी
Earth's Interior, Plate Tectonics, Earthquakes and Volcanoes
असं समजा…
उकळत्या दुधावरची साय
चुलीवर दुधाचे पातेले ठेवा आणि वरच्या भागाकडे पाहा. पृष्ठभागावर सायीचा पातळ थर जमतो. खालचे दूध गरम असते आणि हळूहळू ढवळत असते: ते मध्यभागी वर येते, सायीखालून बाजूला पसरते आणि थंड कडांकडे पुन्हा खाली जाते. त्यामुळे साय अखंड राहू शकत नाही. ती तुकड्यांत फुटते. जिथे गरम दूध वर उसळते तिथे साय फाटते आणि त्या भेगेत नवी साय तयार होते. जिथे दोन तुकडे एकमेकांवर ढकलले जातात तिथे एक तुकडा चुरगळून उंचवटा होतो किंवा दुसऱ्याखाली सरकतो. कधी एखादा तुकडा शेजाऱ्याला नुसता घासत बाजूने सरकतो. आणि मधूनच वाफेचा बुडबुडा एखाद्या भेगेतून जोर करून वर येतो आणि फुटतो.
पृथ्वीही अशीच वागते. तिचे कठीण बाह्य कवच, म्हणजे शिलावरण (Lithosphere) (भूकवच आणि प्रावरणाचा वरचा भाग), अनेक भूपट्टांमध्ये (Plates) विभागलेले आहे. हे भूपट्ट खालच्या गरम, हळूहळू वाहणाऱ्या दुर्बलावरणावर (Asthenosphere) तरंगतात. प्रावरणातील अभिसरण प्रवाह (Convection) त्यांना हलवतात. जिथे भूपट्ट एकमेकांपासून दूर जातात (मध्य-सागरी पर्वतरांगा) तिथे नवे भूकवच तयार होते; जिथे ते एकमेकांना भिडतात तिथे भूकवच चुरगळते किंवा गिळले जाते (हिमालय, सागरी गर्ता); आणि रूपांतरित विभंगांवर (Transform faults) भूपट्ट एकमेकांना घासून सरकतात. या कडांवर बसणारे अचानक हादरे म्हणजे भूकंप, आणि भेगांतून बाहेर पडणारा वितळलेला खडक म्हणजे ज्वालामुखी.
| रोजच्या जीवनात | परीक्षेच्या विषयात |
|---|---|
| खाली ढवळणारे गरम दूध | प्रावरणातील (दुर्बलावरणातील) अभिसरण प्रवाह |
| तुकड्यांत फुटलेली साय | शिलावरणाचे भूपट्ट |
| दूध वर उसळते तिथे फाटणारी साय | अपसारी सीमा (Divergent boundary): मध्य-सागरी पर्वतरांग, सागरतळ विस्तार |
| दोन तुकडे चुरगळून झालेला उंचवटा | अभिसारी सीमा (Convergent boundary): वली पर्वत (हिमालय) किंवा अधोगमन गर्ता |
| बाजूने घासत सरकणारे तुकडे | रूपांतरित सीमा (Transform boundary) (सॅन अँड्रियास विभंग) |
| भेगेतून फुटणारा वाफेचा बुडबुडा | ज्वालामुखी |
संकल्पना
भूकवच पूर्णपणे खोदून कोणीही पार गेलेले नाही, म्हणून पृथ्वीचे अंतरंग मुख्यतः भूकंप लहरींवरून (Seismic waves) समजते. P-लहरी (प्राथमिक, अनुतरंग) सर्वांत वेगवान असतात आणि घन, द्रव व वायू या तिन्हीतून प्रवास करतात. S-लहरी (दुय्यम, अवतरंग) त्यापेक्षा मंद असतात आणि द्रवातून जाऊ शकत नाहीत. पृष्ठीय लहरी (Surface waves) सर्वांत शेवटी पोहोचतात आणि सर्वाधिक नुकसान करतात. पृथ्वीच्या दूरच्या बाजूला S-लहरी नाहीशा होतात, म्हणून बाह्य गाभा द्रवरूप असला पाहिजे; P-लहरी गाभ्यात शिरताना वळतात (अपवर्तन) आणि एक छाया प्रदेश (Shadow zone) सोडतात, जो NCERT नुसार अपिकेंद्रापासून सुमारे 105° ते 145° दरम्यान आहे (काही पुस्तके सुमारे 103° ते 142° देतात; NCERT चा आकडा वापरा). 105° पलीकडील भूकंपमापकांना S-लहरी अजिबात मिळत नाहीत. याच आधारावर पृथ्वीचे थर ओळखले गेले.
थर असे आहेत: भूकवच (Crust) (सागरी भूकवच सुमारे 5 किमी जाड, खंडीय भूकवच सरासरी सुमारे 30 किमी आणि मोठ्या पर्वतांखाली 70 किमीपर्यंत); सुमारे 2,900 किमी खोलीपर्यंत प्रावरण (Mantle), ज्याचा वरचा दुर्बल भाग म्हणजे दुर्बलावरण, हा शिलारसाचा (Magma) स्रोत आहे; आणि गाभा (Core), ज्यात द्रवरूप बाह्य गाभा आणि घनरूप अंतर्गाभा असून तो मुख्यतः निकेल आणि लोह यांचा बनलेला आहे (जुने नाव NIFE). या थरांच्या सीमांची नावे MPSC ला फार आवडतात: कॉनरॅड विलगता (वरचे व खालचे भूकवच), मोहोरोव्हिसिक किंवा मोहो विलगता (भूकवच व प्रावरण), गुटेनबर्ग विलगता (प्रावरण व गाभा, सुमारे 2,900 किमी) आणि लेहमन विलगता (बाह्य व अंतर्गाभा, सुमारे 5,150 किमी).
वेगनरने 1912 मध्ये खंडवहन सिद्धांत (Continental drift) मांडला (पँजिया हा महाखंड आणि पँथालसा हा महासागर), पण खंड कोणत्या बलाने सरकतात हे तो स्पष्ट करू शकला नाही. आर्थर होम्सने 1930 च्या दशकात प्रावरणातील अभिसरण प्रवाह सुचवले; हॅरी हेसने 1960 च्या दशकात सागरतळ विस्तार (Sea-floor spreading) दाखवून दिला; आणि भूपट्ट विवर्तनिकी (Plate tectonics) सिद्धांताने (1967 पासून) या कल्पना एकत्र जोडल्या. भारतीय भूपट्ट गोंडवनापासून तुटून उत्तरेकडे सरकला आणि युरेशियाला धडकला; दोन खंडीय भूपट्टांच्या या धडकेमुळे टेथिस समुद्रातील गाळ चुरगळून हिमालय तयार झाला. म्हणूनच हिमालय तरुण आहे, अजूनही उंच होत आहे आणि भूकंपप्रवण आहे. सागरी-खंडीय अभिसरणामुळे गर्ता आणि ज्वालामुखी पर्वत (अँडीज) तयार होतात; सागरी-सागरी अभिसरणामुळे द्वीपमाला (जपान) तयार होतात. पॅसिफिकचे अग्निवलय (Ring of Fire) याच अधोगमन क्षेत्रांच्या बाजूने पसरलेले आहे.
महाराष्ट्र भारतीय भूपट्टाच्या आतल्या भागात आहे, तरीही त्याच्याशी संबंधित भूशास्त्रातील तीन प्रसिद्ध गोष्टी आहेत. दख्खनचे पठार (Deccan Traps) म्हणजे बेसाल्टचे एकावर एक थर, जे क्रिटेशियस कालखंडाच्या शेवटी, सुमारे 6.6 कोटी (66 दशलक्ष) वर्षांपूर्वी, भेगी उद्रेकांतून (Fissure eruptions) (शंकूतून नव्हे, तर लांब भेगांतून लाव्हा बाहेर पडून) तयार झाले. कोयना भूकंप (1967) हे जलाशय-प्रेरित भूकंपाचे (Reservoir-induced seismicity) भारतातील प्रमुख उदाहरण आहे. 30 सप्टेंबर 1993 च्या किल्लारी (लातूर) भूकंपाने “स्थिर” पठारही हादरू शकते हे दाखवले. भारतातील एकमेव सक्रिय ज्वालामुखी अंदमान समुद्रातील बॅरन बेट आहे; लोणार (बुलढाणा) हे बेसाल्टमधील उल्कापाताने तयार झालेले विवर सरोवर असून 2020 पासून रामसर स्थळ आहे.
महत्त्वाचे मुद्दे व सूत्रे
- थर: भूकवच → प्रावरण (~2,900 किमीपर्यंत) → बाह्य गाभा (द्रव) → अंतर्गाभा (घन); पृथ्वीची त्रिज्या ~6,371 किमी
- विलगता: कॉनरॅड (भूकवचाच्या आत), मोहो (भूकवच/प्रावरण), गुटेनबर्ग (प्रावरण/गाभा), लेहमन (बाह्य/अंतर्गाभा)
- P-लहरी: सर्वांत वेगवान, अनुतरंग, घन व द्रव दोन्हीतून जातात; S-लहरी: अवतरंग, फक्त घनातून; पृष्ठीय लहरी: शेवटी पोहोचतात, सर्वाधिक विध्वंसक
- केंद्र (Focus / Hypocentre) = पृथ्वीच्या आत जिथे भूकंप सुरू होतो तो बिंदू; अपिकेंद्र (Epicentre) = त्याच्या थेट वर पृष्ठभागावरचा बिंदू
- रिश्टर मापनपद्धती लॉगरिदमिक आहे: एक एकक वाढल्यास लहरींचा आयाम 10 पट आणि ऊर्जा सुमारे 32 पट
- सीमा: अपसारी (मध्य-अटलांटिक पर्वतरांग), अभिसारी (हिमालय, अँडीज, जपान), रूपांतरित (सॅन अँड्रियास)
- वेगनर: खंडवहन, 1912; होम्स: प्रावरणातील अभिसरण प्रवाह; हेस: सागरतळ विस्तार; भूपट्ट विवर्तनिकी: 1967 पासून
- दख्खनचे पठार (Deccan Traps): भेगी उद्रेकांतून तयार झालेला बेसाल्ट, ~6.6 कोटी वर्षांपूर्वी
- कोयना 1967: जलाशय-प्रेरित भूकंप; किल्लारी (लातूर) 30 सप्टेंबर 1993
- भारतातील एकमेव सक्रिय ज्वालामुखी: बॅरन बेट (अंदमान); लोणार विवर सरोवर: उल्कापात, रामसर स्थळ (2020)
सोडवलेले उदाहरण
भूकंपाच्या अपिकेंद्रापासून 120° अंतरावरील भूकंपमापन केंद्रात P-लहरी अतिशय क्षीण नोंदल्या जातात किंवा अजिबात नोंदल्या जात नाहीत, आणि S-लहरी नोंदल्या जात नाहीत. 160° अंतरावरील केंद्रात P-लहरी नोंदल्या जातात पण S-लहरी नाहीत. यावरून पृथ्वीच्या अंतरंगाबद्दल काय समजते?
उकल पाहा
- S-लहरी अवतरंग असल्याने द्रवातून प्रवास करू शकत नाहीत. सुमारे 105° पलीकडील कोणत्याही केंद्रात त्या नोंदल्या जात नाहीत, म्हणजे त्यांच्या मार्गात काहीतरी द्रवरूप आहे: बाह्य गाभा.
- P-लहरी द्रवातून जाऊ शकतात, पण गाभ्यात शिरताना त्यांचा वेग बदलतो म्हणून त्या तीव्रपणे वळतात. या अपवर्तनामुळे एक पट्टा तयार होतो जिथे थेट P-लहरी जवळजवळ पोहोचत नाहीत: P-लहरींचा छाया प्रदेश (सुमारे 105°–145°). 120° वरील केंद्र या पट्ट्यात येते.
- 145° पलीकडे अपवर्तित P-लहरी पुन्हा पृष्ठभागावर येतात, म्हणून 160° वरील केंद्रात त्या नोंदल्या जातात, पण S-लहरी तरीही नाहीत.
- निष्कर्ष: पृथ्वीला गाभा आहे, त्याचा बाहेरचा भाग द्रवरूप आहे आणि सुमारे 2,900 किमी खोलीवर स्पष्ट सीमा (गुटेनबर्ग विलगता) आहे.
उत्तर: छाया प्रदेशांच्या रचनेवरून बाह्य गाभा द्रवरूप आहे हे सिद्ध होते आणि प्रावरण-गाभा सीमा निश्चित होते.
परीक्षेसाठी झटपट युक्ती
पृष्ठभागापासून खाली विलगतांचा क्रम: “को-मो-गु-ले” — कॉनरॅड, मोहो, गुटेनबर्ग, लेहमन. लहरींसाठी: S म्हणजे Solid (फक्त घन).
नेहमीच्या चुका
- अपिकेंद्र पृष्ठभागावर असते; केंद्र (Hypocentre) जमिनीखाली असते. सर्वाधिक नुकसान अपिकेंद्राजवळ होते.
- बाह्य गाभा द्रवरूप आहे पण अंतर्गाभा (प्रचंड दाबामुळे) घनरूप आहे, जरी अंतर्गाभा अधिक उष्ण आहे.
- शिलावरण (भूकवच + प्रावरणाचा सर्वांत वरचा भाग, कठीण) आणि भूकवच एकच नाहीत; भूपट्ट शिलावरणाचे बनलेले असतात.
- दख्खनचे पठार मध्यवर्ती ज्वालामुखी शंकूतून नव्हे तर भेगी उद्रेकांतून तयार झाले, म्हणूनच ते सपाट माथ्याचे आणि पायऱ्यांसारखे आहे.
- रिश्टर 7 हा 6 पेक्षा “थोडा मोठा” नसतो: त्याचा आयाम 10 पट आणि ऊर्जा सुमारे 32 पट असते.
सराव · प्रश्नपत्रिकेप्रमाणे मराठीत, खाली इंग्रजी प्रश्न · उत्तर तपासण्यासाठी पर्याय निवडा
Q1. भूकंप लहरींबाबत पुढील विधाने विचारात घ्या:
1. P-लहरी घन, द्रव आणि वायू यांतून प्रवास करू शकतात.
2. S-लहरी पृथ्वीच्या बाह्य गाभ्यातून प्रवास करू शकतात.
3. पृष्ठीय लहरी भूकंपमापकाकडे सर्वांत शेवटी पोहोचतात.
वरीलपैकी कोणते विधान/कोणती विधाने बरोबर आहे/आहेत?
Consider the following statements about seismic waves:
1. P-waves can travel through solids, liquids and gases.
2. S-waves can travel through the Earth's outer core.
3. Surface waves are the last to reach a seismograph.
Which of the statements given above is/are correct?
उत्तर: C. P-लहरी पदार्थाच्या सर्व अवस्थांतून जातात आणि पृष्ठीय लहरी शेवटी पोहोचतात. S-लहरी द्रवातून जाऊ शकत नाहीत, म्हणून त्या द्रवरूप बाह्य गाभा पार करू शकत नाहीत; त्यामुळे विधान 2 चुकीचे आहे.
Q2. विलगता आणि ती ज्या थरांना वेगळे करते त्यांच्या जोड्या जुळवा:
a. मोहो — p. बाह्य गाभा आणि अंतर्गाभा
b. गुटेनबर्ग — q. भूकवच आणि प्रावरण
c. लेहमन — r. प्रावरण आणि गाभा
d. कॉनरॅड — s. वरचे आणि खालचे भूकवच
Match the discontinuity with the layers it separates:
a. Moho — p. Outer core and inner core
b. Gutenberg — q. Crust and mantle
c. Lehmann — r. Mantle and core
d. Conrad — s. Upper and lower crust
उत्तर: A. मोहो ही भूकवच-प्रावरण सीमा, गुटेनबर्ग ही प्रावरण-गाभा सीमा (सुमारे 2,900 किमी), लेहमन ही बाह्य-अंतर्गाभा सीमा, आणि कॉनरॅड भूकवचाच्या आत आहे. पर्याय B मध्ये मोहो आणि गुटेनबर्ग यांची अदलाबदल केली आहे.
Q3. हिमालयाची निर्मिती मुख्यतः कोणत्या प्रकारच्या भूपट्ट आंतरक्रियेमुळे झाली?
The Himalaya was formed mainly by which type of plate interaction?
उत्तर: D. भारतीय खंडीय भूपट्ट युरेशियन खंडीय भूपट्टाला धडकला आणि टेथिसमधील गाळ चुरगळून वली पर्वत तयार झाले. अँडीज हे सागरी-खंडीय अभिसरणाचे उदाहरण असून तिथे ज्वालामुखी तयार होतात; हिमालयात ज्वालामुखी जवळजवळ नाहीत.
Q4. महाराष्ट्राच्या संदर्भात पुढील विधाने विचारात घ्या:
1. 1967 चा कोयना भूकंप जलाशय-प्रेरित भूकंपाचे उदाहरण म्हणून दिला जातो.
2. दख्खन पठारावरील बेसाल्ट एकाच मध्यवर्ती ज्वालामुखी शंकूतून तयार झाला.
वरीलपैकी कोणते विधान/कोणती विधाने बरोबर आहे/आहेत?
With reference to Maharashtra, consider the following statements:
1. The Koyna earthquake of 1967 is cited as an example of reservoir-induced seismicity.
2. The basalt of the Deccan plateau was produced by a single central volcanic cone.
Which of the statements given above is/are correct?
उत्तर: B. मोठ्या जलाशयाशी संबंधित भूकंपाचे भारतातील प्रमाणभूत उदाहरण म्हणजे कोयना. दख्खनचे पठार एका शंकूतून नव्हे, तर लांब भेगांतून थरांमागून थर लाव्हा बाहेर पडून (भेगी उद्रेक) तयार झाले.