भूपट्ट विवर्तन : माहिती आणि महती

भूपट्ट विवर्तन : माहिती आणि महती

पूर्वप्रकाशन – मनोगत दिवाळी अंक २००८

आपली पृथ्वी अतिशय वैशिष्ट्यपूर्ण आहे. पृथ्वीवरील सजीवांचे अस्तित्व हे जरी सर्वात महत्त्वाचे आणि पृथ्वीचे खास असे वैशिष्ट्य असले, तरी त्याव्यतिरिक्तही पृथ्वीची आणखी काही वैशिष्ट्ये आहेत. पृथ्वीवरचे (द्रव) पाण्याचे अस्तित्व, पृथ्वीचा इतर ग्रहांच्या तुलनेत मोठा असलेला चंद्र, ह्याचबरोबर पृथ्वीचे आणखी एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्य म्हणजे पृथ्वीवर असणार्‍या पर्वतरांगा. पर्वत इतर ग्रहांवरही आढळतात. सौरमालेतील सर्वात उंच पर्वत म्हणजे “ग्रेट ऑलिंपस मॉन” हा मंगळावरचा मृत ज्वालामुखी पर्वत (volcanic mountain). मात्र, इतर ग्रहांवरचे पर्वत हे सुटे, एकेकटे आहेत. पर्वतरांगा पृथ्वी वगळता इतर ग्रहांवर आढळत नाहीत. ह्याचे कारण? ते म्हणजे पृथ्वीचे आणखी एक वैशिष्ट्य – भूपट्ट विवर्तन, अर्थात प्लेट टेक्टॉनिक्स!

जगाच्या नकाशाकडे पाहताना काही खंडांचे काही भाग हे इतर खंडांपासून तोडून तयार झाले असावेत असे दिसतात. दक्षिण अमेरिकेचे पूर्व किनार्‍यापाशी असलेले नाकाड आफ्रिकेच्या पश्चिम किनार्‍याच्या बगलेत अगदी फिट्ट बसेल असे दिसते. एकूणच, प्रशांत महासागराच्या पूर्व आणि पश्चिम किनार्‍यांकडे बारकाईने बघता असे फिट्ट बसणारे बरेच आकार सापडतील. त्यांकडे पाहून पूर्वी सगळे खंड एकत्रित स्वरूपात असावेत आणि त्यांचा मिळून एक महाखंड अस्तित्त्वात असावा असा कयास १९१२ मध्ये आल्फ्रेड वेगनर ह्या जर्मन भूगोलतज्ज्ञाने सर्वप्रथम केला. त्यांनी ह्या महाखंडास ‘पँजिआ’ म्हणजे ग्रीक भाषेत “अखिल भूमी” (all lands) असे नाव दिले. वेगनरच्या मते महाखंडाची शकले होऊन ती इतरत्र तरंगत गेली असावीत. वेगनरच्या ह्या सिद्धांताला पुढे “भूखंड वहन” वा “कॉण्टिनेण्टल ड्रिफ्ट” असे नाव मिळाले. दक्षिण अमेरिकेच्या पूर्व किनार्‍यावर आणि आफ्रिकेच्या पश्चिम किनार्‍यावर सारख्या प्रकारचे जीवाश्म सापडणे, दक्षिण अमेरिका आणि दक्षिण आफ्रिकेमध्ये हिमनद्यांमुळे निर्माण झालेली भूवैशिष्ट्ये सारख्याच प्रकारची असणे, असे काही पुरावे वेगनरने त्याच्या सिद्धांतांच्या पुष्ट्यर्थ दिले. भूखंडांचे वहन आणि त्यामुळे त्यांचे एकमेकांवर आदळणे हे पर्वतनिर्मितीस कारणीभूत झाले असावे असा जोडसिद्धांतही त्यांनी मांडला. भारतीय भूखंड आशियाई भूखंडावर आदळून हिमालयाची निर्मिती झाली असावी असा कयास त्यांनी मांडला होता. मात्र, भूखंडांना तरंगत दूर नेण्यासाठी नेमकी कोणती बले कारणीभूत होतात? हे भूखंड तरंगतात तरी नेमके कशावर? अशा प्रश्नांची समाधानकारक उत्तरे त्यांना देता आली नाहीत आणि वेगनरचे सिद्धांत योग्य असूनही दीर्घकाळ दुर्लक्षित राहिले.

पुढे १९२९ मध्ये आर्थर होम्सने वेगनरच्या सिद्धांतांमधील भूखंडांच्या तरंगण्याचे स्पष्टीकरण पृथ्वीच्या पोटातील अभिसरणामध्ये असल्याचे दाखविले. मात्र वेगनरच्या सिद्धांताकडे झालेल्या दुर्लक्षाचा परिणाम म्हणून होम्सकडेही दुर्लक्ष झाले. शिवाय, १९५० च्या सुमारास आणि त्यानंतर लागलेले सागरतळ आणि भूशास्त्राविषयक शोध वेगनर आणि होम्सच्या सिद्धांतांचे योग्य स्पष्टीकरण करू शकले. १९५० नंतर प्रकाशात आलेल्या पुढील चार घटना ह्या भूपट्ट विवर्तनाच्या सिद्धांताला बळकटी देणार्‍या ठरल्या. ह्या घटनांनी भूपट्ट विवर्तनाबद्दल मोलाची माहिती पुरवली आणि पुढील संशोधनास दिशाही दिली.

• सागरतळ उंचसखल आहे, सागरतळावर गर्ता, डोंगरदर्‍या, कडेकपारी आहेत ह्याचे पुरावे मिळाल्यामुळे सागरतळ हा सहसा सपाट असावा अशी पूर्वी असलेली समजूत त्यावेळी मोडीत निघाली.
• पृथ्वीच्या भूशास्त्रीय इतिहासामध्ये पृथ्वीच्या चुंबकक्षेत्राने अनेकवेळा दिशा बदलली आहे हे सिद्ध झाले. दुसर्‍या महायुद्धाच्या कालखंडामध्ये पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राचा सखोल अभ्यास झाला.
• सागरतळ विस्ताराचा (seafloor spreading) आणि पर्यायाने सागरतळाची सतत निर्मिती आणि र्‍हास होत असल्याचा सिद्धांत मांडला गेला.
• पहिल्या महायुद्धात भाग घेतलेल्या अनेक राष्ट्रांच्या पाणबुड्यांनी सागरतळ पिंजून काढला, तेव्हा सागरतळाशी होणारे ज्वालामुखींचे उद्रेक हे सागरी गर्तांपाशी (trenches) आणि समुद्री पर्वतरांगांपाशी सर्वाधिक प्रमाणात होतात हे उघड झाले. पुढे ह्या समुद्री पर्वतरांगा म्हणजेच भूपट्टांचे सीमाभाग, भूपट्टांचे जोड असल्याचे स्पष्ट झाले.

१९५० च्या आसपास सागरी तळाचा मोठ्या प्रमाणात अभ्यास होण्यास सुरुवात झाली. त्यामुळे सागरतळाच्या रचनेबद्दल बरीच माहिती जमा झाली, सागरतळाचे सखोल आणि अचूक नकाशे उपलब्ध झाले. सागरतळावरील नि:क्षेपांचा (deposits) तसेच सागरतळाच्या रासायनिक घटनेचा सखोल अभ्यास केला गेला. त्यानंतर १९६१ मध्ये डेइट्झ आणि १९६२ मध्ये हॅरी हेस ह्यांनी भूखंडांच्या प्रचलनाची कारणे स्पष्ट केली. पृथ्वीच्या पोटातील वितळलेल्या शिलारसातील (lava) प्रक्रमण प्रवाहांमध्ये (convection currents) भूखंड प्रचलनाचे स्पष्टीकरण दडलेले आहे.

भूपट्ट विवर्तन म्हणजे काय? हे समजावून घेण्यासाठी पृथ्वीचे अंतरंग कसे आहे ते थोडक्यात पाहू. पृथ्वी ही तीन मुख्य भागांची वा थरांची बनलेली आहे. पृथ्वीच्या केंद्राभोवती गाभा (core), गाभ्याभोवती प्रावरण (mantle) आणि प्रावरणाभोवती भूकवच (crust) अशी पृथ्वीची ढोबळ रचना आहे (आकृती १ पाहा). भूकवचाची जाडी ० ते १०० किलोमीटर (किमी) असते. खंडांखालील कवचाची जाडी सरासरी ३० किमी असते तर मोठ्या पर्वतांखाली कवच सुमारे १०० किमी जाड असू शकते. महासागराखाली भूकवचाची जाडी सुमारे ५ किमी असते. कवचाखाली सुमारे २९०० किमी जाडीचे प्रावरण उष्ण आणि दाट अशा प्रवाही खडकांचे बनलेले आहे. प्रावरणाचा वरचा थर घन असून हा वरचा घन भाग आणि भूकवच मिळून तयार होणार्‍या थरास शिलावरण (lithosphere) असेही म्हटले जाते. जसजसे गाभ्याकडे जावे तसतसे पृथ्वीच्या पोटातले तापमान आणि दाब वाढत जातो. गाभ्याचे अंतर्गाभा आणि बाह्यगाभा असे दोन भाग केले जातात. सुमारे १२५० किमी जाडीचा अंतर्गाभा हा घन असून मुख्यत: लोह आणि निकेल यांपासून तयार झालेला आहे, तर सुमारे २२०० किमी जाडीचा बाह्यगाभा हा वितळलेल्या, प्रवाही स्वरूपात आहे. पृथ्वीच्या अंतरंगाचे हे स्वरूप भूपट्ट विवर्तनास कारणीभूत होते.

आकृती १ – पृथ्वीची अंतर्गत रचना ( www.uvm.edu येथून सुधारित.)

भूपट्ट विवर्तन कसे होते?

पाण्याचे भांडे खालून तापवल्यास ज्याप्रमाणे पाण्यामध्ये प्रक्रमण प्रवाह तयार होतात तसे प्रवाह पृथ्वीच्या पोटातील प्रचंड उष्णतेमुळे वितळलेल्या प्रावरणाच्या अर्ध-द्रव मिश्रणामध्ये निर्माण होतात. पृथ्वीच्या पोटातील किरणोत्सर्गामुळे तापलेले प्रावरणाचे भाग प्रसरण पावल्याने हलके होऊन वरच्या दिशेने प्रवाहित होतात. भूकवचाखाली ते कवचाला समांतर वाहतात आणि थंड झाले की पुन्हा खाली खचतात (आकृती २ पाहा). हे प्रक्रमण प्रवाह स्वत:बरोबर त्यांवर तरंगणार्‍या भूपट्टांना वाहून नेतात.

आकृती २ – भूपट्ट विवर्तनास कारणीभूत ठरणारे प्रक्रमण प्रवाह (platetectonics.com येथून सुधारित). (पाण्यातील प्रक्रमण प्रवाह दाखविणारी आकृती www.ankn.uaf.edu येथून सुधारित.)

भूपट्ट अनेक आकारांचे असतात. खंडीय (continental) भूपट्ट हे मुख्यत: ग्रॅनाईटचे तर समुद्रतळांना अस्तर लावणारे समुद्री भूपट्ट (oceanic) बेसॉल्टचे (basalt) बनलेले असतात. ग्रॅनाईट हे बेसॉल्टच्या तुलनेत कमी घनतेचे असते. बहुतेक भूपट्टांमधील सीमाभाग समुद्रतळाशी असल्याने जमिनीवरून सहज दिसत नाहीत. मात्र, समुद्रतळाचे नकाशे तयार करण्याची पद्धत आणि तंत्रज्ञान विकसित झाल्यावर भूपट्ट सीमांचा नकाशा तयार झाला. (आकृती २ पहा.) समुद्रतळाशी पर्वतरांगा लांबवर गेलेल्या आढळतात. चामड्याचे दोन तुकडे एकत्र शिवल्यावर शिवण उठून दिसावी तशा दिसणार्‍या ह्या पर्वतरांगांना सागरमध्य पर्वतरांगा (mid oceanic ridges) म्हणतात.

आकृती ३ – पृथ्वीचे शिलावरण अनेक भूपट्टांमध्ये विभागलेले आहे. एकाच भूपट्टामधील खंड आणि समुद्री भाग वेगळा दाखविण्यासाठी एकाच रंगाच्या दोन छटांचा वापर केलेला आहे, तर एक भूपट्ट दुसर्‍यापासून वेगळा दाखविण्यासाठी वेगवेगळ्या रंगांचा वापर केलेला आहे. भूपट्टांची सीमा काळ्या रंगाने दाखवलेली आहे. सागरमध्य पर्वतरांगा (mid oceanic ridges) ह्या काळ्या रेषांपाशी आहेत.

पृथ्वीची पाठ सुमारे सात मोठ्या (युरेशियन भूपट्ट, उत्तर अमेरिकी भूपट्ट, दक्षिण अमेरिकी भूपट्ट, ऑस्ट्रेलियन भूपट्ट, आफ्रिकी भूपट्ट, अंटार्क्टिकी भूपट्ट आणि पॅसिफिक भूपट्ट) आणि सुमारे चौदा लहान भूपट्टांनी (उदाहरणार्थ, भारतीय भूपट्ट, अरबी भूपट्ट, स्कॉटिया भूपट्ट, नाझ्का भूपट्ट वगैरे) बनलेली आहे (आकृती ३ पाहा). सध्या अस्तित्वात असणार्‍या मोठ्या भूपट्टांपैकी पॅसिफिक भूपट्ट वगळता इतर मोठे भूपट्ट समुद्र आणि खंड (भूमी) अशा दोन्हींचे मिळून तयार झालेले आहेत तर पॅसिफिक भूपट्ट हा केवळ समुद्री भूपट्ट आहे. ह्या भूपट्टांच्या आकारात आणि आकारमानामध्ये सतत बदल होत असतात. बहुतेक समुद्री भूपट्ट हे खंडीय भूपट्टांखाली खचत आहेत. असे सतत होऊन हे भूपट्ट कायमचे नाहीसेही होऊ शकतात. उदाहरणार्थ, उत्तर अमेरिकेच्या पश्चिमेला असलेला जुआन डी फुका हा भूपट्ट पूर्वी मोठा भूपट्ट होता. हा भूपट्ट खचत गेल्याने आता केवळ छोटा भूपट्ट अवशेष उरला आहे. ह्या भूपट्टांच्या सतत हालचाली होत असून ह्या हालचालींमुळे भूपट्ट कधी एकमेकांवर आदळतात, कधी एकमेकांना समांतर घासतात, तर कधी एकमेकांपासून दूर जातात. सीमाभाग आणि सीमाभागातील भौगोलिक प्रदेशांसाठी आकृती ४ पाहा. दोन भूपट्टांमधील सीमाभाग पुढील चार मुख्य प्रकारचे असतात-

• अपसारी सीमाभाग (divergent boundaries) – ह्या भागांत नवीन कवच निर्माण होत असल्यामुळे शेजारी असणारे भूपट्ट एकमेकांपासून दूर जातात. उदाहरणार्थ, मिड अटलांटिक रिज. ह्या समुद्री पर्वतरांगा आर्क्टिक सागरापासून आफ्रिकेच्या दक्षिण टोकाच्याही पुढेपर्यंत अशा दक्षिणोत्तर पसरलेल्या आहेत. ह्या पर्वतरांगांच्या पश्चिमेला उत्तर अमेरिकी भूपट्ट तर पूर्वेला युरोपीय भूपट्ट आहे. ह्या पर्वतरांगांभोवती कवचाची हालचाल वर्षाला सुमारे २.५ सेंटीमीटर होते. ह्या मंद पण सतत होणार्‍या विस्तारामुळे गेल्या दहा ते वीस कोटी वर्षांमध्ये अटलांटिक महासागराची रूंदी मोठ्या प्रमाणात वाढली आहे. ह्या पर्वतरांगांचा काही भाग आईसलॅंडचे दोन भाग करतो. अपसारी सीमांमुळे आईसलॅंडचे दोन भाग एकमेकांपासून दूर जात आहेत. तिथे जमिनीला वारंवार मोठ्या भेगा पडतात, शिवाय ज्वालामुखींचे उद्रेकही वारंवार होतात. अरबी भूपट्टाला आफ्रिकी भूपट्टापासून वेगळे करत दरम्यान लाल समुद्राची निर्मिती करणारा सीमाभागही अपसारी प्रकारचा आहे.
• अभिसारी सीमाभाग (convergent boundaries) – ह्या भागातील कवचाचा र्‍हास होत असल्यामुळे भूपट्ट एकमेकांखाली खचतात. जेथे एक भूपट्ट दुसर्‍या भूपट्टाखाली खचतो वा घसरतो त्या भागाला घसर प्रदेश (subduction zone) असे म्हणतात. ह्या सीमाभागांमध्ये एक भूपट्ट दुसर्‍याखाली खचल्याने कवचाचा र्‍हास होतो.
  • जर एकमेकांवर आदळणार्‍या भूपट्टांपैकी एक समुद्री आणि दुसरा खंडीय असेल, तर समुद्री भूपट्ट खंडीय भूपट्टाखाली घसरतो. तेथे अरूंद आणि वक्र गर्ता तयार होतात. शिवाय खंडीय भूपट्ट समुद्री भूपट्टावर चढल्याने तेथे ज्वालामुखीय पर्वतांची निर्मिती होते. हे क्षेत्र अस्थिर असल्याने ज्वालामुखींना जागृत ठेवते आणि भूकंपप्रवणही असते. उदाहरणार्थ, नाझ्का भूपट्ट दक्षिण अमेरिकी भूपट्टाखाली घसरत असल्यामुळे तेथे गर्ता तयार झाली आहे, जी पेरू-चिली गर्ता नावाने ओळखली जाते. दक्षिण अमेरिकेच्या पश्चिम किनार्‍याला समांतर जाणारी ऍंडीज पर्वतांची रांग तयार झाली आहे.
  • जर एकमेकांवर आदळणार्‍या भूपट्टांपैकी दोन्ही भूपट्ट समुद्री असतील तर तेथेही एक भूपट्ट दुसर्‍याखाली घसरून गर्ता तयार होतात. शिवाय चढणार्‍या भूपट्टावर ज्वालामुखी पर्वतारांगांची निर्मिती होते. अनेकवेळा ह्या पर्वतांचे उंच माथे समुद्रपातळीच्या वर आल्याने बेटांच्या साखळ्या (island arcs) तयार झालेल्या दिसतात. उदाहरणार्थ, हवाई बेटे. प्रशांत महासागरामध्ये आशिया खंडाच्या पूर्वेस अशाच सीमाभागात तयार झालेल्या मरिनारा गर्तेची खोली एवरेस्टच्या उंचीपेक्षाही जास्त आहे.
  • जर एकमेकांवर आदळणारे दोन्ही भूपट्ट खंडीय असतील तर भूपट्ट एकमेकांखाली घसरत नाहीत. मात्र ते सतत एकमेकांना ढुशा देत असल्याने जमिनीला वळ्या पडून वलीय वा घडीच्या पर्वतांची निर्मिती होते. उदाहरणार्थ, भारतीय भूपट्टाने आशिया भूपट्टाला ढुशा दिल्याने हिमालयाची निर्मिती झाली. शिवाय हिमालयाची उंची मंद गतीने पण सतत वाढत आहे.
• परिवर्तन सीमाभाग (transform boundaries) – ह्या भागांत नवे कवच तयारही होत नाही आणि कवचाचा र्‍हासही होत नाही. दोन भूपट्टांमधील हालचाल परस्परांना समांतर असते. समांतर हालचालींमुळे ह्या भागांमध्ये मोठ्या प्रमाणात प्रस्तरभंग (faults) आढळून येतात. ह्या प्रस्तरभंगांमुळे झिगझॅग स्वरूपाच्या सीमा तयार होतात. बहुतेक प्रस्तरभंग समुद्रामध्ये आढळतात. प्रस्तरभंगाच्या ठिकाणी समुद्रात घळी तयार होतात, तर जमिनीवर प्रस्तरभंग झाल्यास मोठ्या दर्‍या तयार होतात. उदाहरणार्थ, कॅलिफोर्नियातील सॅन ऍंड्रियाज फॉल्ट. हे भाग बराच काळ शांत राहतात. मात्र ह्या भागात अधूनमधून होणारे भूकंप मोठी उलथापालथ करतात.
• भूपट्ट सीमावर्ती प्रदेश (plate boundary zones) – कवचाच्या ह्या रूंद पट्ट्यामध्ये सीमाभाग निश्चित नसतात. सीमा ठराविक आणि वेगळ्या दाखविता येत नाहीत, त्यामुळे दोन भूपट्टांमधील हालचालीचा अंदाज बांधता येत नाही. उदाहरणार्थ, युरेशिया आणि आफ्रिकी भूपट्टांमधील प्रदेश. येथे भूपट्टांचे छोटे खंड (microplates) एकत्रित असल्यामुळे येथील भूभाग गुंतागुंतीचा असतो, तसेच येथील भूकंपाचे आकृतीबंधही (patterns) निश्चित नसतात.

आकृती ४ – विविध सीमाभाग तसेच सीमाभागामध्ये तयार होणारे भौगोलिक प्रदेश. http://www.suu.edu/faculty/colberg/Hazards/PlateTectonics/PlateTectonics.html येथून सुधारित.

भूपट्ट विवर्तनाचे निश्चित आणि वादातीत महत्त्व खालील मुख्य चार गोष्टींमधून दाखविता येईल–

• भूमी आणि खनिजांची निर्मिती– भूपट्ट विवर्तनामुळे सतत नव्या भूमीची निर्मिती होत असते. त्यामुळे पृथ्वीवर खंड तयार झाले तसेच खंडांचा आकारही वाढला. भूपट्ट विवर्तनामुळे खनिजांची निर्मिती होते, तसेच पृथ्वीच्या पोटातील खनिजांची सतत उलाढाल, अभिसरण होत राहते. त्यामुळे पृथ्वीचे“बहुरत्ना वसुंधरा”हे नाव सार्थ ठरते. भूपट्ट विवर्तन नसते तर पृथ्वी तिच्या निर्मितीनंतरच्या सुरुवातीच्या काळात होती त्याप्रमाणे जलमय राहिली असती.

• जैववैविध्य(biodiversity) – पृथ्वीवर सजीव सृष्टी निर्माण झाली, तगली, उत्क्रांत आणि प्रगत झाली. ह्या गोष्टी होण्यासाठी अनेक खगोलीय, भूगोलीय आणि जैविक परिस्थिती आणि घटना, आणि त्यांचा क्रम महत्त्वाचा ठरला. पृथ्वीवर भूपट्ट विवर्तन अखंडित सुरू असणे ही सजीव सृष्टीच्या तगण्याला कारणीभूत असणारी एक महत्त्वाची भू्शास्त्रीय परिस्थिती आहे. भूपट्ट विवर्तनामुळे नव्या जमिनीची निर्मिती होते. पूर्वी समुद्राने व्यापलेला भाग आज समुद्राने व्यापलेल्या भागापेक्षा खूपच मोठा होता. भूपट्ट विवर्तनामुळे भूपृष्ठाची सतत पुनर्रचना होत असताना खंडीय जमिनीचे प्रमाण वाढत गेले. आज मोठ्या प्रमाणावर आढळणारे जैववैविध्य हे खंडीय जमिनीच्या निर्मितीमुळे शक्य झाले आहे. नव्या जमिनीच्या निर्मितीमुळे जागतिक वातावरणावर परिणाम होतो. पृथ्वीच्या परावर्तनांकावर(albedo) जागतिक तापमान अवलंबून असते. परावर्तनांक बदलल्यास हवामानावर परिणाम होतो. नवभूमीनिर्मितीमुळे आणि भूखंडांच्या प्रचलनामुळे समुद्री प्रवाहांचे आकृतीबंध बदलतात, हिमनद्यांचे आकृतीबंध बदलतात आणि ह्या सर्वांचा परिणाम हवामानावर आणि पर्यायाने जैववैविध्यावर होतो. मोठ्या आपत्तींमधून तगण्यासाठी जैववैविध्य असणे फार महत्त्वाचे ठरते, त्यामुळे अनेकवेळा जीवसंहार(mass extinctions) होऊनही पृथ्वीवर जीवसृष्टी टिकून आहे. भूपट्ट विवर्तनामुळे निर्माण झालेले विविध प्रकारचे आणि गुंतागुंतीचे पर्यावरण(उदा. पर्वतीय प्रदेश, महासागरी बेटे, किनारी प्रदेश, वगैरे) विविध प्रकारे उत्क्रांतीसाठी जीवांना प्रवृत्त करते आणि त्यातून जैववैविध्य निर्माण होते.

• जागतिक तापस्थापी(global thermostat) – पृथ्वीवरच्या वातावरणामुळे पृथ्वीचे तापमान नियंत्रित होते. पृथ्वीच्या वातावरणातील कार्बन डाय ऑक्साईड, पाण्याची वाफ, ओझोन आणि मिथेन हे वायू हरितगृह परिणाम घडवत पृथ्वीने बाहेर टाकलेली अवरक्त किरणे शोषून पृथ्वीला अतिथंड होण्यापासून बचावतात. वातावरणात हे हरितगृह वायू अगदी अल्प प्रमाणात आहेत, मात्र त्यांचा परिणाम मोठा आहे. ह्या वायूंचे प्रमाण अल्पच राहणे योग्य ठरते. ते खूप कमी झाल्यास पृथ्वीचा हिमगोळा होईल आणि ते खूप जास्त झाल्यास पृथ्वीचे तापमान खूपच वाढेल. म्हणजेच, दोन्ही गोष्टींमुळे पृथ्वी सजीवांना राहण्यास लायक ठरणार नाही. भूपट्ट विवर्तन हे कार्बन डाय ऑक्साईडचे वातावरणातील प्रमाण नियंत्रित करते ते कार्बोनेट– सिलिकेट चक्राद्वारे. भूपट्ट विवर्तनामुळे पृथ्वीच्या पोटातील अनेक खनिजे सतत पुनर्चक्रित(recycled) होत असतात. ह्या खनिज खडकांच्या रासायनिक विदारणातून(chemical weathering of rocks) निर्माण होणारा आणि(जागृत व सुप्त) ज्वालामुखींनी बाहेर टाकलेला कार्बन डाय ऑक्साईड हे हवेतील कार्बन डाय ऑक्साईडचे मुख्य स्रोत आहेत.

• पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र– पृथ्वीच्या वातावरणाने आणि चुंबकीय क्षेत्राने पुरविलेल्या संरक्षणामध्ये प्राणिमात्र सुखेनैव जगतात. भोवतालच्या अवकाशातून पृथ्वीवर सतत उल्का आणि भौतिक कणांचा मारा होत असतो. त्यात वैश्विक किरणे, इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, हेलियमची केंद्रके वगैरे अनेक कणांचा समावेश होतो. ह्या कणांचा उगम आपल्या जवळच्या सूर्यापासून ते दूरस्थ सुपरनोवे, फुटणारे तारे वगैरे, असा कुठेही असू शकतो. हे कण जवळपास प्रकाशाच्या वेगाने पृथ्वीच्या दिशेने सर्व बाजूंनी येत असतात. ह्या कणांशी दोन हात करते ते पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र. ह्या चुंबकीय क्षेत्रामुळे अनेक कणविक्षेपित(deflect) केले जातात आणि पृथ्वीचे संरक्षण होते. चुंबकीय क्षेत्रामुळे वातावरण पृथ्वीला धरून राहण्यातही मदत होते आणि ते हळूहळू अवकाशात विरण्याची प्रक्रिया मंदावते. पृथ्वीलाचुंबकीय क्षेत्र प्राप्त झाले ते पृथ्वीच्या गाभ्यातील लोहाच्याअस्तित्वामुळे आणि बाह्यगाभ्यातील वितळलेल्या लोहामध्ये निर्माणहोणाऱ्याप्रक्रमण प्रवाहांमुळे. पृथ्वीच्या स्वत:भोवतीफिरण्यामुळे पृथ्वीभोवतालच्या चुंबकीय क्षेत्रामध्येही प्रक्रमण प्रवाहनिर्माण होतात जे ह्या बाहेरून येणाऱ्या कणांना पुन्हा बाहेरचा रस्तादाखविण्यासाठी कारणीभूत होतात. थोडक्यात, पृथ्वीच्याबाह्यगाभ्यातील वितळलेल्या लोहामध्ये प्रवाह निर्माण होणे गरजेचे असते आणिते प्रवाह निर्माण होण्यासाठी बाह्यगाभ्यादरम्यान तापमानात फरक (temperature gradient) निर्माण व्हायला हवा, म्हणजे जास्त उष्णतेकडून कमी उष्णतेकडे वाहणारे प्रवाह निर्माण होतील. बाह्यगाभ्याच्या बाहेरच्या थराचे तापमान आतील भागापेक्षा थंड ठेवण्याचे काम भूपट्ट विवर्तनामुळे होते. म्हणजेच, भूपट्ट विवर्तन थांबले तर कालांतराने पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्रही नष्ट होईल.

भूपट्ट विवर्तन केवळ पृथ्वीवरच का आढळते? भूपट्ट विवर्तन घडण्यासाठी नेमक्या कोणकोणत्या गोष्टींची आवश्यकता असते? ह्याप्रश्नांचे संपूर्ण उत्तर आज देता येत नसले तरी पृथ्वीवर असलेल्यापाण्याच्या अस्तित्वाचा पृथ्वीवर भूपट्ट विवर्तन असण्याशी संबंध आहे हेआता उघड झाले आहे. पाण्यामुळे भूपृष्ठाला एक मृदुपणा येतो. हा मृदुपणा भूपट्टांचे प्रचलन घडवून आणण्यामध्ये महत्त्वाचा ठरतो. अनेकवेळा दोन भूपट्ट एकमेकांवर आदळले की एक भूपट्ट खचून दुसऱ्या भूपट्टाखाली घसरतो. हे घसरणे शक्य होते ते भूपृष्ठाच्या मृदुपणामुळे. प्रावरणातीलप्रक्रमण प्रवाह भूपट्टांना हालविण्यासाठी समर्थ असले तरी एक भूपट्टदुसऱ्या भूपट्टाखाली जाऊ शकला नाही तर भूपट्टांना हालण्यासाठी जागाचशिल्लक राहणार नाही आणि विवर्तन बंद पडेल. शुक्रावर आणि मंगळावर आधी पाणी असावे आणि तेव्हा तिथे भूपट्ट विवर्तनही अस्तित्वात असावे, परंतु कालांतराने पाणी नष्ट झाल्यावर हे विवर्तनही बंद पडले असावे असा वैज्ञानिकांचा कयास आहे. पृथ्वीवर भूपट्ट विवर्तन नेमके कधी सुरू झाले असावे ह्याबाबत वैज्ञानिकांमध्ये मतभिन्नता आढळते. काहींच्या मते पृथ्वी निर्माण झाल्यापासून सुमारे १ ते २ अब्ज वर्षांनी विवर्तन सुरू झाले असावे. काहींच्यामते त्यावेळी पृथ्वी बरीच तापलेली असल्याने पृथ्वीचे कवच घनावस्थेत आले नसावे, तेव्हा सुमारे २.५ अब्ज वर्षांपूर्वी विवर्तन सुरू झाले नसावे. मात्र विवर्तन त्या आधीच सुरू असल्याचे पुरावे प्राचीन खडकांच्या अभ्यासातून मिळालेले आहेत. काहींच्या मते चार अब्ज वर्षापूर्वीच विवर्तनाला सुरुवात झाली असणार. थोडक्यात, भूपट्ट विवर्तन कधी सुरू झाले असावे हे नेमके सांगता येत नाही.

भूपट्ट विवर्तनामुळे पृथ्वीच्या पोटातील सतत होणाऱ्या घडामोडींमुळे ज्वालामुखी आणि भूकंपासारख्या मोठ्या घटना घडतात. समुद्राखाली दरड कोसळून त्सुनामीची निर्मिती होण्यातही हे समुद्राखालील ज्वालामुखी आणि भूकंप कारणीभूत ठरतात. पृथ्वीलावैशिष्ट्यपूर्ण करण्यामध्ये मोठा वाटा असणारे भूपट्ट विवर्तन ही पृथ्वीला आणि पर्यायाने पृथ्वीवरील सजीवसृष्टीला मिळालेली मोठी देणगीच आहे.

– वरदा वैद्य, नोव्हेंबर २००८ Varada Vaidya, November 2008

संदर्भ–

1.Ward, P.D., Brownlee, D., “Rare Earth”, Copurnicus Books, pp 191-220.

2.Kious, W.J., Tilling, R.L., “This Dynamic Earth: the story of Plate Tectonics”, Produced by Jane Russell.

3.Ericson, J., “Plate Tectonics: Unraveling the Mysteries of the Earth”, Facts on File Publication.

4.भागवत, अ.वि., कार्लेकर, श्री., “प्राकृतिक भूविज्ञान”, रघुनाथ पब्लिशिंग.

5.platetectonics.com

6.ucmp.berkley.edu/geology/tectonics.html

7.प्रगती सायन्स डिक्शनरी इंग्रजी–इंग्रजी–मराठी, प्रगती बुक्स प्रा. लि.