खनिज पूर्वेक्षण

एखाद्या क्षेत्रात एखाद्या उपयुक्त खनिजाचा आर्थिक दृष्ट्या पुरेसा मोठा साठा आहे की नाही, हे ठरविण्यासाठी जे निरीक्षणाचे आणि तपासणीचे काम करतात, त्याला खनिज पूर्वेक्षण म्हणतात.

इतिहास

कित्येक खनिज निक्षेपांचा (साठ्यांचा) शोध केवळ योगायोगाने लागलेला आहे. उदा., १८६७ साली दक्षिण आफ्रिकेतील ऑरेंज नदीच्या किनाऱ्यावर खेळत असलेल्या एका मुलाला एक चकचकीत दगड व त्या प्रदेशात हिंडणाऱ्या एका धनगराच्या मुलाला एक उत्कृष्ट हिरा सापडला होता. या शोधांमुळे दक्षिण आफ्रिकेतील किंबर्ली येथे व त्याच्या भोवतालच्या क्षेत्रात हिरे आहेत, हे कळून आले. बोलिव्हियातील पोटोसी जिल्ह्यातील सु. सव्वाचारशे वर्षांपूर्वीची घटनाही अशीच योगायोगाची आहे. एक लामा (पशू) दाव्याने एका झुडपास बांधून ठेवला होता. कर्मधर्मसंयोगाने ते झाड मुळासकट उपटले गेले व त्या मुळाच्या खालील खडकात असलेली धातुमय चांदीची खनिज शीर उघडकीस आली. पेरूतील मिनासराग्रा येथे व्हॅनेडियमाचा एक उत्कृष्ट आणि ज्ञात अशा निक्षेपांपैकी सर्वांत मोठा असा निक्षेप आहे. येथील धातुकाम (ज्यापासून धातू मिळवितात त्या पदार्थात) निसर्गत: डांबर मिसळलेले असते. १८९० च्या सुमारास त्या प्रदेशातील लामा पाळणारा एक गुराखी जळण म्हणून त्या धातुकाचा उपयोग करीत असे, पण ते नीट जळत नाही व चांगली उष्णता देत नाही, अशी त्याची तक्रार होती. त्या नमुन्याचे रासायनिक विश्लेषण करून पाहिल्यावर ते व्हॅनेडियमाचे चांगले धातुक आहे असे कळून आले व मिनासराग्रा येथील निक्षेपाचा शोध लागला. कॅनडात आगगाडीचा रस्ता तयार करीत असताना काही ठिकाणांतील खडक खणून काढून मार्ग काढावा लागला. त्या वेळच्या एका जागेतील खोदकामात निकेलाचे धातुक सापडले व सडबरी येथील प्रचंड निक्षेपाचा शोध लागला. निकेलाच्या जागतिक उत्पादनाच्या सु. ८५% निकेल या निक्षेपापासून मिळविले जाते. पाण्यासाठी विहिरी खणतात कित्येक खनिज निक्षेप उघडकीस आलेले आहेत. उदा., १८८३ साली कॅनेडियन पॅसिफिक रेल्वेचा लोहमार्ग बांधण्याचे काम चालू असताना पाण्यासाठी म्हणून खणलेल्या पश्चिम कॅनडातील एका विहिरीत नैसर्गिक वायू प्रथम आढळला. त्यानंतर केलेल्या पाहणीवरून नैसर्गिक वायूचा प्रचंड साठा कॅनडाच्या त्या भागात आहे, असे कळून आहे.

कित्येक खनिज निक्षेपांचा शोध आकस्मिकपणे लागला असला, तरी एकोणिसाव्या शतकात जी धातुके मिळविण्यात आलेली आहेत, त्यांच्या निक्षेपांचा शोध सहजासहजी लागलेला नसून बरेच परिश्रम करून ते शोधून काढावे लागलेले आहेत. खनिज निक्षेपांचा शोध लावण्याचे काम हे पूर्वी संपत्ती मिळविण्याच्या इच्छेने केले जात असे. अशी इच्छा असणाऱ्या व्यक्ती शिक्षित असत असेही नाही. काबाडकष्ट करण्याची तयारी, चौकस बुद्धी व सूक्ष्म निरीक्षण शक्ती ही मात्र त्यांच्या अंगी असत. एक कुदळ, खोरे, हातोडा, छिन्नी व एक परात किंवा घमेले एवढीच त्यांची हत्यारे-उपकरणे असत. जमिनीच्या सर्व क्षेत्रात पायी किंवा शक्य असल्यास घोड्यावर बसून ठिकठिकाणी दिसणारे खडक, नदीनाल्याचा गाळ किंवा माती तपासून पाहणे हे काम त्यांना करावे लागे. त्यांना कधी वाळवंटात तर कधी वनात, कधी सपाट प्रदेशात तर कधी डोंगराळ मुलखात, कधी खोल दऱ्यांतून, तर कधी डोंगराच्या माथ्यावरून हिंडत जावे लागे. पण अशा व्यक्तींनी केलेल्या कार्यामुळेच आपणाला उपलब्ध झालेल्या बऱ्याचशा मोठ्या धातुक निक्षेपांचा शोध लागलेला आहे.

एकोणिसाव्या शतकातील पूर्वेक्षणाचे काम विशेष प्रशिक्षित नसलेल्या व्यक्तींकडूनच झालेले आहे, परंतु भूविज्ञानाची प्रगती झाल्यावर मात्र ते प्रशिक्षित अशा पूर्वेक्षकांकडून होऊ लागले. एखादे खनिज कोठे आढळण्याचा संभव आहे व कोठे ते आढळण्याचा संभव नाही, यांविषयीचे काही ठोकताळे भूविज्ञानातील माहितीवरून मिळू शकतात व त्यांचा उपयोग केल्याने पूर्वेक्षणाचे काम सुलभपणे करता येते आणि वेळ, पैसा व श्रम ही वाचतात.

ज्या प्रदेशाचे पूर्वेक्षण करावयाचे त्याचा भूवैज्ञानिक नकाशा उपलब्ध असला म्हणजे त्या नकाशावरून त्या प्रदेशात कोणत्या प्रकारचे खडक आहेत व त्यांची रचना कशी आहे या गोष्टी कळून येतात व त्या  क्षेत्रात कोणती धातुके असण्याचा व ती कोठे असण्याचा संभव आहे यांविषयी अंदाज करता येतो. त्या अंदाजावरून त्या क्षेत्रातील काही निवडक भागांची पाहणी करून पूर्वेक्षण समाधानकारकपणे करता येणे शक्य असते. भूवैज्ञानिक नकाशा उपलब्ध नसेल, तर त्या क्षेत्रात प्रत्यक्ष हिंडून व पाहणी करून तो तयार करावा लागतो. निदान त्या क्षेत्रातल्या खडकांविषयी व त्यांच्या संरचनेविषयी माहिती मिळवावी लागते.

इतिहासपूर्व किंवा प्राचीन काळातील खाणकामगारांनी किंवा धातुकामगारांनी केलेल्या कामाच्या अवशेषांवरून सोने किंवा तांबे यांसारख्या धातूंच्या धातुक निक्षेपांचा सुगावा लागण्याचा संभव असतो. उदा., राजस्थान, सिक्कीम व सिंगभूम यांच्यातील कित्येक जागी पूर्वी तांब्याच्या खाणी चालू होत्या. त्या खाणींच्या जागांत तांब्याच्या धातुमलाचे (धातुमळीचे) प्रचंड ढीग व धातुकर्मातील टाकाऊ मालाचे ढीग आढळतात. गुजरातमध्ये अंबामाता येथे शिसे व जस्त यांच्या धातुमलाचे ढीग आढळतात. कर्नाटकातील कोलारच्या व दक्षिण भारतातील इतर काही क्षेत्रांत दगडी उखळ्या व क्वॉर्ट्‌झ कुटून तयार केलेल्या बारीक पुडीचे ढिगारे व क्वॉर्ट्‌झ खणून काढल्यावर जमिनीत राहिलेले खाणकामाचे खड्डे ही आढळतात. पूर्वीच्या खाणी उथळ असत. खोल खणण्याची यंत्रसामग्री त्या काळी नसे. वर उल्लेख केल्यासारख्या अवशेषांवरून त्या क्षेत्रातील खडकात सोने होते व खोल जागेतील खडकात ते असण्याचा संभव आहे, या गोष्टी कळून आल्या. भारतातील हल्लीच्या सोन्याच्या खाणी गतकालीन सोन्याच्या खाणीचे अवशेष असलेल्या क्षेत्रातच खणल्या गेल्या आहेत. कॅनडातील सुपीरियर सरोवर प्रदेशातील तांब्याच्या धातुक निक्षेपांचा व ब्रह्मदेशातील बॉडविन येथील चांदी, शिसे व जस्त यांची खनिजे असलेल्या निक्षेपांचा शोधही त्या प्रदेशातील प्राचीन खाणींच्या अवशेषांवरून लागला.

प्रवासाच्या वाहनात व सोयीत आता खूपच सुधारणा झाल्या आहेत. मोटारीने किंवा विमानाने प्रवास करून सर्वेक्षण करता येते व थोड्या वेळात विस्तीर्ण क्षेत्रांचे परिक्षण करता येते. प्रवासाची साधने, निरीक्षणाची व परीक्षणाची उपकरणे आणि पद्धती यांच्यात पुष्कळच सुधारणा झालेल्या असल्यामुळे त्यांचा उपयोग करून जमिनीवरील विस्तीर्ण क्षेत्राचे पूर्वेक्षण आतापर्यंत झालेले आहे. असे थोडेच प्रदेश उरलेले आहेत की, ज्यांचे पूर्वेक्षण अद्यापि झालेले नाही. जमिनीच्या पृष्ठभागी किंवा जमिनीच्या उथळ भागात असलेल्या खडकांची पाहणी करून ज्यांचा शोध लावता येईल अशा धातुक निक्षेपांच्या मोठ्या साठ्यांपैकी बहुतेक साठ्यांचा शोध आतापर्यंत लागला आहे आणि यापुढे असे मोठे व नवे साठे सापडण्याचा संभव फारच थोडा आहे.

भूवैज्ञानिक पूर्वेक्षण पद्धतीत जमिनीच्या पृष्ठाशी किंवा पृष्ठालगत असणारे खडक व त्याच्या संरचना यांच्या परीक्षणावरून मिळणाऱ्या माहितीचा उपयोग केला जातो, पण कित्येक निक्षेप खोल जागी असतात. ते मृदेने म्हणजे शेतमातीने, वाळूने, खडकाच्या डबराने, लाव्ह्याच्या थराने झाकले गेलेले असतात आणि त्यांना झाकणाऱ्या पदार्थाचे आवरण कधीकधी अतिशय जाड, कित्येकशे मीटर जाडीचे असते. असे खोल जागी दडलेले खनिज निक्षेप शोधून काढण्याच्या पद्धतींचा शोध १९४० नंतरच्या काळात लागलेला आहे. या पद्धती पृथ्वीच्या कवचाच्या घटकांच्या भौतिक गुणधर्मांचे परीक्षण करून मिळणाऱ्या फलांवर आधारलेल्या आहेत म्हणून त्यांना भूभौतिक पद्धती म्हणतात. त्यांच्यात दुसऱ्या महायुद्धानंतरच्या काळात झपाट्याने सुधारणा होत गेलेल्या आहेत व अजूनही होत आहेत. त्यांचा उपयोग उत्तरोत्तर वाढत्या प्रमाणात होत आहे. भूपृष्ठावरून काही भौतिकीय मापने घेऊन जमिनीखाली दडलेल्या खनिज तेलाच्या आणि इतर उपयुक्त खनिजांच्या साठ्यांचा शोध लावण्यासाठी या पद्धती वापरतात. या मापनांवरून जमिनीखाली असणाऱ्या पदार्थांच्या भौतिक गुणधर्मांची माहिती मिळते व तिच्या आधारे योग्य ती अनुमाने करून उपयुक्त खनिज साठ्यांचा ठावठिकाणा निश्चित करणे शक्य असते. या तंत्राच्या काही पद्धतींत भोवतालच्या खडकांपेक्षा भिन्न संघटन असणाऱ्या खडकांचे केवळ अस्तित्व समजते व अशी माहिती ढोबळ स्वरूपाची असते. याउलट काही पद्धतींत मिळालेल्या नोंदींवरून कमीजास्त काटेकोरपणाने त्या खडकांचे केवळ संघटनच नव्हे, तर आकाररचना आणि विस्तार यांचेही पुरेसे ज्ञान होणे शक्य असते. या तंत्राचा वापर प्रामुख्याने खनिज तेलसाठ्यांचा शोध घेण्याच्या कामी कमीअधिक प्रमाणात होतो. इतर घन खनिज साठ्यांच्या शोधासाठी त्या पद्धती मर्यादित प्रमाणात वापरल्या जातात. अलीकडे धरणे, पूल इ. बांधकामांच्या पायांसाठी पृष्ठाजवळील क्षरित (झिजलेल्या) खडकांची व मृदावरणाची जाडी किती आहे व त्यांच्याखाली ताजा एकसंध खडक किती खोलीवर आहे, हे कळून घेण्यासाठी विद्युत् रोधकतेसारख्या काही पद्धतींचा उपयोग करतात.

भूभौतिकीय पूर्वेक्षण पद्धतींचे गुरुत्वाकर्षणीय, कर्षुकीय (चुंबकीय), विद्युत् आणि भूकंपीय असे चार प्रमुख गट पडतात. यांपैकी पहिल्या दोन गटांतील पद्धतींमध्ये भूमीत निसर्गत:च असणाऱ्या अज्ञात प्रेरक ऊर्जांच्या क्षेत्रात होणाऱ्या फरकांचे मापन केले जाते. यांच्या उलट भूकंपीय पद्धतीत मनुष्यनिर्मित स्फोटातून उद्‌भवणाऱ्या ऊर्जेमुळे निर्माण होणारे भूकंपाचे तरंग भूपृष्ठाखालील विविध थरांतून कसकसे मार्गक्रमण करतात, याचे अध्ययन करून त्या थरांची माहिती मिळवितात. विद्युत् गटातील काही थोड्या पद्धतींत भूं-अंतर्गत नैसर्गिक विद्युत् प्रवाहांचे मापन केले जाते, पण सामान्यत: मानवनिर्मित विद्युत्‌ प्रवाह वापरला जातो. हा प्रवाह जमिनीच्या पृष्ठाखालील निरनिराळ्या खोलींवरील विविध थरांतून वाहील असे केले जाते व त्याच्या मापनाने त्या त्या थराची माहिती मिळविली जाते. किरणोत्सर्गी (किरण अथवा कण बाहेर टाकणारी) खनिजे शोधण्यासाठी उपयोगात येणाऱ्या किरणोत्सर्गमापन पद्धतींचा समावेश भूभौतिकीय पद्धतींत होतो.

गुरुत्वाकर्षण पद्धत

भूपृष्ठानजीक असणाऱ्या खडकांच्या कमीअधिक घनतेमुळे पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षण मूल्यात होणाऱ्या सूक्ष्म फरकाचे मापन या पद्धतीत केले जाते. पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण तिच्याकडे ओढल्या जाणाऱ्या पदार्थाच्या प्रवेगात मोजतात. पृथ्वीचा गोल एकाच घनतेच्या व एकजिनसी वस्तूचा आहे, असे गृहीत धरून गणिताने काढलेल्या सैद्धांतिक गुरुत्वाकर्षण प्रवेगाचे मूल्य विषुववृत्तावर ९७८ सेंमी./से.२ अथवा ९७८ गॅल इतके भरते. परंतु पृथ्वी समांग नसल्याने व कवचाचे पृष्ठानजीकचे आणि निरनिराळ्या खोल जागांतील खडक भिन्न प्रकारचे व कमीअधिक घनतेचे असल्यामुळे प्रत्यक्ष मिळणारे मूल्य याहून कमीअधिक असते. अधिक घनतेचे खडक असलेल्या ठिकाणच्या गुरुत्वाकर्षण प्रवेगाचे मूल्य सैद्धांतिक मूल्यापेक्षा अधिक येते. उलट एखाद्या ठिकाणचे खडक भोवतालच्या खडकांपेक्षा हलके असल्यास ते मूल्य कमी भरते.

गुरुत्वाकर्षण मापनाच्या तीन प्रमुख पद्धती आहेत : (१) लंबक पद्धत, (२) परिपीडन तुला पद्धत आणि (३) सु. १९६५ सालानंतर उपलब्ध झालेल्या आधुनिक गुरुत्वाकर्षणमापकांवर आधारलेली पद्धत. यांपैकी लंबक आणि गुरुत्वाकर्षणमापक यांच्या साहाय्याने स्थानिक गुरुत्वाकर्षण मूल्यातील फरक मोजला जातो. तर परिपीडन तुलेच्या (एका बारीक  धाग्याने टांगलेल्या एका लहान आडव्या दांड्याच्या एका टोकाला मोजावयाची प्रेरणा देऊन व ज्या कोनामधून दांडा फिरतो तो कोन मोजून लहान प्रेरणा मोजणाऱ्या नाजुक प्रयुक्तीच्या) साहाय्याने गुरुत्वाकर्षणाच्या क्षेत्रात समवर्चसाच्या (सर्वत्र वर्चस् सारखे असलेल्या; एखाद्या ठिकाणापासून एकक वस्तुमान अनंत अंतरावर नेण्यास खर्च कराव्या लागणाऱ्या ऊर्जेला त्या ठिकाणचे वर्चस् म्हणतात) पृष्ठभागातील विकृतीवरून गुरुत्वाकर्षणाच्या वर्चसाची प्रवणता (बदलण्याचे मान) मोजतात. आधुनिक गुरुत्वाकर्षणमापक प्रचारात येण्यापूर्वी सु. २० वर्षे परिपीडन तुला पद्धतीचा वापर होत होता. पण क्लिष्टतेमुळे ती पद्धत आता मागे पडली आहे.

लंबक पद्धत : लंबकाच्या आंदोलनाचा काळ मोजून g = 4π2n2L या समीकरणाने गुरुत्वाकर्षण प्रवेगाचे मूल्य मिळते (या ठिकाणी g = गुरुत्वाकर्षण प्रवेगाचे मूल्य, n = लंबकाची प्रत्येक सेकंदास होणारी आंदोलनसंख्या आणि L= लंबकाची लांबी). सामान्यत: पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र ९७८ गॅल असते. स्थानिक खडकांच्या कमीअधिक घनतेमुळे त्यात होणारा फरक फारच थोडा म्हणजे काही सहस्त्रांश गॅल इतकाच असतो. याचा अर्थ सु. दहा लक्ष  भागांत एक-दोन भागाइतकाच सूक्ष्म फरक बिनचूक मोजू शकतील इतकी संवेदनशील उपकरणे वापरावी लागतात. लंबक पद्धतीने गुरुत्वाकर्षण मापन करताना प्रत्येक वेळी ठराविक (उदा., ४,०००) आंदोलनांसाठी लागणारा कालावधी मोजून त्यावरून एका आंदोलनाचा काळ काढतात. आंदोलनसंख्या मोजण्याचे काम यांत्रिक रीत्या छायाचित्रणाच्या साहाय्याने केले जाते. लंबकाच्या टोकावर बसविलेल्या छोट्या आरशावरून परावर्तित होणारा प्रकाशकिरण एका ठराविक गतीने पुढे सरकणाऱ्या चलत्‌चित्रण पट्टीवर पडत राहतो. लंबकाची इष्ट ती ४,००० आंदोलने पूर्ण होताच यंत्र व कालमापन करणारे घड्याळ ही आपोआप थांबावीत अशी योजना असते. या पद्धतीने आंदोलनकाल बिनचूक मोजून त्यावरून गुरुत्वाकर्षणातील फरकही काढता येतो. परंतु या पद्धतीत प्रत्येक स्थानाच्या मापनासाठी कित्येक तासांचा कालावधी लागतो व सामान्य पूर्वेक्षणासाठी ही पद्धती सोयीची ठरत नाही. उ. अमेरिकेच्या किनारपट्टीचे भूगणितीय सर्वेक्षण (ज्यामध्ये पृथ्वीच्या पृष्ठभागांच्या वक्रतेचा विचार करणे आवश्यक असते अशी मोठ्या भूपृष्ठाची पाहणी) करण्यासाठी लंबक पद्धतीचा वापर कित्येक वर्षे केला जात होता.

गुरुत्वाकर्षणमापक पद्धत

आधुनिक गुरुत्वाकर्षणमापकाचा शोध १९३५ मध्ये लागला. या उपकरणाच्या साहाय्याने काही थोड्या मिनिटांच्या अवधीत कोणत्याही ठिकाणच्या गुरुत्वाकर्षण मूल्याचे मापन होण्याची सोय असल्याने त्याचा प्रसार झपाट्याने झाला. सध्या विविध संरचनांचे अनेक गुरुत्वाकर्षणमापक प्रचारात आहेत. तत्त्वत: त्यांचे ‘स्थिर’ आणि ‘अस्थिर’ असे दोन मुख्य प्रकार आहेत.

खालच्या टोकास जड वजन टांगलेली एक स्प्रिंग ही गुरुत्वाकर्षणमापकातील प्रमुख घटक असते. गुरुत्वाकर्षणात होणाऱ्या फरकामुळे वजनावरील आकर्षण कमीजास्त होऊन त्यानुसार स्प्रिंगची लांबी कमीअधिक होते. गुरुत्वाकर्षणातील फरक फारच अल्प असल्याने स्प्रिंगच्या लांबीत होणारा फरकही अतिसूक्ष्म असतो आणि तो तिला जोडलेल्या आरशाने परावर्तित होणाऱ्या प्रकाशकिरणांच्या साहाय्याने मोजला जातो.

स्थिर गुरुत्वाकर्षणमापकामध्ये गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रेरणेविरुद्ध कार्य करून समतोल स्थिती साधणारा असा एकच घटक असतो. या घटकाच्या लांबीत अथवा कोनीय फिरण्याने होणारा फरक प्रकाशीय वर्धनाने मोजता येतो. यालट अस्थिर गुरुत्वाकर्षणमापकात वर उल्लेख केलेल्या उपकरणातल्यासारखा मुख्य घटक असतोच. त्याशिवाय आणखी एक घटक पूरक किंवा साहाय्यक म्हणून बसवलेला असतो. मापक समतोल स्थितीत असताना हा पूरक घटक काम करीत नाही; परंतु गुरुत्वाकर्षण मूल्यात थोडासा जरी बदल झाला, तर मुख्य घटकाची हालचाल होते व त्यामुळे साहाय्यक घटक कार्यान्वित होऊन गुरुत्वाकर्षणातील बदलाच्या दिशेने पूरक अशी प्रेरणा देऊ लागतो. मुख्य घटकांच्या लांबीत अथवा कोनीय परिवलनात (फिरण्यात) समतोल साधण्यासाठी जो बदल होणे आवश्यक असते त्याच्यात भर घालण्याचे कार्य साहाय्यक घटकाकडून होत असल्यामुळे उपकरण अधिक सूक्ष्मग्राही होते.

स्थिर गुरुत्वाकर्षणमापकांपैकी उ. अमेरिकेतील गल्फ ऑइल कंपनीने तयार केलेला गुरुत्वाकर्षणमापक विशेष प्रचारात आहे. यामध्ये साध्या तारेच्या स्प्रिंगऐवजी चक्राकार जिन्याच्या कठड्याप्रमाणे असणारी चपट्या फितीची स्प्रिंग वापरलेली असते. या स्प्रिंगच्या खालच्या टोकास वजन टांगलेले असते. गुरुत्वाकर्षणात होणाऱ्या फरकामुळे वजनावरील आकर्षण कमीजास्त झाल्याने या स्प्रिंगच्या लांबीत फरक पडतो. शिवाय पट्टीचे खालचे टोक अक्षाभोवती कोनीय फिरते. लांबीतील सूक्ष्म फरकाच्या मापनापेक्षा कोनीय वलनामुळे होणारा फरक प्रकाशीय वर्धनाने अधिक सुलभपणे आणि अचूकपणे मोजता येतो. गल्फ गुरुत्वाकर्षणमापकाने ०·०२ मिलिगॅल (०·००००२ गॅल) इतका सूक्ष्म फरक मोजता येतो.

गुरुत्वाकर्षणमापकाने मिळणारी स्थानिक गुरुत्वाकर्षणाची मूल्ये जशीच्या तशीच वापरली जात नाहीत. मोजणीच्या स्थानांची समुद्रसपाटीपासून उंची, जवळपासच्या भूमिस्वरूपाचे संभाव्य परिणाम व त्या स्थानांचे अक्षांश इ. अनेक गोष्टी लक्षात घेऊन प्रत्यक्ष मिळालेल्या मूल्यात काही दुरुस्त्या केल्या जातात. याप्रमाणे दुरुस्त केलेले असे कोणत्याही ठिकाणचे स्थानिक गुरुत्वाकर्षण मूल्य आणि गणिताने येणारे सैद्धांतिक गुरुत्वाकर्षण मूल्य यांतील फरकाला गुरुत्व विक्षेप म्हणतात. पूर्वेक्षणाच्या क्षेत्रात ठराविक मार्गांनी हिंडून अनेक मापने घेऊन तयार केलेल्या विक्षेप आलेखाला गुरुत्व उच्छेद म्हणतात. जागोजागी मिळालेली गुरुत्वाकर्षण मूल्ये गुरुत्व विक्षेप नकाशावर अंकित (निर्देशित) करतात. समविक्षेप असणारी स्थाने सलग रेषांनी जोडून समगुरुत्व विक्षेपदर्शक नकाशे तयार करतात. या नकाशांवरून आणि गुरुत्व विक्षेप आलेखांवरून भूपृष्ठाखाली असणाऱ्या विभंग (भेग), वली इत्यादींच्या अस्तित्वाचे अनुमान करता येते.

गुरुत्वाकर्षणाची मूल्ये नोंदून तयार केलेल्या नकाशांवरून आणि आलेखांवरून भूपृष्ठाखालच्या संरचनेची व खडकांची अगदी ढोबळ स्वरूपाची माहिती मिळते. त्यांच्यावरून कमीअधिक घनता असणाऱ्या पदार्थांच्या वाटणीचे स्वरूप कळते. पण कोणत्याही एका विवक्षित वाटणीचे स्पष्टीकरण दोन किंवा अधिक रीतींनी करता येणे शक्य असते (उदा., जमिनीखाली कमीअधिक घनतेचे खडक आहेत किंवा निरनिराळ्या आकारांच्या आणि विस्तारांच्या खडकांच्या राशी आहेत असे मानून). यासाठी इतर भूभौतिकीय आणि भूवैज्ञानिक पाहणीतून मिळणाऱ्या माहितीची भर घालून त्या ठिकाणी प्रत्यक्षात कोणत्या प्रकारचे खडक किंवा संरचना असतील, याचे अनुमान केले जाते [  गुरुत्वाकर्षण].

कर्षुकीय पद्धत

भूभौतिकीय पूर्वेक्षण पद्धतींपैकी ही सर्वांत जुनी म्हणजे सतराव्या शतकापासून माहीत असलेली पद्धत असून खनिज तेल तसेच इतर खनिजे या दोहोंसाठी तिचा वापर होतो. खनिज तेल शोधताना या पद्धतीने मुख्यत: गाळाच्या खडकांच्या थरांखाली असलेल्या पायाभूत अग्निज खडकांचे अस्तित्व व त्यांची ढोबळ संरचना समजून येते.

दुसऱ्या महायुद्धानंतरच्या काळात कर्षुकीय पूर्वेक्षण तंत्रात बरीच प्रगती झाली आहे. खनिज तेल आणि इतरही खनिजांच्या शोधासाठी हवाई कर्षुकीय मापकाचा वापर वाढत्या प्रमाणावर होऊ लागला कारण हवाई कर्षुकीय पद्धतीने मापन फार वेगाने, सुलभपणे व सापेक्षत: अल्प खर्चात करता येते.

एखाद्या स्थानी भूपृष्ठानजीकच्या खडकांतील कर्षुकीय घटकांमुळे पृथ्वीच्या सर्वसाधारण कर्षुकीय क्षेत्राच्या तीव्रतेत जो फरक घडून येतो, त्याचे मापन या पद्धतीत केले जाते. पृथ्वीच्या कवचाच्या खडकांत काही खनिजे सामान्यत: अल्प पण निश्चित मापन करता येण्याइतक्या प्रमाणात असतात. त्यांच्यामुळे खडकांना कमीअधिक कर्षुकत्व प्राप्त झालेले असते व त्यांच्यामुळे एकूण पृथ्वीच्या कर्षुकीय क्षेत्रात कमीअधिक फरक घडून येणे शक्य असते. त्या फरकाच्या मापनावर ही पद्धत आधारलेली आहे.

पृथ्वीच्या कर्षुकीय क्षेत्राची तीव्रता ओर्स्टेड अथवा गौस या एककाने मोजतात. ती साधारणत: ०·५ ओर्स्टेड इतकी असते. खडकांमुळे कर्षुकीय क्षेत्रात घडून येणारा फरक अत्यंत अल्प असतो व त्याच्या मापनासाठी ओर्स्टेड हे माप फारच मोठे पडते. म्हणून ओर्स्टेडचा एक लक्षांश भाग एकक म्हणून वापरतात व त्याला गॅमा असे म्हणतात.

कर्षुकीय मापकाचे अनेक प्रकार आहेत, पण त्यांपैकी स्वीडिश नतिसूची (पृथ्वीचे कर्षुकीय क्षेत्र आणि क्षितिज समांतर दिशा यांतील कोन मोजणारे उपकरण), हॉचकिस प्रभावी नतिसूची आणि उभा किंवा आडवा श्मिट कर्षुकीय मापक ही उपकरणे बहुधा वापरली जातात. उभ्या श्मिट कर्षुकीय तीव्रतामापकात मुख्य कर्षुकीय घटक कर्षुकीय रेखावृत्ताला काटकोनात राहील अशा बेताने एका धारदार टेकूवर तोललेला असतो. मात्र या कर्षुकीय घटकाचा गुरुत्वमध्य नेमका तोलनबिंदूवर न येता तेथून थोड्या अंतरावर खालच्या बाजूस राहील अशी व्यवस्था केलेली असते. यामुळे कर्षुकीय ओढ आणि पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण यांची एकमेकांविरुद्ध प्रभाव असणारी अशी प्रेरणायुग्मे तयार होतात. कर्षुकीय घटकाच्या समतोल स्थितीचा कोन कर्षुकीय क्षेत्राच्या तीव्रतेत होणाऱ्या फरकानुसार बदलत असल्याने त्याच्या मापनावरून कर्षुकीय क्षेत्रातील विक्षेप काढला जातो. श्मिट कर्षुकीय क्षेत्र मापनात क्षेत्राच्या तीव्रतेचे प्रत्यक्ष मूल्य मिळत नाही, पण त्याच्यात होणारा एक गॅमा इतका सूक्ष्म फरकही चटकन समजतो आणि प्रकाशीय व विद्युत् साधनांनी वर्धित करून तो नोंदला जातो.

कर्षुकाची शक्ती त्याच्या तापमानानुसार कमीजास्त होत असल्याने प्रत्येक मापनाच्या वेळी तापमान नोंदून ठेवणे आवश्यक असते. त्याचप्रमाणे पृथ्वीच्या कर्षुकीय क्षेत्रात दिवसाच्या वेळेनुसार सूर्य-चंद्राच्या स्थितीप्रमाणे नित्य बदल होत असतो व तो १०० गॅमांपर्यंत असू शकतो, याचाही विचार मापनात करावा लागतो आणि कर्षुकीय मापकाच्या नोंदीवरून विक्षेपासंबंधी काही निष्कर्ष काढण्यापूर्वी तापमान बदल, दिनमान बदल इत्यादींसाठी योग्य त्या दुरुस्त्या करून त्या नोंदी सुधारून घ्याव्या लागतात. कित्येक प्रसंगी आकस्मिकपणे कर्षुकीय वादळे उद्‌भवतात आणि पृथ्वीच्या कर्षुकीय क्षेत्रात १,००० गॅमांपर्यंत बदल होऊ शकतो. अशा प्रसंगी वादळ शमेपर्यंत कर्षुकीय समन्वेषणाचे (शोध घेण्याच्या दृष्टीने काळजीपूर्वक निरीक्षण करण्याचे) काम थांबवावे लागते.

कर्षुकीय समन्वेषणाच्या क्षेत्रात ठिकठिकाणी घेतलेल्या मापनांवरून त्या त्या स्थानाचा कर्षुक विक्षेप मिळतो. ही विक्षेपमूल्ये नकाशावर ठिकठिकाणी मांडून व समविक्षेप मूल्याची स्थाने सलग रेषांनी जोडून कर्षुकीय उच्चनीचांची ठिकाणे दाखविणारे समविक्षेप रेषांचे नकाशे तयार करतात. गुरुत्वाकर्षण विक्षेपाच्या आलेखांप्रमाणेच कर्षुक विक्षेपांचे आलेखही काढतात. या आलेखांवरून व विक्षेपदर्शक नकाशांवरून विक्षेपकारक अशा भूपृष्ठाखालच्या पदार्थांचे अस्तित्व व ठावठिकाणा यांविषयी अनुमाने केली जातात. १९४४ नंतर कर्षुकीय समन्वेषणासाठी हवाई कर्षुकीय मापकाचा वापर मोठ्या प्रमाणावर होत आहे. या पद्धतीत हेलिकॉप्टरला अथवा विमानाला खालच्या बाजूस एक लोंबता आणि नेहमी विशिष्ट दिशाभिमुख राहील असा कर्षुकीय मापक तारेने बांधून बसवलेला असतो. समन्वेषणाच्या क्षेत्रावरून एका ठराविक उंचीवरून विमान विविध मार्गांनी फेऱ्या मारते. या मार्गक्रमणाच्या वेळी कर्षुकीय मापकाने त्या त्या मार्गावरील कर्षुकीय क्षेत्र आपोआप एका सरकत्या आलेख पट्टीवर सतत नोंदले जाण्याची व्यवस्था असते. या आलेखावरून पुढे त्या सर्व क्षेत्रातील विक्षेप स्थाने दाखवणारा नकाशा तयार करतात व त्याच्यावरून विक्षेप घडवून आणणाऱ्या पदार्थांच्या ठावठिकाणांविषयी अनुमाने केली जातात.

विद्युत् पद्धती

या पद्धतीचा वापर प्रामुख्याने धातुक निक्षेपांचा शोध घेण्यासाठी व क्वचित खनिज तेल शोधण्यासाठी किंवा खडकांच्या थरांची संरचना समजून घेण्यासाठी आणि नलिकाकूपातील (नळीच्या आकाराच्या भोकातील) खडकांच्या थरांची क्रमवार माहिती मिळविण्यासाठी केला जातो. विद्युत् पद्धतीचे पुष्कळ प्रकार असून त्यांपैकी बऱ्याच पद्धती धातुकांची विद्युत् संवाहकता अथवा रोधकता यांवर आधारलेल्या आहेत. काही धातुकांमध्ये जमिनीत नैसर्गिक रीत्या विद्युत् प्रवाह उत्पन्न होतात व अशा प्रवाहांचे मापन करता येते. नैसर्गिक विद्युत् प्रवाहमापनाला स्वयंसिद्ध विद्युत् वर्चस् अथवा उत्स्फूर्त ध्रुवण अशीही नावे आहेत. एखाद्या भिंतीच्या आकाराचा धातुक निक्षेप जमिनीखाली असला, तर त्याच्या भूमिजल पातळीवरच्या व जमिनीलगतच्या भागाचे रासायनिक क्षरण (झीज) झाल्यामुळे व भूमिजलामुळे तो विद्युत्-कारक बनतो आणि विद्युत् वर्चोभेद (विद्युत् स्थितींमध्ये फरक) उत्पन्न होऊन खुद्द धातुकाच्या राशीत वरच्या भागातून खाली वाहणारा व राशीच्या सभोवतालच्या खडकातून खालून वरच्या दिशेने वाहणारा परतीचा विद्युत् प्रवाह निर्माण होतो. या विद्युत् प्रवाहाचे मापन करण्यासाठी सूक्ष्मग्राही अशा विद्युत् प्रवाहमापकाला जोडलेली दोन विद्युत् अग्रे जमिनीत ठिकठिकाणी घुसवून विद्युत् प्रवाह रेषांचे दिशांकन केले जाते आणि त्यावरून धातुकाची जागा निश्चित करता येते.

सामान्यत: बऱ्याचशा धातुकांपासून नैसर्गिक विद्युत् प्रवाह निर्माण होत नाहीत वा ते फारच क्षीण असतात. अशा धातुकांच्या शोधासाठी जमिनीवरून कृत्रिम विद्युत् प्रवाह भूमीत नेऊन त्या प्रवाहामुळे उद्‌भवणारे जागोजागींचे विद्युत् वर्चस् मोजले जाते. कृत्रिम विद्युत् प्रवाह वापरून समन्वेषण करण्याच्या विद्युत् पद्धतींपैकी सर्वांत सोपी अशी जी पद्धत आहे, तिला समवर्चस् पद्धत म्हणतात. तिचे दोन-तीन प्रकार प्रचलित आहेत. एका प्रकारात तांब्याच्या प्रत्येकी सु. ९१५ मी. लांबीच्या दोन उघड्या तारा जमिनीच्या पृष्ठास चिकटून एकमेकींस समांतर आणि परस्परांपासून ६१० ते ९१५ मी. असतील अशा रीतीने खुंट्यांच्या साहाय्याने पक्क्या ठोकतात. या दोन्ही तारांची एका बाजूची टोके विद्युत् घटमालेला अथवा विद्युत् जनित्रला जोडतात. यामुळे एका बाजूच्या तारेतून निघून भूमिमाध्यमाद्वारे पुढे दुसऱ्या तारेकडे विद्युत् प्रवाह वाहू लागतो. यानंतर दोन्ही तारांच्या मध्ये असणाऱ्या जमिनीवरील समवर्चस् रेषा शोधून काढतात. त्या शोधण्यासाठी उपकर्ण (कानावर बसवून ध्वनिसंकेत ऐकण्याचे साधन, हेडफोन) वापरले जातात. उपकर्णाचे एक टोक जमिनीत रोवलेल्या एका पोलादी मेखेस जोडलेले असते व दुसरे टोक जोडलेली दुसरी मेख जमिनीत निरनिराळ्या जागी घुसवून शून्य  वर्चोभेदाची जागा शोधून काढली जाते. जेव्हा दोन्ही मेखा एकाच विद्युत् वर्चस् रेषेवर येतील तेव्हा उपकर्णातून आवाज येणे बंद होते. दोन समांतर तारांमध्ये असणाऱ्या भूभागाची विद्युत् संवाहकता सर्वत्र समान असल्यास समवर्चसाच्या रेषा आ. ३ मध्ये तुटक रेषांनी दाखविल्याप्रमाणे तारांना समांतर राहतील, पण मध्येच कोठे एखादा धातुकासारखा अधिक संवाहकता असणारा पदार्थ असल्यास समवर्चसाच्या रेषा अखंड रेषांनी दाखविल्याप्रमाणे विकृत होतात.

विद्युत् रोधकता पद्धत

विविध प्रकारचे खडक तसेच धातुके यांच्या विद्युत् रोधकतेमध्ये फरक असतो. या फरकाच्या मापनावरून भूपृष्ठाखाली असणाऱ्या खडकांच्या प्रकारांची आणि त्यांच्या संरचनेची कल्पना येऊ शकते. खडकांचे थर आडवे अथवा थोडेसेच कललेले असतील अशा जागी पूर्वेक्षणासाठी विद्युत् रोधकता पद्धत अधिक उपयुक्त ठरते.

या पद्धतीत चार विद्युत् अग्रे एका सरळ रेषेवर एकमेकांपासून काही ठराविक अंतरावर जमिनीत रोवतात. त्यांपैकी बाहेरच्या बाजूच्या दोन अग्रांना विद्युत् घटमाला जोडून त्यांच्यातून जमिनीत विद्युत् प्रवाह सोडतात आणि मधली दोन विद्युत्‌ अग्रे विद्युत् व्होल्टमापकाला जोडून त्यांच्यातील वर्चोभेद मोजतात. विद्युत् अग्राच्या एकमेकांपासून असणाऱ्या अंतरावरून विद्युत् प्रवाह किती खोल घुसून आला आणि वर्चोभेदावरून तेथील खडकांची संवाहकता किती आहे, हे गणिताने काढता येते. विद्युत् अग्रांतील अंतर जसजसे वाढवावे तसतसे अधिकाधिक खोलीवर असणाऱ्या खडकांची आणि धातुकांची माहिती या पद्धतीने मिळू शकते.

विद्युत् रोधकता पद्धतीने खडकांच्या संरचनेची बरीच स्पष्ट कल्पना येऊ शकते, पण सामान्यत: उथळ जागी असणाऱ्या धातुकांच्या शोधासाठी तिचा बराच उपयोग केला जातो. आधुनिक बांधबंधारे आणि इमारती यांच्या पायांच्या जागा ठरविण्यासाठी, भूमिजलाच्या पातळीची खोली ठरविण्यासाठी, क्षरित खडकांच्या व आवरणशिलेच्या थरांची जाडी ठरविण्यासाठी व त्यांच्याखाली किती खोलीवर वातावरणाच्या किंवा क्षरणाच्या कुठल्याही क्रियांचा परिणाम न झालेला मूळचा पक्का खडक आहे इ. ठरविण्यासाठी ही या पद्धतीचा पुष्कळ उपयोग होतो.

विद्युत् कर्षुकीय पद्धत

विद्युत् प्रवाहमापकामधून विद्युत् प्रवाह वाहू लागला असताना संवाहकाच्या सभोवती कर्षुकीय क्षेत्र निर्माण होते आणि त्यामुळे प्रवर्तित (कर्षुकीय स्त्रोतात बदल झाल्यामुळे निर्माण होणारे) विद्युत् प्रवाह उत्पन्न होता, या तत्त्वावर ही पद्धत आधारलेली आहे. प्रवर्तित विद्युत् क्षेत्रात धातु-खनिजासारखा संवाहक असेल, तर त्याभोवती सुरू होणाऱ्या दुय्यम विद्युत् प्रवाहाचे मापन करून त्यावरून धातुकाचा ठावठिकाणा निश्चित करता येतो. समवर्चस् पद्धतीपेक्षा या पद्धतीने समन्वेषण करण्यास अधिक वेळ लागत असला, तरी भूपृष्ठाखाली लपलेल्या साठ्याचे नेमके स्थान, आकार व विस्तार यांसंबंधी अधिक अचूक माहिती मिळते. म्हणून धातुकांच्या समन्वेषणासाठी ह्या पद्धती विशेषत: वापरल्या जातात. विमानातूनही या पद्धतीने समन्वेषण करता येते.

जमिनीवरून करावयाच्या समन्वेषणाच्या कामी निरोधित तारेचे एक मोठे चौकोनाकृती मंडल जमिनीवर मांडतात व त्या तारेतून ५०० ते १००० आवर्तनांचा प्रत्यावर्ती (उलट सुलट दिशेने वाहणारा) विद्युत् प्रवाह सोडतात. चौकोनाकृती तारेच्या लांबीला लंब दिशेने असणाऱ्या रेषांवरून वेटोळीयुक्त विद्युत् प्रवाहमापकाच्या साहाय्याने प्रवर्तित विद्युत् प्रवाहाचे मापन करतात. प्राथमिक मंडलापासून लंब दिशेने जसजसे दूर जावे तसतशी प्रवाहाची शक्ती कमीकमी होत जाते. परंतु वाटेवर भूपृष्ठाखाली जर एखादा संवाहक पदार्थ दडलेला असेल, तर त्याच्या सान्निध्यात प्रवर्तित प्रवाह शक्ती वाढते. अशा प्रकारे मंडलामध्ये व मंडलाला लंबरूप दिशेने सु. १६ मी. अंतर सोडून प्रत्येक रेषेवर अनेक ठिकाणी असे अनेक समांतर रेषांवर प्रवर्तित विद्युत् प्रवाहाचे मापन करतात व त्याच्यावरून भूपृष्ठाखालच्या खनिज साठ्याचे नेमके स्थान, आकार आणि विस्तार ही कळतात.

या पद्धतीच्या दुसऱ्या एका प्रकारात विद्युत् प्रवाह वाहण्यासाठी तारेचे संपूर्ण मंडल न वापरता विद्युत् घटमाला जोडलेली दीड ते तीन किमी. लांबीची एकच तार जमिनीवर पसरून तिची दोन्ही टोके जमिनीत खुपसतात. या योगे परतीच्या प्रवाहासाठी संवाहक म्हणून खुद्द भूमीचाच उपयोग केला जातो. या तारेला लंब अशा रेषांवरून वेटोळेयुक्त विद्युत् प्रवाहमापकाने प्रवर्तित विद्युत् प्रवाहाचे मापन पहिल्या पद्धतीप्रमाणेच केले जाते.

प्रवर्तित विद्युत् प्रवाह पद्धतीने धातुक निक्षेपांची बरीच काटेकोर माहिती मिळते व त्यामुळे इतर पूर्वेक्षण पद्धतींनी साठ्यांच्या संभाव्य स्थानाची स्थूल कल्पना आल्यानंतर अधिक माहितीसाठी या पद्धतीचा वापर करतात. १९५० सालानंतर विमानातूनही प्रवर्तन पद्धतीने पूर्वेक्षण करण्याची विशेष तंत्रे प्रचारात आलेली आहेत.

भूंकपीय पद्धत

पृथ्वीच्या उथळ खडकांत स्फोटक पदार्थांचा स्फोट केल्यास त्याच्यामुळे निर्माण झालेले भूकंप तरंग निरनिराळ्या खडकांच्या थरांतून प्रवास करीत असताना त्यांचे परावर्तन व प्रणमन (तरंग एका माध्यमातून दुसऱ्या माध्यमात जाताना दिशाबदल होणे, वक्रीभवन) होऊन ते पुन्हा पृष्ठभागी येतात. त्यांचे अध्ययन करून भूपृष्ठाखाली असणाऱ्या खडकांची आणि त्यांच्या रचनेची माहिती या पद्धतीमध्ये मिळविण्यात येते. तरंगांचा खडकांतील प्रवासाचा वेग खडकांच्या घनतेवर, संघटनावर व एकसंधपणावर अवलंबून असतो. मृदावरणात वा रासायनिक विघटन होऊन वातावरणक्रियेने क्षरण झालेल्या खडकांच्या थरांत या तरंगाचा वेग सेकंदाला ६०० ते १,८०० मी. पर्यंत असतो. ग्रॅनाइट, पट्टिताश्म यांसारख्या खडकांतून हे तरंग सेकंदाला ४,००० ते ७,६०० मी. वेगाने आणि सैंधवी घुमटातील लवणातून सेकंदाला ४,६०० ते ७,६०० मी. वेगाने प्रवास करतात.

भूकंपीय पूर्वेक्षण पद्धतीचे अनेक प्रकार आहेत, पण त्या सर्वांत एक स्फोटबिंदू आणि त्यापासून काही अंतरावर विखुरलेली एक अथवा अनेक शोधक ग्रहणयंत्रे या गोष्टी समान असतात. अपघटित (तुकडे झालेल्या) खडकांच्या अथवा मृदावरणाच्या जाडीनुसार जमिनीत ३ ते ३० मी. पर्यंत खोल असे भोक पाडून त्यात डायनामाइट अथवा त्यासारखा अतिस्फोटक पदार्थ ठासतात. त्या भोकाला स्फोटबिंदू म्हणतात. विद्युत् ठिणगीने स्फोटक पदार्थाचा स्फोट करतात. विद्युत् ठिणगी घडवून आणणारे विद्युत् मंडल नोंदयंत्राशी जोडलेले असते. त्यामुळे स्फोटाचा नेमका क्षण नोंदयंत्रातील आलेखपट्टीवर नोंदला जातो. भूकंपीय पद्धतीच्या प्रकारानुसार स्फोटबिंदूपासून कमीजास्त पण ठराविक अंतर सोडून एका सरळ रेषेवर असलेल्या किंवा इतर निश्चित मांडणीच्या अशा अनेक जागी ग्रहणयंत्रे बसवलेली असतात. त्यांना भूकर्ण म्हणतात. त्यांच्याद्वारे भूकंपतरंग येऊन पोहोचल्याची नोंद होते. सामान्यत: प्रत्येक स्फोटबिंदूसाठी एक असे १२ पासून ३६ पर्यंत भूकर्ण असू शकतात. हे सर्व भूकर्ण एका मुख्य नोंदणीयंत्राशी विद्युत् संवाहक तारेने जोडलेले असतात. भूकंप तरंगाच्या नोंदीसाठी या नोंदयंत्रात एका छायाचित्रणाची धावती पट्टी असते व प्रत्येक भूकर्णातील तरंगांची स्वतंत्र नोंद तिच्यावर आलेखरूपात होईल अशी व्यवस्था असते. तसेच कालमापनासाठी एका नादकाट्याच्या (दर सेकंदास ठराविक वेळा कंप पावणाऱ्या उपकरणाच्या) साहाय्याने प्रत्येक शतांश सेकंदाची एकेक खूण याच पट्टीवर उमटते. स्फोटक्षणही याच पट्टीवर नोंदला जातो. एखाद्या विशिष्ट ठिकाणच्या भूकर्णात भूकंप तरंग स्फोटक्षणापासून किती वेळात पोहोचले, हे आलेखपट्टीवरील त्याची नोंद पाहून लगेच सांगता येते. त्यावरून खडकांच्या थरांतून भूकंप तरंग किती वेगाने प्रवास करीत होते, हे समजते आणि त्याआधारे खडकांचे संघटन व संरचना यांविषयी अनुमाने केली जातात.

भूकंप तरंगांचे परावर्तन आणि प्रणमन या दोन भिन्न क्रिया असून त्यांच्यामुळे मिळणारी खडकांची माहिती वेगवेगळ्या प्रकारची असू शकते. त्यामुळे भूकंपीय पद्धतीचे परावर्तन पद्धत आणि प्रणमन पद्धत असे दोन स्वतंत्र प्रकार केलेले असून या दोन प्रकारांच्या कार्यपद्धतीत आणि नोंदींचा अर्थ लावण्याच्या तंत्रात बराच फरक आहे.

प्रणमन पद्धत

निसर्गत: घडून येणाऱ्या भूकंपाच्या धक्क्याच्या नोंदीशी या पद्धतीचे बरेच साम्य आहे. स्फोटातून निर्माण झालेले भूकंप तरंग भूपृष्ठावरून आणि जमिनीलगतच्या उथळ तसेच अधिक खोलीवर असणाऱ्या खडकांच्या थरांतून प्रवास करतात. स्फोटबिंदूच्या स्थानापासून भूकर्णाचे स्थान जवळ असेल, तर भूपृष्ठानजीकच्या फक्त उथळ थरातून येणारे तरंगच तेथे येऊन पोहोचतात. ते स्थान बरेच दूर असेल, तर यांशिवाय अधिक खोल थरांतून प्रवास करणाऱ्या तरंगांचे प्रणमन होऊन तेही भूकर्णाशी येऊन पोहोचतात. सामान्यत: ज्यांच्यातून जाणाऱ्या तरंगांचा वेग कमी असेल असे खडक उथळभागी आणि त्यांच्याखाली ज्यांच्यातून जाणारे तरंग अधिक वेगवान असतील असे खडक आहेत, अशी संरचना असलेल्या क्षेत्रात भूकंपीय प्रणमन पद्धतीचा उपयोग फार चांगल्या प्रकारे होतो.

प्रत्यक्ष कार्यवाहीच्या दृष्टीने भूकंपीय प्रणमन पद्धत परावर्तन पद्धतीपेक्षा अधिक क्लिष्ट आणि क्षेत्रव्यापी असते. कारण प्रणमन पद्धतीमध्ये स्फोटबिंदू आणि भूकर्ण यांचा पसारा खूपच विस्तृत जागेत पसरलेला असतो. सामान्यत: या पद्धतीत स्फोटबिंदू आणि भूकर्ण यांतील अंतर ५ ते २० किमी.पर्यंतही असते. याउलट परावर्तन पद्धतीत स्फोटबिंदू आणि भूकर्ण यांतील अंतर पुष्कळच कमी व साधारणपणे जमिनीखालील खडकांच्या दोन भिन्न थरांमधील सांध्याच्या म्हणजे परावर्तन घडवून आणणाऱ्या पृष्ठभागाच्या खोलीइतके असते.

प्रणमन पद्धतीने खडकांच्या थरांच्या नेमक्या रचनेपेक्षा त्याचे संघटन समजण्यास अधिक मदत होते. कित्येक तेलक्षेत्रांतील खडकांत सैंधवी घुमट घुसलेले असतात व त्यांच्या सान्निध्यात तेल साठलेले आढळते. असे सैंधवी घुमट शोधण्यासाठी भूकंपीय प्रणमन पद्धतीचा विशेष उपयोग होतो. अशा समन्वेषणांसाठी स्फोटबिंदू आणि भूकर्ण यांची रचना उघडलेल्या घडीच्या पंख्यासारखी केलेली असते. (आ. ६). त्यामध्ये स्फोटबिंदू केंद्राशी ठेवून पंख्याच्या वक्राकार कडेवर भूकर्ण ठेवलेले असतात. अशा समन्वेषणासाठी प्रथम एका सरळ रेषेवर स्फोटबिंदू आणि ठराविक अंतरावर भूकर्ण ठेवून व स्फोट करून त्या जागी असणाऱ्या खडकांतील तरंगांच्या प्रवासाचा वेग किती आहे याचे मापन केले जाते. या स्फोटांच्या नोंदीवरून भूकंप तरंगांच्या प्रवासाचा प्रमाणभूत अंतर-कालाचा आलेख काढतात. त्यानंतर पंखाकृती रचनेने ३ ते ४ निरनिराळे स्फोटबिंदू घेऊन तरंगाच्या प्रवासाचे आलेख काढतात. जर तेथील भागात एकाच प्रकारचे खडक असतील, तर या आलेखात व मूळ प्रमाणभूत आलेखात फरक पडत नाही. पण या खडकात एखादा सैंधवी घुमट घुसलेला असला, तर लवणातून प्रवास करताना तरंगांचा वेग वाढलेला असतो व त्यांचा एकूण प्रवासाचा काळ कमी होतो. त्यामुळे आलेख वेगळा येतो व सैंधवी घुमटाचे अस्तित्व कळून येते. एकदा अस्तित्व समजल्यानंतर त्या भागाचे अधिक सविस्तर समन्वेषण करून घुमटाचे निश्चित क्षेत्र, आकार, विस्तार इ. माहिती इतर रीतींनी मिळविली जाते. प्रणमन पद्धतीचा उपयोग खनिज तेलाच्या व भूमिजलाच्या समन्वेषणासाठी आणि बांधकाम करताना मृदावरणाच्या थराची जाडी काढून पायाची खोली ठरविण्यासाठी केला जातो.

परावर्तन पद्धत

या पद्धतीमध्ये भूपृष्ठाखाली असणाऱ्या खडकांच्या दोन थरांना विभागणाऱ्या पृष्ठावरून भूकंप तरंगांचे प्रतिध्वनीसारखे परावर्तन होते. त्या आधारे खडकांची माहिती मिळवतात. भूकर्णांतून मिळणाऱ्या संदेशावरून परावर्तनाने येणारे तरंग प्रणमन होऊन येणाऱ्या तरंगांपासून वेगळे ओळखता येतात. तरंगांच्या प्रवासाचा वेग माहीत असला आणि स्फोटाच्या क्षणापासून निघालेले तरंग एखाद्या पृष्ठावर आपटून परत भूपृष्ठाशी येण्याचा एकूण काळ समजला, म्हणजे त्याच्या निम्म्या कालावधीवरून परावर्तन घडवणारे पृष्ठ किती खोल आहे हे समजते. निरनिराळ्या खडकांतून जाणाऱ्या तरंगांच्या प्रवासाचा वेग निरनिराळा असू शकतो. त्याचप्रमाणे परावर्तन घडवणारी एकाहून अधिक पृष्ठे असली म्हणजे अनेक परावर्तने होऊन भूपृष्ठाकडे येणाऱ्या तरंगांमध्ये व्यतिकरण (दोन तरंगमालिका एकावर एक पडणे) होते. शिवाय स्फोटामुळे निर्माण होणाऱ्या भूकंप तरंगांत अनुतरंग (माध्यमाचे स्थानांतरण तरंगाच्या प्रवासाच्या दिशेतच होते असे तरंग) आणि अवतरंग (माध्यमाचे स्थानांतरण तरंगाच्या प्रवासाच्या दिशेला लंब असणाऱ्या दिशेने होते असे तरंग) असे दोन प्रकारचे तरंग असतात. या सर्व गोष्टींमुळे साहजिकच या समन्वेषण पद्धतीत अनावश्यक तरंग आणि परावर्तने गाळून इष्ट तेच तरंग ग्रहण करणारी अधिक गुंतागुंतीची यंत्ररचना व कार्यतंत्र वापरावे लागते. यामुळे ही पद्धत प्रणमन पद्धतीच्या मानाने अधिक क्लिष्ट व अवघड आहे.

परावर्तन पद्धतीत स्फोटबिंदू व भूकर्ण यांमधील अंतर सामान्यत: ३० ते २०० मी.पर्यंत आणि जास्तीत जास्त १,००० मी.पर्यंत असते. परस्परांशेजारी असणाऱ्या दोन भूकर्णांतील अंतर तर फक्त ५ पासून ३० मी. पर्यंत असते. साधारणपणे या पद्धतीने १०० पासून तो ६,००० मी.खोलीपर्यंतच्या खडकाच्या रचनेची माहिती समजू शकते.

परावर्तन पद्धतीमध्ये स्फोटबिंदू आणि भूकर्ण यांची मांडणी ही समन्वेषणाच्या क्षेत्रातील खडकांचे थर सपाट, आडवे किंवा समांतर आहेत की खूप कललेले, घड्या पडलेले आहेत इ. संरचनांवर अवलंबून असते. थर आडवे किंवा किंचित कललेले असतील, तर बऱ्याच अंतरा-अंतरावर स्फोटबिंदू आणि त्यांच्याभोवती भूकर्ण ठेवून त्या त्या जागीच्या खडकांच्या थरांची खोली आणि नती (तिरकेपणा) मोजून काम भागते. जागोजागी नलिकाकूप खणून त्यांच्यातून मिळणाऱ्या खडकांच्या स्तंभाच्या आधारे सर्व क्षेत्रातील थर-रचनेचा नकाशा तयार करण्याच्या पद्धतीसारखे या पद्धतीचे स्वरूप आहे. हिला नतिस्फोटन रचना म्हणतात. याच्या उलट थर अधिक कललेले, घड्या पडलेले असले आणि थर-रचना गुंतागुंतीची असली म्हणजे मध्ये खंड न पडता एकूण सर्व क्षेत्राची सलगपणे माहिती मिळावी, अशी एकूण सर्व क्षेत्रात स्फोटबिंदू व भूकर्ण यांची रचना करावी लागते. या पद्धतीला सहसंबंध-स्फोटन रचना म्हणतात. सहसंबंध-स्फोटन पद्धती ही अर्थातच अधिक खर्चिक आणि सावकाशीची असते, पण तिच्यामुळे भूपृष्ठाखालच्या थर-रचनेचे काटेकोर ज्ञान होते.

इतर कोणत्याही भूभौतिकीय समन्वेषणाच्या पद्धतीपेक्षा भूकंपीय परावर्तन पद्धतीने भूपृष्ठाखालच्या खडकांच्या थर-रचनेचे निश्चित स्वरूप, त्यांचा आकार, विस्तार इत्यादीसंबंधीची नि:संदिग्ध आणि काटेकोर माहिती मिळते. तथापि परावर्तन पद्धत ही इतर भूभौतिकीय तसेच भूकंपीय प्रणमन पद्धतीपेक्षाही अधिक खर्चाची व सावकाशीची असल्यामुळे इतर कमी खर्चिक पद्धती वापरून ढोबळ माहिती मिळाल्यानंतर तेथील खडकांच्या रचनेचे सुस्पष्ट आणि काटेकोर चित्र मिळवण्यासाठी या पद्धतीचा उपयोग करतात.

किरणोत्सर्ग मापन पद्धत

रेडियम व युरेनियम यांची धातुके व खनिजे जशी तीव्र किरणोत्सर्गी असतात, त्याचप्रमाणे कित्येक खडक, त्यांतही अल्पसिकत (सिलिकेचे प्रमाण कमी असलेल्या) खडकांच्या मानाने सिकत (सिलिकेचे प्रमाण अधिक असलेले) खडक, लक्षात येण्याइतक्या प्रमाणात किरणोत्सर्गी असतात. तीव्र किरणोत्सर्गी धातुकांवर आच्छादन असलेल्या मृदारवणात व अशा ठिकाणच्या भूमिजलातही काही प्रमाणात रेडॉनासारखी वायुमय किरणोत्सर्गी द्रव्ये असू शकतात. किरणोत्सर्गाचे निदर्शन व मापन करण्यासाठी आयनीभूत (विद्युत् भारित) वायूचे अणू असणारी विसर्जन नलिकेसारखी साधने वापरतात. यांपैकी गायगर-म्यूलर किरणोत्सर्गमापक विशेष प्रचारात आहे [ कण अभिज्ञातक]. किरणोत्सर्ग मापनासाठी लुकलुकीमापक नावाचे गॅमा किरण मोजणारे साधनही वापरतात. हा मापक अधिक सूक्ष्मग्राही व संवेदनाशील असल्याने त्याच्या उपयोगाने कमी जास्त प्रमाणात किरणोत्सर्ग दर्शविणाऱ्या विविध खडक समूहांच्या स्पर्शसीमा बरोबर ओळखता येतात आणि त्यांवरून ढोबळ पद्धतीने भूवैज्ञानिक नकाशाही तयार करता येतो. मृदावरणाने आच्छादित अशा खडकांच्या बाबतीतही ही पद्धत वापरता येते. विमानातून सर्वेक्षण करण्यासाठीही लुकलुकीमापक उपयुक्त ठरतो. हवाई किरणोत्सर्ग सर्वेक्षणामुळे खडकांच्या जाती आणि किरणोत्सर्गाचे प्रमाण यांचा अन्योन्य संबंध असल्याचे निश्चित झाले आहे. त्यामुळे एखाद्या विस्तृत भूभागाची ढोबळ रीतीने भूवैज्ञानिक पाहणी हवाई किरणोत्सर्ग पद्धतीने अगदी थोड्या वेळात आणि कमी खर्चात करता येते.

खनिज तेलासाठी केलेल्या समन्वेषणात, किरणोत्सर्गमापन पद्धतीचा वापर, इतर भूभौतिकीय पद्धतींप्रमाणे केवळ भूपृष्ठाशी मर्यादित न ठेवता विशेषत: नलिकाकूपातील खडकांच्या थरांचे क्रमवार लेखन अथवा कूप अभिलेखन करण्यासाठीही केला जातो. नलिकाकूपात आजूबाजूचे ठिसूळ खडक ढासळून नलिकेचे भोक बंद होऊ नये म्हणून कूपाच्या बाजूने पोलादी पत्र्याची नळकांडी बसवलेली असतील, तर त्या ठिकाणी विद्युत् पद्धतींनी खडकांचे अभिलेखन करता येत नाही. त्यावेळी या कामासाठी किरणोत्सर्ग पद्धतीचा फार उपयोग होतो. या अभिलेखनातून भूपृष्ठापासून कूपाच्या तळापर्यंत असणाऱ्या खडकांच्या थरांतील खडकांचे संघटन, त्यांची जाडी, पार्यता, द्रवधारकता इ. खनिज तेलाच्या आढळाच्या दृष्टीने महत्त्वाच्या अशा गुणधर्मांची माहिती मिळते [ खनिज तेल]

संदर्भ : 1. Bateman, A. M. Economic Mineral Deposits, Bombay, 1960

2. Billings, M. P. Structural Geology, Bombay, 1961.

3. Dobrin, M. B. Introduction to Geophysical Prospecting, New York, 1960.

lलेखक : प्र.वि.सोवनी, ; अ.ना.ठाकूर

स्त्रोत : मराठी विश्वकोश