நிலவியல்

பூமி, அதன் கூட்டமைவு, கட்டமைப்பு, இயற்பியல் இயல்புகள், வரலாறு, மற்றும் அதனை உருவாக்கிய வழிமுறைகள் என்பவை தொடர்பான அறிவியலும், அவை பற்றிய ஆய்வும் நிலவியல் எனப்படும். இது புவி அறிவியலில் ஒரு பிரிவாகும். நிலவியல் அறிவானது, புவியியல், நிலநெய், நிலக்கரி மற்றும், இரும்பு, செம்பு, உரேனியம் போன்ற உலோகங்கள் ஆகிய இயற்கை வளங்கள் இருக்கும் இடங்களை அடையாளம் காண உதவுகின்றது. மேலும், விலையுயர்ந்த இரத்தினக் கற்கள் மற்றும் கல்நார், மைக்கா, பொஸ்பேற்றுகள், களிமண், படிகக்கல், சிலிக்கா போன்ற கனிமப் பொருட்களைப் பூமியிலிருந்து பெற்றுப் பயனடைவதற்கும் நிலவியல் உதவுகின்றது. பழங்கால வரலாறுகள் கிடைக்கவும் இவை வழிவகை செய்கின்றன. இது இயற்பியலின் ஒரு பிரிவு ஆகும்.

நிலவியலின் கோட்பாடுகளை சூரியக் குடும்பத்திலுள்ள பிற கோள்கள் முதலியவற்றுக்கும் பயன்படுத்தி ஆய்வுசெய்வது, விண்நிலவியல் (Astrogeology) ஆகும்.

வரலாறு

சீனாவில் பல்துறை அறிஞராக விளங்கிய ஷென் குவா (1031 - 1095) என்பவர், நில உருவாக்கம் பற்றிய கருதுகோள் (hypothesis) ஒன்றை முன்வைத்தார். இக் கருதுகோள், கடலிலிருந்து பல நூறு மைல்கள் தொலைவிலிருந்த மலைப் பகுதியில், நிலவியற் படைகளில் காணப்பட்ட கடல்வாழ் உயிரினங்களின் (en:Marine Life) தொல்லுயிர் எச்சப் படிவுகள் தொடர்பாக அவர் மேற்கொண்ட அவதானங்களை அடிப்படையாகக் கொண்டிருந்தது. மலைகள் அரிப்புக்கு உள்ளாகி வண்டல் படிவுகள் ஏற்பட்டதன் மூலமே இவ்வாறான நிலப்பரப்புகள் உருவாகி இருக்கக்கூடும் என்று அவர் உய்த்துணர்ந்தார்.

அரிஸ்ட்டாட்டிலின் (Aristotle) மாணவரான தியோபிரேஸ்டஸ் (Theophrastus) என்பவர் எழுதிய பெரி லித்தோன் என்னும் பாறைகள் பற்றிய புத்தகமே ஆயிரம் ஆண்டுகளாக அதிகாரபூர்வமான நூலாக இருந்துவந்தது. இந் நூல், இலத்தீன், பிரெஞ்சு போன்ற பல ஐரோப்பிய மொழிகளிலும் மொழிபெயர்க்கப்பட்டது. 1556 ல், ஜோர்க் போவர் (Georg Bauer) என்னும் மருத்துவர் சுரங்கவியல், உலோகவியல் தொடர்பாக அன்றிருந்த அறிவைத் தொகுத்து நூலொன்றை எழுதியுள்ளார். முதலாவது நவீன நிலவியலாளர் என்று கருதப்படுபவர் ஜேம்ஸ் ஹூட்டன் (James Hutton). 1788 ல், இவர் எழுதிய புவி பற்றிய கோட்பாடு என்னும் கட்டுரை எடின்பரோ அரச சங்கத்தின் (Royal Society of Edinburgh) வெளியீட்டில் இடம்பெற்றது. இக் கோட்பாட்டையே இன்று யுனிபோமிட்டேரியனிசம் (uniformitarianism) எனக் குறிப்பிடுகிறார்கள். மலைகள் அரிக்கப்பட்டு, கடலுக்கு அடியில் படிந்து பாறையாகி, அது மேலும் வளர்ந்து நிலப்பகுதி ஆவதற்கு மிக நீண்ட காலம் எடுத்திருக்கும் எனக் குறிப்பிட்ட சிமித், இக்கருத்தை அடிப்படையாக வைத்துப் பூமியின் வயது, அக்காலத்தில் பொதுவாகக் கருதப்பட்டு வந்ததைவிட மிக அதிகமாக இருக்கவேண்டுமென வாதிட்டார்.

வில்லியம் சிமித் (1769-1839) என்பார் முன்னோடியாகக் கருதத்தக்க நிலவியல் வரைபடங்கள் சிலவற்றை வரைந்துள்ளதுடன், பாறைப் படைகளில் காணப்பட்ட தொல்லுயிர் எச்சப் படிவங்களை ஆராய்ந்து, அப்படைகளை ஒழுங்கு வரிசைப்படுத்தும் செயற்பாடுகளையும் தொடக்கிவைத்தார்.

ஜோர்ஜெஸ் குவியெர் (Georges Cuvier) என்பவர், பாரிஸில், பழங்கால யானையொன்றின் எலும்புப் படிவமொன்றைக் கண்டுபிடித்தார். இதனால் தூண்டப்பட்டு இவரும் அலெக்ஸாண்ட்ரே புரொங்னியார்ட் (Alexandre Brongniart) என்பவரும் சேர்ந்து, 1811 ல், புவியின் பழமை பற்றிய விளக்கமொன்றை எழுதி வெளியிட்டனர். இதை நிறுவுவதற்காக, பாறை அடுக்கியல் (stratigraphy) சார்ந்த, புவிப் படைகளின் வரன்முறை ஒழுங்கு பற்றிய கொள்கையொன்றையும் உருவாக்கினார்கள்.

சார்லஸ் லியெல் () என்பவர் ஹூட்டனின் யுனிபோமிட்டேரியனிசத்தை வலியுறுத்தி, புகழ்பெற்ற, நிலவியலின் கொள்கைகள் (Principles of Geology) என்னும் நூலை 1827ல் எழுதினார். இந்நூலே சார்ல்ஸ் டார்வின் அவர்களது புதிய சிந்தனைகளுக்கு வித்திட்டது.

தட்டுப் புவிப்பொறைக் கட்டமைப்பு - கடற்தரை விரிவாக்கம் மற்றும் கண்டப் பெயர்ச்சி என்பன புவிக்கோள மாதிரியொன்றில் காட்டப்பட்டுள்ளன.

19 ஆம்நூற்றாண்டின் நிலவியல், பெரும்பாலும், பூமியின் சரியான வயது பற்றிய பிரச்சினையைச் சுற்றியே அமைந்தது எனலாம். இவ் வயது பற்றிய கணிப்புகள் சில இலட்சங்கள் முதல் பல பில்லியன் ஆண்டுகள் வரை வேறுபாடாக அமைந்திருந்தன. நிலவியலில், 20 ஆம் நூற்றாண்டில் ஏற்பட்ட மிக முக்கியமான நிகழ்வு, 1960 களில் நிகழ்ந்த தட்டுப் புவிப்பொறைக் கட்டமைப்பு (plate tectonics) கோட்பாட்டின் உருவாக்கமாகும். தட்டுப் புவிப்பொறைக் கட்டமைப்புக் கோட்பாடு இரண்டு வேறுவேறான நிலவியல் அவதானிப்புகளில் இருந்து உருவானது. ஒன்று கடற்தரை விரிவாக்கம் (seafloor spreading), மற்றது கண்டப் பெயர்ச்சி (continental drift). இக் கோட்பாடு புவி அறிவியல் துறைகளில் புரட்சிகரமான மாற்றங்களை ஏற்படுத்திற்று.

கண்டப் பெயர்ச்சிக் கோட்பாடு 1912 ஆம் ஆண்டில் அல்பிரட் வெகெனர் (Alfred Wegener) மற்றும் ஆர்தர் ஹோம்ஸ் (Arthur Holmes) என்பவர்களால் முன்வைக்கப்பட்டது. எனினும் 1960 களில் தட்டுப் புவிப்பொறைக் கட்டமைப்புக் கோட்பாடு அறிமுகப்படுத்தப்படும்வரை இது பரவலான அங்கீகாரத்தைப் பெற்றிருக்கவில்லை.

நிலவியலைப் பல பகுதிகளாக பிரிக்கலாம்.

நிலவியல் பொருட்கள்

பெரும்பாலான புவியியல் தரவுகள் பூமியின் திட நிலை பொருட்களின் ஆராய்ச்சியிலிருந்து கிடைக்கப்பெறுவதாகும். இந்த திட நிலைப் பொருட்களை பாறைகள் மற்றும் ஒன்றாக இணைக்கப்படாத பொருட்கள் என இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகிறது.

பாறை

பெரும்பான்மையான புவியியல் ஆய்வுகள் பாறைகளைப் பற்றிய ஆராய்ச்சிகளுடன் நெருங்கிய தொடர்பினைக் கொண்டுள்ளன. பூமியின் புவியியல் வரலாற்றின் பெரும்பகுதி தரவுகளை இப்பாறைகள் வழங்குகின்றன. பாறைகள் பொதுவாக மூன்று பெரும் பிரிவுகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன. அவை, தீப்பாறைகள், படிவுப் பாறைகள், மற்றும் உருமாறிய பாறைகள் என்பனவாகும்.^[1]

தீப்பாறைகள் உருகிய கற்குழம்பிலிருந்து உருவாகின்றன. இவை, பாதாளப் பாறை, எரிமலைப்பாறை என இரண்டு பிரிவுகளாக அமைகின்றன. பூமியின் மையப் பகுதியிலிருந்து உருகிய கற்குழம்பு மேல் நோக்கித் தள்ளப்பட்டு, பூமியின் மேலோட்டுப் பகுதியிலுள்ள இடைவெளிகளில் தங்கி அங்கேயே மெதுவாகக் குளிர்ந்து படிவமாகும் போது பாதாளப் பாறைகள் உருவாகின்றன. எரிமலைப் பாறைகள், புவி மேற்பரப்பை அடையும் எரிமலைக் குழம்புகளில் இருந்து அல்லது ஆங்காங்கே நிகழும் வெளித்தள்ளல்களில் இருந்து உருவாகின்றன.^[2]

பாறைத் துகள்கள், கரிமப்பொருள் துணிக்கைகள், வேதிப்பொருள் வீழ்படிவுகள் (chemical precipitates) என்பவை படிப்படியாக ஓரிடத்தில் சேர்ந்து, பின்னர் அழுத்தப்படுவதன் மூலம் ஒன்று சேர்ந்து உருவாவதே படிவுப் பாறைகள் எனப்படுகின்றன. இவை, சிறப்பாக, காபனேற்றுகள் அதிகமுள்ள படிவுப் பாறைகள், புவி மேற்பரப்பிலோ அல்லது அதற்கு அருகாமையிலோ உருவாகக்கூடும்.^[3]

தீப்பாறைகள், படிவுப் பாறைகள் அல்லது ஏற்கனவே உருவான உருமாறிய பாறைகள், அவை உருவானபோது இருந்ததிலும் வேறான வெப்பநிலை, அழுத்தச் சூழ்நிலைகள் என்பவற்றில் உருவாவனவே உருமாறிய பாறைகள் எனப்படுகின்றன. இதற்கு வேண்டிய வெப்பநிலையும், அழுத்தமும் புவி மேற்பரப்பில் காணப்படுவதிலும் அதிகமாக இருக்கவேண்டும். இது பாறைகளில் உள்ள கனிமங்கள் வேறு கனிம வகைகளாக அல்லது வேறு வடிவிலமைந்த அதே கனிமமாக உருமாறுவதற்கு (எகா: மீள்படிகமாதல் (recrystallisation) ஏற்ற அளவில் அமைய வேண்டும்.^[4]

பாறைகள் புவி மேற்பரப்புக்குக் கீழே ஆழத்திற்குத் தள்ளப்படும்போது அவை உருகிக் கற்குழம்பு ஆகின்றன. மேற்படி கற்குழம்பு உருகிய திரவ நிலையில் தொடர்ந்தும் இருப்பதற்கான சூழல் இல்லாது போகும்போது, அது குளிர்ந்து திண்மமாகித் தீப் பாறையாக உருவாகும். இவ்வாறு புவிக்கடியில் உருவாகும் தீப் பாறைகள், ஊடுருவிய பாறைகள் (intrusive rocks) அல்லது பாதாளப் பாறைகள் (plutonic rocks) என அழைக்கப்படுகின்றன. இந்த நிகழ்முறையின் போது கற்குழம்பு மிக மெதுவாகவே குளிர்ந்து திண்மமாவதால், இவ்வாறு உருவாகும் பாறைகள் கரடுமுரடான (பெருப்பருக்கை = coarse-grained) பரப்புத்தோற்றம் (texture) கொண்டு அமைகின்றன. கற்குழம்பு, எரிமலை வெடிப்புப் போன்ற நிகழ்வுகள் காரணமாக வெளியேறி வளிமண்டலத்துள் வரும்போது அது விரைவாகக் குளிர்ச்சியடைகிறது. இவ்வாறு உருவானவை தள்ளற் பாறைகள் (extrusive rocks) அல்லது எரிமலைப் பாறைகள் (volcanic rocks) எனப்படுகின்றன. இத்தகைய பாறைகள் கரடுமுரடற்ற (நுண்பருக்கை = fine-grained) அல்லது வளவளப்பான பரப்புத்தோற்றம் கொண்டவையாக உருவாகின்றன. சில சமயம் இக் கற்குழம்பு குளிர்தல் மிக வேகமாக நடைபெறுவதால் படிகங்களாக (crystals) உருவாக முடியாமல் இயற்கைக் கண்ணாடியாக மாறுகிறது. மூன்று வகைப் பாறைகளில் எதுவும் உருகித் தீப்பாறையாக ஆகமுடியும்.

மேற்கண்ட மூன்று முக்கிய பாறைகளை உருவாக்கும் தாதுக்களை புவியியலாளர்கள் மதிப்பீடு செய்கின்றனர். மேலும் பாறைகளில் உள்ள தாதுக்களுக்கேற்ப அவற்றின் நிறமும் மாறுபடுகிறது. ஒவ்வொரு பாறையும் அதற்குரிய பௌதீகப் பண்பினைப் பெற்றுள்ளது. இதற்கேற்ப பல்வேறு ஆய்வுகள் நடத்தப்பட்டு வரையறை செய்யப்படுகின்றன. தாது கண்டறியும் சோதனைகள் கீழ்கண்டவாறு அமைகின்றன.

மிளிர்வு (Luster) :உலோகம் மற்றும் உலோகம் அல்லாத பண்புகளை பாறை மேற்பரப்பில் இருந்து பிரதிபலிக்கும் ஒளி மூலம் அளவிடுதல். .
நிறம் : பல பாறைகள் அவற்றின் நிறங்களைக் கொண்டே வகைப்படத்தப்படுகின்றன. ஆயினும் பாறைகளில் கலந்துள்ள மாசுக்கள் அவற்றின் நிறத்தை மாற்றக்கூடும்
கீற்று வண்ணம் (Streak): பீங்கான் தட்டை சிறிய பாறைத்துண்டால் கிறும் போது அத்தட்டில் ஏற்படும் நிறக்கீற்றைக் கொண்டு பாறையிலுள்ள தாதுவை கண்டிறியலாம்
கடினத்தன்மை: பாறையை கிறும் போதோ உடைக்கும் போதோ அதிலிருந்து தாங்கும் திறனைக் கொண்டு கடினத்தன்மை நிர்ணயிக்கப்படுகிறது.
உடையும் வடிவவிதம் (Breakage Pattern) :ஒரு கனிமப்பாறையில் முறிவு அல்லது பிளவு காணப்படலாம். ஒத்திசைவான இடைவெளிகளாலும், நெருக்கமான இடைவெளிகளோடு இணைந்திருக்கும் பிளவுகளைக் கொண்டும் அவற்றிறுள்ள தனிமப்பண்புகள் கண்டறியப்படுகின்றன.
குறிப்பிடும்படியான ஈர்ப்புசக்தி: குறிப்பிட்ட பருமனளவுள்ள தாது குறிப்பிட்ட எடையளவைக் காட்டுதல்
நுரைத்தெழல் (Effervescence): HCL அமிலத்துளியை விடும் போது நுறைத்துப்பொங்குதல்
காந்தப்பண்பு (Magnetism):காந்தத்தைக் கொண்டு காந்தப்பண்பு அளவிடப்படுகிறது.
சுவை (Taste): தாதுக்கள் பெரும்பாலும் ஹாலைடு (உப்பினம்) பண்பான உப்புச்சுவையுடன் உள்ளன.
மனம் (Smell) : தாதுக்கள் குறிப்பிடத்தக்க மனத்தினை உடையன.உதாரணமாக கந்தகம் (sulfur) அழுகிய முட்டை வாசனையை வெளிப்படுத்துகிறது ^[5]

.

நிலவியல் கடிகாரம்

நிலவியல் கடிகாரமானது பூமி தன் வாழ்நாளில் சந்தித்த மாற்றங்களை கண்க்கிடப்பட்டு உருவானதாகும்^[6] It is bracketed at the old end by the dates of the earliest solar system material at 4.567 Ga,^[7].பூமியின் அச்சு , சரிவு ஆகியவற்றில் மாற்றம் ஏற்படும் பொழுது பூமியில் சில மாற்றங்களும், இயற்கை அழிவுகளும் நடைபெறும் அவற்றை கணக்கிட நிலவியல் கடிகாரங்கள் பயன்படுகின்றன.இது போன்ற பூமியின் மாற்றத்தினால் உருவானவையே சாகாரா பாலைவனமும்,இமயமலை சிகரமும் ஆகும்</ref> (gigaannum: billion years ago) and the age of the Earth at 4.54 Ga^[8]^[9].

பூமியில் ஏற்பட்ட குறிபிடத்தக்க மாற்றங்கள்

4.567 Ga: சூரிய குடும்பம் உருவான ஆண்டு ^[7]
4.54 Ga: பூமி வளர்ச்சி அடைந்த வருடம்^[8]^[9]
4 Ga: பூமி முதல் அழிவை மேற்கொண்ட ஆண்டு
3.5 Ga: ஒளிச்சேர்க்கை ஆரம்பித்த ஆண்டு
2.3 Ga: உயிர்வளி உருவான ஆண்டு
730–635 Ma : உயிர் வாழ ஏற்றதாக மாறப்பட்ட ஆண்டு
542± 0.3 Ma: உயிர்கள் வாழத்தொடங்கின.
380 Ma: முதுகெலும்புடைய உயிர்கள் வாழத்தொடங்கின
250 Ma: அழிவு ஏற்பட்டு 90 சதவிகித உயிர்கள் இறந்தன.
65 Ma: டயனோசார்களின் யுகம் அழிந்தது
7 Ma – மனிதர்கள் வாழ்க்கை ஆரம்பித்தது
7 Ma: முதல் மனிதன் உருவாகினான்
3.9 Ma: தற்போதைய மனித் இனம் உருவானது.

ga-பில்லியன் வருடங்கள்(ஆயிரம் மில்லியன் வருடங்களைக் கொண்டது ஆகும்) ma-மில்லியன் வருடங்கள்

முக்கியமான நிலவியற் கொள்கைகள்

நிலவியலில் பல முக்கியமான கொள்கைகள் உள்ளன. இவற்றுள் பெரும்பாலானவை, பூயின் பல்வேறு படைகள் உருவான விதங்களை விளக்கவும், அப் படைகளின் ஒன்றுக்கொன்று சார்பான வயதுகளைக் கணிக்கவும் பயன்படுகின்றன.

ஊடுருவற் தொடர்புகள் கொள்கை (The Principle of Intrusive Relationships)

குறுக்கு வெட்டுத் தொடர்புகள் கொள்கை (The Principle of Cross-cutting Relationships)