भूपट्ट सारंचनिकी

भूपट्ट सांरचनिकी : पृथ्वीच्या कवचाची रचना आणि जडण–घडण नेमकी कशी आहे हे सांगणारा ‘भूपट्ट सांरचनिकी’ हा एक सिद्धांत आहे. समुद्रतळांचे विस्तारण आणि ⇨ खंडविप्लव या दोन एकमेकांना पूरक असलेल्या सिद्धांतांविषयी अधिक संशोधन करीत असताना हाती आलेल्या माहितीच्या आधारे भूपट्ट सांरचनिकीचा सिद्धांत मांडण्यात आला. एकोणिसाव्या शतकाच्या शेवटी शेवटी एडूआर्ट झ्यूस ह्या शास्त्रज्ञांनी व १९१२ साली अँल्फ्रेड व्हेगनर (वॅगनर) यांनी हल्ली अस्तित्वात असलेली भूखंडे पूर्वी एकत्रित असावीत व नंतर शकले होऊन ती एकमेकांपासून दूर गेल्याने हल्लीची भूखंडांची भौगौलिक रचना अस्तित्वात आली असावी, असा युक्तिवाद केला होता पण भूखंडे एकमेकांपासून दूर होण्यास ऊर्जा नेमकी कोठून मिळाली असावी आणि त्यासाठी भूकवचात नेमकी काय हालचाल झाली असावी, हे भूभौतिकीच्या (भौतिकीच्या पद्धती वापरून पृथ्वीचा अभ्यास करणाऱ्या शास्त्राच्या) अभ्यासकांना नीटसे आकलन होऊ शकले नाही व त्यांनी खंडविप्लवाच्या सिद्धांतास कडाडून विरोध केला. दुसऱ्या महायुद्धाच्या काळापर्यंत समुद्रतळासंबंधी विशेष संशोधन झालेले नव्हते. १९५०-६० या दशकामध्ये समुद्रतळाविषयीच्या संशोधनात नवीन व अतिशय आश्वर्यकारक अशी माहिती शास्त्रज्ञांच्या हाती आली. १९६०-७० या काळात पृथ्वीचे पुराचुंबकीय क्षेत्र (खडकांच्या निर्मितीच्या वेळी त्यांना प्राप्त झालेले चुंबकीय क्षेत्र) व विशेषतःसमुद्रतळ विस्तारण या गोष्टी उजेडात आल्या. समुद्रतळावर दोन भूखंडांच्यामध्ये महासागरीय पर्वरांगा असतात आणि त्यांना लंबरूप (आडवे छेदणारे) विभंग असतात. अनेक शास्त्रज्ञांनी या गोष्टीचे चिकित्सक विश्लेषण केले आणि ह्या विचारमंथनातूनच भूपट्ट सांरचनिकीचा सिद्धांत पुढे आला.

भूपट्ट सांरचनिकीच्या सिद्धांतामध्ये असे मांडण्यात आले आहे की, भूकवच एकूण सहा मोठ्या आणि सु. बारा लहान तुकड्यांचे म्हणजे भूपट्टांचे मिळून बनले आहे. प्रत्येक भूपट्टाचे क्षेत्र वेगवेगळे असून त्यांचे आकार अनियमित आहेत. मात्र क्षेत्रफळाच्या मानाने त्यांची जाडी अगदी किरकोळ म्हणजे १०० ते १५० किमी. आहे. सहा मोठ्या भूपट्टांना अमेरिकन, आफ्रिकन, यूरेशियन, भारतीय, पॅसिफिक व अंटार्क्टिक अशी नावे आहेत. लहान भूपट्टांना पण वेगवेगळी नावे आहेत (आ. १). पॅसिफिक भूपट्टाप्रमाणे एखाद्या भूपट्टाच्या क्षेत्रामध्ये केवळ महासागर असू शकतो अथवा यूरेशियन भूपट्टाप्रमाणे केवळ भूखंड असू शकते अथवा भारतीय भूपट्टाप्रमाणे महासागर व भूखंड दोन्ही असू शकतात. भूपट्टांच्या सीमा आणि भूखंड व महासागर यांच्या सीमा यांचे एकमेकांशी काहीही नाते नाही. मात्र सर्व भूपट्टांच्या सीमांशी मध्यस्थ महासागरीय पर्वरांगा, चापाकृती द्वीपसमूह वा महासागरीय खंदक आहेत. भूपट्टांच्या कडांसंबंधी असे मत व्यक्त करण्यात आले आहे की, प्रत्येक भूपट्टांच्या कडांवर वेगवेगळ्या ठिकाणी वेगवेगळे कार्य चालू असते. त्यानुसार ह्या कडा तीन प्रकारांत मोडतात. काही ठिकाणी भूपट्ट ज्या द्रव्याचा बनला आहे, ते द्रव्य भूपृष्ठाखाली अस्तित्वात असलेल्या प्रावरणात (पृथ्वीचे कवच व गाभा यांच्या दरम्यान असलेल्या सु. ३,४८० किमी. खोलीपर्यतच्या भागात) विलीन होते. ह्यास ‘विनाशी कड’ असे संबोधिता येईल. ह्याउलट काही कडांशी नवीन भूपृष्ठ तयार होत असते, त्यास ‘सृजन-कड’ असे नाव देता येईल. कडांच्या काही भागांत ह्या दोन्ही प्रकारच्या हालचाली नसतात, त्यांस ‘अविकारी कड’ म्हणतात. सृजन-कडा महासागरीय पर्वतरांगांना लागूनच असतात. प्रावरणामधून येणारे द्रव्य महासागरीय पर्वरांगेच्या मार्फत सृजन-कडांना अनुसरून भूपट्टांमध्ये पसरते. महासागरीय खंदक (महासागराच्या तळावरील लांब, अरूंद व खोल घळ) अथवा विलयक्षेत्रामधून विनाशी कडांचे द्रव्य प्रावरणात विलीन होते. त्यामुळे अत्यंत मंद गतीने भूपट्टाची चाल महासागरीय पर्वरांगांकडून विलयक्षेत्राकडे होत असते. प्रत्येक भूपट्टाची चाल पृथ्वीच्या अक्षीय भ्रमणाशी व इतर भूपट्टांच्या स्थितीशी सापेक्ष अशी असते.

भूपट्ट सांरचनिकीच्या सिद्धांताचा अभ्यास करताना आणखीही काही गोष्टी लक्षात आल्या आहेत. भूपट्टांच्या क्षेत्रात येणारे भूपृष्ठ भूखंडीय असो अथवा महासागरी असो भूपट्टांच्या विनाशाचे अथवा निर्मित्तीचे कार्य मात्र महासागरी भूपृष्ठांपुरतेच मर्यादित असते. मध्यस्थ महासागरीय पर्वरांगांना अनुसरून निर्माण होणारे नवीन महासागरी पर्वरांगांना अनुसरून निर्माण होणारे नवीन महासागरी भूपृष्ठ हे भूखंडीय भूपृष्ठाच्या मानाने कमी जाड असते. समुद्रतळाच्या विस्तारणाच्या संदर्भात नवीन भूपृष्ठाची निर्मिंती महासागरी क्षेत्रापुरती मर्यादित आहे, ही गोष्ट स्पष्ट झालेलीच आहे. तथापि भूखंडीय क्षेत्रामध्ये भूपृष्ठाचा विनाश का होत नाही, याचे अद्यापि नीटसे आकलन झालेले नाही. बहुधा महासागरी क्षेत्रात भूपृष्टाची घनता ( ३.३५ ग्रॅ. / घ. सेंमी. ) ही भूखंडाच्या क्षेत्रातील भूपृष्ठांच्या घनतेच्या मानाने (२.८५ ग्रॅ. / घ. सेंमी.) जास्त असते. त्यामुळे हलके भूपृष्ठ जड भूपृष्ठाच्या खाली जाऊन प्रावरणात विलीन होणे हे अस्वाभाविक वाटते परंतु ह्या सर्व गोष्टी विचारात घेताना पृथ्वीच्या पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ सतत कायम राहते हे लक्षात घेतले पाहिजे. यासाठी प्रत्येक भूपट्टाचे क्षेत्रफळ मात्र सातत्याने तेच राहील असे नाही. म्हणजेच सर्व भूपट्टांमध्ये मिळून महासागरीय पर्वरांगांना अनुसरून निर्माण होणारे नवीन भूपृष्ठ आणि सर्व भूपट्टांमध्ये मिळून प्रावरणात विनाश पावणारे भूपृष्ठ हे कोणत्याही क्षणी समसमान असले पाहिजेत. हे पृथ्वीच्या त्रिज्येत बदल न होता ती स्थिर राहिली आहे, यावरून उघड आहे. पृथ्वीचे क्षेत्रफळ तेच रहावे यासाठी महासागरीय पर्वतरांगा व खंदक यांची लांबी अगर संख्या एकच असली पाहिजे असेही नाही. जर या पर्वरांगांची संख्या खंदकांपेक्षा जास्त असली, तर त्याचा अर्थ एवढाच की, पर्वतरांगांना अनुसरून निर्माण होणाऱ्या नवीन भूपृष्ठाची निर्मिती मंद गतीने चालू आहे तर खंदकांना अनुसरून होणाऱ्या भूपृष्ठाचा विनाश त्या मानाने शीघ्र गतीने चालू आहे. ह्या सर्व घटनांचे विश्लेषण केले असता असे आपोआपच लक्षात येते की, काही भूपट्ट लहान लहान होत जातात,तर काही भूपट्ट आकारमानाने वाढतही असतात. 

त्यामुळे त्यांच्या सीमांलगतच्या महासागरीय पर्वरांगा, खंदक इत्यादींची भौगोलिक स्थितीही बदलत असली पाहिजे. लहान होत जाणारे भूपट्ट हे काळाच्या ओघामध्ये पूर्णत:च नष्ट होत असले पाहिजेत. ह्याचाच अर्थ काही भूपट्ट नव्याने तयारही होत असले पाहिजेत.

भूपट्टांच्या सीमा-मग ते भूपट्ट लहान असोत अथवा मोठे असोतपृथ्वीवरील ज्वालामुखींचे व निरनिराळ्या सांरचनिक घटनांचे उगमस्थान आहे. यामुळे भूपट्ट सांरचनिकीच्या सिद्धांताला भूविज्ञानामध्ये असाधारण महत्त्व प्राप्त झाले आहे. इतके दिवस पृथ्वीच्या संबंधात न उलगडलेल्या कित्येक कोड्यांची उत्तरे शास्त्रज्ञांना ह्या सिद्धांताच्या आधारे मिळू लागली आहेत.

भूपट्टांच्या मंद गतीने परंतु सातत्याने होणाऱ्या विशिष्ट दिशांतील हालचालीमुळे पर्वत निर्मितीची कारणमीमांसा आता भूवैज्ञानिक सांगू शकतात. दोन भूपट्टांच्या सीमा एकमेकींना चिकटून असतात. या सीमारेषेच्या एका बाजूला एका भूपट्टाची अविकारी कड व दुसऱ्या बाजूला दुसऱ्या भूपट्टाची विनाशी कड आल्यास अविकारी कडेच्या बाजूस काहीही हालचाल होणार नाही. विनाशी कड मात्र प्रावरणात विलीन होत राहील. असे होताना विनाशी कड शेजारच्या भूपट्टाच्या अविकारी कडेच्या खाली ३०° ते ८०° कोन करून घुसते पण महासागरीय खंदकाशी लंबरूप असणाऱ्या उभ्या पातळीमध्ये त्या भागातील भूकंपांच्या नाभीचे (उगमबिंदूचे) चित्रण केले असता विनाशी कडेचा जो भाग खाली घुसून प्रावरणात विलीन होतो, तो बहुधा क्षैतिज (क्षितिजाला समांतर) पातळीशी सु. ४५° चा कोन करतो, असे दिसून येते. प्रावरणात विलीन होणाऱ्या भूपट्टाच्या या भागास ह्यूगो बेनिऑफ या भूकंपवैज्ञानिकांच्या नावावरून ‘बेनिऑफ क्षेत्र’ असे म्हणतात (आ. २). बेनिऑफ क्षेत्रातील प्रावरणात विलीन 

होणाऱ्या विनाशी कडेच्या प्रक्रियेचा प्रतिसाद म्हणून महासागरीय खंदकाला समांतर अशा ज्वालामुखी बेटांच्या चापाकृती रांगा तयार होतात. भूखंड धारण करणारा भूपट्ट जेव्हा सागरी भूपट्टाला लागून असतो तेव्हा कमी घनतेमुळे तो सागरी भूपट्टावर आरूढ होतो. कॉर्डिलेरा व अँडीज पर्वत याची उदाहरणे म्हणून सांगता येतील. जेव्हा भूखंडधारक असे दोन भूपट्ट एकमेकांच्या समीप येतात, त्या वेळी दोघांचीही घनता कमीच असते. त्यामुळे प्रावरणात दोन्हींपैकी एकही भूपट्ट विलीन होणे दुरापास्तच असते. अशा वेळी भूपृष्ठावर फुगवटा आल्याप्रमाणे पर्वरांगा तयार होतात. आल्प्स व हिमालय पर्वतांच्या रांगा अशाच तयार झालेल्या असाव्यात.

खनिजांच्या संशोधनामध्ये भूपट्ट सांरचनिकीच्या सिद्धांताचा उपयोग होऊ शकेल. उदा., ताम्र पॉर्फिरी हा खडक हल्लीच्या अथवा पुरातन विलयक्षेत्रांमध्येच सापडतो. ज्वालामुखीयुक्त चापाकृती द्वीपसमूहांमध्ये सल्फाइड खनिजांचे साठे आढळतात. तसेच खनिजांचे प्रमाण जास्त असलेले ग्रंथिल निपेक्ष (घट्ट झालेले गाठीसारखे साठे) तयार होण्यास कारणीभूत असणाऱ्या भूरासायनिक प्रक्रिया या मध्यस्थ महासागरीय पर्वतरांगांच्या क्षेत्रापुरत्या मर्यादित असतात. भूकवचात प्रावरणातील द्रव्य येते त्या वेळी घडणाऱ्या विशिष्ट भूरासायनिक प्रक्रिया याला कारणीभूत असाव्यात, असे मानले जाते.

भूपट्टांचा विनाश, नवीन भूपट्टांची निर्मिती ह्या प्रक्रिया पृथ्वीवर दीर्घ काळापासून म्हणजे भूकवचाची निर्मिती झाल्यापासून चालू असल्या पाहिजेत व अजूनही बराच काळ चालूच राहणार आहेत. ज्या अर्थी पृथ्वीचे क्षेत्रफळ तेच कायम राहते, त्या अर्थी नवीन निर्माण होणारे भूकवच व विनाश पावणारे भूकवच यांचे क्षेत्रफळ एकच राहते. म्हणजेच भूकवचामध्ये द्रव्याची जशी अदलाबदल होत राहते, तशी प्रावरणात पण होत असली पाहिजे. महासागरीय खंदकांमधून भूकवच प्रावरणात विलीन होते, याचा अर्थ प्रावरणाचे घनफळ वाढते असा नाही. कारण जितक्या घनफळाची प्रावरणात वाढ होते, तितक्याच घनफळाचे द्रव्य मध्यस्थ महासागरीय पर्वतरांगांद्वारे प्रावरणातून कमी होत असते. म्हणजे प्रावरण ज्या द्रव्याचे (ऑलिव्हीन व पायरोक्सीन वर्गातील खनिजांपासून बनलेल्या पेरिडोटाइट खडकांचे) बनले आहे, त्या स्फटिकमय घन स्थितीतील द्रव्यात देखील एक प्रकारचा प्रवाह सुरूच आहे. विज्ञानाचा इतका विकास होऊनसुद्धा प्रावरणात होणाऱ्या या हालचालींसंबंधी शास्त्रज्ञांच्या हाती अद्याप विशेष माहिती आलेली नाही. द्रव्याचा हा जो प्रावरणामधून भूकवचाकडे व कवचाकडून प्रावरणाकडे असा अव्याहत प्रवास सुरू आहे, त्यासाठी त्याला लागणारी ऊर्जा कोठून मिळते, हा आजही वादाचा विषय आहे. याचा ऊहापोह करताना भूकवचासंबंधी केलेली काही निरीक्षणे ध्यानात घेतली पाहिजेत. सर्व मध्यस्थ महासागरीय पर्वतरांगांमधून होणारा उष्णतेचा ऱ्हास हा भूकवचाच्या अन्य भागातून होणाऱ्या उष्णतेच्या ऱ्हासाच्या तुलनेत किती तरी अधिक असतो तर महासागरीय खंदकांमध्ये उष्णतेचा ऱ्हास खूपच कमी होत असतो. महासागरीय पर्वरांगांपासून भूपट्टांची वाढ दोन्ही बाजूंस समान असते व ती प्रतिवर्षी १ ते ६ सेंमी. इतकी असते. ह्या उलट महासागरीय खंदकांमध्ये विलीन होणाऱ्या भूकवचाची गती प्रतिवर्षी ५ ते १५ सेंमी. इतकी असते. ह्याखेरीज समुद्रतळ विस्तारणाची गती कितीही असली, तरू नूतन निर्मित भूकवचाची जाडी ही पूर्वी अस्तित्वात असलेल्या भूकवचाच्या जाडीइतकीच असते. ह्या व इतर अनेक बाबींचा सर्वंकष विचार करूनच भूपट्ट, पर्यायाने भूकवच व प्रावरण ह्यांच्या हालचालींसाठी ऊर्जा कोठून मिळत असावी, याचे अनुमान करावे लागेल. सरतेशेवटी या सर्व हालचाली संनयन प्रवाहांमुळे होत असाव्यात, हाच निष्कर्ष निघतो.

प्रावरणात जी किरणोत्सर्गी (भेदक कण वा किरण बाहेर टाकणारी) खनिजे असतात, त्यांची वाटणी वेगवेगळ्या ठिकाणी वेगवेगळी झालेली असते. त्यामुळे प्रावरणाचे तापमान व प्रावरणाकडून होणारा उष्णतेचा ऱ्हास सर्व ठिकाणी सारखा नसतो. त्यामुळे प्रावरणात वेगवेगळ्या ठिकाणी वेगवेगळे तापमान निर्माण होते. लॉर्ड रॅली ह्यांच्या सिद्धांताप्रमाणे त्यामध्ये ‘संनयन-घट’ तयार होतात. लॉर्ड रॅली ह्यांनी असे दाखवून दिले आहे की, कोणत्याही द्रव पदार्थास खालच्या बाजूने उष्णता दिली, तर खालच्या बाजूचा द्रव तापतो. त्यामुळे खालच्या बाजूचा द्रव व वरच्या बाजूचा द्रव ह्यांच्या तापमानांत खूपच फरक पडतो आणि संपूर्ण द्रव पदार्थामध्ये एक प्रकारची अस्थिरता निर्माण होते. त्यामुळे संवहनाने उष्णता खालून वर जाण्याऐवजी द्रव पदार्थातच हालचाल होण्यास सुरूवात होते. खालच्या पातळीवर असलेला उष्ण द्रव पदार्थ वरती जातो व त्याची जागा घेण्यासाठी वरच्या बाजूचा थंड द्रव पदार्थ खाली येतो. बहुधा अशी हालचाल नियमित प्रवाह-मंडलांच्या स्वरूपात होते. अशा प्रवाह-मंडलांना ‘संनयन-घट’ असे म्हणतात. अशा संनयन-घटांच्या निर्मितीमुळेच पृथ्वीच्या कवचातील व प्रावरणातील हालचालींना ऊर्जा मिळते.

भूकवचावर नित्य नेमाने घडणाऱ्या घटना व त्यांचे भूकवचावर-विशेषतः भूखंडावर-घडणारे परिणाम हा भूविज्ञानाच्या अभ्यासाचा गाभा होय. पृथ्वीवरील ज्वालामुखींचे व भूकंपांचे पट्टे, समुद्रतळाची भौगोलिक रचना, समुद्रतळ विस्तारण, खंडविप्लव, भूपृष्ठाची रचना ह्या सर्वांचे एकमेकांशी कसे नाते आहे हे सांगणारा हा सिद्धांत विसाव्या शतकातील एक क्रांतिकारी सिद्धांत म्हणून भूविज्ञानाच्या इतिहासात गणला जाईल हे निर्विवाद.

पहा : खंडविप्लव.

संदर्भ :1. Dewey, John F. Plate Tectonics, Scientific American. May. 1972.

            2. Heather, D.C. Plate Tectonics, London, 1980.

            3. Seyfert, C. K. Sirkin, I. A. Earth History and Plate Tectonics, New York, 1979.

पवार, कृ. भ. बोरकर, वि. द.

“