पृथ्वी की पाँच परतें: स्थलमंडल, दुर्बलतामंडल, मध्यावरण और क्रोड की संरचना

पृथ्वी का आंतरिक भाग एक जैसा नहीं है। वैज्ञानिक इसे अलग आधारों पर परतों में बाँटते हैं। रासायनिक संरचना के आधार पर तीन व्यापक भाग—भूपर्पटी, मैंटल और क्रोड—बताए जाते हैं। यांत्रिक व्यवहार के आधार पर पाँच प्रमुख क्षेत्रों की चर्चा की जा सकती है: स्थलमंडल, दुर्बलतामंडल, मध्यावरण या निचला मैंटल, बाह्य क्रोड और आंतरिक क्रोड। इसलिए ‘पृथ्वी की पाँच परतें’ और ‘तीन परतें’ दोनों अलग वर्गीकरणों के संदर्भ में समझी जानी चाहिए। इस लेख में पृथ्वी की बनावट, ताप, दाब, भूकंपीय तरंगों तथा प्लेट विवर्तनिकी के आधार पर प्रत्येक परत का परिचय दिया गया है।

पृथ्वी के अंदर क्या है

पृथ्वी की सतह पर मिट्टी, चट्टानें और महासागर दिखाई देते हैं, लेकिन उसके नीचे हजारों किलोमीटर तक अलग भौतिक गुणों वाली सामग्री मौजूद है। गहराई बढ़ने पर सामान्यतः तापमान और दाब बढ़ते हैं। वैज्ञानिक हर जगह सीधे जाकर नमूना नहीं ले सकते। इसलिए भूकंपीय तरंगों, प्रयोगशाला अध्ययन और अन्य भूभौतिकीय आँकड़ों से आंतरिक संरचना समझी जाती है। सरल चित्र वास्तविक पृथ्वी के जटिल अंदरूनी बदलावों को संक्षेप में प्रस्तुत करते हैं।

तीन और पाँच परतों का अंतर

रासायनिक संरचना के आधार पर पृथ्वी को भूपर्पटी, मैंटल और क्रोड में बाँटना सामान्य है। लेकिन पदार्थ कठोर है, लंबे समय में बह सकता है या तरल है—इस आधार पर पाँच प्रमुख यांत्रिक क्षेत्र बताए जा सकते हैं। भूपर्पटी तथा सबसे ऊपरी कठोर मैंटल मिलकर स्थलमंडल बनाते हैं। इसलिए पाँच परतों की सूची तीन रासायनिक परतों की अतिरिक्त गिनती नहीं है। दोनों प्रणालियों को एक साथ जोड़कर भ्रमित नहीं होना चाहिए।

भूपर्पटी क्या है

भूपर्पटी पृथ्वी की सबसे बाहरी ठोस रासायनिक परत है। इसकी मोटाई महाद्वीपों और महासागरों के नीचे अलग होती है। महासागरीय पर्पटी सामान्यतः पतली होती है, जबकि महाद्वीपीय पर्पटी अधिक मोटी हो सकती है। पर्वतों के नीचे मोटाई विशेष रूप से अधिक हो सकती है। यह परत दैनिक जीवन के लिए महत्वपूर्ण है, लेकिन पूरी पृथ्वी के आकार की तुलना में अत्यंत पतली है।

महाद्वीपीय पर्पटी

महाद्वीपों के नीचे की पर्पटी में अलग प्रकार की चट्टानें तथा भूवैज्ञानिक इतिहास दिखाई देता है। इसकी औसत मोटाई महासागरीय पर्पटी से अधिक हो सकती है। ग्रेनाइट से संबंधित चट्टानों का उल्लेख शिक्षण में मिलता है, लेकिन सभी महाद्वीपीय चट्टानें केवल ग्रेनाइट नहीं हैं। पर्वत निर्माण, अपरदन और प्लेटों की गति इसे प्रभावित करती है। इसके विभिन्न भागों की उम्र भी एक जैसी नहीं है।

महासागरीय पर्पटी

महासागरों के नीचे की पर्पटी सामान्यतः अपेक्षाकृत पतली और बेसाल्ट से संबंधित चट्टानों की संरचना वाली होती है। समुद्री तल के फैलाव से नई पर्पटी बन सकती है और कुछ स्थानों पर पुरानी पर्पटी नीचे धँसती है। इसलिए इसकी औसत उम्र कई महाद्वीपीय चट्टानों से अलग है। महासागर के नीचे पानी तथा चट्टान की परतें अलग वस्तुएँ हैं।

मैंटल का परिचय

भूपर्पटी के नीचे मैंटल फैला है और इसकी मोटाई लगभग 2,900 किलोमीटर तक बताई जाती है। यहाँ की सामग्री मुख्यतः सिलिकेट चट्टानों से संबंधित है। ताप तथा दबाव बहुत अधिक होते हैं, लेकिन पूरे मैंटल को पिघले हुए लावे का महासागर समझना गलत है। अधिकांश मैंटल ठोस है जो लंबे भूवैज्ञानिक समय में धीरे-धीरे विकृत तथा प्रवाहित हो सकता है।

ऊपरी मैंटल

ऊपरी मैंटल का सबसे ऊपर वाला ठंडा तथा कठोर भाग भूपर्पटी के साथ मिलकर स्थलमंडल बनाता है। उससे नीचे भौतिक व्यवहार अलग हो सकता है। ताप, दबाव और चट्टान की संरचना के कारण भूकंपीय तरंगों की गति तथा पदार्थ की प्रतिक्रिया बदलती है। इसी अंतर से वैज्ञानिक विभिन्न यांत्रिक क्षेत्र पहचानते हैं। केवल ऊपरी मैंटल शब्द का अर्थ पूरी तरह तरल पदार्थ नहीं है।

स्थलमंडल क्या है

स्थलमंडल या लिथोस्फीयर भूपर्पटी और सबसे ऊपरी कठोर मैंटल को मिलाकर बनता है। यह अपेक्षाकृत कठोर क्षेत्र है और विवर्तनिक प्लेटों में विभाजित है। इन प्लेटों में महासागर तथा महाद्वीप दोनों के हिस्से हो सकते हैं। स्थलमंडल की मोटाई अलग स्थानों पर बदलती है। किसी चित्र में इसे निश्चित पतली पट्टी दिखाना केवल एक साधारण शिक्षण मॉडल होता है।

प्लेट विवर्तनिकी

पृथ्वी का स्थलमंडल कई बड़ी तथा छोटी प्लेटों में विभाजित है जो भूवैज्ञानिक समय में धीरे-धीरे गति करती हैं। प्लेटों के मिलने, अलग होने और एक-दूसरे के पास से खिसकने वाली सीमाओं पर अलग भूवैज्ञानिक गतिविधियाँ हो सकती हैं। भूकंप और पर्वत निर्माण समझने में यह सिद्धांत महत्वपूर्ण है। सारी भूवैज्ञानिक घटनाएँ केवल प्लेट सीमाओं तक सीमित नहीं, लेकिन कई बड़े पैटर्न उससे जुड़े हैं।

दुर्बलतामंडल या एस्थेनोस्फीयर

स्थलमंडल के नीचे मैंटल का अपेक्षाकृत कमजोर तथा लंबे समय में बह सकने वाला क्षेत्र दुर्बलतामंडल कहलाता है। इसे एस्थेनोस्फीयर भी कहा जाता है। अधिकांश भाग ठोस चट्टान का है, फिर भी भूवैज्ञानिक समय पर वह विकृत हो सकता है। इसका मतलब यह नहीं कि प्लेटें खुली पानी जैसी तरल सतह पर तैर रही हैं। पदार्थ की यांत्रिक प्रतिक्रिया तथा समय पैमाना यहाँ बहुत महत्वपूर्ण हैं।

दुर्बलतामंडल कमजोर क्यों

बहुत अधिक ताप तथा विशेष दबाव पर चट्टानों का दीर्घकालीन व्यवहार ऊपर की ठंडी चट्टानों से अलग हो सकता है। वे छोटी अवधि में ठोस लग सकती हैं, लेकिन लाखों वर्षों में धीरे-धीरे प्रवाहित हो सकती हैं। इस गुण को वैज्ञानिक यांत्रिक दृष्टि से समझते हैं। दुर्बलतामंडल की गहराई तथा सीमाएँ सभी क्षेत्रों में एक समान नहीं होतीं। इसलिए एक ही निश्चित संख्या को पृथ्वी के हर स्थान का नियम न मानें।

मध्यावरण या मेसोस्फीयर

यांत्रिक वर्गीकरण में दुर्बलतामंडल के नीचे से क्रोड की सीमा तक अपेक्षाकृत मजबूत गहरे मैंटल क्षेत्र को कुछ पाठ्यपुस्तकों में मेसोस्फीयर या मध्यावरण कहा जाता है। यह वायुमंडल के मध्यमंडल से बिल्कुल अलग है, हालांकि अंग्रेजी में दोनों के लिए mesosphere शब्द कभी इस्तेमाल होता है। इस अंतर को स्पष्ट रखना आवश्यक है। गहरे मैंटल की सामग्री अधिक दबाव और ताप के कारण अलग गुण दर्शाती है।

निचला मैंटल

निचले मैंटल में चट्टानों तथा खनिजों की संरचना अत्यधिक दबाव के कारण पृथ्वी की सतह से अलग गुण दिखाती है। इसके विस्तृत हिस्से का प्रत्यक्ष नमूना मिलना कठिन है। वैज्ञानिक भूकंपीय तरंगों और उच्च दबाव प्रयोगों से जानकारी प्राप्त करते हैं। यह विशाल क्षेत्र पृथ्वी की आंतरिक ऊष्मा तथा सामग्री के दीर्घकालीन प्रवाह में महत्वपूर्ण है। इसे पूरा द्रव समझना गलत होगा।

क्रोड का परिचय

पृथ्वी के केंद्र से संबंधित भाग को क्रोड या कोर कहते हैं। इसमें मुख्यतः लोहे और निकेल से संबंधित धात्विक सामग्री मानी जाती है, हालांकि अन्य हल्के तत्व भी हो सकते हैं। क्रोड मैंटल की चट्टानों से घनत्व और संरचना में अलग है। इसके दो प्रमुख भाग बाह्य क्रोड और आंतरिक क्रोड हैं। दोनों का दाब तथा पदार्थ की अवस्था अलग है।

बाह्य क्रोड तरल क्यों

बाह्य क्रोड में मुख्यतः तरल धात्विक सामग्री मौजूद है। अत्यधिक ताप और स्थानीय दबाव की परिस्थितियाँ इसकी तरल अवस्था से संबंधित हैं। भूकंपीय S-तरंगों का तरल बाह्य क्रोड से होकर सीधे न गुजर पाना वैज्ञानिक प्रमाण का महत्वपूर्ण हिस्सा है। लेकिन यह कहना कि पूरे पृथ्वी के केंद्र में लावा है, सही नहीं। लावा और धात्विक बाह्य क्रोड में अंतर समझना जरूरी है।

आंतरिक क्रोड ठोस क्यों

आंतरिक क्रोड पृथ्वी के केंद्र के निकट अत्यधिक दाब में मौजूद ठोस धात्विक भाग माना जाता है। वहाँ तापमान बहुत अधिक होने के बावजूद दबाव पदार्थ की अवस्था को प्रभावित करता है। वैज्ञानिक इसका अध्ययन भूकंपीय तरंगों, पदार्थ विज्ञान और मॉडल से करते हैं। पृथ्वी के अंदर के तापमान और संरचना का प्रत्यक्ष दैनिक माप हर स्थान पर संभव नहीं, इसलिए विभिन्न अनुमान तथा अनिश्चितताएँ मौजूद हैं।

पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र

पृथ्वी के बाह्य क्रोड की गतिशील विद्युत चालक तरल धातु तथा ग्रह के घूर्णन से संबंधित प्रक्रियाएँ वैश्विक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने में महत्वपूर्ण हैं। इसे जियोडायनमो कहते हैं। चुंबकीय क्षेत्र नेविगेशन तथा अंतरिक्ष मौसम से संबंधित अध्ययन में भूमिका निभाता है। यह स्थिर लोहे की छड़ से मिलने वाले चुंबक जैसा सरल नहीं। समय के साथ इसकी दिशा और तीव्रता में परिवर्तन हो सकते हैं।

भूकंपीय तरंगों से जानकारी

भूकंप के समय पैदा होने वाली तरंगें पृथ्वी के अंदर फैलती हैं और उनकी गति तथा दिशा सामग्री के गुणों से प्रभावित होती है। P-तरंगें ठोस तथा तरल दोनों में चल सकती हैं, जबकि S-तरंगें सामान्यतः तरल में नहीं फैलतीं। इन अंतर से पृथ्वी के आंतरिक क्षेत्रों की सीमा समझने में सहायता मिलती है। वैज्ञानिक एक ही भूकंप से पूरा निष्कर्ष नहीं निकालते; व्यापक माप आवश्यक हैं।

P तरंगों की विशेषता

P-तरंगें अनुदैर्ध्य प्रकृति की होती हैं और सामान्यतः भूकंपीय अभिलेखों में पहले पहुँचती हैं। विभिन्न पदार्थों में उनकी गति तथा अपवर्तन अलग होता है। पृथ्वी के अंदर घनत्व और गुण बदलने पर उनके रास्ते मुड़ सकते हैं। इस व्यवहार के अध्ययन से आंतरिक सीमाओं का अनुमान लगाया जाता है। केवल गति की एक संख्या से सभी परतों का पूरा स्वरूप निश्चित नहीं किया जा सकता।

S तरंगों की विशेषता

S-तरंगें कतरनी प्रकृति की होती हैं। तरल माध्यम में ऐसी कतरनी तरंगों का सामान्य प्रसार नहीं होने के कारण बाह्य क्रोड की तरल अवस्था का महत्वपूर्ण संकेत मिलता है। पृथ्वी के अलग हिस्सों में तरंगों की गति, प्रतिबिंब और अन्य प्रभाव भी देखे जाते हैं। विद्यालयी चित्र से प्रारंभ करें, लेकिन जटिल भूभौतिकीय मॉडल में अनेक अतिरिक्त प्रक्रियाएँ शामिल होती हैं।

भूपर्पटी और मैंटल की सीमा

भूपर्पटी तथा मैंटल के बीच की सीमा को मोहोरोविचिक असंततता या सामान्यतः मोहो कहा जाता है। इसे भूकंपीय तरंगों के व्यवहार में बदलाव से पहचाना जाता है। महाद्वीपों और महासागरों के नीचे इसकी गहराई अलग हो सकती है। मोहो एक ऐसी कठोर दरार नहीं जिसमें खाली जगह हो; यह पदार्थ के गुणों में महत्वपूर्ण परिवर्तन का संकेत है।

मैंटल और क्रोड की सीमा

मैंटल से क्रोड में संक्रमण पर पदार्थ की संरचना तथा अवस्थाएँ महत्वपूर्ण रूप से बदलती हैं। बाह्य क्रोड में तरल धात्विक क्षेत्र शुरू होता है। भूकंपीय तरंगों का व्यवहार इस सीमा के प्रमाण में भूमिका निभाता है। यह सीमा पृथ्वी की सतह से बहुत गहराई पर है और किसी सामान्य ड्रिलिंग तकनीक से वहाँ तक पहुँचना संभव नहीं। वैज्ञानिक परोक्ष अध्ययन के आधार पर मॉडल बनाते हैं।

तापमान और दाब

पृथ्वी के अंदर सामान्यतः गहराई बढ़ने पर ताप और दबाव बढ़ते हैं, लेकिन वृद्धि हर स्तर पर समान दर से नहीं होती। पदार्थ के पिघलने या ठोस बने रहने में ताप के साथ दबाव महत्वपूर्ण होता है। इसलिए यह अनुमान गलत है कि सबसे अधिक गर्म क्षेत्र हमेशा तरल होगा। आंतरिक क्रोड का ठोस होना इस विचार का अच्छा उदाहरण है।

ज्वालामुखी कैसे जुड़े हैं

ज्वालामुखीय गतिविधि में पृथ्वी के भीतर से मैग्मा तथा गैसें सतह तक पहुँच सकती हैं। सभी मैग्मा सीधे बाह्य क्रोड से नहीं आता। उसका स्रोत आम तौर पर मैंटल या पर्पटी से जुड़ी विशिष्ट भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं में होता है। प्लेट सीमाएँ तथा स्थानीय परिस्थितियाँ महत्व रखती हैं। ज्वालामुखी को पृथ्वी के बीचोंबीच मौजूद एक बड़े लावा समुद्र का सीधा नल समझना वैज्ञानिक रूप से गलत होगा।

भूकंप और प्लेट सीमाएँ

प्लेटों की गति से चट्टानों में तनाव जमा हो सकता है और अचानक फिसलन से भूकंप उत्पन्न होते हैं। लेकिन सभी भूकंप का कारण एक ही सरल घटना नहीं। सक्रिय भ्रंश, गहराई तथा स्थानीय भूगोल नुकसान का स्तर प्रभावित करते हैं। पृथ्वी की परतों का अध्ययन भूकंप के खतरे को समझने में मदद करता है, पर किसी स्थान पर भूकंप की बिल्कुल सही तारीख पहले से बताने का विश्वसनीय तरीका उपलब्ध नहीं।

भूविज्ञान का व्यावहारिक महत्व

पृथ्वी की आंतरिक संरचना समझने से खनिज, भू-ऊष्मा, भूकंप और पर्वत निर्माण जैसे विषयों का अध्ययन बेहतर होता है। इससे भवन निर्माण तथा जोखिम के बारे में वैज्ञानिक जानकारी उपलब्ध हो सकती है। लेकिन किसी एक लोकप्रिय चित्र के आधार पर स्थानीय जमीन की सुरक्षा तय नहीं की जा सकती। इंजीनियरिंग तथा भूवैज्ञानिक परीक्षण की आवश्यकता अलग परियोजनाओं में अलग होती है।

एक सही पाँच परतों का चित्र

पाँच यांत्रिक क्षेत्रों वाला चित्र बनाते समय सबसे बाहर स्थलमंडल, उसके नीचे दुर्बलतामंडल, फिर गहरे मैंटल का मध्यावरण, उसके भीतर बाह्य तरल क्रोड और सबसे केंद्र में ठोस आंतरिक क्रोड दिखाएँ। साथ में लिखें कि रासायनिक वर्गीकरण भूपर्पटी, मैंटल और क्रोड है। दोनों आरेखों का आधार अलग है। चित्र को पैमाने के बिल्कुल अनुरूप मानना आवश्यक नहीं।

आम गलतफहमियाँ

क्या पृथ्वी की केवल पाँच परतें हैं? अलग वर्गीकरण में तीन व्यापक रासायनिक और पाँच प्रमुख यांत्रिक क्षेत्र बताए जाते हैं। क्या पूरा मैंटल तरल है? नहीं, अधिकांश ठोस है। क्या क्रोड पूरा तरल है? नहीं, आंतरिक क्रोड ठोस है। क्या स्थलमंडल केवल भूपर्पटी है? नहीं, ऊपरी कठोर मैंटल भी शामिल है। क्या सभी परतों की मोटाई समान है? नहीं।

अक्सर पूछे गए प्रश्न

पृथ्वी की रासायनिक तीन परतें क्या हैं? पर्पटी, मैंटल और क्रोड। पाँच यांत्रिक भाग कौन से हैं? स्थलमंडल, दुर्बलतामंडल, मध्यावरण, बाह्य क्रोड और आंतरिक क्रोड। भूकंपीय तरंगें क्यों महत्वपूर्ण हैं? आंतरिक पदार्थ के गुणों की जानकारी देती हैं। चुंबकीय क्षेत्र से कौन-सा भाग जुड़ा है? गतिशील बाह्य क्रोड। मोहो क्या है? पर्पटी और मैंटल की सीमा।

निष्कर्ष

पृथ्वी की परतों का अध्ययन करते समय वर्गीकरण का आधार स्पष्ट करना सबसे जरूरी है। रासायनिक संरचना और यांत्रिक व्यवहार अलग प्रश्न हैं। स्थलमंडल की प्लेटें, मैंटल का धीमा प्रवाह, बाह्य क्रोड की तरल धातु और आंतरिक क्रोड की ठोस अवस्था पृथ्वी की गतिशील संरचना को समझाती हैं। भूकंपीय विज्ञान तथा भूभौतिकीय अध्ययन इन निष्कर्षों के महत्वपूर्ण प्रमाण प्रदान करते हैं।

विश्वसनीय वैज्ञानिक संदर्भ: USGS — Inside the Earth।