તમે પૃથ્વીની પ્રકૃતિ વિશે શું કલ્પના કરો છો? શું તમે તેને ક્રિકેટ બોલની જેમ એક ઘન ગોળો કલ્પના કરો છો અથવા ખડકોના જાડા આવરણવાળો એક પોલો ગોળો એટલે કે લિથોસ્ફિયર કલ્પના કરો છો? શું તમે ક્યારેય ટેલિવિઝન સ્ક્રીન પર જ્વાળામુખીના ફાટી નીકળવાના ફોટા અથવા છબીઓ જોઈ છે? શું તમે જ્વાળામુખીના ગર્તમાંથી બહાર નીકળતા ગરમ પીગળેલા લાવા, ધૂળ, ધુમાડો, આગ અને મેગ્માના ઉદ્ભવને યાદ કરી શકો છો? પૃથ્વીનો આંતરિક ભાગ માત્ર પરોક્ષ પુરાવાઓ દ્વારા જ સમજી શકાય છે કારણ કે ન તો કોઈએ પૃથ્વીના આંતરિક ભાગ સુધી પહોંચ્યું છે અને ન તો કોઈ પહોંચી શકે છે.

પૃથ્વીની સપાટીનું વિન્યાસ મોટે ભાગે પૃથ્વીના આંતરિક ભાગમાં કાર્યરત પ્રક્રિયાઓનું પરિણામ છે. બાહ્ય જન્ય તેમજ આંતરિક જન્ય પ્રક્રિયાઓ સતત ભૂપૃષ્ઠનું નિર્માણ કરી રહી છે. જો આંતરિક જન્ય પ્રક્રિયાઓના પ્રભાવોને અવગણવામાં આવે તો કોઈ પ્રદેશની ભૌગોલિક લાક્ષણિકતાની યોગ્ય સમજ અધૂરી રહે છે. માનવ જીવન મોટે ભાગે પ્રદેશની ભૂસ્તરશાસ્ત્ર દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે. તેથી, ભૂપૃષ્ઠના વિકાસને પ્રભાવિત કરતા બળો સાથે પરિચિત થવું જરૂરી છે. પૃથ્વી શા માટે ધ્રુજે છે અથવા સુનામી તરંગ કેવી રીતે ઉત્પન્ન થાય છે તે સમજવા માટે, પૃથ્વીના આંતરિક ભાગની કેટલીક વિગતો જાણવી જરૂરી છે. પાછલા પ્રકરણમાં, તમે નોંધ્યું છે કે પૃથ્વી-નિર્માણ સામગ્રી પપ્પડીથી કેન્દ્ર સુધી સ્તરોના રૂપમાં વિતરિત થઈ છે. વૈજ્ઞાનિકોએ આ સ્તરો વિશે માહિતી કેવી રીતે એકઠી કરી છે અને આ દરેક સ્તરોની લાક્ષણિકતાઓ શું છે તે જાણવું રસપ્રદ છે. આ પ્રકરણ બરાબર આની જ ચર્ચા કરે છે.

આંતરિક ભાગ વિશેની માહિતીના સ્ત્રોતો

પૃથ્વીની ત્રિજ્યા $6,370 \mathrm{~km}$ છે. કોઈ પણ પૃથ્વીના કેન્દ્ર સુધી પહોંચી શકતું નથી અને અવલોકનો કરી શકતું નથી અથવા સામગ્રીના નમૂના એકઠા કરી શકતું નથી. આવી પરિસ્થિતિઓમાં, તમને આશ્ચર્ય થઈ શકે છે કે વૈજ્ઞાનિકો આપણને પૃથ્વીના આંતરિક ભાગ અને આવી ઊંડાઈએ અસ્તિત્વમાં રહેલી સામગ્રીના પ્રકાર વિશે કેવી રીતે કહે છે? પૃથ્વીના આંતરિક ભાગ વિશેનું આપણું મોટાભાગનું જ્ઞાન મોટે ભાગે અંદાજો અને અનુમાનો પર આધારિત છે. તે છતાં, માહિતીનો એક ભાગ સીધા અવલોકનો અને સામગ્રીના વિશ્લેષણ દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.

પ્રત્યક્ષ સ્ત્રોતો

સૌથી સરળતાથી ઉપલબ્ધ ઘન પૃથ્વી સામગ્રી સપાટીની ખડક અથવા ખાણકામ વિસ્તારોમાંથી મળતી ખડકો છે. દક્ષિણ આફ્રિકામાં સોનાની ખાણો $3-4 \mathrm{~km}$ જેટલી ઊંડી છે. આ ઊંડાઈથી આગળ જવું શક્ય નથી કારણ કે આ ઊંડાઈએ ખૂબ જ ગરમી હોય છે. ખાણકામ ઉપરાંત, પપ્પડીના ભાગોમાંની પરિસ્થિતિઓની શોધખોળ કરવા માટે વધુ ઊંડાઈમાં પ્રવેશવા માટે વૈજ્ઞાનિકોએ અનેક પ્રોજેક્ટ હાથ ધર્યા છે. વિશ્વભરના વૈજ્ઞાનિકો “ડીપ ઓશન ડ્રિલિંગ પ્રોજેક્ટ” અને “ઇન્ટિગ્રેટેડ ઓશન ડ્રિલિંગ પ્રોજેક્ટ” જેવા બે મુખ્ય પ્રોજેક્ટ પર કામ કરી રહ્યા છે. આર્કટિક મહાસાગરમાં કોલા ખાતેની સૌથી ઊંડી ડ્રિલ અત્યાર સુધી $12 \mathrm{~km}$ની ઊંડાઈ સુધી પહોંચી છે. આ અને અનેક ઊંડા ડ્રિલિંગ પ્રોજેક્ટોએ વિવિધ ઊંડાઈએ એકઠી કરાયેલી સામગ્રીના વિશ્લેષણ દ્વારા મોટા પ્રમાણમાં માહિતી પૂરી પાડી છે.

જ્વાળામુખી ફાટી નીકળવું પ્રત્યક્ષ માહિતી મેળવવાનો બીજો સ્ત્રોત બનાવે છે. જ્વાળામુખી ફાટી નીકળવા દરમિયાન જ્યારે પીગળેલી સામગ્રી (મેગ્મા) પૃથ્વીની સપાટી પર ફેંકવામાં આવે છે, ત્યારે તે પ્રયોગશાળા વિશ્લેષણ માટે ઉપલબ્ધ બને છે. જો કે, આવા મેગ્માના સ્ત્રોતની ઊંડાઈ નક્કી કરવી મુશ્કેલ છે.

અપ્રત્યક્ષ સ્ત્રોતો

પદાર્થના ગુણધર્મોનું વિશ્લેષણ આંતરિક ભાગ વિશે પરોક્ષ રીતે માહિતી પૂરી પાડે છે. ખાણકામની પ્રવૃત્તિ દ્વારા આપણે જાણીએ છીએ કે સપાટીથી આંતરિક ભાગ તરફ વધતા અંતર સાથે ઊંડાઈમાં તાપમાન અને દબાણ વધે છે. તદુપરાંત, એ પણ જાણીતું છે કે સામગ્રીની ઘનતા પણ ઊંડાઈ સાથે વધે છે. આ લાક્ષણિકતાઓમાં ફેરફારનો દર શોધવો શક્ય છે. પૃથ્વીની કુલ જાડાઈ જાણીને, વૈજ્ઞાનિકોએ વિવિધ ઊંડાઈએ સામગ્રીના તાપમાન, દબાણ અને ઘનતાના મૂલ્યોનો અંદાજ કાઢ્યો છે. આંતરિક ભાગના દરેક સ્તરનો સંદર્ભ આપીને આ લાક્ષણિકતાઓની વિગતો આ પ્રકરણમાં પછી ચર્ચવામાં આવશે.

માહિતીનો બીજો સ્ત્રોત ઉલ્કાઓ છે જે ક્યારેક પૃથ્વી પર પહોંચે છે. જો કે, એ નોંધવું જોઈએ કે ઉલ્કાઓમાંથી વિશ્લેષણ માટે ઉપલબ્ધ થતી સામગ્રી પૃથ્વીના આંતરિક ભાગમાંથી નથી. ઉલ્કાઓમાં જોવા મળતી સામગ્રી અને રચના પૃથ્વીની સમાન છે. તે આપણા ગ્રહ જેવી જ અથવા સમાન સામગ્રીથી વિકસિત થયેલા ઘન પિંડ છે. તેથી, આ પૃથ્વીના આંતરિક ભાગ વિશેની માહિતીનો બીજો સ્ત્રોત બને છે.

અન્ય અપ્રત્યક્ષ સ્ત્રોતોમાં ગુરુત્વાકર્ષણ, ચુંબકીય ક્ષેત્ર અને સિસમિક પ્રવૃત્તિનો સમાવેશ થાય છે. ગુરુત્વાકર્ષણ બળ $(g)$ સપાટી પર વિવિધ અક્ષાંશો પર સમાન નથી. તે ધ્રુવોની નજીક વધુ અને વિષુવવૃત્ત પર ઓછું છે. આ એટલા માટે છે કારણ કે વિષુવવૃત્ત પર કેન્દ્રથી અંતર ધ્રુવો કરતાં વધારે છે. સામગ્રીના દળ મુજબ ગુરુત્વાકર્ષણના મૂલ્યો પણ અલગ અલગ હોય છે. પૃથ્વીની અંદર સામગ્રીના દળનું અસમાન વિતરણ આ મૂલ્યને પ્રભાવિત કરે છે. વિવિધ સ્થળોએ ગુરુત્વાકર્ષણનું વાચન અન્ય ઘણા પરિબળો દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે. આ વાચનો અપેક્ષિત મૂલ્યોથી અલગ હોય છે. આવા તફાવતને ગુરુત્વાકર્ષણ વિસંગતતા કહેવામાં આવે છે. ગુરુત્વાકર્ષણ વિસંગતતા આપણને પૃથ્વીની પપ્પડીમાં સામગ્રીના દળના વિતરણ વિશે માહિતી આપે છે. ચુંબકીય સર્વે પણ પપ્પડીના ભાગમાં ચુંબકીય સામગ્રીના વિતરણ વિશે માહિતી પૂરી પાડે છે, અને આમ, આ ભાગમાં સામગ્રીના વિતરણ વિશે માહિતી પૂરી પાડે છે. સિસમિક પ્રવૃત્તિ પૃથ્વીના આંતરિક ભાગ વિશેની માહિતીના સૌથી મહત્વપૂર્ણ સ્ત્રોતોમાંની એક છે. તેથી, અમે તેની કેટલીક વિગતોમાં ચર્ચા કરીશું.

ધરતીકંપ

સિસમિક તરંગોનો અભ્યાસ સ્તરીય આંતરિક ભાગની સંપૂર્ણ તસવીર પૂરી પાડે છે. સરળ શબ્દોમાં ધરતીકંપ એ પૃથ્વીનું ધ્રુજવું છે. તે એક કુદરતી ઘટના છે. તે ઊર્જાના મુક્ત થવાને કારણે થાય છે, જે તરંગો ઉત્પન્ન કરે છે જે બધી દિશાઓમાં પ્રવાસ કરે છે.

પૃથ્વી શા માટે ધ્રુજે છે?

ઊર્જાનું મુક્ત થવું એક ભૂ-ભંગ સાથે થાય છે. ભૂ-ભંગ એ પપ્પડીના ખડકોમાં તીવ્ર તૂટ છે. ભૂ-ભંગ સાથેના ખડકો વિરુદ્ધ દિશાઓમાં ફરવાની વૃત્તિ ધરાવે છે. જેમ જેમ ઉપરના ખડક સ્તરો તેમને દબાવે છે, ઘર્ષણ તેમને એકસાથે બંધ કરી દે છે. જો કે, કોઈ સમયે અલગ થવાની તેમની વૃત્તિ ઘર્ષણને પાર કરે છે. પરિણામે, બ્લોકો વિકૃત થાય છે અને અંતે, તેઓ અચાનક એકબીજા પાસેથી સરકી જાય છે. આ ઊર્જાનું મુક્ત થવું કારણભૂત બને છે, અને ઊર્જા તરંગો બધી દિશાઓમાં પ્રવાસ કરે છે. જ્યાં ઊર્જા મુક્ત થાય છે તે બિંદુને ધરતીકંપનું કેન્દ્ર કહેવામાં આવે છે, વૈકલ્પિક રીતે, તેને હાઇપોસેન્ટર કહેવામાં આવે છે. વિવિધ દિશાઓમાં પ્રવાસ કરતી ઊર્જા તરંગો સપાટી પર પહોંચે છે. સપાટી પરનું બિંદુ, કેન્દ્રની નજીકમાં નજીક, તેને અધિકેન્દ્ર કહેવામાં આવે છે. તે તરંગોનો અનુભવ કરનારું પ્રથમ બિંદુ છે. તે કેન્દ્રની સીધી ઉપરનું બિંદુ છે.

ધરતીકંપ તરંગો

બધા કુદરતી ધરતીકંપ લિથોસ્ફિયરમાં થાય છે. તમે આ પ્રકરણમાં પછી પૃથ્વીના વિવિધ સ્તરો વિશે જાણશો. અહીં એ નોંધવું પૂરતું છે કે લિથોસ્ફિયર પૃથ્વીની સપાટીથી $200 \mathrm{~km}$ સુધીની ઊંડાઈના ભાગનો સંદર્ભ આપે છે. ‘સિસમોગ્રાફ’ નામનું સાધન સપાટી પર પહોંચતા તરંગોને રેકોર્ડ કરે છે. સિસમોગ્રાફ પર રેકોર્ડ કરાયેલ ધરતીકંપ તરંગોનો વક્ર આકૃતિ 3.1 માં આપેલ છે. નોંધ કરો કે વક્ર ત્રણ અલગ વિભાગો દર્શાવે છે જેમાં દરેક વિવિધ પ્રકારના તરંગ પેટર્નનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. ધરતીકંપ તરંગો મૂળરૂપે બે પ્રકારની હોય છે - બોડી તરંગો અને સપાટી તરંગો. બોડી તરંગો કેન્દ્ર પર ઊર્જા મુક્ત થવાને કારણે ઉત્પન્ન થાય છે અને પૃથ્વીના શરીરમાંથી પસાર થઈને બધી દિશાઓમાં ફરે છે. તેથી, નામ બોડી તરંગો. બોડી તરંગો સપાટીના ખડકો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને સપાટી તરંગો તરીકે ઓળખાતા નવા સમૂહના તરંગો ઉત્પન્ન કરે છે. આ તરંગો સપાટી સાથે ફરે છે. તરંગોનો વેગ બદલાય છે કારણ કે તેઓ વિવિધ ઘનતા ધરાવતી સામગ્રીમાંથી પસાર થાય છે. સામગ્રી જેટલી ગાઢ હોય, વેગ એટલો જ વધારે હોય છે. જ્યારે તેઓ વિવિધ ઘનતા ધરાવતી સામગ્રીનો સામનો કરે છે ત્યારે તેઓ પ્રતિબિંબિત અથવા વક્રીભવન પામે છે ત્યારે તેમની દિશા પણ બદલાય છે.

આકૃતિ 3.1 : ધરતીકંપ તરંગો

બોડી તરંગો બે પ્રકારની હોય છે. તેમને P અને S-તરંગો કહેવામાં આવે છે. P-તરંગો ઝડપથી ફરે છે અને સપાટી પર પહોંચનારા પ્રથમ હોય છે. તેમને ‘પ્રાથમિક તરંગો’ પણ કહેવામાં આવે છે. P-તરંગો ધ્વનિ તરંગો જેવી જ હોય છે. તેઓ વાયુ, પ્રવાહી અને ઘન સામગ્રીમાંથી પસાર થાય છે. S-તરંગો કેટલાક સમય અંતરાલ સાથે સપાટી પર પહોંચે છે. તેમને દ્વિતીયક તરંગો કહેવામાં આવે છે. S-તરંગો વિશેનો એક મહત્વપૂર્ણ તથ્ય એ છે કે તેઓ ફક્ત ઘન સામગ્રીમાંથી જ પસાર થઈ શકે છે. $\mathrm{S}$-તરંગોની આ લાક્ષણિકતા એકદમ મહત્વપૂર્ણ છે. તે પૃથ્વીના આંતરિક ભાગની રચના સમજવામાં વૈજ્ઞાનિકોને મદદ કરી છે. પ્રતિબિંબિત થવાથી તરંગો પાછા ફરે છે જ્યારે વક્રીભવન તરંગોને વિવિધ દિશાઓમાં ફરવા માટે કારણભૂત બને છે. તરંગોની દિશામાં થતા ફેરફારો સિસમોગ્રાફ પરના તેમના રેકોર્ડની મદદથી અનુમાનિત કરવામાં આવે છે. સપાટી તરંગો સિસમોગ્રાફ પર અહેવાલ આપનાર છેલ્લા હોય છે. આ તરંગો વધુ વિનાશકારી હોય છે. તેઓ ખડકોના વિસ્થાપનનું કારણ બને છે, અને તેથી, માળખાંનો પતન થાય છે.

ધરતીકંપ તરંગોનું પ્રસરણ

વિવિધ પ્રકારની ધરતીકંપ તરંગો વિવિધ રીતે પ્રવાસ કરે છે. જેમ જેમ તેઓ ફરે છે અથવા પ્રસરે છે, તેઓ જે ખડકોના શરીરમાંથી પસાર થાય છે તેમાં કંપન પેદા કરે છે. P-તરંગો તરંગની દિશાની સમાંતર કંપન કરે છે. આ પ્રસરણની દિશામાં સામગ્રી પર દબાણ લાગુ કરે છે. પરિણામે, તે સામગ્રીમાં ઘનતાના તફાવતો સર્જે છે જે સામગ્રીના ખેંચાણ અને સંકોચન તરફ દોરી જાય છે. અન્ય ત્રણ તરંગો પ્રસરણની દિશાને લંબરૂપે કંપન કરે છે. $\mathrm{S}$-તરંગોના કંપનની દિશા ઊભી સમતલમાં તરંગ દિશાને લંબરૂપ હોય છે. તેથી, તેઓ જે સામગ્રીમાંથી પસાર થાય છે તેમાં ખાઈ અને શિખરો બનાવે છે. સપાટી તરંગો સૌથી વધુ નુકસાનકારક તરંગો ગણવામાં આવે છે.

છાયા ક્ષેત્રનો ઉદ્ભવ

ધરતીકંપ તરંગો દૂરના સ્થાનોએ સ્થિત સિસમોગ્રાફમાં રેકોર્ડ થાય છે. જો કે, કેટલાક ચોક્કસ વિસ્તારો અસ્તિત્વમાં છે જ્યાં તરંગોની જાણ કરવામાં આવતી નથી. આવા ક્ષેત્રને ‘છાયા ક્ષેત્ર’ કહેવામાં આવે છે. વિવિધ ઘટનાઓના અભ્યાસથી જણાય છે કે દરેક ધરતીકંપ માટે, એકદમ અલગ છાયા ક્ષેત્ર અસ્તિત્વમાં છે. આકૃતિ 3.2 (a) અને (b) $\mathrm{P}$ અને S-તરંગોના છાયા ક્ષેત્રો દર્શાવે છે. એવું અવલોકન કરવામાં આવ્યું હતું કે અધિકેન્દ્રથી $105^{\circ}$ની અંદર કોઈપણ અંતરે સ્થિત સિસમોગ્રાફોએ $\mathrm{P}$ અને S-તરંગો બંનેના આગમનને રેકોર્ડ કર્યા હતા. જો કે, અધિકેન્દ્રથી $145^{\circ}$ની બહાર સ્થિત સિસમોગ્રાફો P-તરંગોના આગમનને રેકોર્ડ કરે છે, પરંતુ S-તરંગોના નહીં. આમ, અધિકેન્દ્રથી $105^{\circ}$ અને $145^{\circ}$ વચ્ચેનો વિસ્તાર બંને પ્રકારની તરંગો માટે છાયા ક્ષેત્ર તરીકે ઓળખાયો હતો. $105^{\circ}$ની બહારનો સમગ્ર વિસ્તાર S-તરંગો પ્રાપ્ત કરતો નથી. S-તરંગનું છાયા ક્ષેત્ર P-તરંગોના કરતાં ઘણું મોટું છે. P-તરંગોનું છાયા ક્ષેત્ર અધિકેન્દ્રથી $105^{\circ}$ અને $145^{\circ}$ દૂર પૃથ્વીની આસપાસ એક પટ્ટી તરીકે દેખાય છે. S-તરંગોનું છાયા ક્ષેત્ર માત્ર વિસ્તારમાં મોટું જ નથી પરંતુ તે પૃથ્વીની સપાટીના 40 ટકાથી થોડું વધારે પણ છે. તમે કોઈપણ ધરતીકંપ માટે છાયા ક્ષેત્ર દોરી શકો છો જો તમે અધિકેન્દ્રનું સ્થાન જાણતા હો. (ધરતીકંપની ઘટનાનું અધિકેન્દ્ર કેવી રીતે શોધવું તે જાણવા માટે પૃષ્ઠ 28 પરની પ્રવૃત્તિ બોક્સ જુઓ).

ધરતીકંપના પ્રકારો

(i) સૌથી સામાન્ય પ્રકાર ટેક્ટોનિક ધરતીકંપ છે. આ ભૂ-ભંગ સમતલ સાથે ખડકોના સરકવાને કારણે ઉત્પન્ન થાય છે.

(ii) ટેક્ટોનિક ધરતીકંપનો એક વિશેષ વર્ગ ક્યારેક જ્વાળામુખી ધરતીકંપ તરીકે ઓળખાય છે. જો કે, આ સક્રિય જ્વાળામુખીના વિસ્તારો સુધી મર્યાદિત છે.

આકૃતિ 3.2 (a) અને (b) : ધરતીકંપ છાયા ક્ષેત્રો

(iii) તીવ્ર ખાણકામ પ્રવૃત્તિના વિસ્તારોમાં, ક્યારેક ભૂગર્ભ ખાણોની છત પડી જવાથી નાના ધડાકા થાય છે. તેને પતન ધરતીકંપ કહેવામાં આવે છે.

(iv) રાસાયણિક અથવા પરમાણુ ઉપકરણોના વિસ્ફોટને કારણ