कार्स्ट स्थलाकृति: घोल से अपक्षय, सतह और भूमिगत आकृतियाँ, भारतीय उदाहरण

कार्स्ट स्थलाकृति वह ख़ास भूदृश्य है जो घुलने वाली चट्टान पर बनता है — ज़्यादातर चूना पत्थर पर, लेकिन डोलोमाइट और कभी-कभी जिप्सम पर भी — जब भूजल लंबे भूवैज्ञानिक समय में चट्टान को घोलता रहता है। यह नाम आज के स्लोवेनिया के कार्स्ट पठार से आया है, जहाँ उन्नीसवीं सदी में इन आकृतियों का पहली बार वर्णन हुआ, और अब यह नाम दुनिया के हर उस इलाक़े के लिए चलता है जहाँ वैसी ही चट्टान वैसे ही स्थलरूप बनाती है। कार्स्ट भूदृश्य दूर से पहचान में आ जाते हैं: चेचक जैसे धब्बों वाली सतह, बीच रास्ते ग़ायब होती धाराएँ, सूखी घाटियाँ, और ऐसी पूरी नदी व्यवस्थाएँ जो ज़मीन के नीचे चली जाती हैं और कई किलोमीटर दूर सोते बनकर फिर बाहर निकलती हैं।

कार्स्ट का रसायन दरअसल घोल से होने वाले अपक्षय (solution weathering) का रसायन है, जो अपक्षय के प्रकार वाले बड़े परिवार की एक शाखा है। बारिश का पानी हवा से और मिट्टी के जैविक पदार्थ से कार्बन डाइऑक्साइड सोख लेता है और हल्का कार्बोनिक अम्ल बन जाता है। जहाँ यह अम्ल चूना पत्थर से मिलता है, वहाँ चट्टान का कैल्शियम कार्बोनेट इससे क्रिया करके कैल्शियम बाइकार्बोनेट बनाता है, जो पानी में घुल जाता है और घुला हुआ ही बह जाता है। लाखों साल तक चट्टान के इस धीमे रासायनिक कटाव से दरारें खुलती हैं, जोड़ चौड़े होते हैं, गुफाएँ बनती हैं, और सतह पर वे आकृतियाँ उभरती हैं जिनसे कार्स्ट पहचाना जाता है।

भारत में चूना पत्थर कई इलाक़ों में है — सबसे ज़्यादा कडप्पा और विंध्य बेसिन में, हिमालय के कुछ हिस्सों में, और मेघालय के पठार पर। जहाँ बारिश ख़ूब होती है और चूना पत्थर की परत काफ़ी मोटी है, वहाँ क्लासिक कार्स्ट आकृतियाँ बनी हैं। आंध्र प्रदेश की बोर्रा गुफाएँ, उसी राज्य की बेलम गुफाएँ, और मेघालय की माउस्माई तथा क्रेम लिआट प्राह गुफाएँ किताबी भारतीय उदाहरण हैं और भूगोल के पेपर में बार-बार आती रहती हैं।

कार्स्ट बनने का रसायन

रसायन इतना सीधा है कि एक लाइन में लिखा जा सकता है। कार्बन डाइऑक्साइड पानी से मिलकर कार्बोनिक अम्ल बनाती है, और कार्बोनिक अम्ल कैल्शियम कार्बोनेट से क्रिया करके कैल्शियम बाइकार्बोनेट बनाता है। बाइकार्बोनेट घुलनशील है और बहकर निकल जाता है। शुद्ध रूप में समीकरण यह है: CaCO3 + H2O + CO2 -> Ca(HCO3)2। चूना पत्थर का जो भी अणु इस समीकरण से गुज़रा, वह चट्टान से हट गया। नम जलवायु में मोटी चूना पत्थर परत पर यही समीकरण एक करोड़ साल तक चलाइए, गुफाएँ बन जाती हैं।

पानी कितना अम्लीय है, इसी से तय होता है कि घोल कितना तेज़ काम करेगा। साफ़ बारिश के पानी का pH क़रीब 5.6 होता है, क्योंकि उसमें हवा की CO2 घुली रहती है। मिट्टी से होकर गुज़रा पानी जड़ों की साँस और जैविक सड़न से और CO2 उठा लेता है, जिससे pH और नीचे चला जाता है। प्रदूषण से बनी अम्लीय वर्षा इसे और भी नीचे ले जा सकती है। शीतोष्ण जलवायु में ज़्यादा CO2 और कम तापमान का मेल अक्सर कार्स्ट को उष्णकटिबंध के मुक़ाबले ज़्यादा तेज़ बना देता है, हालाँकि उष्णकटिबंधीय कार्स्ट भी हर उस जगह मिलता है जहाँ बारिश काफ़ी होती है।

ध्यान देने की बात यह है कि हालात बदलने पर यही समीकरण उल्टा भी चलता है। जब कैल्शियम बाइकार्बोनेट से भरा पानी किसी गुफा में पहुँचता है और उसमें से CO2 निकलकर गुफा की हवा में चली जाती है, तो कैल्शियम कार्बोनेट घोल से बाहर आकर जम जाता है। स्टैलेक्टाइट, स्टैलेग्माइट और गुफा के दूसरे जमाव इसी तरह बनते हैं, और यही वजह है कि कार्स्ट भूदृश्य में हटने वाली आकृतियाँ (सिंकहोल, गुफाएँ, घाटियाँ) और जमने वाली आकृतियाँ (गुफा की संरचनाएँ, ट्रैवर्टीन) — दोनों दिखती हैं।

चूना पत्थर ही क्यों, बाक़ी चट्टानें क्यों नहीं

यह रसायन इस बात पर टिका है कि चट्टान ज़्यादातर कैल्शियम कार्बोनेट की बनी हो, जो चूना पत्थर पर पूरी तरह लागू होता है और डोलोमाइट (कैल्शियम मैग्नीशियम कार्बोनेट) पर कुछ कम। बाक़ी ज़्यादातर आम चट्टानें सिलिकेट हैं, जो इतनी धीरे घुलती हैं कि किसी ठीक-ठाक समय में कार्स्ट आकृतियाँ बना ही नहीं सकतीं। जिप्सम और नमक अपनी तरह की कार्स्ट जैसी आकृतियाँ बनाते हैं, पर छोटे पैमाने पर, क्योंकि ये चूना पत्थर से भी ज़्यादा घुलनशील हैं और इनसे बने स्थलरूप जमने से पहले ही बैठ जाते हैं। असली, बड़े पैमाने वाला कार्स्ट भूदृश्य चूना पत्थर का ही भूदृश्य होता है।

कार्स्ट के पहचानने लायक़ स्थलाकृति बनने के लिए चार शर्तें एक साथ पूरी होनी चाहिए। चट्टान मोटी, शुद्ध और अच्छी तरह जोड़ों वाली हो। जलवायु इतनी बारिश दे कि रसायन चलता रहे। जल निकासी घुले हुए माल को जगह से बहाकर ले जा सके। और समय काफ़ी हो, आम तौर पर लाखों साल, ताकि यह धीमा रसायन दिखने लायक़ आकृतियाँ बना सके।

सतह पर बनने वाली कार्स्ट आकृतियाँ

सिंकहोल और डोलाइन

सिंकहोल सतह की सबसे सरल और सबसे पहचानी जाने वाली कार्स्ट आकृति है, और इसका अंतरराष्ट्रीय नाम डोलाइन है। डोलाइन एक बंद गड्ढा होता है, मोटे तौर पर गोल या अंडाकार, जिसका पानी किसी सतही धारा में जाने के बजाय सीधे नीचे के कार्स्ट जलभृत (aquifer) में उतर जाता है। डोलाइन दो तरह से बनते हैं। घोल वाला डोलाइन तब बढ़ता है जब सतह का पानी किसी हल्के गड्ढे में जमा होकर नीचे के चूना पत्थर को घोलता है और गड्ढा धीरे-धीरे धँसता जाता है। ढहने वाला डोलाइन तब बनता है जब नीचे की किसी गुफा की छत बैठ जाती है और सतह ख़ाली जगह में गिर जाती है। दोनों का नतीजा भूदृश्य पर बिखरे कटोरे या क़ीप जैसे गड्ढे हैं, कभी कुछ मीटर चौड़े, कभी सैकड़ों मीटर।

डोलाइन अक्सर चूना पत्थर के जोड़ों की सीध में क़तार बनाकर बैठते हैं, और अच्छी तरह विकसित कार्स्ट सतह पर डोलाइनों का नक़्शा चेचक के दागों के किसी झुंड जैसा दिखता है, जो सतही जल निकासी को पूरी तरह अनदेखा कर देता है।

उवाला

जब पास-पास के कई डोलाइन बढ़ते-बढ़ते आपस में मिल जाते हैं, तो जो बनता है वह उवाला है — एक जुड़ा हुआ गड्ढा, जिसका किनारा लहरदार होता है और उसी से पता चलता है कि पहले यहाँ अलग-अलग डोलाइन थे। उवाला अकेले डोलाइन से बड़ा होता है, कभी एक किलोमीटर या उससे भी ज़्यादा चौड़ा, पर असली पोल्ये से छोटा और ज़्यादा बेतरतीब। डोलाइन से उवाला बनने का सफ़र धीरे-धीरे तय होता है, जैसे-जैसे घोल पास-पास के गड्ढों के बीच की दीवारें हटाता जाता है।

पोल्ये

पोल्ये सतह के कार्स्ट गड्ढों में सबसे बड़ा है — एक लंबा बेसिन जिसका फ़र्श सपाट होता है और जो कभी-कभी दसियों किलोमीटर लंबा होता है। पोल्ये में आम तौर पर एक तरफ़ खड़ी दीवार होती है, एक लंबा सपाट फ़र्श जो कार्स्ट जलभृत का स्तर उठने पर मौसम के हिसाब से डूब जाता है, और एक या ज़्यादा निगलने वाले छेद जिन्हें पोनोर कहते हैं और जो फ़र्श का पानी नीचे की व्यवस्था में उतार देते हैं। क्लासिक पोल्ये पश्चिमी बाल्कन के डिनारिक कार्स्ट में हैं, जहाँ से यह शब्द आया, लेकिन यह स्थलरूप हर उस अच्छी तरह विकसित चूना पत्थर वाले इलाक़े में मिलता है जहाँ बारिश काफ़ी हो।

कैरन और लापिए

छोटे पैमाने पर, नंगी चूना पत्थर सतह पर नालीदार, खाँचेदार या गड्ढेदार सूक्ष्म-उभार बन जाता है, जिसे कैरन कहते हैं, या फ़्रांसीसी शब्दावली में लापिए। खाँचे वहाँ बनते हैं जहाँ से सतह का पानी बहता है, और गड्ढे वहाँ बैठते हैं जहाँ मिट्टी की जेबें जैविक अम्ल जमा कर देती हैं। खुली कार्स्ट सतह पर चलना दरअसल सेंटीमीटर के पैमाने पर तराशी हुई मूर्तिकला पर चलना है। दक्षिणी चीन का यांगशुओ कार्स्ट और पश्चिमी आयरलैंड का बरन किताबी उदाहरण हैं, लेकिन कैरन गीली जलवायु में हर खुली चूना पत्थर सतह पर मिल जाता है।

ग़ायब होती धाराएँ और सूखी घाटियाँ

कार्स्ट पर सतही जल निकासी अजीब ढंग से चलती है। धाराएँ सतह पर बहती हैं, किसी डोलाइन या दरार तक पहुँचती हैं, चट्टान में उतर जाती हैं और ग़ायब हो जाती हैं। पीछे जो घाटी रह जाती है, उसे सूखी घाटी कहते हैं। यह घाटी तब कटी थी जब कार्स्ट अपने शुरुआती दौर में था और पानी सतह पर बहता था; बाद में जल निकासी नीचे चली गई और घाटी छूट गई। स्लोवेनिया का कार्स्ट पठार ऐसी सूखी घाटियों से भरा है जिनमें कोई नदी नहीं है। यही पैटर्न मेघालय के कार्स्ट और हिमालय की चूना पत्थर पट्टियों में भी दिखता है।

ज़मीन के नीचे बनने वाली कार्स्ट आकृतियाँ

गुफाएँ

गुफा कार्स्ट की सबसे पहचानी जाने वाली भूमिगत आकृति है। गुफाएँ तब बनती हैं जब भूजल चूना पत्थर के जोड़ों, परत-तलों और भ्रंश क्षेत्रों के साथ-साथ बहने लगता है और इन्हीं रास्तों पर चट्टान को ज़्यादा घोलता है, यहाँ तक कि इतने बड़े रास्ते खुल जाते हैं कि इंसान उनमें चल सके। भारतीय गुफाओं में पूर्वी घाट की अनंतगिरि पहाड़ियों की बोर्रा गुफाएँ, आंध्र प्रदेश में तड़िपत्री के पास की बेलम गुफाएँ (देश की दूसरी सबसे लंबी गुफा व्यवस्था), मेघालय की क्रेम लिआट प्राह और क्रेम माउम्लुह गुफाएँ (देश की सबसे लंबी, दोनों जयंतिया और खासी पहाड़ियों में), और चेरापूँजी के पास की माउस्माई गुफाएँ शामिल हैं।

भारत का हर कार्स्ट इलाक़ा थोड़ी अलग कहानी कहता है। बोर्रा गुफाएँ पूर्वी घाट की खोंडालाइट-चूना पत्थर पट्टी में हैं, और गोस्थनी नदी इस व्यवस्था के एक हिस्से से होकर बहती है। आंध्र प्रदेश की बेलम गुफाएँ कडप्पा चूना पत्थर में हैं और क्षैतिज रूप से लगभग साढ़े तीन किलोमीटर तक जाती हैं। मेघालय की गुफाएँ क्रिटेशियस-टर्शियरी चूना पत्थर में हैं, जो पठार के दक्षिणी ढलान पर खुला हुआ है और जहाँ चेरापूँजी तथा मौसिनराम की बारिश दुनिया में सबसे ज़्यादा में गिनी जाती है। मोटा चूना पत्थर, ज़ोरदार बारिश और ऊँचाई का बड़ा फ़र्क़ — इन तीनों के मेल ने देश की सबसे बड़ी गुफा व्यवस्थाएँ यहीं बनाई हैं।

स्टैलेक्टाइट और स्टैलेग्माइट

गुफा के भीतर वही रसायन उल्टा चलकर नए जमाव खड़े करता है जिसने चूना पत्थर घोला था। छत से रिसता कैल्शियम बाइकार्बोनेट भरा पानी गुफा की हवा में CO2 छोड़ देता है, और कैल्शियम कार्बोनेट क्रिस्टल बनकर जम जाता है। छत से लटकती बूँदें परत दर परत जोड़कर स्टैलेक्टाइट बनाती हैं (यह ग्रीक शब्द से आया है, जिसका मतलब है टपकने वाला)। जो बूँदें फ़र्श पर गिरकर ऊपर की ओर ढाँचा खड़ा करती हैं, वे स्टैलेग्माइट बनाती हैं (ग्रीक में जिसका मतलब है नीचे टपकने वाला)। जब कोई स्टैलेक्टाइट और स्टैलेग्माइट एक-दूसरे की ओर बढ़ते हुए जुड़ जाते हैं, तो जो बनता है उसे स्तंभ कहते हैं, कभी-कभी पिलर भी।

भारतीय किताबें जो तरकीब सिखाती हैं वह यह है: “stalactites hang tight” (छत से, ceiling के C के साथ) और “stalagmites might grow up” (ज़मीन से, ground के G के साथ)। बढ़ने की रफ़्तार धीमी है: सौ साल में कुछ सेंटीमीटर आम बात है, बहुत टपकने वाली गुफाओं में इससे तेज़ और ठंडी या सूखी गुफाओं में इससे धीमी। बोर्रा की गुफा संरचनाएँ ख़ासतौर पर देखने लायक़ हैं, जहाँ आधे खुले मुहाने से आती रोशनी लंबे स्टैलेक्टाइटों को ऐसे रंगों में चमकाती है जो लोहे और मैंगनीज़ के हल्के अंश पर निर्भर करते हैं।

फ्लोस्टोन और बाक़ी सजावट

आम स्टैलेक्टाइट-स्टैलेग्माइट जोड़ी से आगे भी गुफाओं में कई तरह के दूसरे जमाव बनते हैं, जिन्हें मिलाकर स्पीलियोथेम कहा जाता है। फ्लोस्टोन कैल्शियम कार्बोनेट की वह चादर है जो तब जमती है जब पानी एक जगह टपकने के बजाय दीवार या फ़र्श पर बहता है। हेलिक्टाइट टेढ़े-मेढ़े स्टैलेक्टाइट हैं जो केशिका क्रिया के दम पर गुरुत्वाकर्षण के उल्टे बढ़ते हैं। सोडा स्ट्रॉ पतली खोखली नलियाँ हैं, जो तब बनती हैं जब हर बूँद गिरने से पहले सिर्फ़ एक बाहरी छल्ला छोड़ जाती है। गुफा मोती उथले कुंडों में बनते हैं, जहाँ पानी की हलचल कार्बोनेट के छोटे गोले लुढ़काती रहती है। पूरी सूची लंबी है और नाम कुछ विशेषज्ञों वाले हैं, पर स्पीलियोथेम मिलकर गुफाओं को देखने में अलग और विज्ञान के लिहाज़ से क़ीमती बनाते हैं, क्योंकि इनकी परतों में पुरानी जलवायु का रिकॉर्ड दर्ज रहता है।

भूमिगत नदियाँ और फ्रियाटिक नालियाँ

कार्स्ट व्यवस्था में जलस्तर के नीचे चट्टान पूरी तरह पानी से भरी रहती है, और वहाँ भूमिगत नदियाँ गुरुत्वाकर्षण से नहीं, जल दबाव से बहती हैं। ये फ्रियाटिक नालियाँ बहुत सारा पानी लंबी दूरी तक ले जा सकती हैं। जहाँ ये नालियाँ सतह से मिलती हैं, वहाँ कार्स्ट सोते बनकर निकलती हैं, और कभी-कभी इनका बहाव किसी बड़ी सतही नदी जितना होता है। मेघालय की घाटियों के सिरे पर बने सोते, क्रेम माउम्लुह व्यवस्था को पानी देने वाले सोते, और कडप्पा कार्स्ट के मौसमी सोते इसके भारतीय उदाहरण हैं।

भारत के कार्स्ट इलाक़े

भारत के बड़े कार्स्ट इलाक़े चूना पत्थर के खुले हुए हिस्सों के साथ-साथ चलते हैं।

मेघालय का पठार, ख़ासकर दक्षिणी खासी और जयंतिया पहाड़ियाँ, देश की सबसे लंबी और सबसे ज़्यादा गुफा व्यवस्थाएँ समेटे हुए है। यहाँ की बारिश, जो बंगाल की खाड़ी से आते मानसून के मेघालय की खड़ी दीवार से टकराकर ऊपर उठने से होती है, दुनिया में सबसे ज़्यादा में से एक है। मोटे क्रिटेशियस-टर्शियरी चूना पत्थर के साथ मिलकर इसने अकेले क्रेम लिआट प्राह में दसियों किलोमीटर नापे जा चुके रास्तों वाली गुफा व्यवस्था बना दी है।

कडप्पा बेसिन का आंध्र प्रदेश वाला कार्स्ट बेलम और बोर्रा दोनों गुफाओं को समेटता है, जो पर्यटन के लिहाज़ से भी लगातार देखी जाती हैं और पृथ्वी विज्ञान में पढ़ी भी जाती हैं। यहाँ का चूना पत्थर मेघालय के चूना पत्थर से पुराना, प्रोटेरोज़ोइक काल का है, और गुफा व्यवस्थाएँ छोटी पर अच्छी तरह विकसित हैं।

उत्तराखंड और हिमाचल प्रदेश के हिमालयी चूना पत्थर में छोटी कार्स्ट आकृतियाँ और कुछ नामी गुफाएँ हैं, हालाँकि खड़ी ढलान और सक्रिय भूगर्भीय हलचल कार्स्ट आकृतियों को उतनी ही तेज़ी से मिटा भी देती हैं जितनी तेज़ी से वे बनती हैं। उत्तराखंड की पाताल भुवनेश्वर गुफा हिमालय का सबसे जाना-पहचाना उदाहरण है, जिसकी संरचनाओं से धार्मिक महत्व भी जुड़ा है।

बस्तर का पठार और विंध्य के चूना पत्थर वाले कुछ खुले हिस्से भी कार्स्ट आकृतियाँ दिखाते हैं, हालाँकि ऊपर बताए बड़े इलाक़ों के मुक़ाबले छोटी और कम विकसित।

कार्स्ट, जल-व्यवस्था और ख़तरे

कार्स्ट भूदृश्य की जल-व्यवस्था आम सतही जल-व्यवस्था जैसी नहीं चलती। किसी सिंकहोल में गिरा प्रदूषण भूमिगत नालियों से होते हुए कुछ ही दिनों में कई किलोमीटर दूर जा सकता है और ऐसे सोतों तथा कुओं तक पहुँच सकता है जिनका अंदाज़ा सतही जलग्रहण वाली सोच से लगता ही नहीं। कार्स्ट जलभृत प्रदूषण के आगे बहुत नाज़ुक होते हैं, और इनकी हिफ़ाज़त के लिए जो मॉडलिंग चाहिए वह आम सरंध्र जलभृतों से कहीं ज़्यादा पेचीदा है। मेघालय के पठार की बड़ी आबादी कार्स्ट सोतों पर निर्भर है, इसलिए यह बात सीधे पीने के पानी की नीति से जुड़ जाती है।

दूसरा ख़तरा ढहने का है। कार्स्ट चट्टान के भीतर खोखली जगहें इतनी बड़ी हो सकती हैं कि ऊपर की सतह बैठ जाए, कभी-कभी तबाही की हद तक। इमारतें निगल जाने वाले सिंकहोल की ख़बरें फ़्लोरिडा, मैक्सिको और दक्षिणी चीन के कुछ हिस्सों से लगातार आती रहती हैं। भारत के कार्स्ट इलाक़ों में इस पैमाने पर शहरी धँसाव नहीं हुआ है, इसकी बड़ी वजह यह है कि यहाँ बसे कार्स्ट इलाक़े ग्रामीण हैं, लेकिन कार्स्ट पर कोई भी निर्माण करने से पहले धँसाव के जोखिम की भू-तकनीकी जाँच हमेशा ज़रूरी है।

भारतीय भू-आकृति विज्ञान के बड़े दायरे से इसका रिश्ता कई और अध्यायों से होकर जाता है। कार्स्ट अपक्षय दरअसल उसी रासायनिक घोल का एक ख़ास मामला है जिसे अपक्षय के प्रकार में देखा जाता है। जहाँ सतही नदियाँ भूमिगत व्यवस्था में गिरती हैं, वहाँ कार्स्ट भूदृश्य नदी-निर्मित स्थलरूपों के साथ-साथ रहते हैं। कार्स्ट की मिट्टी पतली और जगह-जगह बिखरी होती है और सिंधु-गंगा के मैदान की गहरी जलोढ़ मिट्टी या दक्कन की काली मिट्टी से उसका कोई मेल नहीं बैठता, पर यह फ़र्क़ ख़ुद पढ़ाने लायक़ बात है।

कार्स्ट स्थलाकृति और UPSC पाठ्यक्रम

UPSC के लिहाज़ से पूछे जाने लायक़ बातें तीन जगह जमा होती हैं। पहली, रसायन: कार्बोनिक अम्ल का चूना पत्थर पर असर, जिससे कैल्शियम कार्बोनेट घुलता है, और गुफाओं में उसी का उल्टा जमाव, जिससे स्टैलेक्टाइट और स्टैलेग्माइट बनते हैं। दूसरी, स्थलरूपों की सूची: सतह पर डोलाइन, उवाला, पोल्ये और नीचे गुफाएँ, स्टैलेक्टाइट, स्टैलेग्माइट, स्तंभ, स्पीलियोथेम। तीसरी, भारतीय उदाहरण: आंध्र प्रदेश में बोर्रा और बेलम, मेघालय में क्रेम लिआट प्राह और माउस्माई, उत्तराखंड में पाताल भुवनेश्वर।

प्रीलिम्स में आम तौर पर एक स्थलरूप के साथ उसकी एक बनने की प्रक्रिया या एक उदाहरण पूछा जाता है। मुख्य परीक्षा में सवाल ज़्यादातर जल संसाधन, पारिस्थितिक नाज़ुकपन, या कार्स्ट भूदृश्य और दूसरी भू-आकृतिक व्यवस्थाओं के फ़र्क़ पर आते हैं। अपक्षय के प्रकार से जोड़ सीधा है, क्योंकि कार्स्ट असल में घुलने वाली चट्टान पर घोल-अपक्षय का सतही और भूमिगत रूप ही है।

सामान्य प्रश्न