धातुक निक्षेप : खडकांच्या काही राशींत वा काही भागांत बरेच ⇨ धातुक किंवा बरीच धातुके असतात. त्या राशी किंवा तेवढ्या भागांचे खडक खणून त्यांच्यातील धातुके निवडून वेगळी काढणे आणि त्या धातुकांपासून एक किंवा अधिक धातू मिळविणे फायदेशीर ठरते. खडकांच्या अशा राशींना किंवा भागांना धातुक निक्षेप म्हणेज धातुकाचे साठे म्हणतात.
आपणास आवश्यक असलेली पुष्कळशी धातुके खडकांत सर्वत्र विखुरलेली असतात. ती इतक्या अल्प प्रमाणात असतात की, खडकांचा चुरा करून त्या चुऱ्यातील धातुके वेगळी काढणे व्यवहार्य नसते व खर्चाच्या दृष्टीने परवडत नाही. धातुकांची खडकात जी वाटणी झालेली असते तिची तुलना फुलातील मधुरसाच्या वाटणीशी करता येईल. फुलातील मधुरसाचा उपयोग आपणास सरळ सरळ होत नाही पण मधमाश्यांनी तो गोळा करून पोवळ्यात साठविला म्हणजे तो आपणास अत्यंत उपयुक्त ठरतो. धातुक निक्षेप हे जणू मधाच्या पोवळ्यासारखे असतात.
धातुके ही खडकांत इतस्ततः आणि लेशमात्र प्रमाणात विखुरलेली असतात. काही नैसर्गिक क्रिया यदृच्छया घडून आल्या, तर ती गोळा केली जाऊन त्यांचे निक्षेप तयार होतात. प्रथम धातुकांची खडकांतील वाटणी कशी आहे ते पाहू व नंतर ती कशी गोळा केली जातात आणि धातुक निक्षेप कसे निर्माण होतात ते पाहू.
धातुकांची वाटणी : घन पृथ्वीच्या बाह्य पृष्ठालगतच्या काही थोड्या किमी. जाडीच्या भागाला पृथ्वीचे कवच म्हणतात. ते अनेक प्रकारच्या खडकांचे म्हणजे विविध खनिजांच्या मिश्रणांचे बनलेले आहे. आपण जे खडक पाहतो किंवा निरनिराळ्या कामांसाठी खणून काढतो ते पृथ्वीच्या कवचाचेच घटक असतात. कवचाचा ९५% भाग ⇨ अग्निज खडकांचा अथवा त्यांच्यापासून उत्पन्न झालेल्या ⇨ रूपांतरित खडकांचा व उरलेला भाग ⇨ गाळाच्या खडकांचा किंवा त्यांच्यापासून उत्पन्न झालेल्या रूपांतरित खडकांचा आहे, असे क्लार्क व वॉशिंग्टन यांनी केलेले आगणन आहे. त्यांच्या हिशेबाप्रमाणे पृथ्वीच्या कवचाचे सरासरी रासायनिक संघटन कोष्टक क्र. १ मध्ये दिल्याप्रमाणे आहे.
|
कोष्टक क्र. १. पृथ्वीच्या कवचाचे प्रमुख रासायनिक घटक.
|
|
मूलद्रव्य
|
प्रमाण(%)
|
|
ऑक्सिजन
|
४६·७१
|
|
सिलिकॉन
|
२७·६९
|
|
ॲल्युमिनियम
|
८·०७
|
|
लोह
|
५·०५
|
|
कॅल्शियम
|
३·६५
|
|
सोडियम
|
२·७५
|
|
पोटॅशियम
|
२·५८
|
|
मॅग्नेशियम
|
२·०८
|
|
टिटॅनियम
|
०·६२
|
|
हायड्रोजन
|
०·१४
|
|
उरलेली मूलद्रव्ये
|
०·६६
|
|
एकूण
|
१००·००
|
या कोष्टकावरून असे दिसून येईल की, कवचाचा ९९·३४% इतका भाग फक्त दहा मूलद्रव्यांचाच बनलेला आहे. त्यादहांपैकी ॲल्युमिनियम, लोह व मॅग्नेशियम ही उद्योगधंद्यात मोठ्या प्रमाणात वापरली जाणारी मूलद्रव्ये असून टिटॅनियम या मूलद्रव्याचा उपयोगही उद्योगधंद्यात हल्ली बराच होऊ लागला आहे पण आपल्या व्यवहारास आवश्यक असलेल्या तांबे, कथिल, शिसे, जस्त, पारा, सोने, चांदी इ. मूलद्रव्यांचा समावेश कोष्टकात उल्लेख केलेल्या दहा मूलद्रव्यांत नाही. इतक्या अल्प प्रमाणात ती आढळतात व ती मुख्यतः अग्निज खडकांत आढळतात.
कवचातील अग्निज खडकांच्या मानाने गाळाच्या खडकांच्या राशी उपेक्षणीय आहेत व अग्निज खडकांचे सरासरी रासायनिक संघटन हे कवचाचे सरासरी रासायनिक संघटन आहे असे मानले, तरी विशेषसा फरक होत नाही. प्रमुख अशा काही धातुरूप मूलद्रव्यांची अग्निज खडकांतील सरासरी परिमाणात्मक वाटणी कशी आहे म्हणजे शंभर भार खडकांत सरासरी किती भार धातू असते, हे कोष्टक क्र.२ मध्ये दिले आहे.
या कोष्टकावरून असे दिसून येईल की, ॲल्युमिनियम किंवा लोह यांसारख्या धातू घेतल्या व त्यांचे कवचातील प्रमाण सापेक्षतः जरी बरेच अधिक असले, तरी ज्यांच्यापासून या धातू फायदेशीर रीतीने मिळविता येतील असे खनिज निक्षेप फारच थोड्या क्षेत्रांत आढळतात.
कोष्टक क्र. २ धातूंची अग्निज खडकांतील सरासरी वाटणी
|
धातू
|
प्रमाण (%)
|
धातू
|
प्रमाण (%)
|
|
ॲल्युमिनियम
|
८·१३
|
कोबाल्ट
|
०·००२३
|
|
लोह
|
५·००
|
शिसे
|
०·००१६
|
|
मॅग्नेशियम
|
२·०९
|
आर्सेनिक
|
०·०००५
|
|
टिटॅनियम
|
०·४४
|
युरेनियम
|
०·०००४
|
|
मॅंगॅनीज
|
०·१०
|
मॉलिब्डेनम
|
०·०००२५
|
|
क्रोमियम
|
०·०२
|
टंगस्टन
|
०·०००१५
|
|
व्हॅनेडियम
|
०·०१५
|
अँटिमनी
|
०·०००१
|
|
जस्त
|
०·०११
|
पारा
|
०·००००५
|
|
निकेल
|
०·००८
|
चांदी
|
०·००००१
|
|
तांबे
|
०·००५
|
सोने
|
०·००००००५
|
|
कथिल
|
०·००४
|
प्लॅटिनम
|
०·००००००५
|
उदा., ॲल्युमिनियमाचे सरासरी प्रमाण ८·१३ % व लोहाचे सरासरी प्रमाण ५ % भरते पण ही प्रमाणे कमीतकमी ३०% झाल्याशिवाय खडकापासून त्या धातू मिळविणे परवडत नाही. इतर धातूंचे धातुक निक्षेपही विरळाच आढळतात.
उत्पत्ती : धातुक निक्षेपांची निसर्गात आढळण्याची रीती आणि त्यांची एकूण स्वरूपे पाहिली म्हणजे असे दिसून येते की, बहुतेक सर्व धातुक निक्षेप हे अग्निज खडकांच्या निर्मितीच्या प्रक्रियांत तयार झाले असले पाहिजेत. कित्येक धातुक निक्षेपांच्या राशी अग्निज खडकांच्या राशींत किंवा त्या राशींच्या लगत असलेल्या आढळतात. शिवाय काही धातुके अशी आहेत की, जी काही विवक्षित अग्निज खडकांच्या सान्निध्यातच असलेली आढळतात. उदा., प्लॅटिनमाचे प्राथमिक निक्षेप हे पेरिडोटाइटासारख्या अत्यल्पसिकत (सिलिकेचे प्रमाण अत्यल्प असलेल्या) खडकांत, क्रोमाइटाचे तसेच निक्षेप पेरिडोटाइट किंवा सर्पेंटाइन या खडकांत, इल्मेनाइटाचे निक्षेप गॅब्रो किंवा ॲनॉर्थोसाइट या खडकांत व कथिलाचे निक्षेप ग्रॅनाइटात आढळतात. वैदूर्य (बेरिल) हे खनिज नेहमी ग्रॅनाइटी पेग्मटाइटात आढळते.
सामान्य अग्निज खडकांत हेमॅटाइट, मॅग्नेटाइट यांसारखी काही लोही खनिजे इतस्ततः विखुरलेली आढळतात. लोह हे सोने किंवा प्लॅटिनम यासारखे मौल्यवान नसल्यामुळे खडकाचा चुरा करून त्यांच्यातील लोही खनिजे वेगळी काढणे परवडत नाही पण खडकात विखुरलेली खनिजे मौल्यवान असली म्हणजे त्याचा चुरा करून त्या चुऱ्यातून ती वेगळी काढणे परवडते. उदा., रशियातील उरल पर्वताच्या काही भागात डनाइट व पायरोक्सिनाइट या नावाचे अत्यल्पसिकत अंतर्वेशी (घुसलेल्या राशीच्या रूपातील) अग्निज खडक आढळतात. त्यांच्या काही राशींत प्लॅटिनम धातूचे कण व तुकडे विखुरलेले आढळतात. त्या खडकांचा चुरा करून प्लॅटिनम वेगळे काढणे परवडते, म्हणून या उदाहरणातील सर्व अग्निज खडक हाच धातुक निक्षेप ठरतो. अशी उदाहरणे फारच थोडी आहेत.
पृथ्वीतील तप्त वितळलेला द्रव निवून थिजला, घन झाला म्हणजे अग्निज खडक तयार होतात. ज्या तप्त वितळलेल्या द्रवापासून अग्निज खडक तयार होतात त्या द्रवाला शिलारस म्हणतात. शिलारस हे मुख्यतः वितळलेली सिलिकेटे व सिलिका यांचे बनलेले असतात. याशिवाय त्यांच्यात पाण्याची वाफ व कित्येक बाष्पनशील (निघून जाणारे) वायू ही नेहमी असतातच. शिलारस निवून घन होत असताना त्याच्यातील वायू कमीअधिक प्रमाणात निसटून बाहेर पडत असतात. शिलारस थिजून घन झाल्यावर म्हणजे अग्निज खडक तयार झाल्यावर मूळच्या शिलारसातील वाफ आणि वायू ही निघून गेलेली असतात.
अग्निज खडकांचे घटक हे अर्थात मूळच्या शिलारसात असतातच. ते शिलारसात विरघळलेले आणि सर्व शिलारसात पसरलेले असतात. सारांश, आपणास उपयुक्त अशा ज्या धातू आहेत त्यांचे शिलारसातील परिमाण अल्प असते व त्या सर्व शिलारसात विखुरलेल्या असतात. शिलारसातील एखादी धातू सर्व शिलारसभर विखुरलेली राहिली, तर तिचा उपयुक्त असा निक्षेप सामान्यतः होणार नाही पण कोणत्यातरी रीतीने ती एकत्र केली गेली, तर मात्र तिचा उपयुक्त निक्षेप तयार होईल.
शिलारस द्रवावस्थेत असताना तो समांग (एकसारखा) असतो व त्याच्यात विखुरलेला एखादा घटक एकत्र गोळा होणे शक्य नसते पण तो निवून त्याच्यात स्फटिक तयार होऊ लागले म्हणजे ते स्फटिक मात्र एकत्र गोळा होण्याचा संभव असतो.
शिलारस पुरेसा निवला म्हणजे त्याच्यापासून काही खनिजांच्या जातींचे स्फटिक प्रथम, काहींचे मागाहून व काहींचे त्यांच्याही मागाहून अशा रीतीने तयार होत असतात. प्रारंभी म्हणजे शिलारसाचे तापमान सापेक्षतः उच्च असताना ज्या खनिजांचे स्फटिक तयार होतात, ती मागाहून म्हणजे शिलारसाचे तापमान सापेक्षतः कमी झाल्यावर ज्यांचे स्फटिक तयार होतात त्या खनिजांहून वेगळी असतात. कोणत्याही प्रक्रियेने आधी तयार झालेली किंवा मागाहून तयार झालेली खनिजे इतरांपासून वेगळी केली गेली, तर त्यांचे सांद्रण किंवा संहतीकरण (एकत्रीकरण) घडून येते. ती धातुक खनिजे असली, तर त्यांचे निक्षेप तयार होतात.
भिन्नीभवन : अशी कल्पना करू की, जमिनीखालच्या खोल जागेतील एका मोठ्या कोठडीत एक अल्पसिकत (सिलिकेचे प्रमाण कमी असलेला) शिलारस शिरलेला आहे व तो मंद गतीने निवू लागला आहे. अल्पसिकत शिलारसापासून प्रथम तयार होणारे स्फटिक हे बऱ्याच वेळा क्रोमाइटाचे असतात. क्रोमाइट हे शिलारसापेक्षा जड असल्यामुळे त्यांचे स्फटिक तयार होताच ते शिलारसाच्या तळाकडे जाऊ लागतात. निवणे मंद असले आणि शिलारस पुरेसा काळ तरल (पातळ) राहिला, तर त्याच्यापासून झालेले क्रोमाइटाचे जवळजवळ सर्व स्फटिक शिलारसाच्या तळाशी साचतात. शिलारस निवत राहून क्रोमाइटाच्या नंतर तयार झालेले स्फटिक कोठडीच्या वरच्या भागात असतात व त्यांच्यात क्रोमाइट नसते. सारांश, मूळ समांग असलेल्या शिलारसापासून क्रोमाइटमय व क्रोमाइटविहीन असे दोन अगदी भिन्न प्रकारचे खडक तयार होणे शक्य असते. अशा प्रक्रियेला भिन्नीभवन म्हणतात.
शिलारसापासून आधी तयार होणारी खनिजे मागाहून तयार होणाऱ्या खनिजांपेक्षा भिन्न असल्यामुळे कोणत्याही रीतीने ती वेगळी केली गेली म्हणजे भिन्नीभवन घडून येते. वरील उदाहरणातील भिन्नीभवन गुरुत्वाकर्षणामुळे घडून आलेले आहे. इतर रीतींनीही ते घडून येणे शक्य असते [⟶ अग्निज खडक]. आपणास आढळणाऱ्या क्रोमाइटांच्या निक्षेपांपैकी बरेचसे निक्षेप पेरिडोटाइट किंवा नोराइट यांसारख्या खडकांच्या शिलारसाच्या भिन्नीभवनाने तयार झालेले आहेत.
शिलारसाचे स्फटिकीभवन बरेचसे प्रगत झाल्यावर त्याचा पुष्कळसा भाग एकमेकांस किंचित चिकटलेल्या स्फटिकांचा बनलेला असतो व स्फटिकांमधील जागा शिलारसाच्या अद्यापि स्फटिकीभूत न झालेल्या द्रवाने व्यापिलेली असते. स्फटिक व द्रव मिळून झालेली अशी राशी पाण्याने भरलेल्या स्पंजासारखी असते. कोणत्याही कारणाने ती दाबली गेली तर तिच्यातील द्रव भाग बाहेर घालविला जाणे शक्य असते. दाबामुळे त्या राशीतील स्फटिक एकमेकांच्या अधिक जवळ आणले जातात व त्यांच्या मध्ये असलेला द्रव कमी दाब असलेल्या भागांकडे जाऊ लागतो. तो द्रव स्फटिकीभवनाने तयार झालेल्या घन राशीच्या सापेक्षतः कमी दाब असलेल्या भागात शिरणे व तेथे निवून त्याच्या शिरा किंवा पुंजके होणे शक्य असते पण दाब बराच असेल, तर तो द्रव त्या राशीच्या बाहेर घालविला जातो व तेथल्या खडकांतील भागात शिरून निवतो व तेथे त्याच्या शिरा तयार होतात. अंशतः स्फटिकीभूत झालेल्या शिलारसांवर दाब पडण्याचे मुख्य कारण म्हणजे पृथ्वीच्या कवचाच्या हालचालींमुळे निर्माण होणारे दाब होत.
एखाद्या शिलारसाचे स्फटिकीभवन होत असताना त्याचा जो द्रव भाग उत्तरोत्तर शिल्लक राहत असतो त्याच्यात सामान्यतः सिलिका व क्षार (अम्लाबरोबर विक्रिया झाल्यास लवण देणारा पदार्थ अल्कली) यांचे परिमाण वाढत जाते पण काही ॲनॉर्थोसाइट खडकांच्या शिलारसाचे स्फटिकीभवन होत असताना प्लॅजिओक्लेज खनिजाचे स्फटिक आधी तयार होतात व लोहाची ऑक्साइडे (किंवा ती व पायरोक्सिने) यांचे स्फाटिकीभवन मागाहून होते आणि त्या मागाहूनच्या अवस्थेतील शिलारसाच्या स्फटिकीभवनाने त्या खनिजांचे निक्षेप तयार होतात. ते त्या शिलारसापासून आधी तयार झालेल्या खडकांत लहानमोठ्या पुंजक्यांच्या किंवा पट्ट्यांच्या स्वरूपात आढळतात. ॲनॉर्थोसाइट किंवा त्याच्या जातीतील नोराइट या खडकात अशा रीतीने तयार झालेल्या टिटॅनियमयुक्त मॅग्नेटाइटाच्या राशी आढळतात. त्यांची चांगली उदाहरणे द. आफ्रिकेतील बुशव्हेल्ड काँप्लेक्स नावाच्या खडकांच्या जटिल राशीत आढळतात.
स्फटिकीभवनाच्या अखेरी अखेरीच्या अवस्थेतील लोह-संपन्न अवशिष्ट शिलारस मूळ जागेतून बाहेर घालविला जाऊन तो शेजारच्या खडकांतील भेगांत घुसविला गेला, तर तो तेथे निवून निक्षेप तयार होतात. उदा., न्यूयॉर्कजवळील ॲडिराँडॅक प्रदेशातील अल्पसिकत खडकांत टिटॅनियमयुक्त मॅग्नेटाइटाच्या अशा अंतःक्षेपित राशी आढळतात.
शिलारसांपासून अग्निज खडक तयार होण्याच्या प्रक्रियांचे अनेक टप्पे असतात व त्यांपैकी पहिल्या टप्प्याला पहिली शिलारस अवस्था म्हणता येईल. या अवस्थेत शिलारसाचे तापमान सापेक्षतः उच्च असते व या अवस्थेत स्फटिकीभवनाने जी खनिजे तयार होत असतात, ती निर्जल असतात. यानंतर दुसऱ्या शिलारसी अवस्थेत तापमान पहिल्या अवस्थेपेक्षा कमी असते. ज्यांच्यात किंचित जल आहे, अशी खनिजे या अवस्थेत तयार होऊ लागतात पण निर्जल खनिजे स्थिर असतात. या दोन्ही शिलारसी अवस्थांत भिन्नीभवन घडून येऊन क्रोमाइट, मॅग्नेटाइट, टिटॅनियमयुक्त मॅग्नेटाइट इ. खनिजांचे निक्षेप तयार होणे शक्य असते पण एकूण खनिज निक्षेप लक्षात घेतले, तर भिन्नीभवनाने निर्माण झालेल्या निक्षेप प्रकारांची संख्या गौण भरते. खनिज निक्षेपांच्या निर्मितीत भिन्नीभवन तितकेसे महत्त्वाचे ठरत नाही.
उच्चताप–जलउष्णीय अवस्था : खोल जागी निवत असलेल्या एखाद्या शिलारसाचा बराचसा भाग स्फटिकीभवनाने घन झालेला आहे व थोडासाच भाग घन व्हावयाचा राहिलेला आहे, अशी कल्पना करू. शिलारसात पाण्याची वाफ व बाष्पनशील वायू ही नेहमी असतातच व ती अर्थात अद्यापि द्रव स्थितीत राहिलेल्या शिलारसात असतात. पूर्वी सर्व शिलारसात विखुरलेली वाफ व बाष्पनशील वायू ही आता शिलारसाच्या अवशिष्ट भागात गोळा झालेली असतात. अवशिष्ट शिलारस वायूंनी पुरेपूर भरला गेलेला असतो. या अवस्थेला उच्चताप-जलउष्णीय अवस्था म्हणतात.
काही बाष्पनशील द्रव्ये व काही धातू यांच्यात स्नेह असतो. ती द्रव्ये व त्या धातू मूळच्या शिलारसात असल्या, तर त्या धातूही बाष्पनशील द्रव्यांच्या जोडीने अवशिष्ट शिलारसात गोळा होतात व नंतर त्यांचे किंवा त्यांच्या संयुगांचे निक्षेप तयार होतात. उदा., काही ग्रॅनाइटांच्या शिलारसात फ्ल्युओरीन, बोरॉन, गंधक इ. अधातू द्रव्ये असतात आणि त्यांच्यात व कथिल, टंगस्टन व तांबे यांच्यात स्नेह असतो. त्यामुळे त्या धातू फ्ल्युओरीन इ. बाष्पनशील द्रव्यांबरोबर जोडून राहतात. नंतर कथिल हे कॅसिटेराइट (SnO2), टंगस्टन हे वुल्फ्रॅमाइट (FeMnWO4) व तांबे हे कॅल्कोपायराइट (CuFeS2) या खनिजांच्या रूपात निक्षेपित होते.
मूळ शिलारसात धातू असल्या व त्यांच्याशी स्नेह असलेली बाष्पनशील द्रव्ये हीसुद्धा असली, तरच त्या धातू गोळा केल्या जाऊन शिलारसाच्या अवशिष्ट भागात उतरतील व त्यांचे धातुक निक्षेप होऊ शकतील. उदा., ग्रॅनाइट हा निसर्गात वारंवार आढळणारा पातालिक (खोल जागी तयार झालेला) खडक घ्या. स्फटिकीभवनाच्या अखेरीअखेरीच्या अवस्थेत असलेल्या ग्रॅनाइटाचा शिलारस हा मुख्यतः अल्कली (सोडियम व पोटॅशियमयुक्त) आणि फेल्स्पार व क्वॉर्ट्झ या खनिजांचा आणि पाण्याची विपुल वाफ व बाष्पनशील द्रव्य यांचा बनलेला असतो. त्याचे स्फटिकीभवन होऊन पेग्मटाइट (किंवा ग्रॅनाइटी पेग्मटाईट) नावाचा अतिशय भरडकणी खडक तयार होतो. सामान्यतः आढळणारे पेग्मटाइट हे अल्कली फेल्सार व क्वॉर्ट्झ यांचे बनलेले असतात. काहींत थोडे शुभ्र अभ्रकही असते पण क्वचित असे पेग्मटाइट आढळतात की, ज्यांच्यात पुष्कळ अभ्रक किंवा तोरमल्ली, पुष्कराज, वैदूर्य, फ्ल्युओरस्पार, ॲपेटाइट, लिथिया-अभ्रक (लेपिडोलाइट) इत्यादींपैकी एक किंवा अनेक खनिजे विपुल प्रमाणात आढळतात. विरळाच असणारी अशी काही बाष्पनशील द्रव्ये मूळच्या शिलारसात होती म्हणूनच अशी खनिजे तयार होऊ शकली. काही ग्रॅनाइटी पेग्मटाइटांत वर उल्लेख केल्यासारख्या खनिजांच्या जोडीने कथिल, टंगस्टन, मॉलिब्डेनम, तांबे, आर्सेनिक, बिस्मथ, निओबियम, युरेनियम व रेडियम यांच्यापैकी एकाची किंवा अधिकांची संयुगे आढळतात व खनिजे निक्षेप म्हणून त्यांचा उपयोग होतो. तसेच काही सायेनाइटांच्या व नेफेलीन सायेनाइटांच्या पेग्मटाइटांत झिर्कोनियम विरल मृत्तिकांपैकी सेरीयम, लँथॅनम इ. धातूंची आणि युरेनियम व थोरियम यांची संयुगे आढळतात. सारांश, धातुक निक्षेपांच्या निर्मितीच्या दृष्टीने उच्चताप-जलउष्णीय प्रक्रिया बऱ्याच महत्त्वाच्या ठरतात.
उच्चतापाच्या जलउष्णीय विद्रावांनी निर्माण झालेल्या धातुक निक्षेपांपैकी मुख्य म्हणजे पुढील होत : (१) मलेशिया, थायलंड, कंबोडिया, लाओस, व्हिएटनाम इ. प्रदेशांत खनिज शिरांच्या रूपाने आढळणारे कॅसिटेराइट हे कथिलाचे धातुक (२) ब्रह्मदेश, चीन इ. प्रदेशातील पेग्मटाइटांत आढळणारे वुल्फ्रॅमाइट हे टंगस्टनाचे धातुक (३) कर्नाटकातील कोलारच्या खाणीतील ज्यांच्यात सोने सापडते अशा क्वॉर्ट्‌झाच्या शिरा, (४) ब्रिटिश कोलंबियातील सलव्हन नावाच्या आणि ब्रह्मदेशातील बॉडविन नावाच्या खाणीतील शिसे व जस्त यांची धातुके असलेल्या शिरा.
नीचताप-जलउष्णीय अवस्था : शिलारसातील वाफेपासून तयार झालेले उष्ण पाणी हे या अवस्थेतील अविशिष्ट शिलारसाचा मुख्य घटक असते. त्याच्यात कमीअधिक सिलिका व इतर काही पदार्थ विरघळलेले असतात. मूळ शिलारसात असलेल्या काही धातूंची संयुगेही त्या पाण्यात असतात. त्या पाण्याला वाट मिळाल्यास ते खोल जागेतून कवचाच्या उथळ भागात येते. ज्या भेगांच्या किंवा चिरांच्या वाटे ते वर चढते, त्या भेगां-चिरांत त्याच्यात विरघळलेली खनिजे निक्षेपित होतात (साचतात). अग्निज खडकांपासून निर्माण झालेले पुष्कळसे धातुक निक्षेप अशा रीतीने म्हणजे शिलारसांपासून निर्माण होणाऱ्या जलउष्णीय विद्रावांच्या द्वारे निक्षेपित झालेले आहेत. धातुक निक्षेपांच्या निर्मितीच्या दृष्टीने नीचताप-जलउष्णीय अवस्थेतील जलीय विद्राव हे अत्यंत महत्त्वाचे ठरतात. उदा., हिंगूळ (सिनॅबार) हे पाऱ्याचे धातुक खनिज व स्टिब्‌नाइट हे अँटिमनीचे धातुक खनिज घ्या. पृथ्वीवरील पाऱ्याचा आणि अँटिमनीचा पुरवठा ज्यांच्यापासून होतो ते हिंगूळाचे आणि स्टिब्‌नाइटाचे निक्षेप नीच तापमानाच्या उष्णजलीय विद्रावांपासून तयार झालेले आहेत.
शिलारसांपासून उद्‌भवलेले उष्णजलीय विद्राव उन्हाळ्यांच्या (गरम पाण्याच्या नैसर्गिक झऱ्यांच्या) रूपाने पृथ्वीच्या पृष्ठाशी येणे शक्य असते. अशा उन्हाळ्यांच्या पाण्यात कमीअधिक प्रमाणात धातुकद्रव्ये असतात. उदा., नेव्हाडातील स्टीमबोट नावाच्या उन्हाळ्याच्या पाण्यात बरीच वाफ, हायड्रोजन सल्फाइड व गंधक ही असून शिवाय आर्सेनिक, अँटिमनी, शिसे, तांबे व पारा यांची सल्फाइडे ही अल्प आणि सोने व चांदी ही लेशमात्र प्रमाणात असलेली आढळतात. परंतु उन्हाळ्यांच्या पाण्यात असलेली द्रव्ये साचून त्यांचे धातुक निक्षेप होण्यास अनुकूल परिस्थिती नसते. त्यांचे पाणी वाहून जाते व त्यांच्यातील द्रव्ये पाण्याबरोबर निघून जाऊन इतस्ततः विखुरली जातात. अर्थात सर्वच उन्हाळ्यांचे पाणी शिलारसांपासून आलेले नसते [⟶ उन्हाळे]. पृष्ठीय पाणी जमिनीत खोल मुरून पृष्ठाळशी परत येणे शक्य असते. तसे झाले असले, तर ते पाणी उष्ण असते पण त्याच्यात धातुक द्रव्ये जवळजवळ नसतात किंवा अजिबात नसतात.
कायांतरण : गाळाच्या खडकांत शिलारस घुसले म्हणजे त्या खडकांत कमीअधिक फेरफार घडून येतात व ते तीव्र स्वरूपाचे असले म्हणजे त्यांना रूपांतरण म्हणतात. शिलारसाचे तापमान उच्च असते आणि त्याच्याशी संपर्क येणारे खडक तापविले जातात. शिलारसात पाण्याची वाफ व अनेक बाष्पीनशील द्रव्ये असतात. ती रासायनिक दृष्ट्या कमीअधिक विक्रियाशील असतात. ती लगतच्या खडकांत शिरली म्हणजे त्यांची त्या खडकांच्या घटकांशी विक्रिया होऊन खडकांच्या रासायनिक संघटनात बदल घडून येण्याचा संभव असतो. सारांश, शिलारसातील उष्णता आणि त्याच्यातील द्रव व वायू ही त्यांच्याशी संपर्क येणाऱ्या खडकांच्या रूपांतरणास कारणीभूत होतात. रूपांतरण घडून येईल की नाही व घडल्यास त्याचे स्वरूप कसे असेल, हे काही अंशी ज्या खडकांचा शिलारसाशी संपर्क येतो. त्या खडकांच्या प्रकारावरही अवलंबून असते. वालुकाश्मासारखे खडक सापेक्षतः प्रतिकारक्षम असतात, उलट तशाच परिस्थितीत चुनखडकात तीव्र फेरफार घडून येतात.
रूपांतरणाचे अनेक प्रकार आहेत [⟶ रूपांतरित खडक]. त्यांपैकी धातुक निक्षेपांच्या निर्मितीच्या दृष्टीने महत्त्वाचा प्रकार म्हणजे कायांतरण किंवा कायांतरकारी प्रतियोजन हे होय. एखाद्या खडकात असलेले एखादे खनिज तेथून नेले जाणे व त्याच्या जागी दुसऱ्या एखाद्या खनिजाची स्थापना केली जाणे म्हणजे प्रतियोजन उदा., एखाद्या विटांच्या भिंतीतील एक वीट काढून घेऊन तिच्या जागी त्याच मापाची सोन्याची वीट बसविली म्हणजे साध्या विटेचे सोन्याच्या विटेने प्रतियोजन होईल. एकेका विटेचे प्रतियोजन करून मूळच्या सर्व साध्या विटांच्या जागी सोन्याच्या विटा घातल्या म्हणजे मूळच्या भिंतीचे कायांतरण होऊन सोन्याच्या विटांची भिंत तयार होईल. अशासारखे कायांतरण शिलारसातील विद्रावांमुळे घडून येणे शक्य असते व खनिज निक्षेपांच्या प्रचंड राशी कायांतरणाने निर्माण झालेल्या आहेत.
उत्ताप कायांतरण : म्हणजे उच्च तापमानात, सु. ५००°—८००° से. या तापमानात घडून आलेले कायांतरण होय. अशा कायांतरणाने तयार झालेल्या धातुक निक्षेपांची उत्कृष्ट उदाहरणे चुनखडक आणि ग्रॅनोडायोराइट किंवा क्वार्ट्‌झ माँझोनाइट या दोहोंच्या सांध्यालगतच्या भागात आढळतात. ग्रॅनोडायोराइट किंवा क्वॉर्ट्झ माँझोनाइट या खडकांच्या तप्त शिलारसाचा संपर्क होताच शिलारसातील विद्रावांची क्रिया लगतच्या चुनखडकावर होते व त्याचे प्रतियोजन होऊन त्याच्या जागी शिलारसातील धातुक घटक खनिजांच्या रूपात स्थापिले जातात. लोह, तांबे, जस्त, कथिल, सोने इत्यादींचे निक्षेप अशा रीतीने म्हणजे उत्तापीय कायांतरणाने निर्माण झालेले आहेत. त्यांपैकी काहींच्या निक्षेपात कोणती खनिजे आढळतात ते कोष्टक क्र. ३ मध्ये दिले आहे.
|
कोष्टक क्र. ३. उत्तापीय कायांतरणाने निर्माण झालेल्या काही निक्षेपातील धातुके व इतर मुख्य खनिजे.
|
|
निक्षेप
|
त्यांच्यातील धातुके व इतर मुख्य खनिजे
|
|
लोहाचे
|
मॅग्नेटाइट, हेमॅटाइट.
|
|
तांब्याचे
|
कॅल्कोपायराइट, बोर्नाइट, कमीअधिक पायराइट, पायरोटाइट, स्फॅलेराइट, मॉलिब्डेनाइट व लोहाची ऑक्साइडे.
|
|
कथिलाचे
|
कॅसिटेराइट व वुल्फ्रॅमाइट, मॅग्नेटाइट, शीलाइट, पायरोटाइट.
|
|
सोन्याचे
|
सोने, आर्सेनोपायराइट, मॅग्नेटाइट लोह व तांबे यांची सल्फाइडे.
|
कमी तापमानातील कायांतरण : कायांतरण हे उच्च तापमानातच होते असे नाही. मध्यम अथवा सामान्य तापमानातही ते घडून येणे शक्य असते. वरील उदा. कायांतरण हे शिलारसाच्या संपर्काशी व उच्च तापमानात झाले आहे. शिलारसाच्या संपर्काच्या स्थानापासून जो जो दूर जावे तो तो खडकांचे तापमान कमी होत जाते. शिलारसातून निघून शेजारच्या खडकांत मुरत जाणारे किंवा त्यांच्यातील भेगांत शिरून त्यांच्या वाटे जाणारे जे विद्राव असतात ते प्रथम तप्त वायूच्या व नंतर जलउष्णीय विद्रावांच्या व नंतर कोमट जलीय विद्रावांच्या स्वरूपात असतात. खडकातील भेगां-फटींतून हे विद्राव जात असताना त्या विद्रावातले काही घटक त्या भेगात नुसते निक्षेपित होणे शक्य असते किंवा त्या विद्रावांच्या क्रियेमुळे त्यांच्या लगत असणाऱ्या खडकांचे प्रतियोजन घडून येणेही शक्य असते. पुष्कळ वेळा निक्षेपण वा प्रतियोजन अशा दोन्हा प्रक्रिया एकाच वेळी घङत असतात. या प्रक्रिया सारख्याच प्रमाणात घडून येतात, असे नाही. त्यांच्यापैकी एक अधिक प्रभावी असणे शक्य असते. पुष्कळदा असे निक्षेप आढळतात की, त्यांच्यातील किती भाग केवळ निक्षेपणाने व किती भाग प्रतियोजनाने तयार झाला, हे सांगता येत नाही.
जलउष्णीय विद्रावांच्या प्रतियोजनाने निर्माण झालेल्या धातुक निक्षेपांची संख्या बरीच आहे. त्यांच्यापैकी मुख्य म्हणजे तांबे, शिसे, जस्त व पारा यांचे आणि काही थोडे लोहाचे धातुक निक्षेप हे होत.
तांब्याच्या निक्षेपांपैकी बहुतेक सर्व निक्षेप जलउष्णीय विद्रावांमुळे व मुख्यतः प्रतियोजनाने निर्माण झालेले आहेत. उदा., ॲरिझोनातील बिस्बी येथील निक्षेप. कॅल्कोपायराइट, बोर्नाइट व कॅल्कोसाइट ही येथील धातुके असून ती मध्यम तापमानात तयार झालेली आहेत. शिसे व जस्त यांचे बरेचसे निक्षेपही जलउष्णीय विद्रावांच्या प्रतियोजनाने आणि सापेक्षतः नीच तापमानात तयार झालेले आहेत. गॅलेना व झिंकब्लेंड ही त्यांची प्रमुख धातुक खनिजे होत. जलउष्णीय विद्रावांच्या प्रतियोजनाने लोहाच्या धातुकांचे काही निक्षेप तयार झालेले आहेत. उदा., न्यूयॉर्क राज्यातील लायन पर्वतातील मॅग्नेटाइट या खनिजाचे निक्षेप हे सापेक्षतः उच्चख तापमानात तयार झालेले आहेत.
धातुकांची मंडलाकार वाटणी : अग्निज खडकांपासून म्हणजे शिलारसापासून आलेली धातुक खनिजे ज्यांच्यात वाटली गेली आहेत असे खडक असलेल्या क्षेत्रांची पहाणी केली, तर अशा कित्येक क्षेत्रांतील धातुकांच्या वाटणीत काही नियमितपणा असलेला आढळतो. ज्या अंतर्वेशी अग्निज खडकाकडून खनिजे वाटली गेली, त्याच्या लगतच्या खडकात जी धातुके असतात ती उच्च तापमानात तयार झालेली असतात. अग्निज खडकापासून अधिक दूर असलेल्या खडकांत मध्यम तापमानात तयार झालेली व त्यांच्याही पलीकडील अधिक दूरच्या खडकात सापेक्षतः कमी तापमानात तयार झालेली धातुके आढळतात. उत्तर अमेरिकेच्या उटा (यूटा) राज्यातील बिंगॅम येथे अंतर्वेशी अग्निज खडकाची राशी आहे. त्या राशीत आणि तिच्या लगत असलेल्या भोवतालच्या खडकांत तांब्याची धातुके आहेत. त्यांच्या पलीकडील खडकांत तांब्याची व शिसे, जस्त यांची धातुके आणि त्यांच्याही पलीकडच्या भागीतील खडकांत चांदी, शिसे यांची धातुके आहेत. धातुकाच्या अशा वाटणीला मंडलाकार रचना म्हणतात.
आ. १ वरून धातुकांच्या अशा मंडलाकार रचनेची कल्पना येईल. गाळाच्या खडकांत घुसलेल्या पातालिक शिलारसाच्या राशी निवून आ. १ मधील ग्रॅनाइट हा खडक तयार झालेला आहे. त्या शिलारसातील धातुक खनिजे जलउष्णीय विद्रावाच्या द्वारा भोवतालच्या खडकांतील भेगां-फटींत शिरली व तेथे त्यांच्यातील काही द्रव्ये निक्षेपित होऊन धातुक खनिजांच्या शिरा तयार झाल्या. ग्रॅनाइटापासून जो जो दूर जावे तो तो उत्तरोत्तर कमी तापमानात निक्षेपित होणारी खनिजे शिरांत साठविली गेली. कथिलाचे खनिज हे ग्रॅनाइटातील व त्याच्या लगतच्या खडकातील शिरांत आढळते. तांबे, जस्त व शिसे यांची खनिजे अनुक्रमे ग्रॅनाइटापासून अधिकाधिक दूर असलेल्या शिरांत किंवा शिरांच्या भागात आढळतात. ग्रॅनाइटाच्या राशीपासून काही मर्यादित अंतरापर्यंतच्या खडकांतच धातुके साठविली गेली आहेत व त्याच्या पलीकडे (उदा., आकृतीतील शिशाच्या पलीकडे) असलेले खडक वांझोटे किंवा निर्धातुक आहेत.
मंडलाकार रचनेचा असा परिणाम होतो की, एखादी खूप खोल जागेतून वर येणारी व खूप लांब खनिज शीर असली म्हणजे तिच्या निरनिराळ्या खोलीच्या भागांत निरनिराळ्या धातूंची धातुके असतात. उदा., आ. १ मधील शिरेच्या उथळ भागात तांब्याचे व अधिक खोल भागात जस्ताचे धातुक आहे. काही क्षेत्रांतील खाणींंतही असा अनुभव आलेला आहे. उदा., कॉर्नवॉलातील डोल्कोथ येथील खाण. हिच्यातून पूर्वी तांब्याचे धातुके काढले जाते असे पण काही खोलीपर्यंत खणल्यावर ते सापडेनासे झाले. त्याच्याऐवजी कथिलाचे धातुक सापडू लागले व आता त्याहून अधिक खोल भागपासून फक्त कथिलाचे धातुक मिळते. पृथ्वीवरील कित्येक क्षेत्रांत धातुकांची वाटणी मंडलाकार असलेली आढळते. उदा., माँटॅनातील ब्यूट येथील अग्निज राशीभोवती अनुक्रमे तांबे, जस्त आणि शिसे यांच्या धातुकांची मंडले आढळतात.
अनेक प्रदेशांतील मंडलाकार रचनेची पहाणी करून मिळालेली माहिती डब्ल्यू. एच्. एमॉन्स यांनी एकत्र जुळविली आहे व आदर्श मंडलाकार रचना कशी असते, याविषयीची योजना त्यांनी मांडली आहे. त्यांच्या मते मूळच्या अग्निज राशीपासून दूर जाताना पुढील अनुक्रमाने खनिज शिरा आढळतात : (१) क्वॉर्ट्‌झाच्या शिरा असलेला वांझोटा पट्टा, (२) कथिल, (३) टंगस्टन, (४) बिस्मथ व मॉलिब्डेनम, (५) सोने, (६) तांबे, (७) जस्त व थोडे शिसे, (८) शिसे व थोडे जस्त, चांदी, तांबे व मँगॅनीज, (९) चांदी, (१०) वांझोटा पट्टा, (११) सोने व चांदी, (१२) अँटिमनी, (१३) पारा व (१४) अखेरचा किंवा वरचा वांझाटो पट्टा. पृथ्वीवरील कोणत्याच प्रदेशात अशी आदर्श व सर्व धातूंची धातुके असलेली मंडलाकार रचना आढळत नाही. तिच्यातील थोडी मंडलेच आढळतात हे वर दिलेल्या डोल्कोथ व ब्यूट येथील खाणीच्या दोन उदाहरणांवरून कळून येईल.
उतरत्या आणि निरनिराळ्या तापमानांत कोणती खनिजे अनुक्रमे निक्षेपित होतात हे मंडलाकार रचनेच्या वरील योजनेवरून कळून येते. बऱ्याच वेळा धातुकांचे निक्षेपण वरील योजनेतील अनुक्रमास अनुसरून असलेले आढळते पण पुष्कळ ठिकाणी अपवादही आढळतात. उदा., बोलिव्हियातील कथिलाच्या खाणीत कथिलाची धातुके आतल्या उच्च तापमानात तयार झालेल्या व त्याचप्रमाणे उथळ भागातील कमी तापमानात तयार झालेल्या खनिजांच्या शिरांत सापडतात. उलट न्यू कोलंबिया, ऑस्ट्रेलिया व इतर देशांतल्या काही शिशाच्या खाणींत शिशाची धातुके ही खोल जागी तयार झालेल्या शिरांत आणि उच्च तापमानात तयार झालेल्या खनिजांच्या जोडीने आढळतात.
पृष्ठीय पाण्यातील विक्रियांमुळे घडून आलेले निक्षेप : या प्रकाराच्या धातुक निक्षेपांपैकी सर्वांत महत्त्वाचे म्हणजे लोहाचे निक्षेप होत. कवचाच्या खडकात अनेक लोही खनिजे असतात. वातावरणाच्या क्रियेने त्यांचे अपघटन होऊन (तुकडे होऊन) पाण्यात विरघळू शकतील अशी काही संयुगे तयार होण्याच्या प्रक्रिया निसर्गात सतत चालू असतात. खडकांत मुरणाऱ्या वा झऱ्यांच्या वा नद्या-नाल्यांच्या पाण्यात लोहाची संयुगे कमीअधिक प्रमाणात विरघळतात. पाण्यातील ती संयुगे काही परिस्थितीत अवक्षेपित होऊन (न विरघळणाऱ्या घन पदार्थाच्या स्वरूपात तयार होऊन) लोहाच्या धातुकांचा निक्षेप तयार होणे शक्य असते. पाण्यातील लोह हे सामान्यतः बायकार्बोनेटाच्या व क्वचित क्लोराइडाच्या किंवा सल्फेटाच्या स्वरूपात असते. विरघळलेली वा लोही खनिजे ज्याच्यात आहेत असे पाणी वाहत जात असताना चुनखडकासारख्या खडकाशी त्यांचा संपर्क आला, तर त्याच्यातील लोही खनिजांनी चुनखडक प्रतियोजित होऊन त्याच्यातील लोह अवक्षेपित होणे शक्य असते परंतु ज्याच्यात लोही खनिजे विरघळलेली आहेत असे वाहते पाणी सरोवरात, दलदलीत किंवा उघड्या समुद्रात शिरणे शक्य असते व काही अनुकूल परिस्थितीत त्या पाण्याबरोबर आलेले लोह अवक्षेपित होऊन त्याचा निक्षेप तयार होणे शक्य असते. विद्रावातील लोहाचे अवक्षेपण सामान्यतः पुढील प्रकारांनी होते : (१) फेरस कार्बोनेटाच्या म्हणजे सिडेराइट या खनिजाच्या स्वरूपात, (२) सजल फेरिक ऑक्साइडांच्या म्हणजे गोएटाइट किंवा लिमोनाइट या खनिजांच्या स्वरूपात, (३) फेरिक ऑक्साइडाच्या म्हणजे हेमॅटाइट या खनिजांच्या स्वरूपात व (४) समुद्राच्या तळाशी असलेली कलिल (सूक्ष्म कणांच्या स्वरूपातील) सिलिका व माती यांच्याशी विद्रुत (विरघळलेल्या) लोही लवणांची विक्रिया होऊन व समुद्राच्या पाण्यातील काही पोटॅशियम शोषून घेऊन ग्लॅकोनाइट, चॅमॉसाइट (कॅमॉसाइट), ग्रीनालाइट यांसारखी खनिजे तयार होतात. समुद्राच्या तळाशी साचलेल्या गाळात ही खनिजे अतिशय विपुल प्रमाणात आढळतात पण धातुक म्हणून त्यांचा उपयोग होत नाही.
हवेच्या संपर्कात विक्रिया होत असताना फेरिक ऑक्साइड किंवा हायड्रॉक्साइड असे संघटन असलेली खनिजे तयार होतात. जैव पदार्थांच्या सान्निध्यात वा पाण्यात अतिरिक्त कार्बन डाय-ऑक्साइड असताना व हवेचा संपर्क नसताना फेरस कार्बोनेट म्हणजे सिडेराइट हे खनिज अवक्षेपित होते. वनस्पतींच्या क्रियेमुळे किंवा इतर कोणत्याही कारणामुळे पाण्यातील कार्बन डाय-आक्साइड निघून जाताच पाण्यातील फेरस बाय कार्बोनेटांचे फेरस कार्बोनेट होते पण हवेतील ऑक्सिजनाचा संपर्क होताच फेरस कार्बोनेटाचे ⇨ ऑक्सिडीभवन होते व फेरिक हायड्राक्साइड किंवा फेरिक ऑक्साइड तयार होऊन ते अवक्षेपित होते. लोहाची संयुगे अवक्षेपित करण्यात सूक्ष्मजंतूचाही बराच भाग असतो.
कायांतरण : पृष्ठीय पाण्यामुळेही कायांतरण घडून येणे शक्य असते. ज्याच्यात पुष्कळ लोही खनिजे आहेत, अशा खडकातून मुरत जाणाऱ्या पाण्यात त्या खडकातील लोहाचा अंश शिरतो. त्या पाण्याचा संपर्क चुनखडकासारख्या कार्बोनेटी खडकांशी आला म्हणजे त्यांच्यातील कार्बोनेटाच्या जागी पाण्यातील लोह स्थापिले जाऊन लोहाचे निक्षेप तयार होण्याचा संभव असतो. अशा रीतीने तयार झालेले निक्षेप कित्येक जागी आढळतात. उदा., लॅंकाशर, कार्‌बॉनिफेरस (सु. ३५ ते ३१ कोटी वर्षांपूर्वीच्या) काळातील चुनखडकांवर न्यू रेड सॅंडस्टोन काळातील लोहमय वालुकामय विसंगत रीतीने वसलेले आहेत. त्या वालुकाश्मांतून झिरपत खाली जाणाऱ्या पाण्यामुळे खालच्या चुनखडकांचे प्रतिष्ठापन होऊन हेमॅटाइटाचे निक्षेप तयार झालेले आहेत. झिरपत आलेल्या पाण्याशी चुनखडकातील कॅल्शियम कार्बोनेटाचा संपर्क आल्यावर त्याच्या प्रतिष्ठापनात प्रथम फेरस कार्बोनेट तयार झाले असावे व नंतर त्या कार्बोनेटाचे फेरिक ऑक्साइडात (हेमॅटाइटात) रूपांतर झाले असावे.
दलदलीतील धातुक निक्षेप : थंड हवामान असणाऱ्या प्रदेशातील दलदलींच्या व सरोवरांच्या पाण्यात लोहाच्या हायड्रॉक्साइडाचे किंवा फेरस कार्बोनेटाचे निक्षेप तयार होण्यास अनुकूल अशी परिस्थिती असते. उदा., क्वीबेक (क्वेबेक) व स्वीडन येथील सरोवरांच्या तळाशी लोहाचे निक्षेप साचत असतात व मधूनमधून तळ खरडून ते काढून घेतले जातात पण सरोवरांचे क्षेत्र एकंदरीत लहान असते आणि त्यांच्यातील निक्षेपही लहान असतात.
समुद्राच्या काठालगतच्या दलदलीतही लोहाचे निक्षेप तयार होण्यास अनुकूल परिस्थिती असते. त्यांच्यात वनस्पतींचे कुजलेले भाग विपुल असतात. त्यामुळे ऑक्सिडीभवनाला पायबंद बसतो. लोह हे सिडेराइटाच्या स्वरूपात निक्षेपित होते. दगडी कोळशाची निर्मिती अशाच परिस्थितीत म्हणजे दलदलीच्या प्रदेशात होत असते व दगडी कोळशाचे थर असणाऱ्या कित्येक ठिकाणच्या खडकांत लोहाच्या कार्बोनेटी धातुकाचे थर आढळतात पण हे निक्षेपही वर उल्लेख केलेल्या दलदलीतील निक्षेपांप्रमाणेच लहान असतात.
समुद्रात तयार झालेले निक्षेप : नदी-नाल्यांच्या पाण्यात आलेली लोही लवणे समुद्रात शिरल्यावर उथळ पाणी असलेल्या क्षेत्रात त्यांचे अवक्षेपण होणे शक्य असते आणि ते मुख्यत: हेमॅटाइटाच्या किंवा कदाचित लिमोनाइटाच्या स्वरुपात होते. असे उथळ सागरात साचलेले निक्षेप आकारमानाने प्रचंड असून व्यापारी दृष्ट्या महत्त्वाचे आहेत. या धातुकांची रचना अंदुकी असते. अंदुक म्हणजे बारीक अंडे. बारीक अंडी एकमेकांस चिकटून त्यांचा पुंजका तयार झाला असावा तशा अथवा बुंदीच्या लाडवासारखी ही धातुके दिसतात, म्हणून त्यांना अंदुकी लोह धातुके म्हणतात. या धातुकांचे थर सागरी गाळाच्या खडकांच्या थरांत अधूनमधून आढळतात. त्यांची जाडी काही सेंमी. ते १० मी. इतकी असते. यूरोपात फार मोठ्या प्रमाणात वापरली जाणारी व मिनेट या नावाने ओळखली जाणारी लोही धातुके याच प्रकारची असून ती मुख्यत: लॉरें व लक्सेंबर्ग या प्रदेशांत सापडतात. त्यांची अंदुके मुख्यत: लिमोनाइट व थोडे हेमॅटाइट यांची बनलेली असून शिवाय त्यांच्यात थोडे सिडेराइट व थोडी लोही सिलिकेटे असतात. ही धातुके कमी दर्जाची असून त्यांच्यात सरासरी ३०% इतकेच लोह असते. ती जुरासिक कल्पातील (सु. १८·५ ते १५·५ कोटी वर्षांपूर्वीच्या काळातील) आहेत.
अमेरिकेतल्या अलाबामा राज्यातील क्लिंटन येथील निक्षेप अशाच रीतीने तयार झालेले आहेत. त्यांच्यातील अंदुके हेमॅटाइटाची असून ती हेमॅटाइट आणि कॅल्साइट यांच्या मिश्रणाच्या लुकणाने चिकटविली गेली आहेत. येथील बऱ्याचशा धातुकांत सु. ३५—३८% इतकेच लोह सापडते. सु. १,१२० किमी. लांब व ८० किमी. रुंद एवढ्या क्षेत्रात या धातुकांचे पातळ किंवा जाड थर पसरलेले आढळतात. ते सिल्युरियन कल्पातील (सु. ४२ ते ४० कोटी वर्षांपूर्वीच्या काळातील) आहेत.
मॅंगॅनिजाचे निक्षेप : मॅंगॅनीज व लोह यांच्या रासायनिक गुणधर्मांत बरेच साम्य आहे आणि ज्या परिस्थितीत लोहाचे अवसादी (गाळाच्या रूपाने साचलेले) निक्षेप तयार होतात, त्याच परिस्थितीत मॅंगॅनिजाचे निक्षेपही तयार होणे शक्य असते. लोहाच्या कित्येक अवसादी निक्षेपांत मॅंगॅनिजाची धातुके अल्प प्रमाणात असतात पण ज्यांच्यात लोह नाही असे मॅंगॅनिजाचे निक्षेपही आढळतात परंतु आकारमानाने निक्षेप मोठ्या अशा मॅंगॅनीजाच्या निक्षेपांची संख्या एकंदरीत अल्प भरते. गोड्या व खाऱ्या, तसेच दलदलीच्या, सरोवराच्या किंवा समुद्राच्या पाण्यात मॅंगॅनीज हे कार्बोनेटाच्या वा ऑक्साइडांच्या स्वरूपात निक्षेपित होणे शक्य असते. मॅंगॅनिजाच्या लवणाची ऑक्सिडीभवनाची तीव्रता मात्र लोहाच्या लवणाहून भिन्न असते. लोहाचे फेरस ऑक्साइड अथवा फेरस हायड्रॉक्साइड निसर्गात आढळत नाही पण मँगॅनिजाची तत्तुल्य लवणे निसर्गात वारंवार आढळतात. मॅंगॅनिजाच्या मुख्य धातुकाचे रासायनिक संघटन (MnO2) असे असून लोहाचे तत्तुल्य खनिज आढळत नाही. शिवाय मॅंगॅनाइट (Mn2O3.H2O) व होस्मनाइट (Mn3O4) ही खनिजेही निसर्गात कित्येक जागी आढळतात आणि ती अनुक्रमे गोएटाइट व मॅग्नेटाइट या लोहाच्या खनिजांशी तुल्य आहेत.
समुद्राच्या पाण्यात तयार झालेले मॅंगॅनिजाचे फार मोठे निक्षेप रशियाच्या जॉर्जिया प्रदेशातील चियातुरी जिल्ह्यात व युक्रेन प्रदेशातील निकोपॉल जिल्ह्यात आहेत. मॅंगॅनिजाच्या धातुकाच्या उत्पादनात चियातुरीच्या खाणींचा क्रम पहिला लागतो. इओसीन (सु. ५·५ ते ३·५ कोटी वर्षांपूर्वीच्या) काळातील सु. तीन मी. जाडीच्या आडव्या थरात येथील धातुक आहे. ते अंदुकी आहे. अंदुके सिलोमेलेन व पायरोल्यूसाइट यांची असून ती मुख्यत: वाड व कॅल्शियम कार्बोनेट यांच्या मिश्रणाच्या लुकणाने चिकटविली गेली आहेत.
अवशिष्ट निक्षेप : उघड्या हवेत असलेल्या खडकांवर वातावरणाच्या भौतिक व रासायनिक क्रियांचा परिणाम होऊन अखेरीस यांचा भुगा होतो. खडकातील क्वॉर्ट्झ किंवा शुभ्र अभ्रक यांसारख्या काही खनिजांवर वातावरणाची रासायनिक क्रिया होत नाही पण फेल्स्पारे व लोह किंवा मॅग्नेशियमयुक्त सिलिकेटी खनिजे यांच्यावर ती होते व त्यांचे अपघटन होऊन (रेणूंचे तुकडे होऊन) अनेक नवी संयुगे तयार होतात. त्यांपैकी काही पाण्यात विद्राव्य असतात. त्यांचा काही अंश पावसाच्या पाण्यात विरघळून मूळ जागेतून निघून जातो. चुऱ्यातील खनिजांचे काही कण वाऱ्याबरोबर किंवा पावसानंतर उत्पन्न होणाऱ्या पाण्याच्या प्रवाहाबरोबर निघून जातात. वातावरणाने घडून येणाऱ्या प्रक्रियांमुळे खडकातील काही घटक जात राहिले व काही घटक मूळ जागी शिल्लक राहत गेले व शिल्लक राहणारे पदार्थ धातुमय असले, तर ते साचून धातुक निक्षेप तयार होतात. अशा रीतीने तयार होणाऱ्या निक्षेपांपैकी मुख्य म्हणजे ॲल्युमिनियम, मॅंगॅनीज व लोह यांचे निक्षेप होत.
समशीतोष्ण प्रदेशातील खडकांवर वातावरणक्रिया होऊन त्यांच्यातील सिलिकेट खनिजांचे अपघटन होते. उदा., त्यांच्यातील फेल्स्पारांचे अपघटन होऊन पोटॅशियम, सोडियम किंवा कॅल्शियम यांचे पाण्यात विद्राव्य (विरघळणारे) असे संयुग थोडी विद्राव्य सिलिका व माती हे पदार्थ तयार होतात. विद्राव्य पदार्थ निसर्गातील पाण्याबरोबर निघून जातात व Al2O3·2SiO2·nH2O असे सर्वसामान्य रासायनिक संघटन असणारी माती शिल्लक उरते. खडकात जी लोही सिलिकेटे असतात त्यांच्यातील लोहाची मुख्यतः फेरस लवणे तयार होतात व तीही नैसर्गिक पाण्यात विरघळून निघून जातात. म्हणून समशीतोष्ण प्रदेशातील खडकांवर वातावरणाची क्रिया होऊन जे अवशिष्ट भाग उरतात, त्यांत जिच्यात संयोजित सिलिका आहे अशी माती बरीच असते व लोहाचे प्रमाण अल्प असते परंतु उष्ण कटिबंधातील मॉन्सून जलवायुमान (दीर्घावधीची सरासरी हवामान परिस्थिती) असणाऱ्या प्रदेशातील खडकांपासून वातावरणाच्या क्रियेमुळे तयार होणारे पदार्थ अगदी भिन्न असतात. या प्रदेशातील वातावरणाचे तापमान अधिक उच्च असते. वर्षातील काही महिने कोरडे व काही महिने पाऊस असतो. पावसाळा व कोरडा ऋतू हे आलटून पालटून येत असतात. अशा परिस्थितीत सिलिकेटांच्या अपघटनाची प्रक्रिया एक टप्पा पुढे जाते. मातीचेही अपघटन होते, तिच्यातील सिलिका निघून जाते व ॲल्युमिनियमाचे हायड्रॉक्साइड तेवढे शिल्लक उरते. आणखी असे की, अशा जलवायुमानातील परिस्थिती तीव्र ऑक्सिडीकारक असते. लोहाची फेरस लवणे न होता फेरिक लवणे तयार होतात व त्यांचे अविद्राव्य अशा फेरिक ऑक्साइडात सहज अवक्षेपण होते व ती अवशिष्ट पदार्थांत शिल्लक राहतात. अशा अवशिष्ट पदार्थांपासून जागा [⟶ जांभा—२] हा खडक तयार होतो. तो मुख्यतः ॲल्युमिनियम व लोह यांच्या ऑक्साइडांच्या व हायड्रॉक्साइडांच्या मिश्रणाचा बनलेला असतो. त्याच्या काही भागात मुख्यतः ॲल्युमिनियमयुक्त खनिजे व काही भागात मुख्यत: लोहमय खनिजे ही यदृच्छया गोळा झालेली असतात. ॲल्युमिनियम किंवा लोह यांचे धातुक म्हणून त्या भागांचा उपयोग होतो. लोहाबरोबर थोडे मॅंगॅनीजही मूळच्या खडकातील लोही खनिजात व जांभ्या खडकात असते. काही जांभ्या खडकांत यदृच्छया मॅंगॅनिजाची खनिजे विपुल असतात व धातुक म्हणून त्यांचा उपयोग होतो. बेळगाव, कारवार, गोवा इ. प्रदेशांतील जांभ्यात मॅंगॅनिजाची धातुके सापडतात.
भारताच्या द्वीपकल्पातील पुष्कळ जागी जांभा खडक आढळतो. त्याच्यात ठिकठिकाणी बॉक्साइट या ॲल्युमिनियमाच्या धातुकाचे मोठे साठे आहेत [⟶ बॉक्साइट].
प्लेसरे : वातावरणाच्या क्रियेने किंवा क्षरणाने (झिजल्याने) एकसंध खडकाचा चुरा झाला व वारा, वाहते पाणी किंवा गुरुत्वाकर्षण यांच्यामुळे त्या चुऱ्याची वाहतूक झाली म्हणजे त्या चुऱ्यातील हलकी व नाशवंत खनिजे ही भारी व टिकाऊ खनिजांपासून वेगळी केली जाऊन भारी व टिकाऊ खनिजे एकत्र गोळा केली जाण्याचा म्हणजे त्यांचा निक्षेप होण्याचा संभव असतो. अशा निक्षेपांना प्लेसरे म्हणतात. बरीचशी प्लेसरे धातुकांची व काही हिऱ्याची, इतर रत्नांची किंवा इतर अधातुक खनिजांची बनलेली असतात.
कल्पना करा की, उरल पर्वतात आढळतात तशा प्रकारच्या एका अल्पसिकत खडकात प्लॅटिनम धातूचे कण विखुरलेले आहेत. ते कण मिळविण्यासाठी त्या खडकाचा चुरा करावा लागेल. तो चुरा पाखडून व वाहत्या पाण्याने धुवून त्याच्यातील अधातुक खनिजांचा चुरा काढून टाकल्यावर प्लॅटिनमाच्या कणांचा पुंजका आपणास मिळेल. अशाच प्रकारच्या पण नैसर्गिक क्रिया अगदी मंद गतीने घडून येऊन प्लेसरे तयार झालेली असतात.
उघड्या जागेतील खडकांवर वातावरणाच्या भौतिक व रासायनिक क्रिया होऊन अखेरीस त्यांचा चुरा होतो. खडकात असणारी क्वॉर्ट्झ किंवा शुभ्र अभ्रक याच्यासारखी काही खनिजे रासायनिक वायुक्रियेला प्रतिकार करू शकतात व त्यांचे अपघटन होत नाही. पण फेल्स्पारे, पायरोक्सिने, अँफिबोले इ. इतर खनिजे रासायनिक वायुक्रियेला बळी पडतात व त्यांचे अपघटन होऊन त्यांच्यापासून मातीसारखे मऊ पदार्थ किंवा सोडियम, कॅल्शियम इत्यादींच्या कार्बोनेटांसारखे विद्राव्य पदार्थ तयार होतात. खडकांची बहुसंख्य घटक-खनिजे हलकी असतात. उदा., क्वार्ट्‌झाचे विशिष्ट गुरुत्व २·६५, फेल्स्पारांचे २·५५ ते २·७५ आणि लोह व मॅग्नेशियमयुक्त सिलिकेटांचे ३·५ पेक्षा कमी असते. काही थोडी खनिजेच सापेक्षतः भारी असतात. ती चिवट, टिकाऊ व रासायनिक वायुक्रियेला प्रतिरोध करू शकणारी अशी असली, तरच ती गोळा केली जाऊन त्यांचा निक्षेप तयार होणे शक्य असते. अशा खनिजांपैकी मुख्य खनिजांची नावे व त्यांचे विशिष्ट गुरुत्व ही पुढीलप्रमाणे आहेत : नैसर्गिक प्लॅटिनम १४-१९, शुद्ध प्लॅटिनम २१-२२, तांबे ८·८ -८·९, कॅसिटेराइट ६·८-७·१, क्रोमाइट ३·५-४·१, इल्मेनाइट ४·५-५, मॅग्नेटाइट ५·१७-५·१८, रूटाइल ४·१८-५·२, मोनॅझाइट ४·९-५·३, हिरा ३·५, नैसर्गिक सोने १५·६-१९·३, शुद्ध सोने १९·३३. अशा भारी खनिजांचे लहानमोठे कण खडकात इतस्ततः विखुरलेले आणि त्यांच्याभोवतालच्या खनिजांच्या कणांत घट्ट बसविलेले असतात. खडकाचा चुरा झाल्यावर ते कण सुटे होतात. नव्यानेच तयार झालेल्या चुऱ्यात भारी खनिजे अत्यल्प प्रमाणात असतात पण चुऱ्यातील हलक्या खनिजांची वाहतूक सहज घडून येते. ती वाहून नेली जातात व उरलेल्या राशीतील भारी खनिजांचे प्रमाण वाढत जाते. चुऱ्याच्या राशीतील बारीक कण व अभ्रकाच्या चकत्या ही वाऱ्याबरोबर निघून जातात. पावसाच्या सरीनंतर उत्पन्न होणाऱ्या पाण्याच्या प्रवाहाबरोबर हलक्या खनिजांचे कण सहज नेले जातात. चुऱ्यातील विद्राव्य पदार्थांचा काही अंशही त्या पाण्याबरोबर निघून जातो. चुऱ्याची राशी उताराच्या जमिनीवर असेल, तर तिच्यातील चुरा सखल जमिनीकडे नेला जातो. हलका चुरा सहज व दूरवर नेला जातो भारी खनिजे तितकी दूरवर नेली जात नाहीत.
जमिनीच्या खडकापासून तयार झालेला चुरा कमीअधिक काळाने एखाद्या नाल्यात अथवा नदीत शिरतो आणि वाहत्या पाण्यामुळे चुऱ्याची चांगली वर्गवारी होणे शक्य असते. भारी व हलकी खनिजे यांना अलग करण्याचे काम वाहत्या पाण्यामुळे जितके चांगले होते तितके इतर कोणत्याही नैसर्गिक क्रियेने होत नाही. पाणी उंच जागेकडून सखल जागेकडे वाहत असते पण कोणत्याही नदीच्या किंवा नाल्याच्या प्रवाहाचा वेग त्याच्या सर्व मार्गभर किंवा सर्व ऋतूंत सारखा असत नाही. डोंगराळ भागातील प्रवाहांचा वेग जोरदार व मैदानी प्रदेशातील प्रवाहांचा वेग मंद असतो. नद्यांना अधूनमधून वळणे असतात. वळणांच्या बाह्य भागालगतच्या पाण्यात भोवरे तयार होत असतात. प्रवाहाच्या मार्गात मधूनमधून अडथळे येत असतात व त्यांच्यामुळे पाण्यात भोवरे उत्पन्न होत असतात. भोवरे उत्पन्न होण्यामुळे तळाशी असलेला गाळ ढवळला जातो. भारी खनिजे तळाशीच राहतात पण हलकी खनिजे प्रवाहात सापडून निघून जातात. प्रवाहात येणाऱ्या अडथळ्यांमुळे पाण्याबरोबर वाहत जाणारा काही गाळ अडथळ्यांच्या आडोशास साचतो. कोरड्या ऋतूत व प्रवाह मंद असताना भरड गाळ व भारी खनिजे ही त्यांच्या जागेवरून हालत नाहीत पण पूर आल्यावर ती सर्व पाण्याबरोबर वाहत जातात. नंतर पाण्याचा वेग कमी होताच पात्राच्या तळाशी परत साचविली जातात. सामान्य खनिजे टिकाऊ नसतात. पाण्याच्या प्रवाहाबरोबर वाहत जात असताना त्यांची झीज होत असते. प्लेसर खनिजे भारी व टिकाऊ असतात. त्यांची झीज फार कमी होते. सारांश, हलकी खनिजे आणि भारी व टिकाऊ खनिजे या दोहोंची वाहत्या पाण्यामुळे वाहतूक होत असते पण हलकी खनिजे फार मोठ्या प्रमाणात निघून जात असतात. भारी टिकाऊ खनिजांचा प्रवास अल्प होत असतो त्यामुळे ती एकत्र गोळा होऊ लागतात. प्लेसर निक्षेप तयार होण्यासाठी प्रवाहाचा वेग अनुकूल असावा लागतो. प्रवाहाचा वेग फार मंद असेल, तर चुऱ्यातील हलक्या खनिजांचे कणही वाहून नेले जाणार नाहीत. वेग अतिशय जोराचा असेल, तर भारी खनिजांचे कणही वाहून नेले जातील व इतस्ततः विखुरले जातील. प्रवाहाचा वेग अर्थात असा असावा की, वाळू व माती ही वाहून नेली जातील व भारी खनिजांचे कण वाहून नेले जाणार नाहीत. हलक्या खनिजांचे खडे किंवा गोटे हे अर्थात भारी खनिजांच्या जोडीने पात्रातील मूळ जागी राहतात.
नद्या-नाल्यांच्या प्रवाहांनी तयार झालेल्या प्लेसरांपैकी मुख्य म्हणजे सोने, प्लॅटिनम, कॅसिटेराइट व हिरे यांची प्लेसरे होत. सर्वच देशांत सोन्याची प्लेसरे आढळलेली आहेत. त्यांपैकी कित्येकांपासून पुष्कळ प्रमाणात सोने मिळविण्यात आलेले आहे. मध्य युगाच्या वा त्याच्या आधीच्या काळी मनुष्य वापरीत असलेले सोने मुख्यतः प्लेसरांपासूनच मिळविण्यात आले असले पाहिजे पण ज्यांच्यापासून बरेच सोने मिळवता येईल अशी प्लेसरे आता काही थोड्याच प्रदेशांत शिल्लक राहिली आहेत. ते प्रदेश म्हणजे अलास्का, कॅलिफोर्निया, कोलंबिया (दक्षिण अमेरिका), सायबीरिया, मध्य आफ्रिका आणि न्यू गिनी हे होत. या प्रदेशांत प्लेसरांपासून अद्यापि बरेच सोने काढण्यात येते. कॅसिटेराइट या कथिलाच्या खनिजाच्या जागतिक उत्पादनापैकी जवळजवळ सर्व व प्लॅटिनमाच्या जागतिक उत्पादनापैकी ३३% भाग प्लेसरांपासून मिळविला जातो. कॅसिटेराइटाची प्रचंड प्लेसरे मलेशियात व प्लॅटिनमाची प्लेसरे रशियातील उरल पर्वतात आहेत.
पुलिन प्लेसरे : ज्यांच्यात धातुक आहे अशा खडकांच्या चुऱ्याच्या राशी समुद्राच्या किनाऱ्यावर व लाटांच्या आवाक्यात येण्यासारख्या जागी असल्या म्हणजे त्यांच्यातील हलकी खनिजे लाटांच्या ओसरत्या पाण्याबरोबर वाहून नेली जातात पण भारी खनिजे बऱ्याच अंशी मागे राहतात. ती साचत राहून पुलिन (पुळण) प्लेसरे तयार होतात.
केरळातील कन्याकुमारी पासून तो क्विलॉनपर्यंतच्या समुद्र किनाऱ्यावर इल्मेनाइट या खनिजाच्या कणांच्या (वाळूच्या) प्रचंड राशी आहेत. त्यांच्यापासून टिटॅनियम ही धातू तयार करण्यास उपयुक्त असे इल्मेनाइट मोठ्या प्रमाणावर मिळू शकेल. केरळच्या इल्मेनाइटी वाळूत मोनॅझाइट व झिर्‌कॉन यांचे कणही आढळतात. तशीच इल्मेनाइटी वाळू तमिळनाडूच्या किनाऱ्यावरील अनेक जागी आढळते. केरळच्या व तमिळनाडूच्या किनाऱ्यांवरील पुलिन प्लेसरांच्या राशी औद्योगिक दृष्ट्या महत्त्वाच्या आहेत. त्यांच्यातील मोनॅझाइटापासून थोरियम मिळवता येईल. भविष्यकाळात आणवीय इंधन म्हणून त्याचा उपयोग होण्यासारखा आहे व त्याच्यापासून टिटॅनियम धातू काढता येईल [⟶ इल्मेनाइट].
ज्याच्यात धातुके आहेत असा खडक एखाद्या टेकडीच्या उतारावरील उंच जागी असला म्हणजे त्याच्यापासून तयार होणाऱ्या चुऱ्यातील हलके कण सखल जमिनीकडे सहज परत जातात किंवा पावसाच्या सरीनंतर पाण्याने दूरवर नेले जातात पण भारी खनिजांचे कण फार दूरवर जात नाहीत किंवा नेले जात नाहीत. त्यांच्यापैकी बहुतेक चुऱ्याच्या स्थानाच्या जवळपासच साचत राहतात. अशा तऱ्हेने साचलेल्या निक्षेपास अपोढ (एल्यूव्हियल) प्लेसर म्हणतात. मलेशियातील व इंडोनेशियातील कित्येक जागी कॅसिटेराइट खनिजाची अपोढ प्लेसरे आढळतात.
वाळवंटी (मरुस्थली) प्लेसर : ज्याच्यात धातुक आहे असा खडक वाळवंटी प्रदेशात असला म्हणजे त्याच्यापासून तयार होणाऱ्या चुऱ्यातील हलक्या खनिजांचे कण वाऱ्याबरोबर नेले जातात पण भारी, टिकाऊ खनिजांचे कण मूळ जागेत किंवा तिच्या आसपास साचत राहतात. ऑस्ट्रेलियातील वाळवंटात काही ठिकाणी ज्यांच्यात सोने आहे अशा क्वार्ट्‌झाच्या शिरा आहेत व त्यांच्या जवळपास त्यांच्यातील सोने साचून तयार झालेली वाळवंटी प्लेसरे आहेत.
गतिक रूपांतरणामुळे निर्माण झालेले धातुक निक्षेप : ज्यांच्यात धातुके आहेत अशा खडकांवर कवचाच्या हालचालींचा दाब पडून त्यांचे गतिक किंवा गति-उष्णीय रूपांतरण होणे शक्य असते व असे रूपांतरण झालेल्या खडकांच्या राशी भारतातील धारवाड कालीन रूपांतरीत खडकांत अधूनमधून आढळतात. त्या मुख्यतः लोहाच्या धातुकांच्या व काही थोड्या मॅंगॅनिजाच्या धातुकांच्या आहेत.
लोही धातुके ही फेरुजिनस क्वॉर्ट्‌झाइट (लोहमय क्वॉर्ट्‌झाइट) नावाच्या खडकात आढळतात. ते मुख्यतः क्वॉर्ट्झ व हेमॅटाइट किंवा मॅग्नेटाइट या दोन खनिजांचे बनलेले असतात. क्वॉर्ट्‌झाच्या कणांचा एक थर व हेमॅटाइटाच्या किंवा मॅग्नेटाइटाच्या कणांचा एक थर असे एकाआड एक रचलेले थर याच्यात असतात. त्यामुळे यांची संरचना पट्टेदार असते. प्रत्येक थराची जाडी काही मिमी. ते कित्येक मीटर असू शकते. जाड थरांचा उपयोग धातुक म्हणून होतो. बिहार, ओरिसा, मध्य प्रदेश, आंध्र प्रदेश, तमिळनाडू, महाराष्ट्र, कर्नाटक इ. प्रदेशांतील अनेक ठिकाणी अशा धातुकांच्या मोठ्या राशी आहेत. चांदा जिल्ह्यात खंडेश्वर नावाची ८३ मी. उंचीची एक टेकडी आहे ती सगळी लोहाच्या धातुकाची बनलेली आहे. गोव्यात व रत्नागिरी जिल्ह्यात रेडीजवळ त्याच प्रकारच्या लोही धातुकांचे साठे आहेत. भारतातील धारवाड कालीन खडकांत [⟶ धारवाडी संघ] असणाऱ्या फेरुजिनस क्वॉर्ट्‌झाइटात आढळतात तशांसारखे संपन्न व तितके मोठे लोही धातुकाचे निक्षेप इतर कोणत्याही देशात अद्यापि आढळलेले नाहीत. भारतातील वर उल्लेख केलेल्या ठिकाणांतील चांगल्या दर्जाच्या धातुकांत ६०% ते ६५% लोह असते.
मॅँगॅनिजाचे धातुक निक्षेप : मध्य प्रदेशात आणि गुजरातेतील पंचमहालात गोंडाइट माला नावाचा खडकांचा एक गट आढळतो. तोही धारवाड कालीन असून ज्यांच्यात मॅँगॅनिजाची लवणे होती अशा गाळाच्या खडकांचे रूपांतरण होऊन त्या गटातील क्वॉर्ट्‌झाइट, सुभाजा इ. खडक तयार झालेले आहेत. त्यांच्यात मधूनमधून ब्रॉनाइट, होस्मनाइट, हॉलंडाइट यांसारख्या मॅँगॅनिजाच्या स्फटिकमय खनिजांचे थर आढळतात. धातुके म्हणून त्यांचा मोठ्या प्रमाणावर उपयोग होतो.
लोह किंवा मॅंगॅनीज यांची धातुके असणारे खडक ज्या अवसादी खडकांच्या गतिक रूपांतरणाने तयार झाले त्या मूळच्या अवसादी खडकांतील लोह किंवा मॅंगॅनीज यांची खनिजे कशी आणि कोणत्या खनिजाच्या स्वरूपात निक्षेपित झाली (उदा., लोह हे हेमॅटाइटाच्या, लिमोनाइटाच्या किंवा सिडेराइटाच्या स्वरूपात होते) व ते पृष्ठीय पाण्यापासून अवक्षेपित झाले होते, की कायांतरणाने स्थापित झाले होते, की या दोन्ही क्रिया कमीअधिक प्रमाणात घडून आल्या होत्या, हे निश्चित सांगता येत नाही.
खनिज शिरा : खडकातील लहान किंवा मोठ्या भेगांत साधी व धातुक खनिजे साठविली जाऊन खनिज शिरा तयार झालेल्या असतात. कित्येक खनिज शिरांचा आकार नियमित व एखाद्या भिंतीसारखा असतो, तर कित्येकींचा अनियमित असतो पण त्या नेहमी चापट असतात. त्यांची लांबी व रुंदी पुष्कळ पण जाडी अल्प असते. त्या उभ्या भिंतीसारख्या असतात किंवा तिरप्या म्हणजे ऊर्ध्वाधर (उभ्या) दिशेपासून कललेल्या असतात किंवा क्वचित सपाट आडव्या असतात.
खडकातील भेगांत शिलारस शिरुन तो तेथे थिजण्याने किंवा शिलारसातील तप्त वायुरूपी विद्राव किंवा सामान्य तापमान असणारे विद्राव यांच्यातील विद्रुत पदार्थ साचविले जाऊन खनिज शिरा तयार झालेल्या असतात. धुराड्यांच्या भिंतीवर काजळीची पुटे बसतात वा पाझरणारे पाणी सुकून तेथील पृष्ठावर लोणा साचतो त्याप्रमाणे भेगांतून जाणाऱ्या वायूतील किंवा विद्रावांतील पदार्थ भेगांच्या भिंतीवर साचत राहून खनिज शिरा तयार झालेल्या असतात.
खनिज शिरा निर्माण होण्यासाठी दोन गोष्टी आवश्यक असतात. पहिली म्हणजे ज्याच्यात धातुके आहेत असा शिलारस किंवा वायुरूप किंवा द्रवरूप विद्राव कोठे तरी तयार झाला पाहिजे. पुष्कळशा धातुकांचा उगम अग्निज शिलारसात असतो पण पृष्ठीय पाण्यापासूनही धातुके असलेले विद्राव तयार होणे शक्य असते. दुसरी आवश्यक गोष्ट म्हणजे ज्यांच्यात धातुके आहेत अशा विद्रावांना खडकातून प्रवास करण्याला वाट मिळाली पाहिजे व ते प्रवास करीत असताना ज्यांच्यांत धातुके साचू शकतील अशा भेगा, फटी किंवा छिद्रे त्यांना उपलब्ध झाली पाहिजेत. कवचाच्या हालचालींचा दाब पडून किंवा इतर कारणांनी तयार झालेल्या भेगा कित्येक खडकांत असतात व त्या असल्या तर खनिजे साचविण्यास जागा मिळते. कित्येक दोन खडकांत तीव्र विभंग (तडे) असतात व विभंगांच्या तलांच्या लगतच्या खडकाचा चुरा झालेला असतो आणि त्याच्यात छिद्रे व भेगा असतात. त्यांच्यातही खनिजे साचविण्याला जागा मिळते. अशा दोन्ही प्रकारच्या पोकळ्यांत खनिजे साचविली जाऊन तयार झालेल्या खनिज शिरा निर्सगात आढळतात. खनिज शिरांचे दोन सामान्य प्रकार आ. ४ व आ. ५ मध्ये दाखविले आहेत.
संयुक्त खनिज शीर : खडकातील भेगेच्या पृष्ठावर खनिजाची पुटे साचून तयार झालेली शीर (आ. ४). खनिजे साचण्याचा क्रम (१) क्वॉर्ट्झ, (२) धातुक (झिंक ब्लेंड) आणि (३) क्वॉर्ट्झ असा आहे. भेग बुजविण्याची क्रिया अपूर्ण राहिली असून भेगेच्या एक आस्तरित गुहिका राहिलेली आहे.
खनिज शीर उभी असली म्हणजे तिच्या नतिलंबाची (नतीला म्हणजे शिरेच्या उताराला काटकोनात असणारी) दिशा देऊन तिची स्थिती सांगितली जाते. शीर उभी नसून तिरपी असली म्हणजे तिच्या नतीची दिशा व कोन ही देऊन तिची स्थिती संगितली जाते. नती म्हणजे शिरेच्या भिंतीचे पृष्ठ व कोणतीही आडवी रेषा यांच्यामधील कोन होय (आ. ५). कधीकधी नती म्हणजे आडव्या रेषेशी झालेला कोन देण्याऐवजी लंबविक्षेप म्हणजे ऊर्ध्वाधर रेषेशी झालेला कोन देतात. लंबविक्षेपाचा कोन हा नतीच्या कोनाचा कोटिकोन असतो. उदा., एखाद्या खनिज शिरेच्या नतीचा कोन साठ अंश असला, तर तिच्या लंबविक्षेपाचा कोन तीस अंश असतो. शीर तिरपी असली म्हणजे तिच्या वरच्या पृष्ठाला उपरिभित्ती व खालच्या पृष्ठाला आधार भित्ती म्हणतात.
खनिज शिरांत धातुके व मलखनिजे ही दोन्ही असतात. त्या दोहोंची वाटणी निक्षेपाच्या परिस्थितीवर अवलंबून असते व ती नियमित किंवा अनियमित असते.
एखाद्या भेगेतून विद्राव जात असताना त्या विद्रावातील द्रव्ये भेगेच्या भिंतीच्या पृष्ठावर निक्षेपित होऊन तेथे त्यांची पुटे साचू लागतात. विद्राव दीर्घ काळ येत राहिले, तर त्यांच्यातील द्रव्ये साचत राहून भेग बुजविली जाते. नाही तर खनिज शिरेच्या मध्यभागी एक वा अधिक पोकळ्या शिल्लक राहतात. पोकळ्यांच्या लगतच्या भागात स्फटिकांची वाढ चांगली झालेली असते व ते स्फटिक शेजारच्या पोकळ्यांत घुसल्यासारखे दिसतात किंवा त्या पोकळ्यांना स्फटिकांचे अस्तर असावे तसे दिसते, म्हणून त्या पोकळ्यांना आस्तरित गुहिका म्हणतात.
द्वितीयक समृद्धीकरण : शिलारसापासून किंवा त्याच्यापासून उद्‌भवलेल्या जल-उष्णीय विद्रावांपासून जी धातुके निक्षेपित होतात, त्यांपैकी पुष्कळशी सल्फाइडे असतात. ती बंदिस्त जागी असताना न बदलता तशीच टिकून राहतात पण अनाच्छादनाने (वरील भाग झिजून) ती उघड्यावर आली म्हणजे त्यांच्यावर वातावरणाच्या रासायनिक क्रियांचा परिणाम होतो. खडकात मुरणाऱ्या नैसर्गिक पाण्यात हवेतील ऑक्सिजन व कार्बन डाय-ऑक्साइड हे विरघळलेले असतात. त्यांच्या धातुकांशी विक्रिया होताच आद्य सल्फाइडी खनिजांचे ऑक्सिडीभवन होऊन त्याच्यापासून सल्फेटे, कार्बोनेटे, ऑक्साइडे, सजल संयुगे इ. नवी संयुगे तयार होतात. त्यांपैकी काही संयुगे पाण्यात विद्राव्य असतात व त्यांचा कमीअधिक अंश खडकात मुरणाऱ्या पाण्याबरोबर खोल जागी नेला जातो. खडकात मुरणारे पाणि जमिनीच्या पृष्ठापासून भूमिजलाच्या पृष्ठास पोहोचेपर्यंत खाली जात असते व एवढ्या भागातील परिस्थिती ऑक्सिडीकारक असते. भूमिजलाच्या पृष्ठाच्या खालच्या भागातील परिस्थिती क्षपणकारक असते. मुरत खाली आलेल्या पाण्यातील संयुगांचे त्या भागात ⇨ क्षपण होऊन ती संयुगे निराळ्या व सामान्यतः जटिल सल्फाइडंच्या स्वरूपात निक्षेपित केली जातात. सारांश, खनिज शिरेच्या उथळ भागातल्या एखाद्या धातुकाचा काही अंश मुरणाऱ्या पाण्याबरोबर त्या शिरेच्या खोल भागाकडे नेला जात असतो. ही क्रिया पुरेसा दीर्घ काळ होत राहिली म्हणजे शिरेच्या उथळ भागातील सर्व धातुक निक्षालन करून (धुवून) तेथून नेले जाते. त्या भागात धातुक उरत नाही. उलट भूमिजलाच्या पृष्ठाच्याखाली असलेल्या भागात मुरणाऱ्या पाण्यातील धातुक द्रव्य साचत राहते व त्या भागात त्या धातूचे प्रमाण वाढते. म्हणजे त्या धातुकाच्या बाबतीत खनिज शिरेचा तो भाग अधिक समृद्ध होतो. अशी प्रक्रिया द्वितीयक (नंतरच्या क्रियांमुळे होणाऱ्या) फेरफारांनी घडून येत असल्यामुळे तिला द्वितीयक समृद्धीकरण म्हणतात.
तांब्याच्या धातुकांच्या उदाहरणावरून द्वितीयक समृद्धीकरणाचे स्वरूप व व्यावहारिक महत्त्वही कळून येतील. अशी कल्पना करू की, तांब्याचे धातुक असलेली एक जवळजवळ उभी खनिज शीर असून तिच्यात कॅल्कोपायराइट (CuFeS2) हे तांब्याचे धातुक व क्वॉर्ट्झ हे मलखनिज अशी दोनच खनिजे आहेत, खनिज शीर ही वालुकाश्मासारख्या खडकात आहे. नैसर्गिक पाणी आणि ऑक्सिजन यांच्या क्रियेमुळे शिरेच्या पृष्ठाजवळच्या भागातील कॅल्कोपायराइटाचे अपघटन होईल. त्याच्यातील लोहापासून अविद्राव्य असे हायड्रॉक्साइड म्हणजे लाल, तपकिरी रंगाचे लिमोनाइट हे खनिज तयार होत राहील व ते पृष्ठाजवळच्या भागात साचत राहील. ते साचून तपकिरी लाल रंगाची एक सच्छिद्र राशी शिरेच्या माथ्याशी तयार होते. तिला लोखंडी टोपी (गॉसन) म्हणतात. धातुकातील तांब्यापासून विद्राव्य असे तांब्याचे सल्फेट तयार होऊन ते मुरणाऱ्या पाण्याबरोबर शिरेच्या खोल भागात जाईल. ते भूमिजलाच्या पृष्ठाखालच्या भागात गेल्यावर विद्रावातील तांब्याचे क्षपण होऊन ते कॅल्कोसाइट किंवा बोर्नाइट यासारख्या खनिजांच्या स्वरूपात निक्षेपित होते. कॅल्कोपायराइट या मूळच्या धातुकात तांब्याचे प्रमाण ३४·५% इतकेच असते, पण कॅल्कोसाइटात ते ७९·८% व बोर्नाइटात ६३·३% असते. म्हणजे या नव्याने तयार झालेल्या द्वितीयक खनिजात तांब्याचे प्रमाण पुष्कळच अधिक असते. अशा प्रक्रिया दीर्घ काळ होत राहिल्या, तर शिरेच्या वरच्या भागातील तांबे निक्षालित होईल म्हणजे धुवून नेले जाईल व ते त्या शिरेच्या भूमिजल पृष्ठाच्या खाली असलेल्या भागात साचविले जाऊन तो भाग तांब्याने समृद्ध होईल. मुरणारे पाणी शिरेच्या किती खोल भागापर्यंत जाऊ शकेल, हे खनिज शीर ज्या प्रदेशात आहे तेथल्या जलवायुमानावर, शिरेच्या सच्छिद्रतेवर व इतर अनेक गोष्टींवर अवलंबून असते. मुरणारे पाणी हे काही मर्यादेपेक्षा अधिक खोल जाऊ शकत नाही. त्या मर्यादेपेक्षा अधिक खोल जागेत शिरेचा जो भाग असतो त्याच्यातील धातुकात काहीच बदल झालेला नसतो व त्याच्यातील तांब्याचे प्रमाण समृद्ध झालेल्या पट्ट्यातील धातुकापेक्षा फारच कमी असते.
वरील उदाहरणातील खनिज शिरेचे संघटन अगदी साधे होते. खनिज शिरांत एकाहून अधिक धातुके व अनेक मलखनिजे असणे शक्य असते. त्यामुळे शिरेत कार्बोनेटी मलखनिजे किंवा शिरेच्या लगत चुनखडकासारखे खडक असणे व त्यांच्यापासून येणारे पाणी खनिज शिरेत शिरणे शक्य असते. त्यामुळे शिरेत असलेल्या तांब्याच्या धातुकापासून गडद हिरव्या रंगाचे खनिज मॅलॅकाइट व गडद निळ्या रंगाचे खनिज ॲझुराइट ही तयार होतात आणि ती निक्षालित झालेल्या भागाच्या खालील ऑक्सिडीभूत पट्ट्यात साचून राहणे शक्य असते. शिरेच्या वरच्या भागातून खाली झिरपत येणारे विद्राव व शिरेच्या खालच्या भागातील खनिजे यांच्यात रासायनिक विक्रिया होण्याचा संभव असतो. शिरेच्या वरच्या भागातून खाली जाणारे विद्राव भूमिजलाच्या पृष्ठाच्या खालच्या पट्ट्यात गेले म्हणजे त्यांच्यातील द्रव्यांचे क्षपण होऊन निराळीच खनिजे निक्षेपित होतात. आकृती ६ मध्ये तांब्याच्या धातुकाची एक खनिज शीर दाखविली आहे. कॅल्कोपायराइट, बोर्नाइट व पायराइट ही तिच्यातील आद्य सल्फाइडी खनिजे होत. शिरेच्या पृष्ठभागातील खनिजांवर वातावरणाची क्रिया झालेली आहे. खनिजांतील लोहापासून तयार झालेले लिमोनाइट पृष्ठापाशीच साचून तेथे सच्छिद्र ‘लोखंडी’ टोपी तयार झालेली आहे. शिरेच्या वरच्या भागातल्या खनिजातील तांब्यापासून विद्राव्य संयुगे तयार होऊन मुरणाऱ्या पाण्याबरोबर खोल भागाकडे निघून गेली आहेत. निक्षालनाच्या पट्ट्यातून खाली जाणाऱ्या विद्रावांशी तेथील म्हणजे ऑक्सिडीकरणाच्या पट्ट्यातील पदार्थांची विक्रिया होऊन मॅलॅकाइट इ. नवी खनिजे तयार झालेली आहेत. खाली येणाऱ्या विद्रावांचा काही अंश भूमिजलाच्या पृष्ठाच्या खालच्या भागात शिरल्यावर त्याच्यातील तांबे हे निराळ्याच सल्फाइडांच्या स्वरूपात निक्षेपित झाले आहे. त्या भागास द्वितीयक समृद्धीकरणाचा पट्टा म्हणतात. या पट्ट्यात नव्याने तयार झालेल्या कॅल्कोसाइट आणि कोव्हेलाइट या खनिजांशिवाय शिरेतली मूळची सल्फाइडी खनिजे ही कमीअधिक प्रमाणात असतात. भूमिजलाने व्यापिलेल्या भागाच्या खाली असलेल्या भागात भूमिजल नसते. तेथील शिरेतील खनिजांत कोणताच बदल होत नाही. त्या भागातील धातुकात तांब्याचे प्रमाण अर्थात अल्प असते. कित्येक शिरांत धातुकांचे प्रमाण इतके अल्प असते की, त्यांच्यातील धातू काढणे परवडत नाही, पण द्वितीयक समृद्धीकृत शिरांतील धातुकांपासून धातू काढणे मात्र फायदेशीर ठरते.
तांब्याच्या काही धातुकांतील धातूचे प्रमाण कोष्टक क्र. ४ मध्ये दिलेले आहे. द्वितीयक फेरफारांमुळे नवी खनिजे तयार झाली म्हणजे धातूचे किती समृद्धीकरण होते याची कल्पना या कोष्टकावरून येईल.
कोष्टक क्र. ४. तांब्याच्या काही धातुकांतील तांब्याचे प्रमाण
|
खनिज
|
सूत्रे
|
तांब्याचे शेकडा प्रमाण
|
|
कॅल्कोपायराइट
|
CuFeS2
|
३४·५
|
|
मॅलॅकाइट
|
Cu2CO3(OH)2
|
५७·३
|
|
ॲझुराइट
|
Cu3(CO3)2(OH)2
|
५५·१
|
|
क्युप्राइट
|
Cu2O
|
८८·८
|
|
धातुरूप तांबे
|
Cu
|
१००·०
|
|
कॅल्कोसाइट
|
Cu2S
|
७९·८
|
|
कोव्हेलाइट
|
CuS
|
६६·४
|
|
बोर्नाइट
|
Cu5FeS4
|
६३·३
|
ज्यांच्यावर वातावरणाची क्रिया होऊन धातूंची विद्राव्य संयुगे तयार होऊ शकतात, अशा धातुकांचेच द्वितीयक समृद्धीकरण होऊ शकते. चांदी आणि क्वचित शिसे व जस्त यांच्या धातुकांचे द्वितीयक समृद्धीकरण झाल्याची उदाहरणे आढळतात. द्वितीयक समृद्धीकरण होण्याला पुरेसा वेळ मिळणेही आवश्यक असते.
आधुनिक उद्योगधंद्यांचे युग व खनिजे : अठराव्या शतकात जेम्स डार्बी यांनी कोक—म्हणजे भाजलेला दगडी कोळसा—वापरून लोही खनिजांपासून लोखंड गाळण्याच्या कृतीचा शोध लाविला व जेम्स वॉट यांनी वाफेचे यंत्र शोधून काढले. या दोन शोधांमुळे आजच्या यांत्रिक युगाचा पाया घातला गेला. आजच्या सुधारलेल्या मानवाची संस्कृती यंत्रांच्या उपयोगामुळेच शक्य झालेली आहे आणि जोपर्यंत यंत्रांचा उपयोग करणे शक्य होईल तोपर्यंतच ती टिकून राहील. बैल, घोडे, हत्ती इत्यादींच्या किंवा मजुरांच्याऐवजी यंत्रांच्या साहाय्याने कामे करून घेणे सोयीचे असते. अनेक बलवान पाळीव जनावरे जी कामे करू शकणार नाहीत, ती यंत्रांच्या साहाय्याने थोडक्या वेळात व अधिक सुटसुटीतपणे करून घेता येतात. यामुळे अनेक व्यावहारिक फायदे होतात उदा., पैशाची व वेळेची बचत होते, उत्पादन वाढते. पण यंत्रांचा सर्वांत महत्त्वाचा फायदा म्हणजे केवळ स्नायूंची शक्ती लागणारी कामे मनुष्याने करण्याची आवश्यकता उरलेली नाही.
आजच्या पुढारलेल्या समाजाचे दैनंदिन व्यवहार सुरळीत चालू राहण्यासाठी यंत्रे आवश्यक आहेत. यंत्रे अर्थात तयार करावी लागतात. ती तयार करण्यासाठी अनेक धातू आवश्यक असतात व त्या धातू खडकातील खनिजांपासून मिळवाव्या लागतात. यंत्रे चालविण्यासाठी वाफ, वीज किंवा इतर ऊर्जा पुरवावी लागते. पवनचक्कीच्या किंवा पाणचक्कीच्या साहाय्याने उत्पन्न केलेली वीज काही ठिकाणी मिळू शकते पण अशा रीतीने मिळणाऱ्या ऊर्जेचे प्रमाण फारच थोडे आहे. पेट्रोल, रॉकेल यांसारखी खनिज तेले व विशेषतः दगडी कोळसा या पदार्थांकडून ऊर्जेचा पुरवठा आज होत आहे. दगडी कोळसा जाळून त्याच्या उष्णतेने तयार झालेल्या वाफेवर चालणारी किंवा खनिज तेलाच्या ज्वलनाने चालणारी एंजिने हीच आज प्रेरक शक्तीची साधने म्हणून मोठ्या प्रमाणात वापरली जात आहेत. दगडी कोळसा आणि खनिज तेले ही खनिजांच्या गटातीलच असून खडकांपासून मिळवावी लागतात. सारांश, यंत्रे तयार करण्यासाठी व ती चालविण्यासाठी खनिज पदार्थ आवश्यक असतात.
आधुनिक मानवी समाजाच्या गरजा इतक्या विविध प्रकारच्या आहेत की, त्याला अनेक धातू व शेकडो मिश्रधातू आवश्यक असतात व त्या मिळाल्याखेरीज त्याचे दैनंदिन व्यवहार चालू शकणार नाहीत, पण आपण वापरीत असलेल्या धातूंपैकी सर्वांत महत्त्वाची म्हणजे लोखंड होय. लोखंड विपुल व स्वस्त आहे, पण त्याच्या अंगी अनेक आश्चर्यकारक गुण आहेत. वेगवेगळ्या कृती वापरून व मिश्रणे करून मऊ किंवा कठीण, चिवट किंवा ठिसूळ इ. निरनिराळे गुण असलेले लोह किंवा मिश्रधातू लोहापासून बनविता येतात. लोहाच्या काही मिश्रधातू गंजत नाही व न गंजणाऱ्या (स्टेनलेस) पोलादाची भांडी व उपकरणे आता घरोघरी वापरली जात आहेत. यांशिवाय लोखंडाच्या अंगचा अत्यंत महत्त्वाचा गुण म्हणजे चुंबकत्व होय व त्याच्या या गुणामुळेच वीज उत्पन्न करणारी किंवा विजेवर चालणारी यंत्रे तयार करणे शक्य झाले आहे.
एकोणिसाव्या शतकाच्या मध्यापर्यंत लोह हे बिडाच्या किंवा शुद्ध घडीव अशा दोनच स्वरूपात वापरले जात असे. पिग लोखंडाचे (झोतभट्टित तयार केलेल्या कच्च्या स्वरूपातील लोखंडाचे) जागतिक वार्षिक उत्पादन पन्नास लक्ष टनांहून अधिक नसे परंतु १८५६ साली आंरी बेसेमर यांनी मोठ्या प्रमाणात, स्वस्त रीतीने व थोडक्या वेळात कच्च्या ओतीव लोखंडाचे पोलादात रूपांतर करण्याच्या कृतीचा शोध लावला तेव्हा पोलादाचा उपयोग सुरू झाला व पोलादाचे युग उवतरले. आता लोह हे मुख्यतः पोलादाच्याच स्वरूपात वापरले जाते ओतीव बिडाच्या किंवा शुद्ध घडीव लोहाच्या वस्तू पोलादाच्या मानाने कमी वापरल्या जातात. पिग लोहाचे वार्षिक उत्पादन आता दहा कोटी टनांपेक्षा अधिक झालेले आहे. आजच्या काळात लोह व पोलाद यांच्याऐवजी वापरता येईल, अशी दुसरी धातू किंवा मिश्रधातू नाही. मनुष्य वापरीत असलेल्या लोह व पोलादाचे एकूण परिमाण तो वापरीत असलेल्या इतर सर्व धातू मिळून होणाऱ्या एकूण परिमाणाच्या दसपटींहून अधिक भरते. एंजिने, शेकडो प्रकारची यंत्रे, आगगाड्या, इमारतीचे भाग व उद्योगधंद्यात किंवा सामान्य व्यवहारात वापरल्या जाणाऱ्या शेकडो वस्तू लोह-पोलादाच्या बनविलेल्या असतात, या गोष्टींवरून लोह-पोलादाचे महत्त्व समजून येते.
एकोणिसाव्या शतकाच्या अखेरीस पोलाद बनविण्याच्या कृतीत व त्याच्या बनावटीत अनेक सुधारणा घडून आल्या होत्या. लोहाचे धातुक वितळवून पोलाद बनविताना त्या धातूकात थोड्या मँगॅनिजाची भर टाकली म्हणजे वितळलेल्या धातूचे शुद्धीकरण होते. तिच्यातील ऑक्सिजन व गंधक ही बाहेर घालविली जाऊन ती पोलादात उरत नाहीत व चांगले पोलाद तयार होते. आणखी असाही शोध लागला होता की, पोलादात क्रोमियम, निकेल किंवा टंगस्टन याची अगदी अल्प प्रमाणात भर घातलेली असली म्हणजे काही वैशिष्ट्यपूर्ण व अधिक चागंले गुणधर्म असलेले पोलाद तयार होते. उदा., ते अधिक कठीण असते अपघर्षणास व संक्षारणास (घासले जाण्यास व गंजण्यास) व शिणवट्यास अधिक रोध करण्याचा गुणधर्म त्याच्यात असतो. मॅगॅनिजाची किंवा मिश्रधातू बनविण्यासाठी वापरावयाच्या क्रोमियम इ. धातूंची भर अल्प प्रमाणातच घालावी लागते. तरीही त्यांचे परिणाम अत्यंत हितकारक होतात म्हणून त्यांची भर घालणे अनिवार्य असते. त्यामुळे ह्या धातू असणारी खनिजे ही मोक्याची खनिजे ठरतात. दुधापासून दही बनविताना विरजण थोडेसेच घालावे लागते, पण ते घातल्याशिवाय दही होऊ शकत नाही, तसे या धातूंचे कार्य होते.
औद्योगिक खनिजे : आधुनिक उद्योगधंद्यांत निरनिराळ्या प्रकारची सु. पंचाहत्तर खनिजे वापरली जातात. त्यांपैकी काही मोठ्या तर काही अल्प प्रमाणात वापरली जातात पण अल्प प्रमाणात वापरली जाणारी काही खनिजे ‘मोक्याची’ असून त्यांच्यावाचून काम अडते. उद्योगधंद्यात वापरल्या जाणाऱ्या खनिजांचे पुढे दिल्याप्रमाणे स्थूल गट केले जातात : (१) खनिज इंधने : दगडी कोळसा, खनिज तेल व नैसर्गिक वायू (२) लोहादी धातूंची धातुके : लोहाची व लोहाच्या मिश्रधातू बनविण्यासाठी लागणाच्या क्रोमियम, मँगॅनीज, मॉलिब्डेनम, निकेल, टंगस्टन व व्हॅनेडियम यांची धातुके (३) लोहेतर म्हणजे तांबे, शिसे, जस्त, कथिल, ॲल्युमिनियम व काही गौण धातूंची धातूके (४) धातुकर्मात (५) रासायनिक उद्योगधंद्यात (६) खते बनविण्यासाठी (७) काचेच्या व चिनी मातीच्या वस्तू बनविण्यासाठी (८) अपघर्षक (घासून व खरवडून पदार्थाचे पृष्ठ गुळगुळीत करणारा पदार्थ) म्हणून वापरली जाणारी खनिजे (९) अणुभट्टीत व इतरत्र वापरल्या जाणाऱ्या किरणोत्सर्गी (भेदक कण वा किरण बाहेर टाकणाऱ्या द्रव्यांची, उदा., युरेनियमाची) खनिजे. उद्योगधंद्यात सोन्याचा वापर फारसा होत नाही, पण आवश्यक ती खनिजे विकत घेण्यासाठी त्याचा उपयोग होतो म्हणून त्यालाही महत्त्व आलेले आहे.
आपण वापरीत असलेल्या सर्वच वस्तू किंवा पदार्थ आवश्यक किंवा उपयुक्त कामांसाठी वापरल्या जातात असे नाही. त्यांपैकी कित्येक केवळ करमणुकीसाठी किंवा निव्वळ हौसेखातर वापरल्या जातात. युद्ध उद्भवले तर देशाचे संरक्षण करता यावे यासाठी दारूगोळा, शस्त्रास्त्रे, वाहन, इंधने इत्यादींची बेगमी करून ठेवावी लागते. युद्धाच्या काळात तर वर उल्लेख केल्यासारख्या गोष्टींचा खप व नाश अतोनात होतो पण त्या सर्वांसाठी खनिजांचा उपयोग करावाच लागतो व त्यांचा तुटवडा पडला, तर युद्ध हरावे लागते.
उपयुक्त खनिजांची पृथ्वीवरील वाटणी : पृथ्वीवरील फारच थोड्या क्षेत्रांत धातुकांचे साठे सापडतात. बहुतेक सर्व अधातुक खनिजांच्या साठ्यांच्या बाबतीतही तीच गोष्ट खरी आहे. पृथ्वीच्या कवचाचा बहुतेक भाग सामान्य खडकांचा बनलेला असून उपयुक्त खनिजांचे साठे क्वचितच व तेही अगदी अनियमितपणे विखुरलेले आढळतात. पृथ्वीवरील विस्तीर्ण व हजारो चौ. किमी. अशी क्षेत्रे आहेत की, ज्यांच्यात उपयुक्त खनिजांचा एकही साठा नाही. उलट काही मर्यादित क्षेत्रांत विविध खनिजांचे मोठे साठे असलेले आढळतात. खनिज निक्षेपांची वाटणी पृथ्वीतील गतकालीन घडामोडींनी ठरविली गेली असून ती मानवी बंधनांच्या व मानवनिर्मित भौगोलिक मर्यादांच्या बाहेरची आहेत. पृथ्वीवर असा एकही लहान किंवा मोठा देश नाही की, ज्याच्यात आधुनिक उद्योगधंद्यात लागणाऱ्या सर्व खनिजांचे निक्षेप किंवा पुरेसे मोठे निक्षेप आहेत. उलट बरेचसे देश असे आहेत की, ज्यांच्यात उपयुक्त खनिजांचा एकही निक्षेप नाही किंवा फारच थोड्या खनिजांचे निक्षेप आहेत. अमेरिकेची संयुक्त संस्थाने, ब्रिटन व राष्ट्रकुलातील इतर सर्व देश या सर्वांची खनिजे एकत्र केली, तरीसुद्धा कित्येक आवश्यक खनिजांची वाण पडेल. उदा., जगाला कथिलाचा बहुतेक पुरवठा मलेशिया, इंडोनेशिया व थायलंड या देशांकडून होत असतो. कथिलाचे धातुक फारच थोड्या देशांत आढळते व सर्व उत्तर अमेरिकेत कथिलाचा एकही निक्षेप आढळलेला नाही. त्याचप्रमाणे बहुतेक पाऱ्याचा पुरवठा स्पेन व इटली या देशांकडून होत असतो. निकेलाच्या जागतिक पुरवठ्याच्या ९०% भाग कॅनडातील सडबेरी प्रांताकडून होतो. मॉलिब्डेनमाचा जवळजवळ सर्व पुरवठा अमेरिकेच्या संयुक्त संस्थानांतील एका लहानशा क्षेत्राकडून होतो. अँटिमनीच्या जागतिक उत्पादनाचा जवळजवळ ८५% भाग चीनमधील खाणीतून येत असतो.
खनिजांच्या अशा विषम वाटणीचे परिणाम कोणते होतात, हे अमेरिकेच्या संयुक्त संस्थानांतील पोलादाच्या उद्योगधंद्याच्या उदाहरणावरून कळून येईल. त्या देशातील कारखान्यांच्या इमारती व यंत्रसामग्री, वाहने, चिलखती गाड्या, आगगाड्या इत्यादींसाठी लागणाऱ्या पोलादाचे प्रमाण अर्थातच प्रचंड आहे. पोलाद तयार करण्यासाठी दगडी कोळसा व लोहाचे धातुक ही मोठ्या प्रमाणात लागतात व ती त्या देशात आहे पण चांगले किंवा विशिष्ट जातीचे पोलाद तयार करण्यासाठी इतर अनेक खनिजे थोड्या प्रमाणात का होईना आवश्यक असतात व ती सगळी त्या देशात मिळत नाहीत. उदा., प्रत्येक टन पोलादासाठी ६ ते ७ किग्रॅ. मँगॅनीज वापरावे लागते व त्याच्या खनिजाची त्या देशात कमतरता आहे. तसेच विशिष्ट जातीचे पोलाद करण्यासाठी क्रोमियम, निकेल, कोबाल्ट, टंगस्टन, मॉलिब्डेनम आणि व्हॅनेडियम या धातूही अल्प प्रमाणात आवश्यक असतात. त्यांपैकी शेवटच्या दोहोंचीच खनिजे त्या देशात आहेत. पहिल्या चारांच्या धातुकांची आयात करावी लागते.
आजची तीन मोठी म्हणजे अमेरिकेची संयुक्त संस्थाने, रशिया व चीन ही राष्ट्रे व लहान पण उद्योगधंद्यांत प्रगत असलेले जपानयांची उपयुक्त खनिजांच्या बाबतीत कोणती स्थिती आहे, हे कोष्टक क्र.५ मध्ये दाखविले आहे. अमेरिकेची संयुक्त संस्थाने किंवा रशिया ही एकंदरीत खनिजसंपन्न आहेत पण त्यांनाही अनेक खनिजांची आयात करावी लागते. जपानमध्ये फारशी खनिजे नाहीत, तरीही ते व्यापारात किंवा उद्योगधंद्यात बरेच पुढे आहे.
कोष्टक क्र. ५. अमेरिका, रशिया, चीन व जपान यांची उपयुक्त खनिजांच्या बाबतीतील स्थिती.
|
खनिजे
|
अ. सं. सं
|
रशिया
|
चीन
|
जपान
|
|
लोखंड
|
स्व
|
स्व
|
स्व
|
क
|
|
तांबे
|
स्व
|
क
|
०
|
क
|
|
शिसे
|
क
|
स्व
|
क
|
०
|
|
जस्त
|
क
|
स्व
|
क
|
क
|
|
कथिल
|
अ
|
०
|
स्व
|
०
|
|
ॲल्युमिनियम
|
स्व
|
क
|
०
|
०
|
|
मँगॅनीज
|
क
|
स्व
|
०
|
क
|
|
क्रोमियम
|
क
|
स्व
|
०
|
०
|
|
निकेल
|
अ
|
स्व
|
०
|
०
|
|
मॉलिब्डेनम
|
स्व
|
क
|
०
|
०
|
|
टंगस्टन
|
क
|
क
|
स्व
|
क
|
|
व्हॅनेडियम
|
क
|
क
|
०
|
०
|
|
कोबाल्ट
|
क
|
क
|
०
|
०
|
|
पारा
|
क
|
क
|
क
|
क
|
|
अँटिमनी
|
क
|
क
|
स्व
|
क
|
|
सोने
|
स्व
|
स्व
|
०
|
क
|
|
दगडी कोळसा
|
स्व
|
स्व
|
स्व
|
क
|
|
खनिज तेल
|
स्व
|
स्व
|
०
|
क
|
|
गंधक
|
स्व
|
स्व
|
०
|
स्व
|
|
पोटॅश
|
स्व
|
स्व
|
०
|
०
|
|
फॉस्फेटे
|
स्व
|
क
|
०
|
०
|
|
ग्रॅफाइट
|
क
|
स्व
|
०
|
स्व
|
|
अभ्रक
|
क
|
स्व
|
०
|
०
|
|
हिरा
|
०
|
०
|
०
|
०
|
स्व = स्वयंपूर्ण किंवा अधिक, क = कमतरता, ०= अभाव.
भारताच्या खनिज संपत्तीत काही उणीवा असल्या, तरी तो एकंदरीत खनिजसंपन्न असा देश आहे परंतु खनिजांचे उत्पादन करणे किंवा त्यांचा योग्य विनियोग करणे व कच्च्या खनिजांचे पक्क्या मालात रूपांतर करणे याबाबतीत भारत अद्यापि बराच मागे आहे. लोह, ॲल्युमिनियम, टिटॅनियम, मँगॅनीज इत्यादींच्या धातुकांचे तसेच इंधन म्हणून वापरता येईल अशा दगडी कोळशाचे प्रचंड साठे भारतात आहेत. शुभ्र अभ्रकही विपुल आहे पण पारा, कथिल इत्यादींची धातुके व गंधक भारतात नाहीत.
क्षयिष्णू संपत्ती : खनिज संपत्ती ही क्षयिष्णू म्हणजे दिवसेंदिवस क्षीण होत जाणारी (संपत जाणारी) संपत्ती आहे. योग्य ती काळजी घेतली, तर एखाद्या शेतातून पिढ्यान्‌पिढ्या पुनःपुन्हा पीक काढता येते. झाडे तोडणे व नवी लागवड करणे या गोष्टी योजनापूर्वक केल्या, तर जंगलांचे उत्पन्नही हजारो वर्षे घेता येणे शक्य आहे. मासेमारी किंवा पशुसंगोपन या धंद्यांचेही तसेच आहे पण खनिज संपत्तीची स्थिती तशी नाही. खणून काढलेल्या खनिजांच्या जागी त्यांची नवी पिढी निर्माण होईल असे करता येत नाही. म्हणजे त्यांचे नवे पीक काढता येत नाही. उपयुक्त खनिजांच्या साठ्यांचे आकारमान अमर्याद नसून मर्यादित असते व ते लवकरच संपून जातात. एकाच जागी ५०—७५ वर्षांहून अधिक टिकणाऱ्या खाणी क्वचितच आढळतात. खाणींचे उत्पादन काही मर्यादित काळच होत असते व जो जो खोल जावे तो तो खणण्याचे काम अधिक अवघड व वाहतूक अधिक खर्चाची होत असते. खणण्याला काही मर्यादा आहेत व काही विशिष्ट मर्यादेपेक्षा अधिक खोल खणता येत नाही. म्हणजे पृथ्वीच्या कवचाच्या सापेक्षतः उथळ भागापासूनच खनिजे मिळविता येणे शक्य असते.
खनिज संपत्तीचे संरक्षण : आधुनिक मानवी समाजांच्या अपेक्षित गरजांच्या मानाने उपलब्ध होऊ शकणाऱ्या खनिज निक्षेपांचे प्रमाण अल्प असून ते निक्षेप चिरकाल टिकू शकणार नाहीत, ही गोष्ट कित्येक विचारवंतांनी ओळखलेली आहे आणि खनिजे काटकसरीने वापरण्याबद्दल त्यांनी सूचना केल्या आहेत. त्यांपैकी कित्येक सूचना प्रगत देशांतील राज्यकर्त्यांकडून अमलात आणल्या गेल्या आहेत. खनिजे खणून काढण्याच्या कामावर व त्यांच्या वापरावर व विक्रीवर निर्बंध घातले गेले आहेत. उपयुक्त खनिजे खणून काढताना त्यांची नासधूस न होता ती काढली जातील व ती सांडून-लवंडून किंवा इतर रीतीने वाया जाणार नाहीत, अशी काळजी घेणे इष्ट असते. अशी काळजी आणि दक्षता सुधारलेल्या देशांतील खाणकामात घेतली जाते. दगडी कोळशासारखी खनिजे साठविताना त्यांच्या राशींना आग लागणार नाही, अशी काळजी घ्यावी लागते.
कनिष्ठ दर्जाच्या खनिज निक्षेपांतील कचरा किंवा मलद्रव्ये काढून टाकता आली, तर त्यांचा दर्जा वाढून त्यांचा उपयोग करता येतो. याबाबतीत अनेक प्रयोग करण्यात आले असून कित्येक धातुकांचा दर्जा सुधारणे शक्य झालेले आहे [⟶ धातुकांचे शुद्धीकरण].
दुर्मिळ व महाग धातूच्या ऐवजी एखादी विपुल व स्वस्त असणारी धातू वापरली म्हणजेही दुर्मिळ धातूच्या खपात काटकसर होईल. तांब्याच्या ऐवजी ॲल्युमिनियम वापरले, तर तांब्याची बचत होते. प्लास्टिकाच्या बादल्या आणि इतर भांडी वापरली म्हणजे लोखंड, तांबे इत्यादी सर्वच धातूंच्या खपात बचत होते.
भारतात जळाऊ दगडी कोळशाचे मोठे साठे आहेत पण लोहपोलादाच्या धातुकर्मासाठी ज्याच्यापासून कोक तयार होईल, असा दगडी कोळसा आवश्यक असतो. तशा जातीच्या दगडी कोळशाचे भारतातील साठे लहान आहेत. म्हणून त्या जातीच्या दगडी कोळशाचा उपयोग फक्त धातुकर्मात केला, तरच त्याचा योग्य उपयोग होईल. जेथे जळण म्हणून साधा दगडी कोळसा चालतो तेथे कोक देणारा कोळसा वापरणे म्हणजे तो वाया घालविण्यासारखे आहे. स्वतःच्या देशात एखाद्या खनिजाची कमतरता असली म्हणजे त्याचा वापर न करता ते राखून ठेवले किंवा काटकसरीने वापरले व शांततेच्या काळात परदेशातून त्याची आयात केली म्हणजे युद्धाच्या किंवा इतर अडचणीच्या काळात देशात राखून ठेवलेले खनिज उपयोगी पडते.
खनिजे व आंतरराष्ट्रीय संबंध : काळजीपूर्वक वापरले, तर मानवास अनेक शतके पुरतील एवढे खनिज निक्षेप उपलब्ध भागात आहेत. त्यांची वाटणी अत्यंत विषम असली व कोणतेही राष्ट्र स्वयंपूर्ण नसले, तरी देवाणघेवाण करून खनिजांच्या पुरवठ्यासंबंधीच्या बहुतेक अडचणी नाहीशा करता येणे शक्य आहे परंतु मनुष्याची स्वार्थी वृत्ती सुटल्याशिवाय हे होणे अर्थातच अशक्य आहे. आपल्या स्वतःच्या देशातील धंदे फायदेशीर व्हावेत व संभाव्य शत्रू बलिष्ठ होईल असे खनिज निक्षेप त्याच्या हाती पडू नयेत, अशी राष्ट्रांची नीती असते. मागासलेल्या देशांतील लोकांच्या अंगी कित्येक खनिजांचा उपयोग करून घेण्याची क्षमता नसते. उदा., पोलादाचा कारखाना चालविण्यास आवश्यक ते तांत्रिक ज्ञान व भांडवल एखाद्या देशात नसले, तर त्या देशातील मँगॅनिजाच्या धातुकाचा साठा कितीही मोठा असला, तरी त्याचा उपयोग करून घेता येणार नाही. कच्चा माल म्हणून ते सामान्यतः मातीच्या मोलाने व प्रगत देशांतील व्यापारी देतील त्या भावाने विकावे लागते. खनिज तेलाचे किंवा मौल्यवान खनिजांचे साठे मागासलेल्या दुर्बल राष्ट्रांत असले म्हणजे ते त्या राष्ट्रांना उपकारक ठरण्याऐवजी अपकारक ठरण्याचाच संभव असतो. असे साठे मिळविण्यासाठी राष्ट्राराष्ट्रांची धडपड चालू असते व ते स्वतःला न मिळाले, तरी निदान आपल्या शत्रूला किंवा स्पर्धकाला तरी मिळू नयेत अशी त्यांची खटपट असते. उदा., अरबस्तानापासून इराणपर्यंतच्या प्रदेशात खनिज तेलाचे प्रचंड साठे आहेत. त्याचा फायदा घेण्याची क्षमता तेथील लोकांत नव्हती. त्या कामी अमेरिकन व ब्रिटिश लोकांनी तांत्रिक मदत दिली व भांडवलही पुरविले. ही मदत अर्थातच निःस्वार्थी बुद्धीने केलेली नसून हे तेलसंपन्न प्रदेश रशियाच्या वर्चस्वाखाली जाऊ नयेत, हाच उद्देश अमेरिका व ब्रिटन यांचा होता, आता मात्र मध्यपूर्वेतील सर्व अरब राष्ट्रे व इराण यांनी ‘खनिज तेल उत्पादन व निर्यात करणारे देश’ (ऑइल प्रोड्युसिंग अँड एक्सपोर्टिंग कंट्रिज ओपेक) असा संघ स्थापन केला आहे व ही राष्ट्रे खनिज तेलाच्या पुरवठ्याबाबत इतर देशांची नाकेबंदी करून ‘खनिज तेल’ हे एक प्रभावी राजकीय हत्यार म्हणून वापरीत आहेत.
पहा : खनिज पूर्वेक्षण खनिजविज्ञान खाणकाम धातुकांचे शुद्धीकरण.
संदर्भ : 1. Bateman, A. M. Economic Mineral Deposits, Bombay,1960.
2. Park, C. F. Roy, A. M. Ore Deposits, San Francisco, 1964.
3. Ramdohr, P. The Ore Minerals and their Intergrowths, London, 1969.
4. Sokolova, E. I. Sedimentary Iron and Manganese Ores, Jerusalem, 1964.
केळकर, क. वा.
“
आपल्या मित्रपरिवारात शेअर करा..
