मनस्वी उत्क्रांतीचा इतिहास

डॉ. श्रीकांत कार्लेकर    

पृथ्वीवर सर्वप्रथम कवच तयार झाले ते लाव्हा उद्रेकातूनच. अनेक वेळा झालेल्या उद्रेकांमुळे कवचात भूऔष्णिक ऊर्जेच्या चढउताराचे मान बदलत राहिले. पृथ्वीच्या मोठ्या प्रमाणावर झालेल्या झिजेमुळे आदिम कवच नियमितपणे तुटत गेले आणि इतर ग्रहांच्या प्रभावामुळे पुन्हा तयार झाले असे मानले जाते. हे अनेक दशलक्ष वर्षे सुरू राहिले आणि आदिम कवचाच्या रचनेत सतत बदल व फेरफार होत गेले. त्याचे मूळ स्वरूप ठरवण्यात यामुळे मोठी अडचण येत असते.

आपण पाहतो ते पृथ्वीचे सगळे सौंदर्य ज्या पृष्ठभागावर एकवटले आहे तो भाग म्हणजे पृथ्वीचे कवच (Crust). अतीव सुंदर डोंगर-दऱ्या, पर्वत शिखरे, नदी-नाले, समुद्र, वृक्षवेली आणि जंगले यांनी समृद्ध असे पृथ्वीवरचे प्रचंड; दुधावरच्या सायीइतके पातळ (Thin) पण भक्कम आवरण! हे कवच म्हणजे पृथ्वीच्या पोटातील (अंतरंगातील) लहान मोठ्या सर्व हालचालींचे पृष्ठभागावर दृश्य आविष्कार दाखविणारे संवेदनशील महत्त्वाचे ठिकाण आहे आणि त्याचा भूशास्त्रीय इतिहासही तितकाच रंजक आहे.

पृथ्वीच्या उत्क्रांतीत तिच्या पृष्ठभागावरील खडकाळ बाह्य कवचाची निर्मिती, त्याचा नाश आणि पुनर्निर्मिती यांचा समावेश होतो. पृथ्वीच्या कवचाच्या रचनेतील फरक इतर ग्रहांच्या कवचाच्या तुलनेत खूप जास्त आहे. साधारणपणे सुरुवातीची पृथ्वी पूर्णपणे वितळलेल्या अवस्थेत असावी. सुरुवातीच्या वातावरणाचा झालेला संकोच (Compression), जलद अक्षीय परिवलन आणि शेजारच्या ग्रहांचा नियमित परिणाम यामुळे हे झाले असावे.

सुमारे ४५७ ते २५० कोटी वर्षांपूर्वी कवचाखाली असलेला प्रावरण विभाग (Mantle) आधुनिक काळातील प्रावरणापेक्षा जास्त उष्ण होता. कालांतराने पृथ्वीची वाढ (Accretion) कमी होऊ लागल्यामुळे आणि लाव्हा साठ्यातील साठलेली उष्णता किरणोत्सर्गाद्वारे अवकाशात गेल्यामुळे पृथ्वी थंड होऊ लागली. पृथ्वीवर सर्वप्रथम कवच तयार झाले ते लाव्हा उद्रेकातूनच. अनेक वेळा झालेल्या उद्रेकांमुळे कवचात भूऔष्णिक ऊर्जेच्या (Geothermal) चढउताराचे मान (Gradient) बदलत राहिले.

सूर्यमालेतील सर्वच ग्रहांच्या पृष्ठभागावर मोठमोठी आणि असंख्य आघात विवरे (Impact Craters) दिसून येतात. चार अब्ज वर्षांपूर्वी जेव्हा लघुग्रहांच्या आघातांची वारंवारता आणि तीव्रता सगळ्याच ग्रहांवर वाढली होती, त्या काळातील ही विवरे असल्याचे मानले जाते. पृथ्वी कवचाच्या ५० टक्के भूप्रदेशावर त्यावेळी अशी विवरे असावीत. पृथ्वीवर आज यातील खूपच कमी आघात विवरे शिल्लक आहेत. कवचाची प्रचंड झीज आणि भूतबकांच्या हालचाली यामुळे त्यांची संख्या मोठ्या प्रमाणात कमी झाली.

पृथ्वीच्या प्रारंभिक कवचावर आघात विवरांमुळे चार किलोमीटर खोल आणि एक हजार किलोमीटर व्यासाच्या उथळ खड्ड्यांची निर्मिती झाली. त्यांच्या दरम्यान उंचावलेले प्रदेश तयार झाले. आघातामुळे पृष्ठभागाच्या वाढलेल्या तापमानामुळे काही प्रमाणात कवच वितळले व बेसाॅल्टसदृश खडक तयार झाले. खोलीनुसार वाढत जाणाऱ्या तापमानामुळे, अंतरंगात वितळलेल्या लाव्हाने मोठे प्रदेश व्यापून टाकले आणि तो वर आल्यावर त्यातील खनिजांच्या स्फटिकीभवनामुळे प्रारंभिक कवच निर्माण झाले.

सध्याच्या काळात कवच निर्मितीची अशी उदाहरणे नाहीत. आदिम कवच हे पृथ्वीच्या मोठ्या प्रमाणावर झालेल्या झिजेमुळे नियमितपणे तुटत गेले आणि इतर ग्रहांच्या प्रभावामुळे पुन्हा तयार झाले असे मानले जाते. हे अनेक दशलक्ष वर्षे सुरू राहिले आणि आदिम कवचाच्या रचनेत सतत बदल व फेरफार होत गेले. त्याचे मूळ स्वरूप ठरवण्यात यामुळे मोठी अडचण येत असते. विद्यमान आदिम कवचाच्या विघटनातून दुय्यम कवच तयार झाले. पृथ्वीवरील बहुतेक दुय्यम कवच समुद्राच्या तळावर मध्यभागी तयार झाले आणि त्यातून महासागरीय कवच तयार झाले. सध्याचे खंडीय कवच हे अग्निज खडकातून निर्माण झालेल्या तृतीयक कवचाचे उदाहरण आहे. खंडीय कवचाच्या वयाचा अंदाज ज्वालामुखींच्या उद्रेकातून करता येतो.

‘नेचर’ या जगप्रसिद्ध वैज्ञानिक नियतकालिकाच्या २७ फेब्रुवारी २०१७च्या अंकात प्रसिद्ध झालेल्या एका संशोधनानुसार, पृथ्वीवर असलेले कवच - भूकवच- हे पृथ्वीच्या जन्मानंतर एक कठीण आवरण म्हणून सगळ्यात आधी निर्माण झाले आणि त्यानंतर लक्षावधी वर्षे उलटून गेल्यावर ‘भूतबकांची’ (Tectonic Plates) निर्मिती झाली! आत्तापर्यंत असा समज होता, की पृथ्वीच्या जन्मानंतर तयार झालेल्या कवचात भूतबकांची रचना अंतर्भूत होती व या तबकांच्या हालचालीनुसार भूकवचात वेगवेगळे बदल होत गेले. भूकवच हे एकसंध कठीण आवरण या स्वरूपात कधीच निर्माण झाले नव्हते.

मेरीलँड विद्यापीठातील भूशास्त्रज्ञ मायकेल ब्राऊन यांच्या संशोधनानुसार, पृथ्वीच्या जन्मानंतर दहा कोटी वर्षे उलटल्यावर तयार झालेले भूकवच एकसंध, कठीण कवच होते. त्यानंतर काही लाख वर्षांनी त्यावर वलीकरण (folding ) झाले आणि कवचाला भेगाही पडल्या. त्यातूनच भूतबके निर्माण झाली आणि त्यांच्या हालचाली सुरू झाल्या.

या प्रारंभिक कठीण आवरणातूनच (Stagnant Lid) अनेक क्रिया प्रक्रिया घडून भूखंडांची निर्मिती झाली असावी. त्यानंतर खूप उशिरा भूतबक निर्मिती होऊन पृथ्वीवर भूकंप, ज्वालामुखी या घटना घडायला सुरुवात झाली असावी. आज नोंद झालेला पृथ्वीवरचा सर्वात पहिला ज्वालामुखी उद्रेक साडेतेरा कोटी वर्षे जुना आहे, हे या निमित्ताने हे लक्षात घेणे उचित ठरेल. या संशोधनाचा असाही अर्थ होऊ शकतो की भूतबक विवर्तनि (Plate Tectonics) म्हणजे भूतबकांची हालचाल ही पृथ्वीवरची अगदी अलीकडची घटना आहे. हे संशोधन अनेक दृष्टींनी क्रांतिकारी असून त्यात भूशास्त्राच्या पुस्तकांचे पुनर्लेखन करण्याची वेळ आल्याचे संकेत असल्याचे संशोधनकर्त्यांना वाटते आहे!

पृथ्वीचे भूकवच हे सियाल व सीमा या दोन उपथरांनी बनले असून त्याखाली असलेल्या प्रावरणासकट (Mantle) असलेल्या पृथ्वीच्या या भागास शिलावरण (Lithosphere) असे म्हटले जाते. पृथ्वीच्या एकूण घनफळाच्या केवळ एक टक्का एवढेच घनफळ भूकवचाने व्यापले आहे. प्रारंभी खूपच पातळ असलेले हे कवच नंतरच्या काळात जाड होत गेले. भूकवचाचे तापमान खोलीनुसार २०० अंश सेल्सिअसपासून ४०० अंश सेल्सिअसपर्यंत वाढताना आढळून येते.

भूकवचाचे सामान्यपणे भूखंडीय कवच (Continental Crust) आणि सागरी कवच (Oceanic Crust) असे दोन प्रकार ओळखले जातात. भूखंडीय कवच ३० ते ५० किलोमीटर जाडीचे असून त्यात प्रामुख्याने ग्रॅनाइट खडकांचे आधिक्य असते. सागरी कवच केवळ ५ ते १० किमी जाडीचे असून ते बेसॉल्ट खडकाने बनलेले असते. दोन्ही प्रकारातील खडकांच्या घनतेनुसार त्यांचे तरंगत्व (Buoyancy) ठरते. भूखंडीय कवचाच्या कमी घनतेमुळे व जास्त जाडीमुळे त्याची उंची जशी जास्त, तशी खोलीही जास्त असते.

भूखंडीय कवचात ठरावीक खोलीनंतर सागरी कवचाचे गुणधर्म आढळू लागतात. ज्या खोलीवर हे गुणधर्मातील बदल आढळू लागतात त्या खोलीवरील भागास कॉनरॅडची विलगता (Conrad Discontinuity) असे म्हटले जाते. खंडीय कवचाच्या तुलनेत सागरी कवच २० कोटी वर्षेच जुने असल्याचे दिसून येते. भूतबक सिद्धांतानुसार खंडीय कवचाच्या निर्मितीनंतर सागर मध्य पर्वत रांगातून (Mid Oceanic Ridge) सागरी कवचाची निर्मिती झाली .पृथ्वीवरचे भूखंडीय कवच सरासरी २ अब्ज वर्षे जुने असून सगळ्यात जुन्या भूखंडीय कवचाचे अवशेष पश्चिम ऑस्ट्रेलियात टेरीन प्रांतात सापडतात. तेथे आढळणारे खंडीय कवच ३.७ ते ४.३ अब्ज वर्षे पुरातन आहे.

भूगर्भात १,६०० अंश सेल्सिअसपेक्षा जास्त तापमान असते आणि तेथून उष्णता सतत उत्सर्जित होत असते. त्यामुळे कवच निर्मितीनंतर भूखंड आणि सागर तळ कवच असे भाग तयार होऊन भूकवच त्रुटीत आणि खंडित झाले. काही काळानंतर त्यांची तबके बनली. गेल्या ४ अब्ज वर्षांपासून त्यांची हालचाल सुरू असल्याची पूर्वीची कल्पनाही या नवीन संशोधनानंतर बदलावी लागणार आहे. तबकांची हालचाल नेमक्या कोणत्या बलामुळे होते याचा शोध घेत असताना असे लक्षात आले, की पृथ्वीच्या अंतरंगात कवचाखाली असलेल्या प्रावरण विभागाच्या तळभागातून म्हणजे २,९०० किलोमीटर खोलीपासूनच खडकांचे तापमान वाढू लागते आणि त्यामुळे त्याचे तरंगत्व वाढते व परिणामी तबकांची हालचाल सुकर होते.

पृथ्वीवर पहिले भूखंड ज्या पर्यावरणात तयार झाले व स्थिर झाले त्याबद्दल अनेक मतप्रवाह आहेत. आज अस्तित्वात असलेले प्राचीन खडक ४ ते २.५ अब्ज वर्षांपूर्वीचे असून ते बेसॉल्टच्या अर्ध विलयनाने (Partial Melting) तयार झाले असावेत, असे मानले जाते.

मायकेल ब्राऊन यांना पश्चिम ऑस्ट्रेलियात टेरीन प्रांतात ३५ किलोमीटरपेक्षा जास्त जाडीच्या व ३.५ अब्ज वर्ष जुन्या बेसाल्ट शिलाप्रदेशात जे अवशिष्ट खडकांचे नमुने सापडले त्यांची निर्मिती ही कवचातील उच्च भूऔष्णिक कल (Gradient) लक्षात घेऊनच नेमकेपणाने सांगता येते. सध्याच्या तबक सिद्धांताने त्याची उकल होत नाही. त्यामुळे आधी कवच निर्मिती आणि नंतर तबके व आनुषंगिक भूकंप आणि ज्वालामुखी उद्रेक अशा भूकवच उत्क्रांतीच्या नवीन संकल्पनेची त्यांनी मांडणी केली आहे.