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3. हिंद महासागर: गहरे समुद्र प्रेक्षण और स्थलमंडलीय विकास की गतिशीलता (IODP और जियोइड लो )

पृथ्वी विज्ञान मंत्रालय 2009 में नेशनल स्पेस फाउंडेशन, यूएसए के साथ एक समझौता ज्ञापन के माध्यम से एक सहयोगी सदस्य के रूप में अंतर्राष्ट्रीय महासागर खोज कार्यक्रम (IODP) संघ में शामिल हुआ। IODP संघ में शामिल होने के बाद से, भारतीय वैज्ञानिक दुनिया भर में विभिन्न भूवैज्ञानिक सेटिंग्स में वैज्ञानिक ड्रिलिंग के विभिन्न पहलुओं में वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए प्रत्येक वर्ष आईओडीपी अभियानों में भाग लेते रहे हैं। नेतृत्व करते हुए, 2015 में, भारत ने भारतीय मानसून के दीर्घकालिक विकास और हिमालय में पर्वत निर्माण प्रक्रिया के साथ इसके संबंधों को जानने के लिए लंबे तलछट कोर एकत्र करने के लिए अरब सागर में एक विशेष ड्रिलिंग अभियान, IODP-355 शुरू किया। अभियान के दौरान, अनुसंधान पोत JOIDES रेजोल्यूशन की मदद से लक्ष्मी बेसिन, पूर्वी अरब सागर, हिंद महासागर में दो बोरहोल ड्रिल किए गए। कुल मिलाकर, ~ 1700m तलछट और तलछटी चट्टान, साथ ही 17m आग्नेय तहखाने को ड्रिल किया गया था। अरब सागर में IODP-355 अभियान ने वैज्ञानिकों को यह पता लगाने में भी सक्षम बनाया है कि कैसे लगभग 70 मिलियन वर्ष पहले एक अल्पकालिक सबडक्शन घटना ने वर्तमान पश्चिमी भारतीय महाद्वीपीय मार्जिन को आकार देने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई थी। राष्ट्रीय ध्रुवीय और समुद्र अनुसंधान केंद्र (एनसीपीओआर), गोवा IODP -भारत के लिए नोडल कार्यालय के रूप में कार्य करता है।

जियोइड एक हाइपोथेटिकल ईक्वीपोटेंशियल सतह है जो पृथ्वी की ज्यामितीय अनियमितताएं दर्शाता है। यह औसत समुद्र तल के निकट पाया जाता है। एक आइडियलाइज्ड हाइड्रोस्टेटिक एलिप्सॉयड से जियोइड के विचलन को जियोइड विसंगतियों के रूप में जाना जाता है। पृथ्वी के आंतरिक भाग में असमान द्रव्यमान वितरण मुख्य रूप से हाई (पॉजिटिव) और लो (निगेटिव) के संदर्भ में एक स्थान से दूसरे स्थान पर भूगर्भीय भिन्नताओं के लिए जिम्मेदार है। श्रीलंका के दक्षिण के निकट केंद्रित हिंद महासागर जियोइड लो (IOGL), दुनिया का सबसे बड़ा जियोइड लो है। इस कार्यक्रम के तहत, इंटीग्रेटेड इंटरप्रेटेशन के माध्यम से क्षेत्र में जियोइड विसंगतियों की प्रकृति, स्रोत और कारण संबंधी व्यापक समझ हासिल करने, तथा जियोडायनामिक इवोल्यूशनरी हिस्टरी, मेंटल प्रक्रियाओं आदि के बारे में बेहतर समझ विकसित करने की योजना है। इन उद्देश्यों को प्राप्त करने के लिए, NCPOR विभिन्न समुद्री भूभौतिकीय डेटा प्राप्त करेगा जिसमें मल्टीचैनल भूकंपीय डेटा, वाइड-एंगल भूकंपीय डेटा, डीप ओशन भूकंपीय डेटा आदि शामिल हैं। हाल ही में, हिंद महासागर में 17 ओशन बॉटम सीस्मोमीटर (OBS) तैनात किए गए थे। ऐरे ने दो साल से अधिक समय तक कंटीन्यूअस, गुड क्वालिटी, मैरीन सीस्मोलॉजिकल डेटा रिकॉर्ड किया। इन डेटा का उपयोग पृथ्वी की मेंटल स्ट्रक्चर की इमेज बनाने के लिए किया जाएगा। निकट भविष्य में डेंस OBS ऐरे की तैनाती से IOGL विसंगतियों को बेहतर तरीके से समझने के लिए उपसतह इमेज के रिजोल्यूशन में सुधार करने की योजना है।

4. कोयनाइंट्राप्लेट भूकंपीय क्षेत्र, महाराष्ट्र में साइंटिफिक डीप ड्रिलिंग

कोयना क्षेत्र में रीकरेंट भूकंपों के मैकेनिज्म को समझने के लिए पृथ्वी विज्ञान मंत्रालय द्वारा कोयनाइंट्राप्लेट भूकंपीय क्षेत्र, महाराष्ट्र में साइंटिफिक डीप ड्रिलिंग संबंधी एक कार्यक्रम आरंभ किया गया है। इस प्रश्न के समाधान के लिए एक अनूठा तरीका अपनाया गया है। डीप बोरहोल में उस गहराई तक ड्रिल किया जाएगा, जिस गहराई पर भूकंप आते हैं। इसके बाद एक डीप बोरहोल वेधशाला स्थापित की जाएगी। इसकी सहायता से चट्टानों के भौतिक और यांत्रिक गुणों, पोर फ्ल्यूड प्रेशर, तापमान और एक इंट्रा-प्लेट, सक्रिय, भूकंप आने से पहले, उसके दौरान एवं उसके घटित होने के दौरान भूकंप के नियर-फील्ड में फॉल्ट जोन सम्बन्धी मापदंडों का सीधा प्रेक्षण किया जा सकेगा। यह कोयना क्षेत्र में बार-बार आने वाले भूकंपों के मुद्दे के समाधान हेतु बहुमूल्य जानकारी प्रदान करेगा।

कार्यक्रम का प्रारंभिक चरण 2012-2014 में CSIR-राष्ट्रीय भूभौतिकीय अनुसंधान संस्थान, हैदराबाद के सहयोग से किया गया था। इसमें कोयना-वरना क्षेत्र में नौ स्थलों पर शैलो एक्सप्लोरेटरी बोरहोल की ड्रिलिंग और जियोफिजिकल वेल लॉगिंग शामिल है। इसके बाद 1,064 वर्ग किलोमीटर में हीट फ्लो, मैग्नेटोटेलुरिक साउंडिंग (सौ स्टेशनों पर), डीप रेसिस्टिविटी, कंट्रोल्ड सोर्स ऑडियो-फ्रीक्वेंसी, लो एलिवेशन एयरबोर्न ग्रेविटी ग्रेडियोमेट्री और मैग्नेटिज्म (5012 लाइन किमी), एयरबोर्न LiDAR (लाइट डिटेक्शन एंड रेंजिंग) और भूकंप विज्ञान पर अध्ययन किया गया।

डीप ड्रिलिंग चरण का कार्यान्वयन करने और डीप बोरहोल वेधशाला स्थापित करने के लिए, बोरहोल जियोफिजिक्स रिसर्च लेबोरेटरी (BGRL) की स्थापना अक्टूबर 2014 में कराड, महाराष्ट्र में की गई। BGRL ने साइंटिफिक ड्रिलिंग, डीप बोरहोल भूभौतिकी, संबद्ध भूवैज्ञानिक अन्वेषण और भूकंप अनुसंधान के लिए समर्पित मॉडलिंग के सभी पहलुओं में स्वदेशी क्षमता और विशेषज्ञता विकसित करना शुरु किया है। स्व-स्थाने अध्ययनों को कॉम्प्लीमेंट करने के लिए रॉक मैकेनिक्स, पेट्रोलॉजी, जियोथर्मल और अन्य भूवैज्ञानिक अध्ययनों में उन्नत प्रयोग के लिए प्रयोगशाला केन्द्रों की योजना बनाई गई है।

लगभग 7 किमी तक की डीप ड्रिलिंग करने और हाइपोसेंट्रल गहराई पर भौतिक और रासायनिक गुणों में सह-भूकंपीय परिवर्तनों को मापने के लिए प्रस्तावित फॉल्ट जोन वेधशाला की स्थापना के लिए कोयना क्षेत्र में शिलाओं के गुणों और फॉल्ट जोन मापदंडों का प्राथमिक ज्ञान आवश्यक है।

इन मापदंडों को प्राप्त करने के लिए, डाउनहोल भूभौतिकीय माप और संभावित भूकंपीय निगरानी वाले भूकंपीय क्षेत्र में 3 किमी गहराई पर एक पायलट बोरहोल ड्रिल किया गया था। अब तक किए गए अध्ययनों ने भूगर्भीय, भूतापीय और भू-यांत्रिक दृष्टिकोण से रीकरेंट लो मैग्नीट्यूड भूकंपों के बारे में नई जानकारियां मिली हैं। उनसे इस क्षेत्र में एक डीप बोरहोल वेधशाला की और डीप ड्रिलिंग और डिजाइन के लिए मूल्यवान इनपुट भी प्राप्त हुए हैं।

5. भूकंपीयता और भूकंप के संकेत

यह भूकम्प विज्ञान से संबंधित अध्ययनों को प्रोत्साहन प्रदान करने के परिप्रेक्ष्य के साथ एक शोध-संचालित कार्यक्रम है, जो भूकंप से संबंधित अध्ययनों पर जोर देता है और भूकंप आपदा न्यूनीकरण के लिए इनपुट प्रदान करता है। इसका उद्देश्य भूकंप के सक्रिय क्षेत्रों में दीर्घकालिक और व्यापक बहु-पैरामीट्रिक भूभौतिकीय अवलोकन जनरेट करना है, ताकि भूकंप पूर्व घटना और भूकंप आने की प्रक्रिया के बीच संभावित संबंध स्थापित किया जा सके।

इस दिशा में, चयनित स्थलों - घुट्टू, गढ़वाल हिमालय और दो पूर्वोत्तर क्षेत्रों - तेजपुर और इंफाल में बहु-पैरामीट्रिक भूभौतिकीय वेधशालाओं (MPGOs) को स्थापित किया गया। इसके अलावा, चयनित क्षेत्रों में परियोजना मोड में व्यक्तिगत शोधकर्ता द्वारा भूकंप विज्ञान और भूकंप इंजीनियरिंग के विभिन्न पहलुओं पर विशिष्ट अनुसंधान एवं विकास, जैसे कि भूवैज्ञानिक संरचनाओं का चित्रण, स्थानीय दोषों की निगरानी, धीमे भूकंपों का अध्ययन, टूटना प्रसार, क्षीणन अध्ययन, साइट लक्षण वर्णन, जमीनी गति का अनुकरण और द्रवीकरण जांच किया गया। इन अध्ययनों ने भूकंप-जनन, भूकंप-विवर्तनिकी को समझने और भूकंपीय खतरों और संरचनाओं के डिजाइन का आकलन करने में सहायता की है। इसके अलावा, विशिष्ट उद्देश्यों के साथ देश में परियोजना मोड में 60 से अधिक ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (GPS) और 50 ब्रॉडबैंड (BB) सीस्मोमीटर स्थापित किए गए।

एक्टिव टेक्टोटॉनिक्स के महत्व को स्वीकार करते हुए, एक व्यवस्थित और व्यापक तरीके से देश की सक्रिय फॉल्ट मैपिंग करने के लिए एक समर्पित कार्यक्रम शुरू किया गया। इस कार्यक्रम का उद्देश्य भारत के सक्रिय दोषों को परिभाषित और वर्गीकृत करना, समग्र डेटासेट तैयार करना और GIS संगत प्रारूप में उपयोगकर्ताओं के लिए उनकी उपलब्धता सुनिश्चित करना और विभिन्न क्षेत्रों और देश के सक्रिय दोष मानचित्र तैयार करना है। चार क्षेत्रों, अर्थात् उत्तर-पश्चिम और मध्य हिमालय, कश्मीर हिमालय, उत्तर-पूर्व हिमालय और कच्छ को काम शुरू करने के लिए प्राथमिकता वाले क्षेत्रों के रूप में चुना गया। एक्टिव फॉल्ट मैपिंग के लिए एक आधार दस्तावेज तैयार किया गया है, जो सिस्टमैटिक एक्टिव फॉल्ट मैपिंग/अध्ययन के लिए उपलब्ध कार्यप्रणाली और तकनीकों का विस्तृत विवरण प्रदान करता है। उत्तर पश्चिम और मध्य हिमालय और कच्छ क्षेत्र के लिए 1:25000 के पैमाने पर पहले कट (प्रारंभिक) एक्टिव फॉल्ट मैप तैयार किए गए हैं। इस कार्यक्रम के तहत अधिकांश अनुसंधान एवं विकास गतिविधि को PAMC-भूकंप विज्ञान के तहत REACHOUT योजना के लिए मैप किया गया है। तथापि, दो महत्वपूर्ण गतिविधियाँ, अर्थात भूकंप पूर्व अनुसंधान और एक्टिव फॉल्ट मैपिंग कार्यक्रम, SAGE योजना के तहत कार्यान्वित किए जा रहे हैं।

6. एक जियोक्रोनोलॉजी केन्द्र की स्थापना

पिछले कुछ दशकों में, भूविज्ञान के क्षेत्र में एक अवलोकन विज्ञान से एक मजबूत मात्रात्मक डेटाबेस के साथ एक अधिक कठोर बहु-विषयक विषय में एक आदर्श बदलाव देखा गया है। इस क्षेत्र ने सूक्ष्म चरण और एकल-ग्रेन स्तरों पर भू-कालक्रम में नए विकास देखे हैं।

जियोक्रोनोलॉजी चट्टानों, जीवाश्मों और तलछट की उम्र का अध्ययन है। यह कई हैरान करने वाले वैज्ञानिक सवालों के जवाब देना चाहता है। आधुनिक शोध ने स्थापित किया है कि भूवैज्ञानिक सामग्री की समस्थानिक संरचना (स्थिर और रेडियोजेनिक) समय और स्थान में भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं को समझने के लिए आवश्यक है, अर्थात भू-कालक्रम का अध्ययन करने के लिए।

उच्च परिशुद्धता समस्थानिक माप के लिए समान रूप से परिष्कृत उपकरण और प्रयोगशाला बुनियादी ढांचे की आवश्यकता होती है। भारत ऐसी सुविधाएं विकसित करने की प्रक्रिया में है। MoES देश के भू-वैज्ञानिकों की जरूरतों को पूरा करने के लिए इंटर यूनिवर्सिटी एक्सेलेरेटर सेंटर (IUAC), नई दिल्ली में एक जियोक्रोनोलॉजी सुविधा स्थापित कर रहा है। जियोक्रोनोलॉजी सुविधा में जियोक्रोनोलॉजी और आइसोटोप जियोकेमिस्ट्री के लिए एक अंतरराष्ट्रीय स्तर पर प्रतिस्पर्धी केंद्र विकसित करने का जनादेश है जो जियोक्रोनोलॉजिकल और आइसोटोपिक फिंगरप्रिंटिंग के लिए गुणवत्ता वाले समस्थानिक डेटा के निर्माण की सुविधा प्रदान करेगा।

IUAC भू-वैज्ञानिकों को उच्चतम अंतरराष्ट्रीय स्तर पर उच्च गुणवत्ता वाले डेटा और इसके लक्षण वर्णन के साथ अत्याधुनिक अनुसंधान करने में सक्षम बनाएगा। यह अत्याधुनिकी प्रयोगात्मक क्षमताएं प्रदान करेगा जो वर्तमान में देश में मौजूद नहीं हैं। मौजूदा बुनियादी ढांचे के संपूरक के रूप में आगे बढ़ने के साथ और अधिक सुविधाएं जोड़ी जाएंगी। IUAC में दो प्रमुख मशीनें होंगी, एक एक्सेलेरेटर मास स्पेक्ट्रोमेट्री (AMS) और हाई-रिजोल्यूशन सेकेंडरी आयोनाइजेशन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (HR-SIMS)। भूगर्भीय रूप से नवीनतम और पृथ्वी के इतिहास में पुरानी संरचनाओं/चट्टानों/तलछटों का काल निर्धारण करने में सक्षम विभिन्न सहायक उपकरण भी मौजूद होंगे। IUAC भारतीय स्थलमंडल के विकास की एक बेहतर और मात्रात्मक समझ की सुविधा प्रदान करेगा।

एक्सेलेरेटर मास स्पेक्ट्रोमेट्री (AMS) कटाव दर, भूकंपीय घटनाओं का काल निर्धारण, तलछट की उत्पत्ति, क्वांटिटेटिव अर्थ सरफेस प्रोसेसिंग अध्ययन आदि सम्बन्धी प्रश्नों का उत्तर देने का प्रयास करेगा। AMS काल निर्धारण केन्द्र की स्थापना करने से 32 सिलिकॉन, 36 क्लोरीन, 41 कैल्शियम जैसे नए आइसोटोप का पता लगाने का एक साधन भी प्राप्त होगा। AMS काल निर्धारण डेटा के जल विज्ञान, हिमनद और महासागर परिसंचरण अध्ययन में संभावित अनुप्रयोग हैं।

हाई-रिजोल्यूशन सेकेंडरी आयोनाइजेशन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (HR-SIMS) जिरकोन जैसे तत्वों और हाई स्पैटियल रिजोल्यूशन पर मोनजाइट, टाइटेनाइट, स्फीन और एपेटाइट जैसे सहायक खनिजों का काल निर्धारण करने के लिए डेटा प्रदान करेगा। हाल ही में IUAC, नई दिल्ली में HR-SIMS स्थापित किया गया है, तथा यह वैज्ञानिकों को उन प्रक्रियाओं में जटिल विकास इतिहास को समझने में सहायता करेगा जिनसे पृथ्वी के क्रस्ट फॉरमेशन और कॉन्टीनेंटल डायनामिक्स का जन्म होता है। यह पृथ्वी की गहराई में होने वाली प्रक्रियाओं और कॉस्मोकेमेस्ट्री से संबंधित व्यापक आइसोटॉपिक विश्लेषण करने में भी सहायता करेगा। HR-SIMS को दिल्ली के एक केन्द्र में स्थापित किया गया है और बहुत जल्द चालू हो जाएगा।