चला पाहूया, खनिज निर्मितीचे विस्मयकारक भूगर्भीय रहस्य आणि त्यांची वैशिष्ट्ये

आपण आपल्या परिसराची खनिजांशिवाय कल्पनाही करू शकत नाही. ती आपल्या निसर्गात सर्वत्र उपस्थित आहेत. त्यांची निर्मिती एक विशेष भूगर्भीय प्रक्रिया आहे, ज्याबद्दल आपण आज शिकत आहोत. पृथ्वी विविध प्रकारच्या मूलतत्त्वांनी (elements) बनलेली आहे. ही मूलतत्त्वे पृथ्वीच्या बाहेरील थरात (भू-कवच) घन स्वरूपात आणि अंतर्गत भागात गरम व वितळलेल्या (molten) स्वरूपात आढळतात.

पृथ्वीच्या एकूण भू-कवचापैकी (crust) सुमारे 98 टक्के भाग खालील आठ मूलतत्त्वांनी बनलेला आहे: ऑक्सिजन (Oxygen), सिलिकॉन (Silicon), ॲल्युमिनियम (Aluminum), लोह (Iron), कॅल्शियम (Calcium), सोडियम (Sodium), पोटॅशियम (Potassium) आणि मॅग्नेशियम (Magnesium).

भू-कवचातील मूलतत्त्वे क्वचितच एकटी आढळतात, पण ती सहसा इतर मूलतत्त्वांसोबत एकत्र येऊन विविध पदार्थ तयार करतात. या पदार्थांनाच खनिजे (minerals) म्हणून ओळखले जाते. अशा प्रकारे, खनिज हा नैसर्गिकरित्या आढळणारा (naturally occurring) सेंद्रिय (organic) आणि असेंद्रिय (inorganic) पदार्थ आहे.

खनिजे पृथ्वीवर कुठेही तयार होऊ शकतात—अगदी पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर (surface) सुद्धा. खनिजांची निर्मिती मुख्यतः त्यांच्या स्रोत वातावरणातील भौतिक (physical) आणि रासायनिक (chemical) परिस्थितीवर अवलंबून असते.

• खनिज निर्मितीचे भूगर्भीय वातावरण

१. जल-औष्णिक वातावरण (Hydrothermal Environments)

पृथ्वीवरील सर्वात कोरड्या ठिकाणीही खनिजे तयार होण्यामध्ये पाण्याचा सहभाग असतो. जल-औष्णिक (Hydrothermal) प्रक्रियांसाठी गरम पाण्याची आवश्यकता असते, जे खनिजे विरघळवते आणि त्यांचे घटक, भेगांमधून (fractures) आणि सच्छिद्र खडकांमधून (porous rocks) पाणी जिथे जाईल तिथे वाहून नेते. पाणी जसजसे प्रवास करते तसतसे ते थंड होते—किंवा इतर परिस्थिती बदलते—आणि विरघळलेले पदार्थ आजूबाजूच्या खडकांमधील मोकळ्या जागांमध्ये जमा होऊ शकतात, ज्यामुळे खनिजांच्या शिरा (veins) किंवा पॉकेट्स (pockets) तयार होतात.

२. रूपांतरित वातावरण (Metamorphic Environments)

रूपांतरित खडकांचे त्यांचे पूर्वीचे "जीवन" होते. मूळ खडकातील खनिजे एका विशिष्ट परिस्थितीत तयार झालेली होती, पण नंतर ती पृथ्वीच्या कवचात उष्णता, दाब आणि पाण्याच्या च्या विपुलतेच्या भिन्न परिस्थितींना सामोरे जातात. त्या बदलांना प्रतिसाद म्हणून, त्यांनी नवीन परिस्थितीत स्थिर असलेल्या खनिजांमध्ये रूपांतरित होण्यास सुरुवात केली. रूपांतरित खडक आणि खनिजे गतिमान पृथ्वीचा इतिहास नोंदवतात.

३. अग्निज वातावरण (Igneous Environments)

अग्निज खडक आणि खनिजे वितळलेल्या खडकापासून घट्ट होतात. पृथ्वीच्या कवचाखालील वितळलेल्या खडकाला मॅग्मा (magma) म्हणतात आणि जमिनीवर वाहत असताना त्याला लावा (lava) म्हणतात. हे खडक आणि त्यांचे खनिज घटक, खालीलप्रमाणे, पृथ्वी आणि इतर खडकाळ ग्रहांच्या निर्मितीच्या प्रक्रियेचा परिणाम आहेत. अग्निज वातावरण हे भू-कवचाच्या पुनर्चक्रणासाठी (recycling) अविभाज्य आहेत; ते खंडीय पट्ट्यांची ग्रॅनाइट मुळे (granite roots) आणि महासागराखालील बेसाल्टिक खडक तयार करतात. आपल्या गतिमान ग्रहाचा अभ्यास करणाऱ्यांसाठी, अग्निज खडक आणि खनिजे पृथ्वीच्या खोल प्रक्रियेत डोकावण्याची खिडकी आहेत.

४. पेग्मॅटायटिक वातावरण (Pegmatitic Environments)

पेग्मॅटाईट्स हा एक विशेष प्रकारचा अग्निज खडक आहे, ज्याची ओळख मोठ्या, कधीकधी प्रचंड, एकमेकांत जोडलेल्या स्फटिकांमुळे (interlocking crystals) होते – ज्यात काहीवेळा दुर्मिळ मूलतत्त्वे (rare elements) असलेली असामान्य खनिजे असतात. मोठे स्फटिक सहसा दर्शवतात की मॅग्मा हळू हळू थंड झाला, ज्यामुळे स्फटिकांना दीर्घकाळ वाढण्यास वेळ मिळाला, परंतु पेग्मॅटाईट्स या नियमाला अपवाद आहेत. विशेष परिस्थिती, विशेषत: पाण्याची समृद्धी, त्यांना वेगाने, कधीकधी फक्त काही दिवसांत, घट्ट होण्यास अनुमती देतात. पेग्मॅटाईट्स हे रत्नजडित दगड (gemstones), उद्योग आणि दुर्मिळ मूलतत्त्वांच्या धातुकांचे (ores) स्रोत आहेत.

५. अपक्षय वातावरण (Weathering Environments)

पृथ्वी नेहमी बदलत असते. जेव्हा खडक आणि खनिजे तिच्या पृष्ठभागावर उघडकीस येतात, तेव्हा अपक्षय प्रक्रिया त्यांना हवा, पाणी, बर्फ आणि जीवसृष्टीच्या संपर्कात येऊन बदलते. अपक्षय सोबत अनेकदा झिज (erosion) किंवा वाहणारे पाणी, वारा, बर्फ आणि गुरुत्वाकर्षणामुळे अपक्षय झालेल्या सामग्रीचे वहन (transportation) असते. अपक्षय पृथ्वीच्या गतिशील बांधकाम प्रक्रियांना प्रतिवाद करते आणि लाखो वर्षांमध्ये, या प्रक्रियेमुळेच पृथ्वीवरील जीवसृष्टीच्या – आपल्यासह – अस्तित्वासाठी महत्त्वपूर्ण असलेले चिकणमाती (clays), माती (soils) आणि क्षार (salts) तयार झाले आहेत.

• खनिजांची भौतिक वैशिष्ट्ये 

खनिजांमध्ये विशिष्ट मापदंडांवर आधारित विविध वैशिष्ट्ये आणि प्रकार आहेत. खनिजांची भौतिक वैशिष्ट्ये खालीलप्रमाणे आहेत:

1. बाह्य स्फटिक रूप (External crystal form):

रेणूंच्या अंतर्गत व्यवस्थेद्वारे निश्चित केले जाते: उदा. क्यूब्स (Cubes), ऑक्टाहेड्रॉन्स (Octahedrons), षटकोनी प्रिझम (Hexagonal prisms), इत्यादी.

2. विभंगण / पाटन (Cleavage):

दिलेल्या दिशांमध्ये तुटण्याची प्रवृत्ती, ज्यामुळे तुलनेने सपाट पृष्ठभाग तयार होतात. हा रेणूंच्या अंतर्गत व्यवस्थेचा परिणाम आहे. एका किंवा अधिक दिशांमध्ये आणि कोणत्याही कोनात एकमेकांना विभंगण होऊ शकते.

3. भंग (Fracture):

अंतर्गत रेणूंची व्यवस्था खूप गुंतागुंतीची असते. येथे रेणूंचे कोणतेही पाटन पृष्ठभाग नसतात. स्फटिक अनियमित पद्धतीने तुटतो, पाटनाच्या पृष्ठांनुसार नाही.

4. चकाकी / दीप्ती (Luster):

रंगाचा विचार न करता पदार्थाचे स्वरूप. प्रत्येक खनिजाची स्वतःची विशिष्ट चकाकी असते, जसे की धातुसदृश (metallic), रेशमी (silky), चमकदार (glossy) इत्यादी.

5. रंग (Color):

काही खनिजांचा रंग त्यांच्या रेणूंच्या रचनेमुळे निश्चित होतो: उदा. मॅलाकाइट (malachite), ॲझुराइट (azurite), चालकोपायराईट (chalcopyrite) इत्यादी. काही खनिजांना अशुद्धतेमुळे (impurities) रंग येतो. उदाहरणार्थ, अशुद्धतेमुळे क्वार्ट्झ (quartz) पांढरा, हिरवा, लाल, पिवळा इत्यादी रंगांचा असू शकतो.

6. रेखा (Streak):

हा कोणत्याही खनिजाच्या बारीक केलेल्या पावडरचा रंग आहे.  हा रंग खनिजाच्या रंगासारखा असू शकतो किंवा वेगळाही असू शकतो.

मॅलाकाइट हिरवा असतो आणि हिरवी रेखा देतो, तर फ्लोराईट (fluorite) जांभळा किंवा हिरवा असूनही पांढरी रेखा देतो.

7. पारदर्शकता (Transparency):

पारदर्शक – ह्या खनिजांमधून प्रकाशाचे किरण आरपार जातात, ज्यामुळे वस्तू स्पष्टपणे दिसू शकतात.

अर्धपारदर्शक (Translucent): प्रकाशाचे किरण खनिजातून आरपार जातात, परंतु ते विखुरले जातात, ज्यामुळे वस्तू स्पष्टपणे दिसू शकत नाहीत.

अपारदर्शक (Opaque): खनिजातून प्रकाश अजिबात आरपार जात नाही.

8. संरचना (Structure):

वैयक्तिक स्फटिकांची विशिष्ट मांडणी:

बारीक, मध्यम किंवा खडबडीत दाणेदार (Fine, medium or coarse grained).

तंतुमय (Fibrous): वेगळे होणारे, पसरलेले, radiating.

9. कठिणता (Hardness):

हे वैशिष्ट्य खोडले जाण्यास (scratched) होणारा सापेक्ष (relative) प्रतिकार आहे.

10. विशिष्ट गुरुत्व (Specific gravity):

एका विशिष्ट वस्तूचे वजन आणि तेवढ्याच पाण्याच्या वजनाचे गुणोत्तर; वस्तूचे वजन हवेत केले जाते आणि नंतर पाण्यात केले जाते आणि हवेतील वजनाला दोन्ही वजनाच्या फरकाने भागले जाते.

संदर्भ 

1. https://tinyurl.com/ycyfcspc

2. https://tinyurl.com/3bsfe632

3. https://tinyurl.com/466z3nkx