વિઘટન-વિભંજન (ખડક) : ખડકખવાણના સર્વસામાન્ય, સાર્વત્રિક પ્રકારો. ખડકોનું ખવાણ ત્રણ રીતે થતું હોય છે : ખડકોમાં ઉદ્ભવતાં રહેતાં વિવિધ પ્રતિબળોને કારણે તે ભૌતિક રીતે તૂટે છે, તેમના પર થતી રહેતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓથી ખવાય છે, ભૂપૃષ્ઠ પર ઊગતી વનસ્પતિથી તેમજ પ્રાણીઓના સંચલનથી ઉદ્ભવતા ભૌતિક-રાસાયણિક સંજોગો મારફતે પણ ખડકો ખવાણ દ્વારા રૂપાંતર પામે છે. આ ત્રણેય ક્રિયાપદ્ધતિઓ પોતપોતાની રીતે આગવા એકમો હોવા છતાં અરસપરસ પણ સંકળાયેલી રહે છે. આ ત્રણેય ભૌતિક ખવાણ વિભંજન (mechanical weathering), રાસાયણિક ખવાણ-વિઘટન (chemical weathering) અને જૈવિક ખવાણ (biological weathering) તરીકે ઓળખાય છે.
વિઘટન (રાસાયણિક ખવાણ) : ખડકોમાં રહેલા મૂળ ખનિજ-ઘટકોનું રાસાયણિક પ્રક્રિયા હેઠળ અન્ય ઘટકોમાં રૂપાંતર થવાની ખવાણક્રિયાને વિઘટન અથવા રાસાયણિક ખવાણ કહે છે. કુદરતી રીતે કાર્યરત રાસાયણિક પરિબળો ખડકોનાં મૂળ રાસાયણિક બંધારણ, સંરચના અને દેખાવમાં ફેરફારો લાવી મૂકે છે. એટલે આ એક એવી જટિલ પ્રક્રિયા છે, જેમાં રાસાયણિક પરિવર્તન આવે છે. પાણી અને વાતાવરણના વાયુઓ ભૂપૃષ્ઠના ખડકો પર અસર કરીને રૂપાંતર લાવી મૂકે છે. જળ આ માટેનું મુખ્ય પરિબળ છે. વાતાવરણમાંથી પસાર થતી વખતે વર્ષાજળમાં CO2 ભળવાથી કાર્બોનિક ઍસિડ તૈયાર થાય છે; સડતી વનસ્પતિ સપાટીજળ સાથે સંયોજાવાથી સેન્દ્રિય તેજાબ (humic acid) બને છે. આ બંને તેજાબો ખડક-ઘટકો સાથે પ્રક્રિયા કરી નવા ઘટકો તૈયાર કરે છે. આ રીતે જળ, CO2, ઑક્સિજન અને વનસ્પતિ રાસાયણિક ખવાણ માટેનાં મહત્વનાં પરિબળો બની રહે છે; જેમના દ્વારા થતા રાસાયણિક ખવાણનો દર ખનિજ-બંધારણ, દ્રવ્યકદ તથા તત્કાલીન પ્રવર્તતા સંજોગો પર આધાર રાખે છે.
ખનિજ–બંધારણ : ખડકમાં દરેક ખનિજઘટક એકસરખું હોઈ શકતું નથી. ખડકભેદે અને ઉત્પત્તિના સંજોગભેદે તેમનાં પ્રમાણ ભિન્ન ભિન્ન હોય છે, તેથી જે તે ખડકના રાસાયણિક બંધારણ મુજબ વિઘટનનો દર અને પ્રમાણ પણ બદલાતાં રહે છે; દા. ત., બેસાલ્ટ ગ્રૅનાઇટ કરતાં ઝડપી વિઘટન પામે છે. દ્રવ્યકદ : જેમ ખડકટુકડો મોટો તેમ તેને રાસાયણિક પ્રક્રિયા માટે ઓછો વિસ્તાર મળે છે. નાના ટુકડાઓ ઘટકોના સંદર્ભમાં બધી બાજુથી વધુ ખુલ્લા હોવાથી ઝડપી વિઘટન પામે છે. પ્રવર્તમાન સંજોગો : ગરમ, હૂંફાળી, ભેજવાળી આબોહવા, આછો ઢોળાવ અને વિપુલ વનસ્પતિ-પ્રમાણ રાસાયણિક ખવાણ માટે અનુકૂળ સંજોગો ઉપલબ્ધ કરી આપે છે.
રાસાયણિક ખવાણની પ્રક્રિયાઓ : રાસાયણિક ખવાણ દ્રાવણ, ઑક્સિડેશન, રિડક્શન, કાર્બજનીકરણ, જલયોજન વગેરે જેવી પ્રક્રિયાઓ દ્વારા થતું હોય છે. દ્રાવણ : જળ એ એક એવું દ્રાવક છે જે ઘણાં દ્રવ્યોને સામાન્ય સંજોગો હેઠળ ઓગાળવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. દ્રાવણ સંતૃપ્ત થયા પછી દ્રવ્યો અન્યત્ર અવક્ષેપિત થાય છે. તળખડકો કે રેગોલિથમાંથી દ્રવ્યોને છૂટાં કરે છે. ક્ષારો, ચિરોડી, ચૂનાખડકો (ઘટતી જતી દ્રાવ્યતાના ક્રમમાં) પાણીમાં ઝડપથી ધોવાતાં જાય છે. ઑક્સિડેશન-રિડક્શન : વર્ષાજળ CO2 સાથે સંયોજિત થઈ H2CO3 બનાવે છે. તે સડતી વનસ્પતિ(humus)માંથી પસાર થાય ત્યારે તેની અમ્લતા વધે છે, સેન્દ્રિય તેજાબ (organic acid) બને છે; પરિણામે ઑક્સિડેશન થઈ ઑક્સાઇડ તૈયાર કરે છે. પાણીની હાજરીમાં ઑક્સિડેશન ઝડપથી થતું હોય છે. ઑક્સિજનને લોહ પ્રત્યે આકર્ષણ હોય છે. બાયૉટાઇટ, હૉર્નબ્લેન્ડ, ઑગાઇટ, ઑલિવિન જેવાં લોહધારક ખનિજોનું ઝડપી ઑક્સિડેશન થાય છે. અલ્કલ સંજોગ હેઠળ ફેરસ લોહ ફેરિક લોહમાં રૂપાંતર પામે છે, ફેરિક હાઇડ્રૉક્સાઇડ બને છે; દા.ત., (1) ઑલિવિન + જળ ડ્ડ સર્પેન્ટાઇન + સિલિકા + ફેરસ ઑક્સાઇડ. (2) ફેરસ ઑક્સાઇડ + ઑક્સિજન ડ્ડ હેમેટાઇટ. (3) હેમેટાઇટ + જળ ડ્ડ લિમોનાઇટ (Fe2O3 · 3H2O).
જમીનોમાં દેખાતો પીળો, રાતો કે કથ્થાઈ રંગ આ ફેરિક લોહને કારણે હોય છે. ભૂગર્ભ જળસપાટીથી ઉપરના ભાગમાં ખડકો આ રીતે ઑક્સિડેશનથી વિઘટન પામી ઑક્સાઇડમાં રૂપાંતર પામતા રહે છે. આ ક્રિયામાં બૅક્ટેરિયાનો સહયોગ વધુ અનુકૂળતા કરી આપે છે. જળસંચિત કે પંકવિસ્તારોમાં રિડક્શન થતું રહે છે, જ્યાં પીળા અને રાતા ઑક્સાઇડ લીલાં અને રાખોડી સ્વરૂપોમાં ફેરવાતા જાય છે. કાર્બજનીકરણ : દ્રવ્યોમાં CO2 ઉમેરાવાની ક્રિયાને કાર્બજનીકરણ કહે છે. અહીં પ્રક્રિયા આયન કક્ષાએ થાય છે, કારણ કે કાર્બોનિક ઍસિડ કાર્બોનેટ આયન અને બાયકાર્બોનેટ આયનમાં છૂટો પડે છે. આ ક્રિયામાં જમીનમાં રહેલો CO2 સહાયભૂત બની રહે છે; દા.ત., ઑર્થોક્લેઝ નીચે મુજબ વિઘટન પામે છે :
K2O · Al2O3 · 6SiO2 + 2H2O + CO2 →
ઑર્થોક્લેઝ પાણી કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ
Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O + K2CO3 + 4SiO2
કેઓલિનાઇટ પોટૅશિયમ સિલિકા
કાર્બોનેટ (દ્રાવ્ય)
આ જ રીતે સોડિયમ અને કૅલ્શિયમ ફેલ્સ્પારનું પણ વિઘટન થાય છે. ઑલિવિન મૅગ્નેશિયમ બાયકાર્બોનેટમાં તથા ચૂનાખડક કૅલ્શિયમ કેટાયનમાં અને બાયકાર્બોનેટમાં ફેરવાય છે.
2MgO · SiO2 + 2H2O + 4CO2 →
ઑલિવિન પાણી કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ
2Mg(HCO3)2 + SiO2
મૅગ્નેશિયમ કાર્બોનેટ દ્રાવ્યસિલિકા
CaCO3 + H2CO3 → Ca++ + 2(HCO3)
ચૂનાખડક કાર્બોનિક કૅલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટ
ઍસિડ કેટાયન
પ્રક્રિયાની પેદાશો દ્રાવણમાં જાય છે, લોહ-અશુદ્ધિઓ રહી જાય છે. ઑક્સિડેશન થતાં જે અવશિષ્ટ પદાર્થ રહે છે તે ટેરારોઝા નામનો તેજસ્વી લાલ પદાર્થ બની રહે છે. ઓગળેલો CaCO3 અધોગામી અને ઊર્ધ્વગામી સ્તંભો તેમજ ટુફાની રચના કરે છે. જલયોજન(hydration) : ખનિજોના આણ્વિક માળખામાં પાણીના અણુઓ ભળવાની ક્રિયાને જલયોજન કહે છે; દા.ત., હેમેટાઇટનું જલયોજન થવાથી લિમોનાઇટ બને છે.
Fe2O3 + 3H2O → Fe2O3 · 3H2O
જલયોજનથી ખનિજો ફૂલતાં હોય છે, પરિણામે ખનિજો વિભંજન પામે છે. આ ક્રિયામાં મૃદ-ખનિજો બને છે અને કાર્બજનીકરણ તેમજ ઑક્સિડેશનની ક્રિયાને સહાય કરે છે.
જલવિભાજન (જલવિચ્છેદન hydration) : ખનિજોની પાણી સાથે થતી પ્રક્રિયાને જલવિભાજન કહે છે. જટિલ રાસાયણિક પ્રક્રિયા દ્વારા ઑર્થોક્લેઝ ફેલ્સ્પાર કેઓલિનાઇટ અને દ્રાવ્ય પેદાશો બનાવે છે :
K2O · Al2O3 · 6SiO2 + 2H2O →
ઑર્થોક્લેઝ પાણી
Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O + K2O + 4SiO2
કેઓલિનાઇટ દ્રાવ્ય દ્રાવ્ય
પોટાશ સિલિકા
કુલીરન(chelation) : વનસ્પતિ-મૂળની આજુબાજુના હાઇડ્રોજન આયન ત્યાંના ખનિજોમાંના કેટાયન સાથે શોષાય છે, જે વનસ્પતિમાં ભળી હાઇડ્રોકાર્બન માળખું રચે છે. આ ક્રિયાને કુલીરન અથવા કીલેટન અથવા કિલેટીકરણ કહેવાય છે. ખુલ્લા ખડકોમાંથી જળો (lichens) પણ આવી જ પ્રક્રિયા દ્વારા પોષક દ્રવ્યો મેળવે છે; સડેલી વનસ્પતિનો સ્રાવ પણ આ જ રીતે થાય છે.
ગોળાશ્મખવાણ-પડખવાણ (spheroidal weathering and exfoliation) : ખવાણના આ બંને પ્રકારો રાસાયણિક અને ભૌતિક ખવાણક્રિયાઓથી પરિણમે છે. ખુલ્લી રહેતી ખડકસપાટીઓ વરસાદથી ભીની થતી જાય છે અને સૂર્યતાપથી ગરમ થાય છે. વિઘટન અને વિભંજનથી સપાટીનાં ઉપલાં પડ નરમ બની અંદરના દળથી વિખૂટાં પડતાં જાય છે. ડુંગળીની જેમ એક પછી એક પડ તૈયાર થઈને ગોળાકાર કે લંબગોળાકાર ગોલકો બને છે. બેસાલ્ટ અને ગ્રૅનાઇટમાં આ પ્રકારનું ખવાણ વિશિષ્ટપણે જોવા મળે છે.
વિભંજન (disintegration) : ભૂપૃષ્ઠ પર ખુલ્લા રહેલા ખડકોની ભૌતિક ફેરફારો દ્વારા નરમ પડવાની અથવા તૂટવાની ક્રિયા. પર્યાવરણના સ્થિતિસંજોગો મુજબ, કોઈ પણ પ્રકારની રાસાયણિક પ્રક્રિયા થયા વિના ખડકોની તેનાં ઘટક દ્રવ્યોમાં વિખૂટા પડવાની ક્રિયા વિભંજન તરીકે ઓળખાય છે. આ ક્રિયામાં ખડકો નાનાંમોટાં ગચ્ચાંઓમાં, ટુકડાઓમાં કે ખનિજકણોમાં છૂટા પડે છે. વિભંજનની ક્રિયામાં મોટેભાગે તાપમાન અને હિમક્રિયા (frost-action) જેવાં પરિબળો અસરકારક રીતે ભાગ ભજવે છે. તે વિષમ આબોહવાવાળા પ્રદેશોમાં, શુષ્ક-અર્ધશુષ્ક કે રણપ્રદેશોમાં, ઊંચાઈએ રહેલા હિમજન્ય વિસ્તારોમાં તેમજ ઊંચા અક્ષાંશોમાં વિશેષ જોવા મળે છે. વિભંજનના પેટાપ્રકારો નીચે મુજબ છે : (1) ખડક-ખંડવિભંજન (block disintegration) : રણપ્રદેશોમાં દિવસ અને રાત્રિ દરમિયાન રહેતો દૈનિક તાપમાનનો ગાળો મોટો હોય છે, ખડકો દિવસે ખૂબ તપે છે અને રાત્રિ પડતાં ઝડપથી ઠંડા પડી જાય છે. પરિણામે વારાફરતી પ્રસરણ અને સંકોચનને કારણે ખડક-સપાટીઓ પર તડો અને સાંધા ઉદ્ભવે છે. રોજબરોજ થયે જતી આ ક્રિયામાં તડો-ફાટો-સાંધા પહોળા બનતા જઈ ખડકો નાનાંમોટાં ગચ્ચાંઓમાં વિખૂટા પડી જાય છે. આ પ્રકારનું ભૌતિક ખવાણ ખડક-ખંડવિભંજન કહેવાય છે.
ઊંચાઈવાળા વિસ્તારોમાં તેમજ ઊંચા અક્ષાંશવાળા પ્રદેશોમાં પણ ખડક-ખંડવિભંજનની ક્રિયા હિમ-અસરને કારણે થતી હોય છે. અહીં દિવસે કે ગરમ ઋતુ દરમિયાન પીગળેલું હિમજળ ખડકોની તડો, ફાટો કે સાંધાઓમાં ભરાઈ રહે છે, જે રાત્રિ દરમિયાન તેમજ ઠંડી ઋતુમાં ઠરી જવાથી બરફમાં ફેરવાય છે. પાણી કરતાં બરફ 10 % જેટલી વધુ જગા રોકતું હોવાથી તે સાંધાની દીવાલો પર 110થી 140 કિગ્રા./સેમી.2ના દરથી દાબ ઉત્પન્ન કરે છે, સાંધા પહોળા થઈને ફાટે છે, પરિણામે ખડકોનું ખંડવિભંજન થાય છે. બરફથી થતી આ ક્રિયાને હિમજન્ય ફાચર ક્રિયા (frost-wedging) કહે છે. ખડક-આવરણની નીચે જામતો બરફ ઉપર તરફ દબાણ કરીને ઉપર-નીચેનાં પડ અલગ કરે છે, આ ક્રિયાને હિમજન્ય અલગીકરણ (frost-heaving) કહે છે.
દાણાદાર વિભંજન (granular disintegration) : ખડક એ ખનિજોથી બનેલો સમૂહ છે. જુદા જુદા ખનિજ-ઘટકોના પ્રસરણાંક જુદા જુદા હોય છે. સૂર્યતાપથી ગરમ થયેલા ખડક-જથ્થાનાં ખનિજો પર જુદા જુદા પ્રસરણથી જટિલ પરિસ્થિતિ ઉદ્ભવે છે. પરિણામે અનિયમિત તડો ઉત્પન્ન થતી રહે છે, પહોળી બનતી જાય છે, ખનિજ કણો છૂટા પડતા જાય છે. આ પ્રકારના ભૌતિક ખવાણને દાણાદાર વિભંજન કહે છે. ગ્રૅનાઇટ અને તેને સમકક્ષ મધ્યમ કે સ્થૂળ દાણાદાર ખડકોની આ લાક્ષણિકતા બની રહે છે.
શુષ્ક કે અર્ધશુષ્ક રણપ્રદેશોમાં દિવસ દરમિયાન તપી જતા ખડકો ક્વચિત્ પડી જતાં ઝાપટાંથી કે સાંજ પડતાં એકાએક ઠંડા પડવાથી તેમની સપાટીઓ કરચો રૂપે તડાતડ તૂટવા માંડે છે, તડો પણ પડે છે અને ખડક નાના નાના ટુકડાઓ તેમજ કણો-કરચોમાં વિભાજિત થઈ જાય છે. રાજસ્થાનના કેટલાક ભાગોમાં ગરમી અને ઠંડીનો દૈનિક ફેરફાર થોડાક જ કલાકોના ગાળામાં 37° સે. જેટલો થઈ જાય છે. ઋતુભેદે તાપમાનનો ગાળો તેથી પણ વધી જાય છે. પરિણામે ખડકોનું ભૌતિક વિભંજન થાય છે.
ક્ષારક્રિયા (salt action) : હિમઅસરથી થતા વિભંજન સાથે મળતી આવતી આ ક્રિયા પ્રમાણમાં ઓછી અસરકારક હોય છે. ક્ષારીય દ્રાવણોનું સ્ફટિકીકરણ કે પૂરણી ખડક-ફાટોમાં થાય ત્યારે ખડકોની તૂટવાની ક્રિયા બની શકે છે; પરંતુ ક્યારેક આથી ઊલટી ક્રિયા પણ બનતી હોય છે. સિલિકા, લોહ-મૅગ્નેશિયમ કે ઍલ્યુમિનિયમના ઑક્સાઇડ ફાટોમાં સંશ્લેષણ-દ્રવ્યનું કાર્ય કરી દીવાલોને સાંધી દે છે.
પટવિભાજન (sheeting) : ગ્રૅનાઇટ કે ગ્રૅનાઇટના સમકક્ષ ખડકો જ્યારે ભૂપૃષ્ઠના સ્થળદૃશ્યને સમાંતર ખુલ્લી પહોળી વિવૃતિઓમાં પથરાયેલા હોય, કેટલાક ખડકજથ્થાઓની સપાટીથી ઉપરનાં આવરણો કે સ્તરો ઘસારાથી કે ધોવાણથી નીકળી ગયેલા હોય એવા વિસ્તારો અંદર તરફ બધી બાજુએથી અન્ય ખડકોથી દબાયેલા હોય, માત્ર એક જ ઊર્ધ્વ દિશામાં મુક્ત હોય ત્યારે તે, સ્થળ-દૃશ્યને સમાંતર પટમાં છૂટા પડે છે. સૌથી ઉપરનું પડ ઓછી જાડાઈનું અને ઊંડાઈ તરફ જો બીજાં પટ છૂટાં પડે તો વધુ ને વધુ જાડાઈવાળાં હોય છે. આ ઉપરાંત, સપાટીતલમાંથી એકબીજીને કાટખૂણે બીજી બે ફાટશ્રેણીઓ પણ પડે છે. આ પ્રકારની ક્રિયાથી થતું ખડક-વિભંજન પટ-વિભાજન તરીકે ઓળખાય છે. મહાકોતરો(canyons)ની ઊભી દીવાલોમાં જો ઊભું કે ત્રાંસું પટવિભાજન થાય તો ખડકપાત (rock slide) થતા હોય છે.
સમુદ્રતળ પરનાં બેસાલ્ટનાં ગચ્ચાં જ્યારે બહાર લાવવામાં આવે ત્યારે તેમના પર જળદાબ ન રહેવાથી વિભાજિત થઈ જતાં હોય છે. સૂર્યાઘાત (insolation), વન્ય દવ (forest fire), ઘર્ષણક્રિયા, સૂકું અને ભેજવાળું થવાની ક્રિયા, બખોલો-કોટરો થવાની ક્રિયા, અવતલન-ઊર્ધ્વગમનની ક્રિયામાં ખડક-વિભંજન સમાવિષ્ટ હોય છે.
ગિરીશભાઈ પંડ્યા