మీరు భూమి స్వభావం గురించి ఏమి ఊహిస్తారు? మీరు దానిని క్రికెట్ బంతి వంటి ఘన గోళంగా లేదా శిలావరణం అనే మందమైన రాళ్ల పొరతో కూడిన బోలు గోళంగా ఊహిస్తారా? మీరు ఎప్పుడైనా టెలివిజన్ తెరపై అగ్నిపర్వత విస్ఫోటనం యొక్క ఫోటోలు లేదా చిత్రాలను చూశారా? అగ్నిపర్వత క్రేటర్ నుండి బయటకు వచ్చే వేడి కరిగిన లావా, దుమ్ము, పొగ, నిప్పు మరియు మాగ్మా యొక్క ప్రవాహాన్ని మీరు గుర్తు చేసుకోగలరా? భూమి లోపలి భాగాన్ని పరోక్ష ఆధారాల ద్వారా మాత్రమే అర్థం చేసుకోవచ్చు, ఎందుకంటే ఎవరూ భూమి లోపలికి చేరుకోలేదు లేదా చేరుకోలేరు.

భూమి ఉపరితల ఆకృతి ఎక్కువగా భూమి లోపల పనిచేసే ప్రక్రియల ఫలితం. బాహ్య మరియు అంతర్జాతీయ ప్రక్రియలు నిరంతరం భౌగోళిక స్వరూపాన్ని రూపొందిస్తున్నాయి. ఒక ప్రాంతం యొక్క భౌతిక లక్షణాల సరైన అవగాహన, అంతర్జాతీయ ప్రక్రియల ప్రభావాలు విస్మరించబడితే అసంపూర్ణంగానే ఉంటుంది. మానవ జీవితం ఎక్కువగా ఆ ప్రాంతం యొక్క భౌతిక స్వరూపం ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది. అందువల్ల, భౌగోళిక స్వరూప అభివృద్ధిని ప్రభావితం చేసే శక్తులతో పరిచయం పొందడం అవసరం. భూమి ఎందుకు వణుకుతుందో లేదా సునామి తరంగం ఎలా ఉత్పన్నమవుతుందో అర్థం చేసుకోవడానికి, భూమి లోపలి భాగం గురించి కొన్ని వివరాలు తెలుసుకోవడం అవసరం. మునుపటి అధ్యాయంలో, భూమిని ఏర్పరిచే పదార్థాలు క్రస్ట్ నుండి కోర్ వరకు పొరల రూపంలో పంపిణీ చేయబడినట్లు మీరు గమనించారు. శాస్త్రవేత్తలు ఈ పొరల గురించి సమాచారాన్ని ఎలా సేకరించారు మరియు ఈ పొరలలో ప్రతి ఒక్కటి యొక్క లక్షణాలు ఏమిటో తెలుసుకోవడం ఆసక్తికరంగా ఉంటుంది. ఈ అధ్యాయం సరిగ్గా దీనినే వివరిస్తుంది.

లోపలి భాగం గురించి సమాచార మూలాలు

భూమి యొక్క వ్యాసార్థం $6,370 \mathrm{~km}$. ఎవరూ భూమి మధ్యలో చేరుకోలేరు మరియు పరిశీలనలు చేయలేరు లేదా పదార్థ నమూనాలను సేకరించలేరు. అటువంటి పరిస్థితుల్లో, శాస్త్రవేత్తలు భూమి లోపలి భాగం మరియు అటువంటి లోతుల్లో ఉన్న పదార్థాల రకం గురించి మనకు ఎలా చెప్తారో మీరు ఆశ్చర్యపోవచ్చు. భూమి లోపలి భాగం గురించి మన జ్ఞానంలో ఎక్కువ భాగం ఎక్కువగా అంచనాలు మరియు అనుమితులపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అయినప్పటికీ, సమాచారంలో ఒక భాగం నేరుగా పరిశీలనలు మరియు పదార్థాల విశ్లేషణ ద్వారా పొందబడుతుంది.

ప్రత్యక్ష మూలాలు

సులభంగా లభించే ఘన భూమి పదార్థం ఉపరితల శిల లేదా మనం గనుల ప్రాంతాల నుండి పొందే శిలలు. దక్షిణ ఆఫ్రికాలోని బంగారు గనులు $3-4 \mathrm{~km}$ వరకు లోతుగా ఉన్నాయి. ఈ లోతుకు మించి వెళ్లడం సాధ్యం కాదు, ఎందుకంటే ఈ లోతులో చాలా వేడిగా ఉంటుంది. గని తవ్వకం తప్ప, శాస్త్రవేత్తలు క్రస్టల్ భాగాలలోని పరిస్థితులను అన్వేషించడానికి లోతైన లోతుల్లోకి చొచ్చుకుపోవడానికి అనేక ప్రాజెక్టులను చేపట్టారు. ప్రపంచమంతటా ఉన్న శాస్త్రవేత్తలు “డీప్ ఓషన్ డ్రిల్లింగ్ ప్రాజెక్ట్” మరియు “ఇంటిగ్రేటెడ్ ఓషన్ డ్రిల్లింగ్ ప్రాజెక్ట్” వంటి రెండు ప్రధాన ప్రాజెక్టులపై పని చేస్తున్నారు. ఆర్కిటిక్ సముద్రంలోని కోలాలోని అత్యంత లోతైన డ్రిల్ ఇప్పటివరకు $12 \mathrm{~km}$ లోతుకు చేరుకుంది. ఇది మరియు అనేక లోతైన డ్రిల్లింగ్ ప్రాజెక్టులు వివిధ లోతుల్లో సేకరించబడిన పదార్థాల విశ్లేషణ ద్వారా పెద్ద మొత్తంలో సమాచారాన్ని అందించాయి.

అగ్నిపర్వత విస్ఫోటనం ప్రత్యక్ష సమాచారాన్ని పొందడానికి మరొక మూలాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. అగ్నిపర్వత విస్ఫోటన సమయంలో కరిగిన పదార్థం (మాగ్మా) భూమి ఉపరితలంపై విసిరినప్పుడు, అది ప్రయోగశాల విశ్లేషణకు అందుబాటులోకి వస్తుంది. అయితే, అటువంటి మాగ్మా యొక్క మూలం యొక్క లోతును నిర్ధారించడం కష్టం.

పరోక్ష మూలాలు

పదార్థం యొక్క లక్షణాల విశ్లేషణ పరోక్షంగా లోపలి భాగం గురించి సమాచారాన్ని అందిస్తుంది. గని కార్యకలాపం ద్వారా లోతైన లోతుల్లో ఉపరితలం నుండి లోపలి వైపు దూరం పెరిగేకొద్దీ ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం పెరుగుతుందని మనకు తెలుసు. అంతేకాకుండా, పదార్థం యొక్క సాంద్రత కూడా లోతుతో పెరుగుతుందని కూడా తెలుసు. ఈ లక్షణాల మార్పు రేటును కనుగొనడం సాధ్యమే. భూమి యొక్క మొత్తం మందం తెలుసుకోవడం, శాస్త్రవేత్తలు వివిధ లోతుల్లో ఉష్ణోగ్రత, పీడనం మరియు పదార్థాల సాంద్రత విలువలను అంచనా వేశారు. లోపలి భాగం యొక్క ప్రతి పొరకు సంబంధించి ఈ లక్షణాల వివరాలు ఈ అధ్యాయంలో తరువాత చర్చించబడతాయి.

మరొక సమాచార మూలం అనేక సార్లు భూమిని చేరుకునే ఉల్కలు. అయితే, ఉల్కల నుండి విశ్లేషణకు అందుబాటులోకి వచ్చే పదార్థం భూమి లోపలి నుండి కాదని గమనించాలి. ఉల్కల్లో గమనించబడిన పదార్థం మరియు నిర్మాణం భూమితో సమానంగా ఉంటాయి. అవి మన గ్రహంతో సమానమైన లేదా సమానమైన పదార్థాల నుండి అభివృద్ధి చెందిన ఘన వస్తువులు. అందువల్ల, ఇది భూమి లోపలి భాగం గురించి మరొక సమాచార మూలంగా మారుతుంది.

ఇతర పరోక్ష మూలాలలో గురుత్వాకర్షణ, అయస్కాంత క్షేత్రం మరియు భూకంప కార్యకలాపం ఉన్నాయి. గురుత్వాకర్షణ శక్తి $(g)$ ఉపరితలంపై వివిధ అక్షాంశాల వద్ద ఒకేలా ఉండదు. ఇది ధ్రువాల దగ్గర ఎక్కువగా మరియు భూమధ్యరేఖ వద్ద తక్కువగా ఉంటుంది. ఇది భూమధ్యరేఖ వద్ద కేంద్రం నుండి దూరం ధ్రువాల కంటే ఎక్కువగా ఉండటం వల్ల ఇలా ఉంటుంది. గురుత్వాకర్షణ విలువలు కూడా పదార్థం యొక్క ద్రవ్యరాశి ప్రకారం భిన్నంగా ఉంటాయి. భూమి లోపల పదార్థం యొక్క ద్రవ్యరాశి యొక్క అసమాన పంపిణీ ఈ విలువను ప్రభావితం చేస్తుంది. వివిధ ప్రదేశాలలో గురుత్వాకర్షణ రీడింగ్ అనేక ఇతర అంశాలచే ప్రభావితమవుతుంది. ఈ రీడింగ్లు అంచనా విలువల నుండి భిన్నంగా ఉంటాయి. అటువంటి వ్యత్యాసాన్ని గురుత్వాకర్షణ అసాధారణత అంటారు. గురుత్వాకర్షణ అసాధారణతలు భూమి క్రస్ట్లోని పదార్థం యొక్క ద్రవ్యరాశి పంపిణీ గురించి మాకు సమాచారాన్ని అందిస్తాయి. అయస్కాంత సర్వేలు కూడా క్రస్టల్ భాగంలో అయస్కాంత పదార్థాల పంపిణీ గురించి సమాచారాన్ని అందిస్తాయి మరియు అందువలన, ఈ భాగంలోని పదార్థాల పంపిణీ గురించి సమాచారాన్ని అందిస్తాయి. భూకంప కార్యకలాపం భూమి లోపలి భాగం గురించి అత్యంత ముఖ్యమైన సమాచార మూలాలలో ఒకటి. అందువల్ల, మేము దానిని కొంత వివరంగా చర్చిస్తాము.

భూకంపం

భూకంప తరంగాల అధ్యయనం పొరలుగా ఉన్న లోపలి భాగం యొక్క సంపూర్ణ చిత్రాన్ని అందిస్తుంది. సరళంగా చెప్పాలంటే భూకంపం అంటే భూమి వణకడం. ఇది ఒక సహజ సంఘటన. శక్తి విడుదల కారణంగా ఇది సంభవిస్తుంది, ఇది అన్ని దిశల్లో ప్రయాణించే తరంగాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

భూమి ఎందుకు వణుకుతుంది?

శక్తి విడుదల ఒక ఫాల్ట్ వెంట సంభవిస్తుంది. ఫాల్ట్ అనేది క్రస్టల్ శిలలలోని ఒక పదునైన విరామం. ఫాల్ట్ వెంట ఉన్న శిలలు వ్యతిరేక దిశల్లో కదలడానికి ఉంటాయి. పైన ఉన్న శిలా పొరలు వాటిని నొక్కినప్పుడు, ఘర్షణ వాటిని కలిసి లాక్ చేస్తుంది. అయినప్పటికీ, కొంత సమయం వద్ద వేరుగా కదలడానికి వాటి ధోరణి ఘర్షణను అధిగమిస్తుంది. ఫలితంగా, బ్లాక్లు వికృతమవుతాయి మరియు చివరికి, అవి హఠాత్తుగా ఒకదానికొకటి జారిపోతాయి. ఇది శక్తి విడుదలకు కారణమవుతుంది మరియు శక్తి తరంగాలు అన్ని దిశల్లో ప్రయాణిస్తాయి. శక్తి విడుదల చేయబడిన బిందువును భూకంపం యొక్క ఫోకస్ అంటారు, ప్రత్యామ్నాయంగా, దీనిని హైపోసెంటర్ అంటారు. వివిధ దిశల్లో ప్రయాణించే శక్తి తరంగాలు ఉపరితలాన్ని చేరుకుంటాయి. ఫోకస్కు దగ్గరగా ఉపరితలంపై ఉన్న బిందువును ఎపిసెంటర్ అంటారు. ఇది తరంగాలను అనుభవించే మొదటిది. ఇది ఫోకస్ పైన నేరుగా ఉన్న బిందువు.

భూకంప తరంగాలు

అన్ని సహజ భూకంపాలు శిలావరణంలో జరుగుతాయి. ఈ అధ్యాయంలో తరువాత మీరు భూమి యొక్క వివిధ పొరల గురించి తెలుసుకుంటారు. శిలావరణం భూమి ఉపరితలం నుండి $200 \mathrm{~km}$ వరకు లోతు భాగాన్ని సూచిస్తుందని ఇక్కడ గమనించడం సరిపోతుంది. ‘సీస్మోగ్రాఫ్’ అనే పరికరం ఉపరితలాన్ని చేరుకునే తరంగాలను రికార్డ్ చేస్తుంది. సీస్మోగ్రాఫ్లో రికార్డ్ చేయబడిన భూకంప తరంగాల వక్రరేఖను ఫిగర్ 3.1లో ఇవ్వబడింది. వక్రరేఖ మూడు విభిన్న విభాగాలను చూపుతుందని గమనించండి, ప్రతి ఒక్కటి వివిధ రకాల తరంగ నమూనాలను సూచిస్తుంది. భూకంప తరంగాలు ప్రాథమికంగా రెండు రకాలు - బాడీ తరంగాలు మరియు ఉపరితల తరంగాలు. ఫోకస్ వద్ద శక్తి విడుదల కారణంగా బాడీ తరంగాలు ఉత్పన్నమవుతాయి మరియు భూమి శరీరం గుండా ప్రయాణించే అన్ని దిశల్లో కదులుతాయి. అందుకే పేరు బాడీ తరంగాలు. బాడీ తరంగాలు ఉపరితల శిలలతో సంకర్షణ చెంది, ఉపరితల తరంగాలు అని పిలువబడే కొత్త తరంగాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఈ తరంగాలు ఉపరితలం వెంట కదులుతాయి. తరంగాల వేగం వివిధ సాంద్రతలు కలిగిన పదార్థాల గుండా ప్రయాణించేటప్పుడు మారుతుంది. పదార్థం ఎంత దట్టంగా ఉంటే, వేగం అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. వివిధ సాంద్రతలు కలిగిన పదార్థాలను ఎదుర్కొన్నప్పుడు అవి ప్రతిబింబించడం లేదా వక్రీభవనం చెందడం వలన వాటి దిశ కూడా మారుతుంది.

ఫిగర్ 3.1 : భూకంప తరంగాలు

రెండు రకాల బాడీ తరంగాలు ఉన్నాయి. వాటిని P మరియు S-తరంగాలు అంటారు. P-తరంగాలు వేగంగా కదులుతాయి మరియు ఉపరితలంపై మొదటిగా చేరుకుంటాయి. వీటిని ‘ప్రాథమిక తరంగాలు’ అని కూడా అంటారు. P-తరంగాలు ధ్వని తరంగాలను పోలి ఉంటాయి. అవి వాయు, ద్రవ మరియు ఘన పదార్థాల గుండా ప్రయాణిస్తాయి. S-తరంగాలు కొంత సమయం ఆలస్యంతో ఉపరితలాన్ని చేరుకుంటాయి. వీటిని ద్వితీయ తరంగాలు అంటారు. S-తరంగాల గురించి ఒక ముఖ్యమైన వాస్తవం ఏమిటంటే, అవి ఘన పదార్థాల గుండా మాత్రమే ప్రయాణించగలవు. $\mathrm{S}$-తరంగాల యొక్క ఈ లక్షణం చాలా ముఖ్యమైనది. ఇది శాస్త్రవేత్తలకు భూమి లోపలి నిర్మాణాన్ని అర్థం చేసుకోవడంలో సహాయపడింది. ప్రతిబింబించడం వలన తరంగాలు తిరిగి వస్తాయి, అయితే వక్రీభవనం తరంగాలు వివిధ దిశల్లో కదులుతాయి. తరంగాల దిశలోని వైవిధ్యాలు సీస్మోగ్రాఫ్పై వాటి రికార్డ్ సహాయంతో అనుమానించబడతాయి. ఉపరితల తరంగాలు సీస్మోగ్రాఫ్పై చివరిగా నివేదించబడతాయి. ఈ తరంగాలు ఎక్కువ విధ్వంసకరమైనవి. అవి శిలల స్థానభ్రంశానికి కారణమవుతాయి మరియు అందువలన, నిర్మాణాల కూలిపోవడం సంభవిస్తుంది.

భూకంప తరంగాల వ్యాప్తి

వివిధ రకాల భూకంప తరంగాలు వివిధ రీతుల్లో ప్రయాణిస్తాయి. అవి కదులుతున్నప్పుడు లేదా వ్యాప్తి చెందుతున్నప్పుడు, అవి ప్రయాణించే శిలల శరీరంలో కంపనాన్ని కలిగిస్తాయి. P-తరంగాలు తరంగ దిశకు సమాంతరంగా కంపిస్తాయి. ఇది వ్యాప్తి దిశలో పదార్థంపై పీడనాన్ని చూపుతుంది. ఫలితంగా, ఇది పదార్థంలో సాంద్రత వ్యత్యాసాలను సృష్టిస్తుంది, దీని వలన పదార్థం సాగడం మరియు కుదించడం జరుగుతుంది. ఇతర మూడు తరంగాలు ప్రచార దిశకు లంబంగా కంపిస్తాయి. $\mathrm{S}$-తరంగాల కంపనాల దిశ నిలువు తలంలో తరంగ దిశకు లంబంగా ఉంటుంది. అందువలన, అవి ప్రయాణించే పదార్థంలో గర్తాలు మరియు శిఖరాలను సృష్టిస్తాయి. ఉపరితల తరంగాలు అత్యంత నష్టం కలిగించే తరంగాలుగా పరిగణించబడతాయి.

షాడో జోన్ యొక్క ఆవిర్భావం

భూకంప తరంగాలు దూర ప్రదేశాలలో ఉన్న సీస్మోగ్రాఫ్లలో రికార్డ్ చేయబడతాయి. అయితే, తరంగాలు నివేదించబడని కొన్ని నిర్దిష్ట ప్రాంతాలు ఉన్నాయి. అటువంటి మండలాన్ని ‘షాడో జోన్’ అంటారు. వివిధ సంఘటనల అధ్యయనం ప్రతి భూకంపానికి పూర్తిగా భిన్నమైన షాడో జోన్ ఉందని వెల్లడిస్తుంది. ఫిగర్ 3.2 (a) మరియు (b) $\mathrm{P}$ మరియు S-తరంగాల షాడో జోన్లను చూపుతాయి. ఎపిసెంటర్ నుండి $105^{\circ}$ లోపల ఏ దూరంలోనైనా ఉన్న సీస్మోగ్రాఫ్లు, రెండు $\mathrm{P}$ మరియు S-తరంగాల రాకను రికార్డ్ చేశాయని గమనించారు. అయితే, ఎపిసెంటర్ నుండి $145^{\circ}$ దాటి ఉన్న సీస్మోగ్రాఫ్లు, P-తరంగాల రాకను రికార్డ్ చేస్తాయి, కానీ S-తరంగాలను కాదు. అందువలన, ఎపిసెంటర్ నుండి $105^{\circ}$ మరియు $145^{\circ}$ మధ్య ఉన్న జోన్ రెండు రకాల తరంగాలకు షాడో జోన్గా గుర్తించబడింది. $105^{\circ}$ దాటి మొత్తం జోన్ S-తరంగాలను స్వీకరించదు. S-తరంగం యొక్క షాడో జోన్ P-తరంగాల కంటే చాలా పెద్దది. P-తరంగాల షాడో జోన్ ఎపిసెంటర్ నుండి $105^{\circ}$ మరియు $145^{\circ}$ దూరంలో భూమి చుట్టూ ఒక బ్యాండ్గా కనిపిస్తుంది. S-తరంగాల షాడో జోన్ పరిమాణంలో మాత్రమే పెద్దది కాదు, అది భూమి ఉపరితలంలో 40 శాతం కంటే కొంచెం ఎక్కువ. ఎపిసెంటర్ యొక్క స్థానం మీకు తెలిస్తే మీరు ఏదైనా భూకంపానికి షాడో జోన్ను గీయవచ్చు. (క్వేక్ సంఘటన యొక్క ఎపిసెంటర్ను ఎలా గుర్తించాలో తెలుసుకోవడానికి పేజీ 28లోని కార్యాచరణ బాక్స్ను చూడండి).

భూకంపాల రకాలు

(i) అత్యంత సాధారణమైనవి టెక్టోనిక్ భూకంపాలు. ఇవి ఫాల్ట్ ప్లేన్ వెంట శిలలు జారడం వలన ఉత్పన్నమవుతాయి.

(ii) టెక్టోనిక్ భూకంపం యొక్క ప్రత్యేక తరగతి కొన్నిసార్లు అగ్నిపర్వత భూకంపంగా గుర్తించబడుతుంది. అయితే, ఇవి చురుకైన అగ్నిపర్వతాల ప్రాంతాలకు పరిమితం చేయబడ్డాయి.

ఫిగర్ 3.2 (a) మరియు (b) : భూకంప షాడో జోన్లు

(iii) తీవ్రమైన గని కార్యకలాపాల ప్రాంతాలలో, కొన్నిసార్లు భూగర్భ గనుల పైకప్పులు కూలిపోయి చిన్న కంపనాలను కలిగిస్తాయి. వీటిని కూలిపోయే భూకంపాలు అంటారు.

(iv) రసాయన లేదా అణు పరికరాల పేలుడు కారణంగా కూడా భూమి కంపనం సంభవించవచ్చు. అటువంటి కంపనాలను పేలుడు భూకంపాలు అంటారు.

(v) పెద్ద జలాశయాల ప్రాంతాలలో సంభవించే భూకంపాలను జలాశయ ప్రేరిత భూకంపాలు అంటారు.

భూకంపాలను కొలవడం

భూకంప సంఘటనలు షాక్ యొక్క తీవ్రత లేదా తీవ్రత ప్రకారం స్కేల్ చేయబడతాయి. తీవ్రత స్కేల్ను రిక్టర్ స్కేల్ అంటారు. తీవ్రత భూకంప సమయంలో విడుదలయ్యే శక్తికి సంబంధించినది. తీవ్రత సంఖ్యలలో వ్యక్తీకరించబడుతుంది