પાયરૉક્સીન વર્ગ (Pyroxene Family)

પાયરૉક્સીન વર્ગ (Pyroxene Family) : ખડકનિર્માણનાં ખનિજો પૈકીનો મહત્વનો ખનિજવર્ગ. ખડકોના બંધારણમાં રહેલાં વિવિધ ખનિજો પૈકી પાયરૉક્સીન સમૂહનાં ખનિજો અતિ મહત્વનો ખનિજવર્ગ બનાવે છે. રાસાયણિક બંધારણની દૃષ્ટિએ ઑલિવીન ખનિજોની તુલનામાં આ ખનિજો સિલિકાના વધુ પ્રમાણવાળાં હોય છે અને તેથી તે મેટાસિલિકેટ પ્રકારનાં ખનિજો ગણાય છે. વધુમાં તેમના બંધારણમાં Fe, Mg, Ca અને Na તત્વો જુદી જુદી માત્રામાં રહેલાં હોય છે. કેટલાંક પાયરૉક્સીન ખનિજોમાં A1, Mn અને Ti તત્વો પણ અલ્પ પ્રમાણમાં હોય છે. આ ખનિજોના બંધારણમાં OH હોતું નથી.

પરમાણુ-રચના અને રાસાયણિક બંધારણ : એક્સ-કિરણોના અભ્યાસ પરથી જાણવા મળ્યું છે, કે આ વર્ગમાં ખનિજો ‘આઇનોસિલિકેટ’ પ્રકારનાં હોય છે, જેમાં SiO₄ ટેટ્રાહેડ્રનની એકાકી શૃંખલા રહેલી હોય છે. પરિણામે નીચેની આકૃતિમાં દર્શાવ્યા પ્રમાણે SiO₄ ટેટ્રાહેડ્રન ઊર્ધ્વ દિશામાં અરસપરસ જોડાયેલા હોય છે.

દરેક SiO₄ ટેટ્રાહેડ્રાન શૃંખલામાં ઉપર તેમજ નીચેની બાજુએ રહેલા ટેટ્રાહેડ્રનના ફાળે બે ઑક્સિજન આવે છે. આ પ્રકારની SiO₄ ટેટ્રાહેડ્રનની શૃંખલાઓ Ca, Mg, Fe વગેરે કૅટાયનથી જોડાયેલી હોય છે. આ કૅટાયનનું જોડાણ બાજુમાં આવેલી SiO₄ ટેટ્રાહેડ્રાની શૃંખલાના મુક્ત ઑક્સિજન સાથે થયેલું હોય છે. પાયરૉક્સીન ખનિજોમાં રહેલી SiO₄ ટેટ્રાહેડ્રાની બિલકુલ જુદી જુદી ગોઠવણી પ્રમાણે તેમના ‘રૉમ્બિક પાયરૉક્સીન’ અને ‘મૉનોક્લિનિક પાયરૉક્સીન’ – એ પ્રમાણેના બે પ્રકાર પાડેલા છે. આ ખનિજોમાં સંભેદસપાટીનું સ્થાન SiO₄ ટેટ્રાહેડ્રાની શૃંખલાના સ્વરૂપ તેમજ ગોઠવણી પર આધાર રાખે છે. સંભેદ-સપાટીઓ પ્રિઝમ સ્વરૂપને સમાંતર હોય છે અને એકબીજાને 87^oને ખૂણે છેદે છે.

આ ખનિજવર્ગમાં પરમાણુરચનાના એકમનું સામાન્ય બંધારણ Si₂O₆ છે, જેમાં 4નો ઋણભાર વધારાનો છે, જ્યારે વધારાના આ 4ના ઋણભારનું સંતુલન 2Mg આયનના ઉમેરાવાથી થાય છે ત્યારે રાસાયણિક બંધારણ Mg₂Si₂O₆ બને છે અને તે બંધારણ MgSiO₃થી દર્શાવાય છે. આ બંધારણવાળું પાયરૉક્સીન ખનિજ એન્સ્ટેટાઇટ છે. આ જ પ્રમાણે 2Fe આયનથી પરમાણુરચનાના એકમના વધારાના 4ના ઋણભારનું સંતુલન બને છે ત્યારે FesiO₃ થાય છે અને તે પાયરૉક્સીન ફેરોસિલાઇટ તરીકે ઓળખાય છે. એન્સ્ટેટાઇટ અને ફેરોસિલાઇટ એક સમરૂપ શ્રેણીના છેડાનાં ખનિજો બને છે. પાયરૉક્સીન ખનિજોના બંધારણનું ત્રીજું ઘટક CaSiO₃ બંધારણવાળું વૉલેસ્ટોનાઇટ છે. પાયરૉક્સીન ખનિજોના બંધારણમાં રહેલા ગૌણ ઘટકોને બાકાત રાખીએ તો તેમનું રાસાયણિક બંધારણ નીચેની આકૃતિમાં દર્શાવેલા ત્રિકોણ પરનાં બિંદુઓ દ્વારા દર્શાવી શકાય :

ઉપરની ત્રિકોણાકાર આકૃતિના ત્રણે છેડા વૉલેસ્ટોનાઇટ (Wo), એન્સ્ટેટાઇટ (En) અને ફેરોસિલાઇટ (Fs) ઘટકોનો નિર્દેશ કરે છે. બધાં જ પાયરૉક્સીન ખનિજોનું રાસાયણિક બંધારણ આ ત્રણ ઘટકોની આણ્વિક ટકાવારીની મદદથી દર્શાવી શકાય. ત્રિકોણના પાયાની રેખા ઑર્થોપાયરૉક્સીન તેમજ તેની સમકક્ષ મૉનોક્લિનિક પાયરૉક્સીન દર્શાવે છે; દા. ત., બ્રૉન્ઝાઇટ, હાઇપરસ્થીન, ક્લાઇનોએન્સ્ટેટાઇટ-ફેરોહાઇપરસ્થીન, એન્સ્ટેટાઇટ-ફેરોસિલાઇટ શ્રેણીનાં ખનિજોમાં 4-5 % WO રહેલું હોય છે.

CaMg(Si₂O₆) બંધારણવાળું ડાયૉપ્સાઇડ ખનિજ ત્રિકોણની Wo અને Enવાળી બાજુના મધ્યભાગના બિંદુથી દર્શાવાય છે. આ પ્રમાણે CaFe(Si₂O₆) બંધારણવાળું ખનિજ હેડનબર્ગાઇટ (He) ત્રિકોણની Wo અને Fsવાળી બાજુના મધ્યભાગના બિંદુથી દર્શાવાય છે. ડાયૉપ્સાઇડ (Di) અને હેડનબર્ગાઇટ (He) ખનિજો સૅલાઇટથી જોડાયેલાં છે. પાયરૉક્સીન ખનિજો પિજિયોનાઇટ અને ઑગાઇટનું સ્થાન Di-He અને En-Fs શ્રેણીઓની વચ્ચે હોય છે. પિજિયોનાઇટ ખનિજ Caની અલ્પતાવાળું છે અને તે રૉમ્બિક પાયરૉક્સીન ખનિજો કરતાં Wo (5-15 %)થી વધુ પ્રમાણ ધરાવે છે. સામાન્ય પાયરૉક્સીન ખનિજ ઑગાઇટનું સ્થાન પિજિયોનાઇટ અને Di-He શ્રેણીની વચ્ચે રહેલું છે. પાયરૉક્સીન ખનિજોનું વર્ણન, ઉપરની ત્રિકોણાકાર આકૃતિમાં દર્શાવેલી શ્રેણીઓ મુજબ નીચે પ્રમાણે છે :

(1) એન્સ્ટેટાઇટ-ફેરોસિલાઇટ શ્રેણી : આ શ્રેણીનાં ખનિજો ઑર્થોરૉમ્બિક અને મૉનોક્લિનિક વર્ગમાં સ્ફટિકીકરણ પામે છે. મૉનોક્લિનિક ખનિજ પ્રકારો ઑર્થોરૉમ્બિક પાયરૉક્સીન ખનિજોનાં નામ આગળ ‘ક્લાઇનો’નાં નામ – પૂર્વગ મૂકીને લખાય છે; દા. ત., ક્લાઇનોએન્સ્ટેટાઇટ, ક્લાઇનોફેરોસિલાઇટ. ઑર્થોરૉમ્બિક પાયરૉક્સીન ખનિજોમાં એન્સ્ટેટાઇટ, બ્રૉન્ઝાઇટ, હાઈપરસ્થીન, ફેરોહાઇપરસ્થીન, યુલાઇટ અને ફેરોસિલાઇટનો સમાવેશ થાય છે. મૉનોક્લિનિક ખનિજપ્રકારો ઊંચા ઉષ્ણતામાને ઉદભવતાં ખનિજો છે અને પ્રયોગશાળામાં પણ તેમનું નિર્માણ કરવામાં આવેલું છે. વળી તે કેટલીક ઉલ્કાઓમાં પણ મળી આવે છે. ઑર્થોરૉમ્બિક પ્રકારો નીચા ઉષ્ણતામાને ઉદભવતાં ખનિજો છે. Mgની વધુ માત્રાવાળાં ખનિજો અગ્નિકૃત ખડકોમાં મળે છે. ફેરોહાઇપરસ્થીન અને ફેરોસિલાઇટ ખનિજો જૂજ પ્રમાણમાં, વિશિષ્ટ ખડકપ્રકારોમાં જોવા મળે છે. તેમની પ્રાપ્તિ ઑલિવીનના વિતરણને અનુસરે છે, તેથી તે બેઝિક અગ્નિકૃત ખડકોથી વધુ ઍસિડિક ખડકો તરફ જતાં Feની માત્રા Mgની માત્રા કરતાં વધતી જાય છે.

ઑલિવીન અને ઑર્થોરૉમ્બિક પાયરૉક્સીન વચ્ચે રાસાયણિક સામ્ય રહેલું છે. બંને ખનિજ-વર્ગોમાં એક જ તત્વો રહેલાં છે, પરંતુ તેમનું પ્રમાણ જુદું જુદું હોય છે. પરિણામે કોઈ પણ ઑલિવીન ખનિજમાં સિલિકાનું ઉમેરણ થાય તો તે નીચે દર્શાવેલાં સમીકરણો મુજબ ઑર્થોરૉમ્બિક પાયરૉક્સીનમાં પરિવર્તન પામે છે.

Mg2SiO4	+	SiO2		2Mg(SiO3)
ફૉર્સ્ટેરાઈટ		સિલિકા		એન્સ્ટેટાઇટ
Fe2SiO4	+	SiO2		2Fe(SiO3)
ફાયાલાઇટ		સિલિકા		એન્સ્ટેટાઇટ

ઑર્થોપાયરૉક્સીન ઍસિડિક(હાઈપરસ્થીન ગ્રૅનાઈટ)થી માંડીને અલ્ટ્રાબેઝિક (બ્રૉન્ઝિટાઇટ) અગ્નિકૃત ખડકોમાં મળી આવે છે. સમ-દાબ ઉષ્ણતા વિકૃતિને કારણે ઉદભવતા ગ્રૅન્યુલાઇટ વિકૃત ખડકમાં પણ હાઈપરસ્થીન ખનિજ જોવા મળે છે.

ઑર્થોપાયરૉક્સીનનો વક્રીભવનાંક તફાવત ઓછો હોય છે અને રાખોડી ધ્રુવીભવન રંગ બતાવે છે, પંરતુ ક્લાઇનોપાયરૉક્સીનના કેટલાક છેદ પણ આ ધ્રુવીભૂત રંગ બતાવે છે. વધુમાં ઑર્થોપાયરૉક્સીનના છેદ સીધો વિલોપ દર્શાવે છે. આ ઉપરથી ફલિત થાય છે કે ઑર્થોપાયરૉક્સીનને તેમના રાખોડી ધ્રુવીભૂત રંગ અને સીધા વિલોપની મદદથી ક્લાઇનોપાયરૉક્સીન પ્રકારથી અલગ પાડી શકાય નહિ. પરંતુ ઑગાઇટવાળા ખડકમાં સામાન્ય રીતે ઑર્થોપાયરૉક્સીન હોતું નથી. આ ખનિજોનું વિશિષ્ટ પ્રકાશીય લક્ષણ રંગવિકાર છે, જે તેના બંધારણમાં રહેલા Feની માત્રા પર આધાર રાખે છે.

(2) ક્લાઇનોપાયરૉક્સીન ખનિજ : પાયરૉક્સીન ખનિજોનો બીજો સમૂહ કે જે મૉનોક્લિનિક સ્ફટિકવર્ગના સ્ફટિક સ્વરૂપે મળી આવે છે તે ‘ક્લાઇનોપાયરૉક્સીન’ તરીકે ઓળખાય છે અને ઑર્થોપાયરૉક્સીન ખનિજો કરતાં તેમાં તફાવત જોવા મળે છે, જે સિલિકેટ શૃંખલામાં થતા સ્થાનાંતર(displacement)ને કારણે, સિલિકેટ શૃંખલાની વિરૂપતા(distortion)ને કારણે કે ધાતુ-આયનના સ્થાનાંતરને કારણે હોય છે. આ પાયરૉક્સીન સમૂહમાં ડાયૉપ્સાઇડ-હેડનબર્ગાઇટ શ્રેણી, પિજિયોનાઇટ, ઑગાઇટ, એજિરીન, એજિરીન-ઑગાઇટ જેવાં સામાન્ય રીતે મળતાં ખનિજોનો સમાવેશ થાય છે.

(ક) ડાયૉપ્સાઇડ-હેડનબર્ગાઇટ શ્રેણી : આ શ્રેણીનાં ખનિજો ડાયૉપ્સાઇડ-હેડનબર્ગાઇટ વચ્ચેની સમરૂપ શ્રેણી બનાવે છે, જે Woના પ્રમાણમાં ઘટાડો થતાં ઑગાઇટમાં પરિણમે છે. આ શ્રેણીનાં ખનિજો વિકૃત ખડકોની વિશિષ્ટતા છે. સામાન્યત: ડાયૉપ્સાઇડ સ્કાર્ન ખડકો તેમજ વિકૃત ચૂનાખડકોમાં જોવા મળે છે, પરંતુ ડાયૉપ્સાઇડિક-ઑગાઇટ રાયોલાઇટ-ટ્રેકાઈટ ગાળાના બંધારણવાળા ઓછા બેઝિક અગ્નિકૃત ખડકોમાં મળી આવે છે. હેડનબર્ગાઇટ અગ્નિકૃત ખડકોમાં ભાગ્યે જ જોવા મળે છે અને કેટલીક વખતે ગ્રૅનોફાયરમાં રહેલું હોય છે. Fe માત્રાના વધારાથી ડાયૉપ્સાઇડ સૅલાઇટ અને ફેરોસૅલાઇટમાં પરિણમે છે. આ બે ખનિજો ડાયૉપ્સાઇડ અને હેડનબર્ગાઇટને જોડતી કડી બનાવે છે.

(ખ) પિજિયોનાઇટ : મિનેસોટાના ‘પિજિયન પૉઇન્ટ’ના લાવા ઉપરથી આ ખનિજનું નામ આપવામાં આવેલું છે, જે અગાઉના વખતમાં ‘એન્સ્ટેટાઇટ-ઑગાઇટ’ના નામથી ઓળખાતું હતું. પિજિયોનાઇટ Caની અલ્પતાવાળું મૉનોક્લિનિક ખનિજ છે, જે ઍન્ડેસાઇટ અને બેસાલ્ટ બંધારણવાળા જ્વાળામુખી ખડકો કે ડાઇક-ખડકોમાં મળે છે. પિજિયોનાઇટ ઝડપથી ઠંડા પડેલા જ્વાળામુખી અગ્નિકૃત ખડકોની વિશિષ્ટતા છે. અંત:કૃત ખડકોમાં તે મળતું નથી. આ ખનિજ તેના પ્રકાશીય (optic) કોણ અને પ્રકાશીય સમતલ(optic plane)ના સ્થાનની મદદથી ઑગાઇટથી જુદું પાડી શકાય છે. પિજિયોનાઇટમાં પ્રકાશીય તલ (1૦૦) ફલક પર હોય છે, જ્યારે ઑગાઇટમાં તે (૦1૦) હોય છે.

(ગ) ઑગાઇટ : ઑગાઇટ એ સામાન્ય રીતે ગૅબ્બ્રો, ડૉલેરાઇટ, બેસાલ્ટ, પાયરૉક્સીનાઇટ જેવા બેઝિક અને અલ્ટ્રાબેઝિક અગ્નિકૃત ખડકોમાં મળી આવતું એક પાયરૉક્સીન ખનિજ છે. ટિટેન-ઑગાઇટ અને એજિરીન ઑગાઇટ એ ઑગાઇટના બીજા બે પ્રકાર છે. ટિટેન ઑગાઈટના બંધારણમાં અન્ય  ઘટકો ઉપરાંત Ti તત્વ રહેલું હોય છે, તેના છેદ આછા જાંબલી રંગના હોય છે અને મંદ રંગવિકાર બતાવે છે. તે આલ્કલીયુક્ત બેઝિક અગ્નિકૃત ખડકોના બંધારણમાં રહેલું હોય છે. એજિરીન ઑગાઇટ એજિરીનની જેમ આછા લીલા રંગનું હોય છે. તેના છેદ રંગવિકાર તેમજ ત્રાંસો વિલોપ (6૦⁰) બતાવે છે. એજિરીન-ઑગાઇટ નેફેલીન સાયનાઇટ, લ્યૂસિટોફાયર જેવા ફેલ્સ્પેથૉઇડયુક્ત આલ્કલી-અગ્નિકૃત ખડકોના બંધારણમાં રહેલું હોય છે.  તેના બંધારણમાં ઑગાઇટના ઘટકો ઉપરાંત એજિરીન (Na-Fe સિલિકેટ) રહેલું હોય છે.

(ઘ) એજિરીન : એજિરીન નામનું પાયરૉક્સીન ખનિજ ‘ઍક્માઇટ’ના નામથી પણ ઓળખાય છે. તે નેફેલીન-સાયનાઇટ અને લ્યુસિટોફાયર જેવા આલ્કલીયુક્ત ખડકોમાં મળી આવતું ઘેરા લીલા રંગનું, તીવ્ર રંગવિકાર બતાવતું ખનિજ છે. એજિરીનને તેના છેદ દ્વારા દર્શાવાતા નાના (2⁰ – 1૦⁰) ત્રાંસા વિલોપકોણની મદદથી એજિરીન-ઑગાઇટથી જુદું પાડી શકાય છે.

ઉપર દર્શાવેલાં પાયરૉક્સીન ખનિજો ઉપરાંત આ સમૂહમાં સ્પૉડ્યુમિન, જેડાઇટ, શેફ્ફેરાઇટ જેવાં ખનિજોનો પણ સમાવેશ થાય છે.

ક્લાઇનોપાયરૉક્સીન પૈકી સામાન્ય રીતે મળી આવતા ઑગાઇટ ખનિજના સુવિકસિત સ્ફટિકો (૦1૦), (1૦૦), (11૦) અને (111) સ્વરૂપોથી બંધાયેલા હોય છે. આ પાયરૉક્સીન ખનિજોના સ્ફટિકોમાં સાદી કે અંતર્ભેદિત યુગ્મતા પણ જોવા મળે છે.

ક્લાઇનોપાયરૉક્સીન ખનિજોમાં પ્રકાશીય તલ સ્ફટિક સમમિતિ તલ સાથે એકરૂપ બને છે. પરિણામે તે (૦1૦) ફલકને સમાંતર હોય છે અને તેને સમાંતર બનાવેલો છેદ અધિકતમ ત્રાંસો વિલોપકોણ બતાવે છે. વિવિધ ક્લાઇનોપાયરૉક્સીન ખનિજો તેમના (૦1૦) છેદથી દર્શાવતા અધિકતમ ત્રાંસા વિલોપકોણની મદદથી જુદાં પાડી શકાય છે. નીચેની પંખાકાર આકૃતિ ઓછી ગતિવાળી સ્પંદનદિશા અને સંભેદ વચ્ચે થતો અધિકતમ વિલોપકોણ દર્શાવે છે :

ક્લાઇનોપાયરૉક્સીનના જુદા જુદા છેદોના પ્રકાશીય અભ્યાસ પરથી જાણી શકાયું છે કે (1૦૦) છેદ સીધો વિલોપ દર્શાવે છે, જ્યારે તલસ્થ છેદ (basal sections) સમવિલોપ બતાવે છે. આ ઉપરાંત, આ પાયરૉક્સીન ખનિજોના કેટલાક છેદોમાં યુગ્મતા, એકાંતર પટ્ટીરચના (zoning) અને ઘટિકાયંત્રાકૃતિ (hour-glass structure) જેવાં લક્ષણો જોવા મળે છે.

પાયરૉક્સીન ખનિજોનું સ્ફટિકીકરણ : પાયરૉક્સીન ખનિજોની સ્ફટિકીકરણક્રિયાના અભ્યાસ પરથી જણાયું છે કે ઉષ્ણતામાનના ઘટાડા સાથે આ ખનિજોના બંધારણમાં Mg માત્રાની તુલનામાં Feની માત્રામાં વધારો થાય છે. કેન્દ્રીય ભાગમાં Mgની વિપુલતા હોય અને બહારના ભાગમાં Feની વધુ માત્રા હોય એવાં એકાંતરપટ્ટીરચનાવાળાં પાયરૉક્સીન ખનિજોનું અગ્નિકૃત ખડકોમાં અસ્તિત્વ તેમજ પૉર્ફિરિટક કણરચનાવાળા ખડકોમાં રહેલા મહાસ્ફટિકો જે સ્ફટિકીકરણક્રિયાના પ્રારંભકાળમાં અસ્તિત્વમાં આવે છે અને જે સૂક્ષ્મ દાણાદાર કણો તરીકે મળતાં પાયરૉક્સીન ખનિજો કરતાં Mgની વધુ માત્રાવાળા હોય છે, તેમનું અસ્તિત્વ ઉપરની હકીકતનું સમર્થન કરે છે.

મૉનોક્લિનિક ડાયૉપ્સાઇડ પ્રકારની પરમાણુરચના બહોળા ઉષ્ણતામાન ગાળાના સંજોગો હેઠળ સ્થાયી છે અને તેથી ઑગાઇટ ખનિજ બેઝિક અગ્નિકૃત ખડકોમાં જુદા જુદા કણકદ સાથે તેમજ સબઍસિડિક અગ્નિકૃત ખડકોમાં મળી આવે છે. પિજિયોનાઇટ અને ઑર્થોપાયરૉક્સીનનું વિતરણ ખડકોમાં ઓછું હોય છે. પિજિયોનાઇટ ઊંચા ઉષ્ણતામાને સ્થાયી બને છે, પરંતુ ઠંડા પડવાની ક્રિયા દરમિયાન ઑર્થોપાયરૉક્સીનમાં પરિણમે છે.

Mg-Feની વધુ માત્રાવાળાં પાયરૉક્સીન ખનિજોને ઑલિવીનને વૈકલ્પિક ગણવાં જોઈએ. પિજિયોનાઇટના ઑર્થોપાયરૉક્સીનમાં થતા પરિવર્તનને માટે ઉષ્ણતામાનનો ગાળો 1,14૦⁰C(Mgની વધુ માત્રા)થી 98૦⁰C(Feની વધુ માત્રા) હોય છે.

વધુમાં ઑલિવીન અને પાયરૉક્સીન વચ્ચે રાસાયણિક પ્રક્રિયાત્મક સંબંધ રહેલો છે. ઑર્થોપાયરૉક્સીન કરતાં ઑલિવીન ખનિજોની સ્ફટિકીકરણક્રિયા ઊંચા ઉષ્ણાતામાને બને છે. મૅગ્માની સ્ફટિકીકરણક્રિયાની પ્રારંભિક અવસ્થામાં અસ્તિત્વમાં આવેલું ઑલિવીન ખનિજ જો પૂરતા પ્રમાણમાં રહેલા સિલિકા સાથે સંયોજિત બને તો તે ઑર્થોપાયરૉક્સીનમાં ફેરવાય છે. પરંતુ આ પ્રક્રિયા માટે સમય જરૂરી છે અને તેથી ઝડપથી ઠંડા પડતા લાવામાં આ પ્રક્રિયા પૂર્ણ થતી નથી, પરિણામે આ રીતે ઉદભવતા જ્વાળામુખી ખડકોમાં લાવામાં પૂરતા પ્રમાણમાં સિલિકા હોવા છતાં પણ કેટલુંક ઑલિવીન પોતાનું અસ્તિત્વ ટકાવી રાખે છે.

વ્રિજવિહારી દીનાનાથ દવે