अग्निज खडक

    अग्निज खडक : पृथ्वीतील तप्त, वितळलेला द्रव थिजून तयार झालेल्या खडकांस ‘अग्निज खडक’ म्हणतात. ज्याच्यापासून अग्निज खडक तयार होतात त्या तप्त द्रवाला ⇨शिलारस  म्हणतात. पृथ्वीच्या पृष्ठाखाली, खोल किंवा उथळ अशा ठिकाणी शिलारस तयार होतात. शिलारस असलेल्या स्थानापासून निघून कवचाच्या अधिक उथळ भागात जाणाऱ्या भेगा-पोकळ्या नैसर्गिक घडामोडींमुळे उत्प‍न्न झाल्या म्हणजे त्याच्या वाटे खोल व अधिक दाब असलेल्या जागेतील शिलारस अधिक उथळ व कमी दाब असलेल्या जागी येतात. ते पृष्ठाशी येऊ शकले म्हणजे ⇨ज्वालामुखी निर्माण होतात. जागृत ज्वालामुखींतून बाहेर पडणाऱ्या शिलारसाला ‘लाव्हा’ म्हणतात. लाव्हे हे शिलारसाचे आपणास प्रत्यक्ष पाहवयास मिळणारे नमुने होत. लाव्हा थिजून तयार होणाऱ्या खडकास ज्वालामुखी खडक, उद्गीर्ण खडक किंवा लाव्हे असेही म्हणतात.

 

ज्वालामुखीच्या उद्गिरणात शिलारसाचा काही भागच बाहेर लोटला जातो. उरलेला भाग ज्या पोकळीच्या वाटे शिलारस बाहेर पडला त्या पोकळीत शिल्लक राहतो. कालांतराने तो निवून त्याचाही खडक बनतो. शिलारसातून निघून उथळ भागात येणाऱ्या पण पृष्ठाशी येऊन न पोचणाऱ्या अशा पोकळ्याही असणे शक्य असते व त्यांच्यात शिरलेला शिलारस निवून त्याचेही खडक बनतात. पृथ्वीच्या कवचातल्या भेगा पोकळ्यांत शिलारस थिजून तयार झालेल्या खडकांस ‘अंतर्वेशी खडक’ म्हणतात. ज्वालामुखी व अंतर्वेशी हे अग्निज खडकांचे मुख्य गट होत.

जागृत ज्वालामुखींच्या लाव्ह्यांचे परीक्षण करता येते व त्यांच्यापासून खडक कसे तयार होतात हेही पाहता येते. अंतर्वेशी राशींचे शिलारस प्रत्यक्ष पाहता येत नाहीत व ते निवून खडक कसे तयार होतात हेही पाहता येत नाही. क्षरणाने (झीज होऊन) जमिनीच्या पृष्ठभागाचे खडक नाहीसे झाल्यावर अंतर्वेशी राशींचे खडक उघडे पडतात. त्यांच्या उपस्थितीच्या रीतीवरुन, त्यांच्या गुणधर्मावरून व त्यांच्या लगतच्या खडकांवर अंतर्वेशी शिलारसाचे काही परिणाम झाले असले तर ते पाहून अंतर्वेशी खडकांच्या निर्मितीच्या प्रक्रियांविषयी अनुमान करावे लागते. अग्निज खडकांसारखे खडक किंवा त्यांच्या खनिजांसारखी खनिजे कृत्रिम रीतीने करण्याचे प्रयोग करून पुष्कळ खडक व खनिजे तयार करण्यात आलेली आहेत. अशा प्रयोगांवरूनही अग्निज खडकांच्या उत्पत्तीविषयी माहिती मिळते.

शिलारसांचे रासायनिक संघटक : ज्वालामुखीतून बाहेर पडणाऱ्या लाव्ह्यांचे व त्याच्यापासून तयार झालेल्या खडकांचे व खोल जागी शिलारस थिजून तयार झालेल्या व क्षरणाने उघड्यावर आलेल्या खडकांचे परीक्षण करून शिलारसांच्या रासायानिक संघटनाविषयी बरीच माहिती मिळते.वितळलेली सिलिकेटे व सिलिका आणि पाण्याची वाफ व इतर काही वायू हे शिलारसांचे मुख्य घटक असतात. शिलारस निवून घनरुप होत असताना त्यांच्यातील वायू निसटून बाहेर जातात व वायूंचा लेशच शिलारसापासून तयार होणाऱ्या खडकांत शिल्लक राहतो. लाव्ह्यांतून वाफ बाहेर पडते हे प्रत्यक्ष दिसतेच. अंतर्वेशी शिलारसातील वायू लगतच्या खडकांत मुरतात. सारांश, मूळच्या शिलारसात असलेले कित्येक बाष्पनशील घटक त्या शिलारसापासून तयार झालेल्या खडकात असत नाहीत. म्हणून शिलारसांचे रासायनिक संघटन व अग्निज खडकांचे रासायनिक संघटन ही अगदी सारखीच नसतात.

शिलारसांचे तापमान : अनेक ज्वालामुखी-क्षेत्रांत केलेल्या मापनांवरून जमिनीवरून वाहत जाणाऱ्या लाव्ह्यांचे तापमान ९००० ते ११००० से. असल्याने व हवाईतल्या ज्वालामुखीच्या तलावातील उकळत्या लाव्ह्यांचे तापमान सर्वांत अधिक म्हणजे ११८५० से. असल्याचे आढळलेले आहे. बेसाल्टी लाव्ह्यांचे तापमान सुमारे ९००० ते ११००० से. असते व मध्यम सिकत किंवा सिकत (सिलिकेचे प्रमाण जास्त असलेल्या) लाव्ह्यांचे तापमान त्यापेक्षा कमी असते. जमिनीच्या पृष्ठाखालील शिलारसांचे तापमान प्रत्यक्ष मापता येत नाही. पण खडकांत घुसलेल्या शिलारसाचे उष्णतेचे त्याच्या लगतच्या खडकावर काही परिणाम झाले असले तर ते पाहून शिलारसाचे तापमान ठरविणे शक्य असते [→भूवैज्ञानिक तापमान]. क्षरणाने उघड्या पडलेल्या अंतर्वेशी राशींच्या लगतच्या खडकांचे परीक्षण करून शिलारसांच्या तापमानाविषयी अनुमान केले जाते. अग्निज खडकांसारखे किंवा त्यांच्यातील खनिजांसारखे रासायनिक संघटन असणारे पदार्थ वितळून व वितळलेल्या द्रवांवर प्रयोग करून पाहण्यात आलेले आहेत. अशा प्रयोगांवरूनही शिलारसांचे तापमान ठरविता येते. वरील दोन्ही रीतींनी मिळालेल्या माहितीवरून असे कळून आले आहे की, बेसाल्टी शिलारसाचे तापमान १०००० से. पेक्षा कमी, सामान्यत : ८००० - ९००० से. व बेसाल्टापेक्षा अधिक सिकत असणाऱ्या शिलारसांचे तापमान त्याहून कमी, म्हणजे ६००० ते ७००० से. असते.

अग्निज खडकांचे रासायनिक संघटन : ज्ञात अशी बहुतेक सर्व मूलद्रव्ये अग्निज खडकांत सापडलेली आहेत. पण अग्निज खडकांचा शेकडा नव्याण्णवपेक्षा किंचित अधिक इतका भाग ऑक्सिजन, सिलीकॉन, अ‍ॅल्युमिनियम, लोह, कॅल्शियम, सोडियम, पोटॅशियम, मॅग्नेशियम व टिटॅनियम

या नऊ मूलद्रव्यांचाच बनलेला आढळतो. अग्निज खडकांत व शिलारसात सर्वांत विपुल असणारी मूलद्रव्ये ऑक्सिजन व सिलिकॉन ही होत. त्यामुळे सर्व अग्निज खडक हे मुख्यत : सिलिकेटी खनिजे व खनिज सिलिका यांचे बनलेले असतात म्हणून अग्‍िनज खडकांना कधी-कधी ‘सिलिकेटी खडक’ म्हणतात. 

हजारो अग्‍निज खडकांच्या रासायनिक विश्लेषणांच्या फलांवरून एफ. डब्ल्यू. क्‍लार्क व एच. एस. वॉशिंग्टन यांनी काढलेल्या सरासरीचा महत्त्वाचा भाग पुढे दिला आहे. त्याच्यावरून अग्‍निज खडकांचे सरासरी रासायनिक संघटन कळून येईल.

काही थोडे व विरळाच आढळणारे अपवाद वगळले तर इतर सर्व अग्‍निज खडकांत ४० ते ८० टक्‍के सिलिका असते.

अग्‍निज खडकांचे घटक : शिलारसापासून तयार होणारे घन पदार्थ स्फटिकी किंवा अस्फटिकी असतात. काही खडक सर्वस्वी स्फटिकी, तर काही थोडे सर्वस्वी अस्फटीकी पदार्थांचे व काही स्फटिकी व अस्फटिकी पदार्थांच्या मिश्रणाचे असतात. शिलारसापासून तयार होणारा अस्फटिकी पदार्थ काचमय असतो व त्याला काच म्हणतात. शिलारसापासून तयार होणारे स्फटिकी पदार्थ म्हणजे अग्‍निज खनिजे होत. हजारो अग्‍निज खडकांच्या घटकांचे मापन करून त्यांची एफ. डब्ल्यू. क्‍लार्क यांनी काढलेली सरासरी टक्‍केवारी पुढे दिलेली आहे व तिच्यावरून अग्‍निज खडकात कोणती अधिक व कोणती कमी प्रमाणात आढळतात हे कळून येईल.

 
%

 
%

सिलिका(SiO2)

५९·१२

पोटॅश(K2O)

३·१३

ॲल्युमिना(Al2O3)

१५·३४

फेरिक ऑक्साइड(Fe2O3)

३·०८

लाइम(CaO)

५·०८

पाणी(H2O)

१·१५

सोडा(Na2O)

३·८४

टिटॅनिया(TiO2)

१·०५

फेरस ऑक्साइड(FeO)

३·८०

इतर

०·९२

मॅग्नेशिया(MgO)

३·४९

  
फेल्सपारे

५९%

अभ्रक

४%

पायरोक्सीने व अँफिबोले

१७%

इतर सर्व

८%

क्कॉर्ट्झ

१२%

  

फेल्सपारांत ऑर्थोक्लेज व मायक्रोक्लीन (दोन्ही पोटॅश फेल्सपारे; K2O. Al2 O3. 6SiO2) यांचा व प्लॅजिओक्लेजांचा समावेश होतो. प्लॅजिओक्लेजे ही अल्बाइट (Na2O. Al2 O3. 6SiO2) व अ‍ॅनॉर्थाइट (CaO.Al2O3.2SiO2) यांच्या कमीअधिक मिश्रणाची बनलेली असतात. 

पायोरोक्सीने ही मॅग्‍नेशियम व लोह यांची किंवा वरील दोन्ही व कॅल्शियम यांची किंवा वरील तिन्ही व अ‍ॅल्युमिनियम यांची मेटॅसिलिकेटे असतात. पायरोक्सीन गटातल्या खनिजांसारखे किंवा जवळजवळ तसे रासायनिक संघटन असणारी खनिजे अँफिबोल गटातही आढळतात. पण त्या दोहोंच्या स्फटिकांच्या आकाराच्या ठेवणीत फरक असतो. पायरोक्सीनांपैकी प्रमुख जाती म्हणजे कॅल्शियम, मॅग्नेशियम, लोह व अ‍ॅल्युमिनियम यांचे जटिल मेटॅसिलिकेट असलेले ऑजाइट होय. जवळ जवळ त्याच्यासारखे रासायनिक संघटन असणाऱ्या अँफिबोल गटातल्या जातीला ‘हॉर्नब्‍लेंड’ म्हणतात.

क्वॉर्ट्‌झ म्हणजे स्फटिकी सिलिका (SiO2). अभ्रकांपैकी महत्त्वाची खनिजे म्हणजे कृष्णाभ्रक [K (FeMg)3 (AlSi3O10) (OH)2] व शुभ्र अभ्रक [KAl2 (AlSi3O10) (OH)2] ही होत.

शिलारसात सिलिकेचे मान अपुरे असले म्हणजे पायरोक्सीनाऐवजी ऑलिव्हीन [2(MgFeO). SiO2], अल्बाइटाऐवजी नेफेलीन (Na2O. Al2O3. 2 SiO2) व पोटॅश फेल्सपाराऐवजी ल्यूसाइट (K2O. Al2O3. 4SiO2) ही खनिजे सिलिकेच्या कमतरतेच्या प्रमाणास अनुसरून तयार होतात.

आवश्यक, गौण व द्वितीयक खनिजे : शिलारसाचे स्फटिकीभवन होऊन तयार झालेल्या खनिजांस ‘आद्य खनिजे’ म्हणतात. आद्य खनिजांचे आवश्यक व गौण असे दोन गट केले जातात. त्यांच्यावरून खडकांची जाती ठरविण्यात मदत होते व व्याख्येप्रमाणे जी खडकांत असलीच पाहिजे अशा आद्य खनिजांना ‘आवश्यक खनिजे’ म्हणतात. उदा. ग्रॅनाइटात पोटॅश फेल्सपार व क्वॉर्ट्‌झ ही खनिजे असलीच पाहिजेत. ती नसणाऱ्या खडकास ग्रॅनाइट म्हणणार नाहीत. जी आद्य खनिजे अल्प प्रमाणात असतात व जी असली किंवा नसली तरी खडकाचे वैशिष्ट्य म्हणजे जात बदलत नाही, त्यांना ‘गौण खनिजे’ म्हणतात. मॅग्नेटाइट, इल्मेनाइट, अ‍ॅपेटाइट, झिरकॉन, स्फीन ही अग्निज खडकांत वारंवार आढळणारी गौण खनिजे होत. अग्निज खडकाच्या आद्य घटकांवर मागाहून घडून आलेल्या प्रक्रियांचा परिणाम होऊन जी खनिजे तयार होतात त्यांना ‘द्वितीयक खनिजे’ म्हणतात. निवाणाऱ्या अग्निज खडकांतील प्रक्रियांनी किंवा वातावरणाच्या किंवा रूपांतरणाच्या किंवा खडकांत मागाहून शिरलेल्या विद्रावांच्या क्रियांमुळे ती निर्माण झालेली असतात. अशांपैकी काही म्हणजे झिओलाइटे, कॅल्साइट, क्लोराइट, सर्पेंटाइन, हिरवी माती व मृदू-खनिजे ही होत.

घटकांची निर्मिती : शिलारस घन होताना काच तयार होईल का स्फटिक तयार होतील, हे शिलारसाचे तापमान, त्याचे रासायनिक संघटन, निवण्याचा वेग इ. गोष्टींवर अवलंबून असते. काच अस्फटिकी असते. तिच्या घटक कणांची मांडणी स्थिर झालेली असते पण त्यांची रचना नियमित नसते व त्यांच्या रचनेचा कोणताही निश्‍चित साचा नसतो. उलट स्फटिकांचे घटक मूलकण नियमित रीतीने व त्यांच्या एखाद्या विशिष्ट साचा तयार होईल, अशा रीतीने रचिलेले असतात. स्फटिक निर्माण होण्यासाठी खनिजांचे शिलारसात विखुरलेले घटक एकत्र यावे लागतात व स्फटिकांची वाढ होण्यासाठी ते घटक निर्मितीच्या केंद्राकडे येत राहावे लागतात. म्हणजे विसरण होऊ (मिसळू) शकेल अशी शिलारसाची अवस्था असावी लागते. शिलारस तरल (पातळ) असला म्हणजे विसरण सुलभतेने होते व तो श्यान (दाट) असला म्हणजे विसरणास अडथळा होतो सारख्याच परिस्थितीत अल्पसिकत (सिलिकेचे प्रमाण कमी असलेले) शिलारस तरल असतात व सिकत किंवा मध्यम सिकत, विशेषत: बरेच क्षारीय शिलारस श्यान असतात. कोणत्याही रासायनिक संघटनांचा शिलारस अधिक उच्‍च तापमान असताना अधिक तरल असतो व तापमान कमी होत असताना त्याची श्यानता वेगाने वाढते. पाण्याची वाफ व इतर बाष्पनशील घटक विरघळलेले असल्यास शिलारसाची तरलता त्यांच्या प्रमाणात वाढते. विपुल वायू असलेले शिलारस अतिशय तरल असतात.

घटक एकत्र येऊन स्फटिक निर्माण होण्याला काही वेळ मिळणे आवश्यक असते. शिलारस मंद गतीने निवत असला म्हणजे स्फटिक निर्माण होण्यास पुरेसा वेळ मिळतो व शिलारसापासून पूर्ण स्फटिकी, सर्वस्वी स्फटिकमय असा खडक तयार होतो. उलट तो एकाएकी थंड होऊन घन झाला तर त्याच्यापासून पूर्ण काचमय खडक तयार होतो. तो एकाएकी नव्हे पण वेगाने निवला म्हणजे स्फटिक व काच यांचे मिश्रण असलेला खडक तयार होतो.

ज्वालामुखीतून बाहेर लोटले गेलेले लाव्हे पृथ्वीच्या पृष्ठावर पसरत असतात व वेगाने निवतात. त्यांच्यावरील दाब वातावरणाच्या दाबाहून फारसा अधिक नसतो. त्यांच्यातील वायू वेगाने बाहेर पडत असतात. म्हणून ज्वालामुखी खडकात थोडी फार काच नेहमी आढळते व त्यांच्या घनीभवनाने तयार झालेले स्फटिक सूक्ष्म किंवा बारीक असतात. उलट अंतर्वेशी शिलारस बंदिस्त जागी असतात, त्यांचे निवणे अधिक मंद असते व त्यांच्यातील वायू सहज बाहेर पडू शकत नाहीत. त्यांच्यापासून तयार होणाऱ्या खडकात काच क्‍वचितच आढळते.

काही मिमी. रुंदीपासून तो कित्येक किमी. रुंदी व काही थोडे घन मी. तो कित्येक सहस्त्र घन किमी. इतके आकारमान असणाऱ्या भेगा किंवा पोकळ्या कवचाच्या खडकात निर्माण होऊ शकतात. मोठ्या पोकळ्यांत शिरलेल्या शिलारसाच्या मोठ्या राशींच्या मानाने लहान भेगांत शिरलेल्या लहान राशी अधिक वेगाने निवतात. कवचाच्या उथळ भागातील खडकांचे तापमान कमी असते व त्या भागातल्या पोकळ्यांत शिरलेले शिलारस खोल भागातल्या पोकळ्यांत शिरलेल्या शिलारसापेक्षा अधिक वेगाने निवतात. कवचाच्या उथळ व अधिक थंड खडक असलेल्या भागातील लहानशा पोकळ्यांत शिरलेल्या शिलारसाची सर्व राशी व तेथल्या मोठ्या पोकळ्यांत घुसलेल्या शिलारसाचे, शेजारच्या खडकांशी संस्पर्श झालेल्या पृष्ठालगतचे भाग एकाएकी निवविले जाऊन त्यांच्यापासून काचमय खडक निर्माण होणे शक्य असते.

खोलीबरोबर खडकांच्या भाराचा दाब वाढत असतो व खोल भेगांत घुसलेल्या शिलारसातील वायू सहज बाहेर पडू शकत नाहीत. अतिशय खोल जागेतल्या शिलारसांचे निवणे अगदी मंद असते व त्यांच्यातील वायू अधिक काल टिकून राहतात. शिवाय कोणत्याही पदार्थाच्या काचमय स्वरूपापेक्षा त्याच्या स्फटिकमय स्वरूपाची घनता अधिक असते. म्हणून माथ्यावरील खडकांच्या भारामुळे स्फटिक-निर्मितीस अधिक अनुकूल अशी परिस्थिती असते. या कारणांमुळे खोल जागी निवणाऱ्या  शिलारसापासून तयार होणारे खडक पूर्णस्फटिकी असतात.

अग्निज खडकांची आढळण्याची रीती व त्यांच्या मोठ्या संरचना : ज्वालामुखी खडकांचे आकार : ज्वालामुखीतून बाहेर लोटला गेलेला लाव्हा उद्गीरणाच्या द्वारापासून कमी अधिक अंतरापर्यंत वाहत जातो. तो थिजून तयार होणाऱ्या राशीचा आकार नियमित किंवा अनियमित जाडी असलेल्या थरासारखा असतो. लाव्हा तरल असला तर तो निवण्यापूर्वी दूरवर वाहत जातो व त्याच्यापासून तयार होणाऱ्या थराची जाडी सर्वत्र जवळजवळ सारखी असते. तो दाट असला म्हणजे त्याचे वाहणे मंद असते व विशेष दूर जाण्यापूर्वी तो निवून घन होतो. त्याच्यापासून तयार होणाऱ्या थराचा उद्गीरणाच्या द्वाराजवळचा भाग अधिक जाड असतो. काही लाव्हे इतके श्यान असतात की ते उद्गीरणाच्या द्वारापासून फारसे दूर जाऊ शकत नाहीत. त्यांच्यापासून घुमटासारख्या किंवा गड्ड्यासारख्या राशी तयार होतात. उद्गीरणे पुन्हा पुन्हा एकाच स्थानी झाली म्हणजे त्यांच्या लाव्ह्यांपासून अनुक्रमाने तयार झालेले थर साचून नियमित किंवा अनियमित जाडी असलेल्या थरांची राशी तयार होते. ज्वालामुखीचे उद्गीरण नेहमी लाव्ह्याचेच असते असे नाही. अधून मधून ते घन पदार्थांचेही असते. त्याचे पदार्थही ज्वालामुखीच्या केंद्राभोवती पूर्वीच्या लाव्ह्यावर साचतात व त्यानंतर लाव्ह्याचे उद्गीरण झाले तर त्याच्या खडकाने ते झाकले जातात. केंद्रीय उद्गीरणे वारंवार झाली म्हणजे त्यांचे पदार्थ साचून बसकट किंवा उभट शंकूसारखी राशी तयार होते. भेगी उद्गीरणे सामान्यतः बेसाल्टी लाव्ह्यांची असतात व विरळाच घन पदार्थांची असतात. ती वारंवार घडून आली म्हणजे सपाट आडव्या थरांच्या (महाराष्ट्रात आढळतात तशा खडकांच्या)जाड राशी तयार होतात