स्वीडन के उत्तरपूर्वी तट के जंगलों में चलते हुए, समुद्र से काफी दूर किसी पहाड़ी ढलान पर आपको एक पुराना समुद्र तट मिल सकता है, जहाँ घिसकर गोल हुए कंकड़ कतारों में बिछे हैं। जब समुद्र का पानी ऊपर नहीं चढ़ा, तो पहाड़ के बीचोंबीच लहरों के निशान कैसे रह गए? इसका उत्तर यह है कि भूमि आज भी धीरे-धीरे ऊपर उठ रही है, और इस गति को समझाने वाला सिद्धांत ही ‘भू-संतुलन सिद्धांत (Isostasy)’ है।
सरल शब्दों में, भू-संतुलन सिद्धांत का अर्थ है कि ‘ठोस भूपर्पटी अपने से अधिक भारी मैंटल पर तैरती है और अपनी मोटाई तथा घनत्व के अनुरूप ऊँचाई पर संतुलन बनाती है।’ इसका नाम यूनानी शब्द इसोस (isos), जिसका अर्थ ‘समान’ है, और स्टेसिस (stasis), जिसका अर्थ ‘स्थिर खड़े रहना’ है, से बना है। यह पृथ्वी विज्ञान की एक बुनियादी अवधारणा है, जो समझाती है कि ऊँची पर्वतमालाएँ और गहरे समुद्र एक साथ कैसे मौजूद हो सकते हैं।
इस लेख में हम क्रम से भू-संतुलन सिद्धांत के उद्भव की पृष्ठभूमि, ऊँचाई के अंतर को समझाने वाले दो मॉडल, हिमनद पिघलने के बाद भूमि के ऊपर उठने की घटना और आज इस सिद्धांत के उपयोगों पर नज़र डालेंगे।
भूमि के तैरने का सिद्धांत और उसके निशान
भू-संतुलन सिद्धांत क्या है?
18वीं शताब्दी में दक्षिण अमेरिका के इक्वाडोर में पृथ्वी का आकार माप रहे एक फ्रांसीसी सर्वेक्षण दल ने अनुमान लगाया कि एंडीज़ पर्वतमाला का गुरुत्वाकर्षण लटके हुए भार वाली डोरी को अपनी ओर खींचेगा। लेकिन वास्तव में डोरी का झुकाव गणना से बहुत कम था। 19वीं शताब्दी में भारत के सर्वेक्षण के दौरान हिमालय के संबंध में भी यही पहेली सामने आई। विद्वानों ने सोचना शुरू किया कि पर्वतमालाओं के नीचे हल्की चट्टानों की गहरी जड़ें हैं, जो ऊपर दिखाई देने वाले पर्वतों के भार की भरपाई करती हैं।
1855 में ब्रिटिश खगोलशास्त्री जॉर्ज एयरी (George Airy) और पादरी तथा गणितज्ञ जॉन प्रैट (John Henry Pratt) ने इस घटना को समझाने के लिए अलग-अलग परिकल्पनाएँ प्रस्तुत कीं। फिर 1880 के दशक में अमेरिकी भूवैज्ञानिक क्लैरेंस डटन (Clarence Dutton) ने इस संतुलन की अवस्था के लिए ‘आइसोस्टेसी (Isostasy)’ शब्द का प्रयोग किया।
(1) हिमखंड के माध्यम से सिद्धांत को समझना
समुद्र में तैरते हिमखंड का एक निश्चित अनुपात हमेशा पानी में डूबा रहता है। उसके ऊपर बर्फ जमा होने पर वह और गहराई में धँसता है, और ऊपरी हिस्सा पिघलने पर बची हुई बर्फ ऊपर उठती है। इसी तरह भूपर्पटी भी मैंटल पर तैरती है और भार बदलने पर हर बार अपनी ऊँचाई समायोजित करती है।
ऊँचाई के अंतर को समझाने वाले दो मॉडल
मैंटल की चट्टानों का घनत्व प्रति 1 घन मीटर लगभग 3,300 किलोग्राम है, जबकि महाद्वीपीय भूपर्पटी का घनत्व लगभग 2,750 किलोग्राम है, इसलिए भूपर्पटी अधिक हल्की है। इसी अंतर के कारण भूपर्पटी मैंटल में आंशिक रूप से डूबी हुई तैरती है। उसकी ऊँचाई किससे निर्धारित होती है, इसे लेकर दो अलग मॉडल हैं।
- एयरी मॉडल (Airy-Heiskanen Model): इसके अनुसार भूपर्पटी का घनत्व समान होता है, लेकिन उसकी मोटाई अलग-अलग होती है। यह बताता है कि पर्वत जितना ऊँचा होता है, उसके नीचे उतनी ही गहरी जड़ फैली होती है।
- प्रैट मॉडल (Pratt-Hayford Model): इसके अनुसार भूपर्पटी की मोटाई के बजाय चट्टानों का घनत्व अलग-अलग स्थानों पर भिन्न होता है। यह बताता है कि हल्की चट्टानों वाले स्थान अधिक ऊँचे उठते हैं।
- वंकन मॉडल (Lithospheric Flexure): इसके अनुसार कठोर प्लेट भार पड़ने पर लकड़ी के तख्ते की तरह झुकती है और उस भार को बड़े क्षेत्र में बाँटकर सँभालती है।
(1) पर्वतमालाओं की गहरी जड़ें
महाद्वीपीय भूपर्पटी की औसत मोटाई लगभग 40 किलोमीटर होती है, लेकिन जहाँ महाद्वीप आपस में टकराते हैं, वहाँ यह 80 किलोमीटर तक भी पहुँच सकती है। एयरी मॉडल के अनुसार पर्वत की जड़ उसकी ऊँचाई की लगभग पाँच गुनी होती है, इसलिए 8 किलोमीटर ऊँचे पर्वत की जड़ 40 किलोमीटर गहरी मानी जाती है।
(2) समुद्र के भीतर पर्वतमालाओं की ऊँचाई
समुद्र तल पर फैली लंबी पर्वतमालाएँ, जिन्हें महासागरीय कटक कहते हैं, ऐसे स्थान हैं जहाँ नीचे का मैंटल गर्म होकर फैलता है और हल्का हो जाता है। प्रैट मॉडल इन्हें अच्छी तरह समझाता है।
हिमनद पिघलने पर भूमि का ऊपर उठना: हिमनदोत्तर पुनरुत्थान
लगभग 2 × दस हज़ार वर्ष पहले, जब अंतिम हिमयुग अपने चरम पर था, उत्तरी यूरोप और उत्तरी अमेरिका पर 3 किलोमीटर तक मोटी हिमचादरें फैली हुई थीं। इस भार के दबाव से धँसी भूमि बर्फ पिघलने के बाद धीरे-धीरे फिर ऊपर उठ रही है। इसे हिमनदोत्तर पुनरुत्थान (Post-glacial Rebound) कहते हैं।
[उदाहरण 1] स्वीडन का हाई कोस्ट, जहाँ भूमि दुनिया में सबसे अधिक ऊपर उठी
स्वीडन की बोथनिया की खाड़ी में स्थित हाई कोस्ट (High Coast) में हिमनदों के पीछे हटने के बाद भूमि लगभग 285 मीटर ऊपर उठी है। यह अब तक ज्ञात सबसे बड़ा पुनरुत्थान दर्शाता है। इस क्षेत्र को 2000 में यूनेस्को विश्व धरोहर सूची में शामिल किया गया, और 2006 में समुद्र के पार स्थित फ़िनलैंड के क्वार्केन द्वीपसमूह को भी इसके साथ जोड़ दिया गया। बोथनिया की खाड़ी का उत्तरी भाग आज भी प्रति वर्ष अधिकतम लगभग 11 मिलीमीटर ऊपर उठ रहा है। इसके कारण फ़िनलैंड का भूक्षेत्र हर वर्ष लगभग 7 वर्ग किलोमीटर बढ़ जाता है।
[उदाहरण 2] समुद्र से झील बनी मेलारेन झील
स्टॉकहोम के पास स्थित मेलारेन झील (Lake Mälaren) मूल रूप से बाल्टिक सागर का हिस्सा थी। भूमि के ऊपर उठने से मध्ययुग के आसपास इसका समुद्र से संपर्क टूट गया और यह मीठे पानी की झील बन गई। इसके निकास पर स्टॉकहोम बसा। इसके विपरीत, पुराने हिमनदों के किनारों के बाहर की भूमि धँस रही है, इसलिए अमेरिका के पूर्वी तट पर पुराने समुद्र तट पानी में डूबे हुए हैं।
आज भू-संतुलन सिद्धांत का उपयोग कहाँ होता है
भू-संतुलन सिद्धांत पुराना है, लेकिन आज भी पृथ्वी को समझने वाले कई क्षेत्रों में इसका उपयोग होता है। वास्तविक पृथ्वी एक गतिशील तंत्र है, जिसमें मैंटल धीरे-धीरे बहता है और प्लेटें चलती हैं। इसलिए हिमालय जैसे कुछ क्षेत्र संतुलन की अवस्था से बाहर भी हैं। वैज्ञानिक इस सिद्धांत को आधार बनाकर मापते हैं कि कोई क्षेत्र संतुलन से कितना दूर है।
(1) समुद्र स्तर में बदलाव का पूर्वानुमान
समुद्र स्तर में समान वृद्धि होने पर भी ऊपर उठती और धँसती भूमि वाले तटों पर उसका प्रभाव अलग होता है। इसलिए सटीक पूर्वानुमान के लिए भूमि के पुनरुत्थान की गति को भी गणना में शामिल करना आवश्यक है।
(2) गुरुत्वाकर्षण मापन और उपग्रह अवलोकन
ज़मीन पर लगे सटीक गुरुत्वमापी, उपग्रह आधारित स्थिति निर्धारण उपकरण और गुरुत्वाकर्षण मापने वाले उपग्रह भूमिगत द्रव्यमान की गति तथा भूपर्पटी के ऊपर उठने की दर को लगातार दर्ज करते हैं।
(3) पर्वतमालाओं और अपरदन का संबंध
पर्वत की चोटी कटने से उसका भार घटता है, तो पूरा पर्वत धीरे-धीरे ऊपर उठता है। इस कारण पर्वतमालाएँ हमारी अपेक्षा से अधिक समय तक अपनी ऊँचाई बनाए रखती हैं।
(4) भूमि का स्वामित्व और उपयोग
फ़िनलैंड में भूमि ऊपर उठ रही है, और यह प्रक्रिया दैनिक जीवन से इतनी जुड़ी है कि समुद्र से नई उभरी भूमि का स्वामी कौन होगा, यह भी कानून में तय किया गया है।
भू-संतुलन सिद्धांत हमें बताता है कि विशाल महाद्वीप और पर्वतमालाएँ मैंटल पर ऊपर उठते और नीचे धँसते हुए लगातार संतुलन तलाशते रहते हैं। पहाड़ की ढलान पर स्थित पुराने समुद्र तट और समुद्र से झील बनी मेलारेन झील इस बात के प्रत्यक्ष प्रमाण हैं कि भूमि भी भार के अनुसार गति करती है।
यह समझना कि हमारे पैरों के नीचे की भूमि कभी स्थिर नहीं रहती, जीवंत पृथ्वी को पढ़ने की दिशा में पहला कदम है।
