15चट्टानें और खनिज

सैम एक हाथ-लेंस लेकर रसोई के काउंटर पर झुकता है। चमकाया हुआ पत्थर, जो दूर से धूसर दिखता है, कणों की एक भीड़ बन जाता है: गुलाबी कण, सफ़ेद कण, काँच जैसे धूसर कण और नन्हे काले कण जो रोशनी पड़ने पर चमकते हैं। हर कण के समतल, चमकीले फलक हैं, और कण किसी पहेली के टुकड़ों की तरह आपस में फ़िट बैठते हैं। ये क्या हैं?

पहले से ज्ञात

चट्टानें पृथ्वी की भूपर्पटी का कठोर पदार्थ हैं: उन्हें तोड़कर पत्थर बनाए जा सकते हैं, नदियाँ उन्हें लुढ़काकर कंकड़ बना देती हैं, और पीसकर रेत (अध्याय 5)। पानी, बर्फ़ और हवा चट्टानों को घिसते हैं (अपक्षय), टुकड़ों को दूर ले जाते हैं (अपरदन) और उन्हें और नीचे गिरा देते हैं (निक्षेपण) (अध्याय 10)। ज्वालामुखी पर पिघली चट्टान लावा बनकर निकलती है (अध्याय 8)।

15.1 चट्टान खनिजों से बनी होती है

काउंटर के कण खनिज हैं, और पत्थर एक ग्रेनाइट है।

परिभाषा 15.1 (खनिज)

खनिज एक प्राकृतिक ठोस पदार्थ है, जिसे जीवों ने नहीं बनाया, जिसकी बनावट हमेशा एक-सी होती है और जिसके परमाणु एक नियमित ढंग से सजे होते हैं। चट्टान एक खनिज से या, ज़्यादातर, आपस में चिपके कई खनिजों से बनी होती है।

ग्रेनाइट ज़्यादातर तीन खनिजों से बना है: फ़ेल्डस्पार (गुलाबी या सफ़ेद), क्वार्ट्ज़ (धूसर और काँच जैसा) और अभ्रक (काला या चाँदी जैसा, पतली चमकीली परतों में)। दूसरी चट्टानें एक ही खनिज से बनी होती हैं: उदाहरण के लिए, चूना पत्थर लगभग केवल कैल्साइट से बना है।

15.2 क्रिस्टल

लेंस के नीचे बहुत-से खनिज कणों में समतल, चमकीले फलक और सीधे किनारे दिखते हैं। जहाँ किसी खनिज को चट्टान के किसी खोखले में खुलकर बढ़ने की जगह मिली है, वहाँ वह एक क्रिस्टल बनाता है: समतल फलकों से घिरा, नियमित आकार का एक ठोस। उसका आकार उसके परमाणुओं की नियमित सजावट से आता है, जिसका अध्ययन रसायन की पुस्तकों में होता है। उदाहरण के लिए, क्वार्ट्ज़ का क्रिस्टल छह भुजाओं वाला एक स्तंभ है जो एक नोक में ख़त्म होता है; अभ्रक का क्रिस्टल काग़ज़ से भी पतली परतों में अलग हो जाता है।

ग्रेनाइट में कण एक-दूसरे से दबे-दबे बढ़े, इसलिए उनके आकार सुघड़ नहीं हैं: वे एक पहेली की तरह आपस में फ़िट बैठते हैं। उनका आकार एक कहानी कहता है। ग्रेनाइट ज़मीन के बहुत नीचे बनता है, जहाँ पिघली चट्टान बहुत धीरे ठंडी होती है: उसके कणों को इतना बड़ा होने का समय मिलता है कि वे आँख से दिख सकें। जो पिघली चट्टान सतह पर, लावा के रूप में, जल्दी ठंडी होती है, उससे ऐसी चट्टानें बनती हैं जिनके कण देखने के लिए बहुत छोटे होते हैं।

15.3 चट्टानों के तीन परिवार

भूवैज्ञानिक चट्टानों को तीन परिवारों में बाँटते हैं, उनके रंग से नहीं, बल्कि इस आधार पर कि वे कैसे बनीं।

परिभाषा 15.2 (चट्टानों के तीन परिवार)

आग्नेय चट्टान तब बनती है जब पिघली चट्टान ठंडी होकर ठोस बन जाती है: ज़मीन के बहुत नीचे ग्रेनाइट, लावा से बेसाल्ट। अवसादी चट्टान पृथ्वी की सतह पर रेत और कीचड़ के कणों से, या जीवों के खोलों से, बनती है, जो परतों में बिछकर फिर कठोर हो जाते हैं: बलुआ पत्थर, शेल, चूना पत्थर। कायांतरित चट्टान वह चट्टान है जो ज़मीन के बहुत नीचे ताप और दाब से, बिना पिघले, बदल गई है: संगमरमर (चूना पत्थर से), स्लेट (शेल से)।

आग्नेय नाम संस्कृत के शब्द “अग्नि” से आया है, जिसका अर्थ है आग। अवसादी चट्टानों में अक्सर परतें दिखती हैं, एक के ऊपर एक, किसी पुस्तक के पन्नों की तरह। कायांतरित चट्टानें अक्सर दबी और मुड़ी हुई होती हैं; कुछ, जैसे स्लेट, समतल परतों में अलग हो जाती हैं।

बहुत-सी अवसादी चट्टानें उन कणों से बनी हैं जिन्हें तुमने अध्याय 5 में आकार के हिसाब से छाँटा था: कंकड़ और बजरी, रेत, कीचड़। एक बार दब जाने पर कण अपना पानी खो देते हैं और एक प्राकृतिक सीमेंट से आपस में चिपक जाते हैं। कणों का आकार चट्टान को उसका नाम देता है।

क्षेत्र-कार्य — किसी शहर के पत्थर पढ़ना

शहर खुले आसमान के नीचे चट्टानों के संग्रह हैं। किसी बड़े के साथ पुरानी दीवारों, सीढ़ियों, मूर्तियों, गिरजाघरों के अग्रभागों और फ़र्शों के पास से गुज़रो, और ध्यान से देखो, बिना कुछ खरोंचे या तोड़े। कुछ फ़ुटपाथ-किनारे और सीढ़ियाँ ग्रेनाइट की हैं: उसका काँच जैसा क्वार्ट्ज़ और चमकीला अभ्रक खोजो। बहुत-सी पुरानी दीवारें और अग्रभाग चूना पत्थर या बलुआ पत्थर के हैं: खोल खोजो, या बलुआ पत्थर के किसी गिरे हुए भुरभुरे टुकड़े पर उँगली की नोक रगड़कर रेत महसूस करो। छतें स्लेट की हो सकती हैं, पतली परतों में बँटी। एक कॉपी में लिखो कि हर पत्थर कहाँ है, उसका रंग, उसके कण, और वह परिवार जिसका तुम्हें लगता है कि वह है; एक फ़ोटो बाद में इस अध्याय की तालिका से तुलना करने में मदद करता है।

15.4 शैल चक्र

चट्टानें शाश्वत नहीं हैं। ग्रेनाइट का एक पर्वत धीरे-धीरे अपक्षयित होता है; उसके कण नदियाँ समुद्र तक ले जाती हैं और वहाँ परतों में बिछा देती हैं; और गहरे और गहरे दबकर परतें कठोर होकर बलुआ पत्थर बन जाती हैं। अगर बलुआ पत्थर और भी गहरे ले जाया जाए, तो ताप और दाब उसे एक कायांतरित चट्टान में बदल देते हैं; और गहरे, वह पिघल सकता है, और पिघली चट्टान, ठंडी होकर, एक नई आग्नेय चट्टान बनाती है। थोड़ा-थोड़ा करके, लाखों वर्षों में, चट्टानों का पदार्थ घूमता रहता है।

परिभाषा 15.3 (शैल चक्र)

शैल चक्र वह अंतहीन यात्रा है जिससे हर परिवार की चट्टानें धीरे-धीरे दूसरे परिवारों की चट्टानों में बदलती हैं: सतह पर अपक्षय और अपरदन से, दबने और कठोर होने से, ताप और दाब से, पिघलने और ठंडा होने से।

15.5 आम चट्टानों को पहचानना

यहाँ सात चट्टानें हैं जो अक्सर इमारतों, फ़ुटपाथों और भूदृश्यों में मिलती हैं।

सुरक्षा

अम्ल की जाँच केवल कोई बड़ा, चश्मा और दस्ताने पहनकर, बहुत तनु अम्ल से करता है। किसी चट्टान या चूर्ण को कभी मत चखो, और किसी औज़ार से चट्टानें कभी मत तोड़ो: हाथ-लेंस से देखना बहुत कुछ बता देता है।

कुंजी प्रश्नों की एक सूची है, हर प्रश्न के दो जवाबों के साथ, जो क़दम-दर-क़दम किसी चट्टान के नाम तक ले जाती है।

कठोरता। एक और सुराग किसी खनिज को पहचानने में मदद करता है: उसे कितनी आसानी से खरोंचा जा सकता है।

परिभाषा 15.4 (कठोरता और मोह्स पैमाना)

किसी खनिज की कठोरता यह है कि वह खरोंचे जाने का कितना अच्छा विरोध करता है: एक खनिज अपने से हर नरम खनिज को खरोंचता है और अपने से हर कठोर खनिज से खरोंचा जाता है। मोह्स पैमाना दस संदर्भ खनिजों के साथ कठोरता को 1 से 10 तक क्रम देता है, टैल्क (1) से, जो सबसे नरम है, हीरे (10) तक, जो सबसे कठोर है।

विधि 15.5 (खरोंच जाँच)

1. खनिज को अपने नाख़ून से खरोंचने की कोशिश करो, फिर ताँबे के एक सिक्के से। (काँच और स्टील का प्रयोग केवल कोई बड़ा करता है।)
2. निशान को उँगली से रगड़ो: असली खरोंच बनी रहती है, जाँचक के चूर्ण का निशान मिट जाता है।
3. कठोरता उस सबसे कठोर जाँचक की कठोरता, जो उसे नहीं खरोंचता, और उस सबसे नरम जाँचक की कठोरता, जो उसे खरोंचता है, के बीच होती है।

उदाहरण 15.6 (क्वार्ट्ज़ या कैल्साइट?)

दो सफ़ेद खनिज एक-से दिखते हैं। पहला ताँबे के सिक्के से खरोंच जाता है: उसकी कठोरता 3.5 से कम है; वह कैल्साइट (3) है। दूसरे पर स्टील की कील से खरोंच नहीं पड़ती और वह काँच को खरोंचता है: उसकी कठोरता 6.5 से ज़्यादा है; संदर्भ खनिजों में वह क्वार्ट्ज़ (7) है।

15.6 अभ्यास

अभ्यास 15.1 ★

हर चट्टान किस परिवार की है: ग्रेनाइट, बलुआ पत्थर, संगमरमर, बेसाल्ट, चूना पत्थर, स्लेट?

हल

हल — अभ्यास 15.1.

ग्रेनाइट: आग्नेय। बलुआ पत्थर: अवसादी। संगमरमर: कायांतरित। बेसाल्ट: आग्नेय। चूना पत्थर: अवसादी। स्लेट: कायांतरित।

अभ्यास 15.2 ★

क्वार्ट्ज़ खनिज है या चट्टान? और ग्रेनाइट? अंतर को एक वाक्य में समझाओ।

हल

हल — अभ्यास 15.2.

क्वार्ट्ज़ एक खनिज है; ग्रेनाइट एक चट्टान है। खनिज एक अकेला प्राकृतिक पदार्थ है जिसके परमाणु एक नियमित ढंग से सजे होते हैं; चट्टान आपस में चिपके एक या कई खनिजों से बनी होती है (ग्रेनाइट: फ़ेल्डस्पार, क्वार्ट्ज़ और अभ्रक)।

अभ्यास 15.3 ★

इन खनिजों को सबसे नरम से सबसे कठोर के क्रम में लगाओ: क्वार्ट्ज़, टैल्क, हीरा, कैल्साइट। इनमें से कौन बाक़ी सबको खरोंच सकता है?

हल

हल — अभ्यास 15.3.

टैल्क (1), कैल्साइट (3), क्वार्ट्ज़ (7), हीरा (10)। हीरा, जो सबसे कठोर है, बाक़ी सबको खरोंचता है।

अभ्यास 15.4 ★

ठंडा होना, ताप और दाब, अपक्षय शब्दों से उतारो और पूरा करो: “पिघली चट्टान … से आग्नेय चट्टान बनती है। चूना पत्थर … से संगमरमर बनता है। ग्रेनाइट … से रेत के कणों में बदलता है।”

हल

हल — अभ्यास 15.4.

“पिघली चट्टान ठंडा होने से आग्नेय चट्टान बनती है। चूना पत्थर ताप और दाब से संगमरमर बनता है। ग्रेनाइट अपक्षय से रेत के कणों में बदलता है।”

अभ्यास 15.5 ★★

कुंजी का प्रयोग करो। (क) एक चट्टान अम्ल से नहीं बुदबुदाती; वह गहरी है, कण देखने के लिए बहुत छोटे और छोटे गोल छेद। (ख) एक चट्टान अम्ल से बुदबुदाती है और चीनी की तरह झिलमिलाते चमकीले क्रिस्टलों से बनी है। (ग) एक चट्टान नहीं बुदबुदाती; वह रेगमाल की तरह खुरदरी है। हर चट्टान का नाम बताओ।

हल

हल — अभ्यास 15.5.

(क) बेसाल्ट। (ख) संगमरमर। (ग) बलुआ पत्थर।

अभ्यास 15.6 ★★

एक खनिज ताँबे के सिक्के से खरोंच जाता है पर नाख़ून से नहीं। उसकी कठोरता किन दो मानों के बीच है? मोह्स पैमाने का कौन-सा संदर्भ खनिज वह हो सकता है?

हल

हल — अभ्यास 15.6.

उसकी कठोरता नाख़ून की कठोरता (लगभग 2.5) से ज़्यादा और ताँबे के सिक्के की कठोरता (लगभग 3.5) से कम है। वह कैल्साइट (3) हो सकता है।

अभ्यास 15.7 ★★

इस अध्याय के ग्रेनाइट के चित्र में 60 कण हैं: 33 फ़ेल्डस्पार के, 21 क्वार्ट्ज़ के और 6 अभ्रक के। कणों का कितना प्रतिशत क्वार्ट्ज़ है? फ़ेल्डस्पार? अभ्रक? जाँचो कि तीनों प्रतिशत जुड़कर 100 % होते हैं।

हल

हल — अभ्यास 15.7.

क्वार्ट्ज़: $21 \div 60 = 0.35$, यानी 35 %। फ़ेल्डस्पार: $33 \div 60 = 0.55$, यानी 55 %। अभ्रक: $6 \div 60 = 0.10$, यानी 10 %। जाँच: $35 + 55 + 10 = 100$।

अभ्यास 15.8 ★★

ग्रेनाइट और बेसाल्ट दोनों आग्नेय चट्टानें हैं। हम ग्रेनाइट के कणों को आँखों से क्यों देख सकते हैं, पर बेसाल्ट के कणों को नहीं?

हल

हल — अभ्यास 15.8.

ग्रेनाइट ज़मीन के बहुत नीचे बहुत धीरे ठंडा होता है: उसके कणों को बढ़ने का लंबा समय मिलता है, और वे बड़े हो जाते हैं। बेसाल्ट लावा से बनता है, जो सतह पर जल्दी ठंडा होता है: उसके कणों को बढ़ने का समय नहीं मिलता और वे देखने के लिए बहुत छोटे रहते हैं।

अभ्यास 15.9 ★★

संगमरमर चूना पत्थर से बनता है। (क) हर एक किस परिवार का है? (ख) चूना पत्थर के साथ क्या हुआ कि वह संगमरमर बन गया? (ग) दोनों अम्ल से क्यों बुदबुदाते हैं?

हल

हल — अभ्यास 15.9.

(क) चूना पत्थर अवसादी है; संगमरमर कायांतरित है। (ख) ज़मीन के बहुत नीचे ताप और दाब ने उसे बिना पिघलाए बदल दिया: उसका कैल्साइट बढ़कर आपस में फ़िट बैठने वाले चमकीले क्रिस्टल बन गया। (ग) दोनों एक ही खनिज, कैल्साइट, से बने हैं, और कैल्साइट ही अम्ल से बुदबुदाता है।

अभ्यास 15.10 ★★

मोह्स पैमाने की मदद से: (क) क्या क्वार्ट्ज़ काँच की एक बोतल को खरोंच सकता है? (ख) क्या फ़्लोराइट? (ग) क्या स्टील की कील फ़ेल्डस्पार को खरोंच सकती है?

हल

हल — अभ्यास 15.10.

(क) हाँ: क्वार्ट्ज़ (7) काँच (लगभग 5.5) से कठोर है। (ख) नहीं: फ़्लोराइट (4) काँच से नरम है। (ग) हाँ: स्टील की कील (लगभग 6.5) फ़ेल्डस्पार (6) से कठोर है।

अभ्यास 15.11 ★★★

क्वार्ट्ज़ के एक कण की यात्रा, पाँच क़दमों में, ग्रेनाइट के एक पर्वत से एक कायांतरित चट्टान तक बताओ। हर क़दम पर प्रक्रिया का नाम बताओ, और शुरुआत और अंत की चट्टान का परिवार।

हल

हल — अभ्यास 15.11.

उदाहरण के लिए: (1) पर्वत का ग्रेनाइट (आग्नेय) अपक्षय से टूटता है, और उसके क्वार्ट्ज़ कण आज़ाद हो जाते हैं; (2) एक नदी उन्हें बहा ले जाती है: अपरदन; (3) कण समुद्र की तली पर परतों में बिछ जाते हैं: निक्षेपण; (4) दूसरी परतों के नीचे दबकर वे दबाए और जोड़े जाकर बलुआ पत्थर बन जाते हैं: कठोर होना (चट्टान अब अवसादी है); (5) ज़मीन के बहुत नीचे ले जाए जाने पर बलुआ पत्थर ताप और दाब से एक कायांतरित चट्टान में बदल जाता है।

अभ्यास 15.12 ★★★

एक धूसर काँच जैसा खनिज स्टील की कील से नहीं खरोंचा जाता, काँच को खरोंचता है, और पुखराज से खरोंच जाता है। (क) मोह्स पैमाने पर उसकी कठोरता क्या है? उसका नाम बताओ। (ख) रेत के कण लहरों और नदियों से वर्षों तक लुढ़काए जाते हैं। उसकी कठोरता की मदद से समझाओ कि इस खनिज के कण कैल्साइट या अभ्रक के कणों से बहुत ज़्यादा समय तक क्यों टिकते हैं।

हल

हल — अभ्यास 15.12.

(क) स्टील (लगभग 6.5) से नहीं खरोंचा जाता और काँच को खरोंच सकता है: 6.5 से ज़्यादा कठोर। पुखराज (8) से खरोंच जाता है: 8 से नरम। उसकी कठोरता 7 है: वह क्वार्ट्ज़ है। (ख) क्वार्ट्ज़ उससे रगड़ने वाली लगभग हर चीज़ (दूसरे कण, कंकड़) से कठोर है: वह मुश्किल से घिसता है। कैल्साइट (3) और अभ्रक (2 से 3) बहुत नरम हैं: रगड़ उन्हें पीसकर नन्हे टुकड़ों में बदल देती है जो बह जाते हैं।

15.7 समस्या: शहर के चौक के पत्थर

समस्या 15.1

सप्ताहांत समस्या — शहर के एक चौक की चट्टानें, उनमें सबसे कठोर खनिज, और वहाँ चट्टानों के कितने परिवार हैं

स्कूल की एक सैर पर कक्षा पुराने शहर के चौक के पत्थरों को देखती है (केवल देखना: कोई स्मारकों को न तोड़ता है न खरोंचता है)। अध्यापक कठोरता की जाँच के लिए संगतराश के आँगन से उन्हीं पत्थरों के ढीले टुकड़े लाए हैं।

फ़व्वारा: उसके हौज़ में बड़े कण दिखते हैं, गुलाबी, सफ़ेद, धूसर और काँच जैसे, और काले और चमकीले। फ़र्श: हल्के रंग की पटियाएँ जिनमें छोटे जीवाश्म खोल दिखते हैं; अध्यापक द्वारा एक ढीले टुकड़े पर डाली गई तनु अम्ल की एक बूँद बुदबुदाती है। नगर भवन की छत: बहुत महीन कणों वाले एक पत्थर की पतली, समतल, धूसर परतें। मूर्ति: चमकीले क्रिस्टलों से बना एक सफ़ेद पत्थर जो चीनी की तरह झिलमिलाता है; वह भी बुदबुदाता है।

भाग I — फ़व्वारा, फ़र्श, छत।

1. फ़व्वारे की चट्टान और उसके परिवार का नाम बताओ। उसके तीनों खनिजों के नाम बताओ।
2. फ़र्श की चट्टान और उसके परिवार का नाम बताओ। पत्थर में आने से पहले खोल क्या थे?
3. छत की चट्टान और उसके परिवार का नाम बताओ। वह किस चट्टान से बनी?
4. मूर्ति की चट्टान और उसके परिवार का नाम बताओ। वह किस चट्टान से बनी?

भाग II — कठोरता की एक जाँच।

5. अध्यापक फ़व्वारे के एक धूसर काँच जैसे कण को स्टील की कील से खरोंचने की कोशिश करते हैं: कोई खरोंच नहीं। कण काँच को खरोंचता है। यह कौन-सा खनिज है, और उसकी कठोरता क्या है?
6. गुलाबी कण स्टील की कील से खरोंच जाते हैं पर काँच से नहीं। उनकी कठोरता किन दो मानों के बीच है? मोह्स पैमाने का कौन-सा खनिज यह है?
7. काले परतदार टुकड़े नाख़ून से बस खरोंचे जा सकते हैं। यह कौन-सा खनिज है?
8. क्या ताँबे का सिक्का फ़र्श को खरोंच सकता है? कैल्साइट की कठोरता से समझाओ।

भाग III — शैल चक्र।

9. सदियों की बारिश के बाद मूर्ति के बारीक ब्योरे मिट गए हैं। शैल चक्र की कौन-सी प्रक्रिया काम कर रही है?
10. फ़व्वारे का ग्रेनाइट एक पर्वत से आया। लाखों वर्षों में उस पर्वत के क्वार्ट्ज़ कणों का क्या हो सकता है, और वे किस चट्टान में पहुँच सकते हैं?
11. चट्टानों के तीन परिवारों में से कितने चौक में मौजूद हैं? हर एक की चट्टान या चट्टानों के नाम बताओ।
12. चौक के पत्थरों में मिलने वाले सबसे कठोर खनिज की मोह्स कठोरता क्या है?

हल

हल — समस्या 15.1.

1. ग्रेनाइट, एक आग्नेय चट्टान; उसके खनिज फ़ेल्डस्पार (गुलाबी या सफ़ेद), क्वार्ट्ज़ (धूसर, काँच जैसा) और अभ्रक (काला, चमकीला) हैं।

2. चूना पत्थर, एक अवसादी चट्टान। खोल उन जानवरों के थे जो समुद्र में रहते थे; उनके अवशेष बिछे और कठोर होकर चट्टान बन गए।

3. स्लेट, एक कायांतरित चट्टान, जो शेल से बनी।

4. संगमरमर, एक कायांतरित चट्टान, जो चूना पत्थर से बनी।

5. क्वार्ट्ज़: स्टील (लगभग 6.5) से नहीं खरोंचा जाता, वह काँच (लगभग 5.5) को खरोंचता है; उसकी कठोरता 7 है।

6. स्टील (लगभग 6.5) से खरोंच जाता है पर काँच (लगभग 5.5) से नहीं: 5.5 और 6.5 के बीच। वह फ़ेल्डस्पार (ऑर्थोक्लेज़, 6) है।

7. अभ्रक (कठोरता 2 से 3)।

8. हाँ: फ़र्श चूना पत्थर का है, जो कैल्साइट (3) से बना है, जो ताँबे के सिक्के (लगभग 3.5) से नरम है।

9. अपक्षय: बारिश पत्थर की सतह को धीरे-धीरे घिस देती है।

10. पर्वत का अपक्षय होता है; उसके क्वार्ट्ज़ कण नदियाँ ले जाती हैं और किसी झील या समुद्र की तली पर परतों में बिछा देती हैं; दबकर और कठोर होकर वे बलुआ पत्थर, एक अवसादी चट्टान, बन सकते हैं।

11. तीनों परिवार मौजूद हैं: आग्नेय (फ़व्वारे का ग्रेनाइट), अवसादी (फ़र्श का चूना पत्थर), कायांतरित (छत की स्लेट और मूर्ति का संगमरमर)।

12. सबसे कठोर खनिज ग्रेनाइट का क्वार्ट्ज़ है: मोह्स कठोरता 7।