સલ્ફાઇડ-સમૃદ્ધિ-નિક્ષેપો

સલ્ફાઇડ–સમૃદ્ધિ–નિક્ષેપો : ભૂપૃષ્ઠમાં ઓછી ઊંડાઈએ ઑક્સીભૂત નિક્ષેપોમાંથી ટપકી ટપકીને જમાવટ પામતા પરિણામી નિક્ષેપો. ઑક્સીભૂત વિભાગમાંથી સ્રવીને ધાત્વિક દ્રાવણો જ્યારે ભૂગર્ભ જળસપાટીથી નીચે તરફ પહોંચે છે ત્યારે ત્યાં મુક્ત ઑક્સિજનની ઉપલબ્ધિ ન હોવાથી, સ્રાવદ્રવ્ય પરિણામી સલ્ફાઇડ (secondary sulphide) સ્વરૂપે જમા થાય છે. ઑક્સીભૂત વિભાગમાંથી છૂટાં પડેલાં ધાત્વિક દ્રવ્યો અહીં અગાઉથી અસ્તિત્વ ધરાવતા સલ્ફાઇડ-નિક્ષેપોમાં ઉમેરાતાં જાય છે, તેથી આ વિભાગ પરિણામી સલ્ફાઇડ-સમૃદ્ધ વિભાગ તરીકે ઓળખાય છે.

ભૂપૃષ્ઠનું સ્થળદૃદૃશ્ય સમયની સાથે સાથે જેમ જેમ ઘસારાની વધુ અસર હેઠળ આવતું જાય તેમ ત્યાંની ભૂગર્ભ જળસપાટીનું સ્તર પણ તેને અનુસરે છે. સંજોગવશાત્ નીચેનો સલ્ફાઇડ-વિભાગ જળસપાટીથી ઉપર તરફ આવી જાય તો તે પણ ઑક્સિડેશનની અસર નીચે આવી જાય છે, વધુ દ્રાવણો બને છે, પરિણામે નીચે તરફનો સલ્ફાઇડ-વિભાગ વધુ સલ્ફાઇડ-દ્રવ્ય મેળવતો જાય છે. આ ઘટનાનું પુનરાવર્તન થતું રહે તો સલ્ફાઇડ-ત્રુટિવાળા નિક્ષેપો ત્રુટિરહિત બને છે, બિનકાર્યોપયોગી જથ્થા ઉપયોગી બની રહે છે અને જે સમૃદ્ધ હોય તે વધુ સમૃદ્ધ થાય છે.

પરિણામી સલ્ફાઇડ-નિક્ષેપોની રચના માટે નીચે પ્રમાણેના અનુકૂળ સંજોગો મળી રહેવા જરૂરી છે :

ભૂપૃષ્ઠથી ભૂગર્ભ જળસપાટી સુધીના વિભાગમાં (1) સલ્ફાઇડ-ખનિજોની હાજરી હોવી જોઈએ અને તેનું ઑક્સીભવન થવું જોઈએ. (2) ખડકો પૂરતા છિદ્રાળુ અને ભેદ્ય હોવા જોઈએ. (3) ઑક્સીભૂત (ઉપચયિત) નિક્ષેપોનું અવક્ષેપન થવું જોઈએ, જેથી બાકીનાં દ્રાવણોનો સ્રાવ થાય. (4) કાર્બોનેટ ખડકો ન હોવા જોઈએ, જો હોય તો દ્રાવણો કાર્બોનેટમાં ફેરવાઈ જવાથી સલ્ફાઇડ થવા માટેની શક્યતા ઘટી જાય. (5) ભૂગર્ભ જળસપાટીથી નીચે તરફના વિભાગમાં મુક્ત ઑક્સિજનની ઉપલબ્ધિ ન હોવી જોઈએ અને (6) સ્રાવ પામતાં દ્રાવણોનું વિસ્થાપન થવા માટે જરૂરી વધુ દ્રાવ્ય સલ્ફાઇડની હાજરી હોવી આવદૃશ્યક છે.

ઉત્પત્તિ–સ્થિતિ : શરમાન(Schurmann)ના જણાવ્યા પ્રમાણે, દ્રાવણ-સ્વરૂપે સ્રાવ પામતું અમુક સલ્ફાઇડ દ્રવ્ય અન્ય અમુક સલ્ફાઇડને વિસ્થાપિત કરીને નિક્ષેપ પામતું હોય છે. અર્થાત્, નિયમ મુજબ, સ્રાવ પામતી કોઈ પણ ધાતુ પોતાના કરતાં વધુ દ્રાવ્ય સલ્ફાઇડનો સંયોગ પામે તો વધુ દ્રાવ્ય હોય તે, પ્રક્રિયા દ્વારા દ્રવીભૂત થઈ, ઓછું દ્રાવ્ય સલ્ફાઇડ દ્રવ્ય અવક્ષેપન પામે છે. સામાન્યત: ધાતુઓની ઓછીથી વધુ દ્રાવ્યતાનો ક્રમ આ પ્રમાણે હોય છે : પારો, ચાંદી, તાંબું, બિસ્મથ, સીસું, જસત, નિકલ, કોબાલ્ટ, લોહ અને મગેનીઝ. છેલ્લું વધુમાં વધુ દ્રાવ્ય છે. આ નિયમને અનુસરીને ઓછામાં ઓછી દ્રાવ્ય પહેલાં અને વધુમાં વધુ દ્રાવ્ય છેલ્લે અવક્ષેપિત થાય છે. દા.ત., Ag₂SO₄નું દ્રાવણ ઉપર તરફથી સ્રવે તો તેનાથી નીચેના ક્રમવાળી કોઈ પણ ધાતુને દ્રવીભૂત કરી આર્જેન્ટાઇટ Ag₂S બનાવી શકે અથવા CuSO₄નું દ્રાવણ ગૅલેના, ઝિંકબ્લૅન્ડ કે પાયરાઇટને વિસ્થાપિત કરી કોવેલાઇટ CuS બનાવી શકે. પારો કોઈ પણ અન્યથી અને મગેનીઝ છેલ્લે જમા થાય. આણ્વિક વિસ્થાપન થતું હોતું નથી, પરંતુ કદવિસ્થાપન (volume-by volume replacement) થાય છે. સલ્ફાઇડ-વિભાગમાં થતી આ પ્રક્રિયા સમજાવતાં રાસાયણિક સમીકરણો નીચે આપેલાં છે, જેમાં સ્રવીને આવતું CuSO₄ દ્રાવણ ઉદાહરણ તરીકે લઈને અન્ય સલ્ફાઇડને ભોગે CuS કોવેલાઇટ કેવી રીતે બને છે તે રજૂ કરવામાં આવેલું છે :

ગૅલેનામાંથી કોવેલાઇટ :

PbS + CuSO₄ = CuS + PbSO₄

સ્ફેલેરાઇટમાંથી કોવેલાઇટ :

ZnS + CuSO₄ = CuS + ZnSO₄

પાયરાઇટમાંથી કોવેલાઇટ :

4FeS2 + 7CuSO₄ + 4H₂O = 7CuS + 4FeSO₄ + 4H₂SO₄

પાયરાઇટમાંથી ચાલ્કોસાઇટ :

5FeS₂ + 14CuSO₄ + 12H₂O = 7Cu₂S + 5FeSO₄ + 12H₂SO₄

ચાલ્કોપાયરાઇટમાંથી કોવેલાઇટ :

CuFeS₂ + CuSO₄ = 2CuS + FeSO₄

ચાલ્કોપાયરાઇટમાંથી ચાલ્કોસાઇટ :

5CuFeS₂ + 11CuSO₄ + 8H₂O = 8Cu₂S + 5FeSO₄ + 8H₂SO₄

બૉર્નાઇટમાંથી કોવેલાઇટ અને ચાલ્કોસાઇટ :

Cu₅FeS₄ + CuSO₄ = 2CuS + 2Cu₂S + FeSO₄

બૉર્નાઇટમાંથી ચાલ્કોસાઇટ :

5Cu₅FeS₄ + 11CuSO₄ + 8H₂O = 18Cu₂S + 5FeSO₄ + 8H₂SO₄

કોવેલાઇટમાંથી ચાલ્કોસાઇટ :

5CuS + 3CuSO₄ + 4H₂O = 4Cu₂S + 4H₂SO₄

એ જ રીતે સિલ્વર સલ્ફેટનું દ્રાવણ સ્રાવ પામે અને ZnS કે Cu2Sના સંપર્કમાં આવી પ્રક્રિયા કરે તો, ZnS + Ag₂SO₄ = Ag₂S + ZnSO₄ અને Cu₂S + 2Ag₂SO₄  = Ag₂S + 2Ag + 2CuSO₄નાં સમીકરણો મુકાય અને Ag₂S તૈયાર થાય.

સમૃદ્ધિનું પ્રમાણ (degree of enrichment) : આ વિભાગમાં અસ્તિત્વ ધરાવતાં મૂલ સલ્ફાઇડની કેટલા પ્રમાણમાં સમૃદ્ધિ થાય છે તે નીચેની બાબતો પરથી સ્પષ્ટ થાય છે. અહીં વિસ્થાપનની ત્રણ કક્ષાઓ ગણાવેલી છે : પ્રારંભિક (incipient), આંશિક (મધ્યમ, partial) અને પૂર્ણ (complete). પ્રારંભિક કક્ષામાં થતી ઓછી જમાવટ પાતળાં આચ્છાદન અને સૂક્ષ્મશિરાઓ દ્વારા પારખી શકાય છે. મૂળ ખનિજોનું 1/4 થી 2/3 પ્રમાણ વિસ્થાપિત થયેલું હોય તો મધ્યમ કક્ષા ગણાય છે અને તેમાં આચ્છાદનો જાડાં બને છે. શિરાઓ લગભગ જોડાઈ જાય છે. જ્યારે આચ્છાદનો વિસ્તૃત બને, શિરાઓ એક બની જઈ દળદાર વિભાગ તૈયાર થાય ત્યારે પૂર્ણ સમૃદ્ધિ થઈ ગણાય.

સલ્ફાઇડ-સમૃદ્ધિ-નિક્ષેપ ભૂગર્ભ જળસપાટીથી શરૂ થઈ નીચે ઊંડે સુધી વિસ્તરી શકે છે. તેની ઉપલી તલસપાટી પાણીને કારણે સમતળ હોય છે, પરંતુ નીચેનું તળ અનિયમિત આકારવાળું હોય છે. છીછરી ભૂગર્ભજળસપાટી અને લગભગ સપાટ ભૂપૃષ્ઠ હોય તથા હૂંફાળી આબોહવાવાળો પ્રદેશ હોય તેમાં પાતળો ઑક્સીભૂત વિભાગ રચાય છે; ત્યાં ઓછું સ્રાવદ્રવ્ય શક્ય હોવાથી પાતળો પણ ઠીક ઠીક પ્રમાણવાળો સમૃદ્ધ સલ્ફાઇડ વિભાગ રચાય છે. ઊંડાઈએ રહેલી ભૂગર્ભજળસપાટી જાડો ઑક્સીભૂત વિભાગ બનાવતી હોવાથી, વધુ દ્રાવણો સ્રવે છે, જેને પરિણામે જાડો અને વધુ સમૃદ્ધ સલ્ફાઇડ-વિભાગ તૈયાર થાય છે.

ગિરીશભાઈ પંડ્યા