भूवैज्ञानिक आधार के रूप में सिलिकॉन

सिलिकॉन, Si, पृथ्वी की चट्टानी सतह के महान ढांचा तत्वों में से एक है। ऑक्सीजन के साथ मिलकर, यह महाद्वीपीय क्रस्ट की रसायन शास्त्र में प्रमुख भूमिका निभाता है।

साधारण भूवैज्ञानिक परिस्थितियों में, सिलिकॉन ऑक्सीजन के साथ मजबूत बंधन बनाता है। परिणाम या तो सिलिका, SiO₂, या बहुत बड़े परिवार के सिलिकेट खनिज होते हैं, जो SiO₄ टेट्राहेड्रा से बने होते हैं। ये टेट्राहेड्रा अलग-अलग समूहों, श्रृंखलाओं, पर्तों, और त्रि-आयामी ढांचों में जुड़ते हैं, जिससे ओलिवाइन, पायरोक्सीन, मिका, फेल्डस्पार, और क्वार्ट्ज़ जैसे विभिन्न खनिज बनते हैं।

कॉस्मिक उत्पत्ति: तारे कैसे सिलिकॉन बनाते हैं

सिलिकॉन विशाल तारों में देर चरण के नाभिकीय दहन के दौरान बनता है। जब वे तारे सुपरनोवा में अपनी जिंदगी समाप्त करते हैं, तो सिलिकॉन युक्त पदार्थ अंतरतारकीय अंतरिक्ष में फैल जाता है। उस पदार्थ का कुछ हिस्सा बाद के तारा-निर्माण क्षेत्रों में धूल बन जाता है, जिसमें सिलिकेट कण शामिल होते हैं जो प्रोप्लैनेटरी डिस्क बनाने में मदद करते हैं।

पृथ्वी ने सिलिकॉन इस ब्रह्मांडीय भंडार से प्राप्त किया। एक बार युवा ग्रह में शामिल होने के बाद, सिलिकॉन मैग्मा, मेंटल खनिज, पपड़ी की चट्टानें, तलछट और बाद में अवसादी और रूपांतरित चक्रों में बंद हो गया। इस अर्थ में, हर क्वार्ट्ज़ कण और फेल्डस्पार क्रिस्टल दोनों एक भूवैज्ञानिक उत्पाद और तारकीय रसायन विज्ञान की एक अवशेष है।

पृथ्वी की पपड़ी में सिलिका चक्र

सिलिकॉन चट्टानों, पानी, जीवों, तलछटों और तरल पदार्थों के माध्यम से चलता है। यह चक्र धीमा है, लेकिन यह पृथ्वी की पपड़ी की एक केंद्रीय कहानी है।

आग्नेय मार्ग: मैग्मा सिलिका को कैसे छांटते हैं

मैग्मा अपनी सिलिका सामग्री में भिन्न होते हैं। फेल्सिक मैग्मा सिलिका-समृद्ध होते हैं और आमतौर पर क्वार्ट्ज़, क्षारीय फेल्डस्पार, प्लाजिओक्लेस और मिका क्रिस्टलीकृत करते हैं। मैफिक मैग्मा में कम सिलिका और अधिक मैग्नीशियम और लोहा होता है, जो ओलिवाइन, पाइरोक्सीन और कैल्शियम-समृद्ध प्लाजिओक्लेस जैसे खनिजों को प्राथमिकता देते हैं।

जैसे-जैसे मैग्मा क्रिस्टलीकरण, मिश्रण, आत्मसात और वाष्पशील सांद्रता के माध्यम से विकसित होते हैं, सिलिका देर-चरण तरल पदार्थों में केंद्रित हो सकती है। ये तरल पदार्थ क्वार्ट्ज़ नसें, अगेट-लाइन वाले गुहाएं, अमेथिस्ट पॉकेट और पेग्माटाइटिक क्वार्ट्ज़ क्रिस्टल बना सकते हैं।

अवसादी और डायजेनिटिक सिलिका

क्वार्ट्ज़ भौतिक रूप से टिकाऊ और पृथ्वी की सतह पर रासायनिक रूप से प्रतिरोधी होता है, इसलिए यह आमतौर पर रेत के रूप में मौसमीय प्रभावों से बच जाता है। ये कण टीलों, समुद्र तटों, बारों और सैंडस्टोन का निर्माण करते हैं। दफनाव और सीमेंटेशन के साथ, सैंडस्टोन परिवहन, गोलाई, छंटाई और निक्षेपण ऊर्जा का लंबा रिकॉर्ड संरक्षित कर सकते हैं।

सिलिका घुले हुए रूप में भी चलता है। समुद्री और झील के पर्यावरणों में, जीवों से उत्पन्न जैविक सिलिका कीचड़ के रूप में जमा हो सकती है, फिर दफन के दौरान चर्ट और फ्लिंट में परिवर्तित हो जाती है। भूजल भी गुहाओं, दरारों, या गांठों में चाल्सेडोनी और क्वार्ट्ज़ जमा कर सकता है, जिससे अगेट पट्टियाँ, जियोड्स, और पहले के पदार्थों के सिलिका प्रतिस्थापन बनते हैं।

रूपांतरणीय और उच्च-दबाव सिलिका

रूपांतरण सिलिका-धारक चट्टानों को पिघलाए बिना पुनः व्यवस्थित करता है। सैंडस्टोन क्वार्ट्ज़ाइट में पुनः क्रिस्टलीकृत होता है, जो इंटरलॉकिंग क्वार्ट्ज़ दानों से बना एक कठोर चट्टान है। ध्रुवीकृत प्रकाश के तहत, क्वार्ट्ज़ाइट तनावग्रस्त दानों, सिले हुए संपर्कों, और पुनः क्रिस्टलीकृत बनावट का मोज़ेक दिखा सकता है।

बहुत उच्च दबावों पर, सिलिका घने पॉलीमॉर्फ़ में परिवर्तित हो सकता है। कोएसाइट उच्च-दबाव रूपांतरण और प्रभाव स्थितियों से जुड़ा है, जबकि स्टिशोवाइट अत्यधिक दबाव, विशेष रूप से झटका घटनाओं का प्रतीक है। ये रूप आमतौर पर सामान्य प्रदर्शन क्रिस्टल के रूप में नहीं मिलते; इन्हें आमतौर पर विशेष भूवैज्ञानिक नमूनों में प्रयोगशाला विश्लेषण के माध्यम से पुष्टि की जाती है।

तत्वीय सिलिकॉन और परिष्कृत सिलिकॉन धातु

तत्वीय सिलिकॉन के दृश्यमान टुकड़े आमतौर पर मानव निर्मित होते हैं, न कि पृथ्वी की परत से एकत्रित प्राकृतिक क्रिस्टल।

प्राकृतिक मूल सिलिकॉन की रिपोर्टें दुर्लभ हैं और आमतौर पर सूक्ष्म दानों या असामान्य संदर्भों जैसे उल्कापिंड, ज्वालामुखीय प्रणालियाँ, या अत्यधिक अपचायक सूक्ष्म-पर्यावरणों से जुड़ी होती हैं। सामान्य ऑक्सीजन-समृद्ध चट्टानों में, सिलिकॉन सिलिका या सिलिकेट खनिजों के रूप में अधिक संभावना से पाया जाता है।

परिष्कृत सिलिकॉन क्वार्ट्ज़ या अन्य सिलिका-समृद्ध कच्चे माल से शुरू होता है। एक विद्युत भट्टी में, सिलिका कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करता है जिससे धातुशास्त्रीय-ग्रेड सिलिकॉन और कार्बन मोनोऑक्साइड बनते हैं। आगे की शुद्धिकरण से सौर और इलेक्ट्रॉनिक कच्चे माल के लिए बहु-क्रिस्टलीय सिलिकॉन, एकल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स, या अन्य तकनीकी रूप प्राप्त किए जा सकते हैं।

SiO₂ पॉलीमॉर्फ

सिलिका कई संरचनात्मक रूपों में प्रकट होती है। रासायनिक सूत्र SiO ही रह सकता है₂ जबकि परमाणु व्यवस्था तापमान, दबाव, या झटका इतिहास के साथ बदलती है।

सिलिकॉन-धारक सामग्री के प्रकार और रूप

“सिलिकॉन” शब्द अक्सर ढीले ढंग से उपयोग किया जाता है, लेकिन भूवैज्ञानिक सटीकता महत्वपूर्ण है। मौलिक सिलिकॉन, सिलिका खनिज, हाइड्रेटेड ओपल, और सिलिकॉन कार्बाइड रसायन विज्ञान से संबंधित हैं लेकिन उत्पत्ति, संरचना, और देखभाल में बहुत भिन्न हैं।

शब्दावली, दस्तावेज़ीकरण, और उपचार जागरूकता

स्पष्ट शब्दावली भ्रम को रोकती है। “सिलिकॉन” का मतलब तत्व Si होना चाहिए। “सिलिका” का मतलब SiO होता है।₂“सिलिकेट” उस बड़े खनिज परिवार को संदर्भित करता है जो सिलिकॉन-ऑक्सीजन टेट्राहेड्रा के चारों ओर बना होता है। “सिलिकॉन” एक पॉलिमर परिवार है और खनिज नहीं है।

• तत्वीय सिलिकॉन के लिए: इसे परिष्कृत सिलिकॉन, सिलिकॉन धातु, पॉलीक्रिस्टलीय सिलिकॉन, या एकल-क्रिस्टल सिलिकॉन के रूप में वर्णित करें जब ज्ञात हो।
• क्वार्ट्ज़ विविधताओं के लिए: मान्यता प्राप्त खनिज विविधता नामों का उपयोग करें और प्राकृतिक रंग को गर्मी-उपचारित या विकिरणित सामग्री से अलग करें जब ज्ञात हो।
• अगेट और चाल्सेडोनी के लिए: रंगाई, स्थिरीकरण, दरार भरना, या अन्य उपचारों का खुलासा करें जब वे ज्ञात या संदेहास्पद हों।
• ओपल के लिए: ठोस ओपल, डबलट, ट्रिपलेट, सामान्य ओपल, कीमती ओपल, और उपचारित या स्थिर सामग्री में अंतर करें।
• कोएसाइट या स्टिशोवाइट के लिए: विश्लेषणात्मक दस्तावेज़ की उम्मीद करें। ये सामान्य सिलिका प्रदर्शन खनिज नहीं हैं।

देखभाल और संभाल

सिलिकॉन युक्त सामग्री टिकाऊपन में बहुत भिन्न होती हैं। क्वार्ट्ज़ कठोर और स्थिर होता है; ओपल गर्मी, सूखापन, और रसायनों के प्रति संवेदनशील हो सकता है; टूटा हुआ सिलिकॉन त्वचा को काट सकता है; और साँस के माध्यम से सिलिका धूल का प्रवेश गंभीर खतरा है।