स्फेलेराइट

स्फेलेराइट एक सल्फाइड खनिज है जिसका रासायनिक सूत्र (Zn,Fe)S है। यह जस्ता का सबसे महत्वपूर्ण अयस्क है। स्फेलेराइट विभिन्न प्रकार के जमा प्रकारों में पाया जाता है, लेकिन यह मुख्य रूप से तलछटी उच्छेदन, मिसिसिपी-घाटी प्रकार और ज्वालामुखीय भारी सल्फाइड जमा में होता है। यह गैलेना, चाल्कोपाइराइट, पाइराइट (और अन्य सल्फाइड), केल्साइट, डोलोमाइट, क्वार्ट्ज, रोडोक्रोसाइट और फ्लोराइट के साथ मिलकर पाया जाता है।

जर्मन भूविज्ञानी अर्नेस्ट फ्रेडरिक ग्लॉकर ने 1847 में स्फेलेराइट की खोज की थी, जिसका नामकरण ग्रीक शब्द स्प्लेरोस पर आधारित है, जिसका अर्थ धोखा देना होता है।

जस्ता के अतिरिक्त, स्फेलेराइट कैडमियम, गैलियम, जर्मेनियम और ईण्डीयुम का अयस्क है। खनिकों को स्फेलेराइट को जस्ता ब्लेंड, ब्लैक-जैक, और रूबी ब्लेंड के रूप में संदर्भित करने के लिए जाना जाता है। मरमाटाइट लौह तत्व की उच्च मात्रा वाली एक अपारदर्शी काली किस्म है।

क्रिस्टल आदत और संरचना
स्फेलेराइट फेस-केंद्रित क्यूबिक जिंकब्लेंड क्रिस्टल संरचना में क्रिस्टलीकृत होता है, जिसका नाम खनिज के नाम पर रखा गया है। यह संरचना हेक्सटेट्राहेड्रल क्रिस्टल क्लास (स्थान समूह F43m) का अंश है। क्रिस्टल संरचना में, सल्फर और जस्ता या लोहे के आयन दोनों एक चेहरे-केंद्रित क्यूबिक जाली के बिंदुओं पर कब्जा कर लेते है, जिसमें दो जाली एक दूसरे से विस्थापित होती है, जैसे कि जस्ता और लोहे को सल्फर आयनों के लिए चतुष्फलकीय रूप से समन्वित किया जाता है। स्फेलेराइट के समान खनिजों में वे स्फेलेराइट समूह के खनिज सम्मलित होते है, जिनमें स्फेलेराइट, कोलोराडोईट, हॉलीइट, मेटासिनाबार, स्टिलइट और टिएमेनाइट सम्मलित होते है। हीरे की संरचना से निकटता से संबंधित है। स्फेलेराइट का हेक्सागोनल पॉलीमॉर्फ वुर्ट्ज़ाइट है, और ट्राइगोनल पॉलीमॉर्फ मैटराइट है। वर्टज़ाइट उच्च तापमान बहुरूपी है, जो 1020 C से ऊपर के तापमान पर स्थिर होता है। जस्ता मिश्रण क्रिस्टल संरचना में जस्ता सल्फाइड के लिए जाली स्थिरांक 0.541 नैनोमीटर होती है। स्फेलेराइट को स्यूडोमोर्फ के रूप में पाया जाता है, जो गैलेना, टेट्राहेड्राइट, बैराइट और कैल्साइट की क्रिस्टल संरचना को प्राप्त करता है। स्फेलेराइट में स्पिनेल लॉ ट्विन्स हो सकते है, जहां ट्विन एक्सिस [111] होते है।

स्फेलेराइट का रासायनिक सूत्र (Zn, Fe)S है, लोहे की सामग्री सामान्यतः बढ़ते तापमान के साथ बढ़ती है और 40% तक पहुंच सकती है। सामग्री को ZnxFe(1-x)S संरचना के साथ बाइनरी अंतिमबिंदुओं ZnS और FeS के बीच एक टर्नरी कंपाउंड माना जा सकता है, जहां x 1 (शुद्ध ZnS) से 0.6 तक हो सकता है।

सभी प्राकृतिक स्फेलेराइट में विभिन्न अशुद्धियों की सांद्रता होती है, जो सामान्यतः जाली में कटियन स्थिति में जस्ता के लिए स्थानापन्न होती है, सबसे सामान्य कटियन अशुद्धियाँ कैडमियम, मरकरी (तत्व) और मैंगनीज है, लेकिन गैलियम, जर्मेनियम और इंडियम भी अपेक्षाकृत उच्च सांद्रता में उपस्तिथ हो सकते है। कैडमियम 1% तक जस्ता की जगह ले सकता है और मैंगनीज सामान्यतः उच्च लौह बहुत आयत वाले स्फेलेराइट में पाया जाता है। आयनों की स्थिति में सल्फर को सेलेनियम और टेल्यूरियम द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। इन अशुद्धियों की प्रचुरता को उन स्थितियों द्वारा नियंत्रित किया जाता है जिनके अनुसार स्फेलेराइट का गठन किया गया था।

भौतिक गुण
स्फेलेराइट में छह दरार वाले विमानों के साथ पूर्ण डोडेकाहेड्रल दरार है। शुद्ध रूप में, यह एक अर्धचालक है, लेकिन जैसे-जैसे लोहे की मात्रा बढ़ती है, यह कंडक्टर में परिवर्तित हो जाता है। खनिज कठोरता के मोह्स पैमाने पर इसकी कठोरता 3.5 से 4 तक होती है।

इसे समान खनिजों से इसके सपूर्ण विदलन, इसकी विशिष्ट राल जैसी चमक, और गहरे रंग की किस्मों की लाल-भूरी लकीर द्वारा अलग किया जा सकता है।

ऑप्टिकल गुण
शुद्ध जस्ता सल्फाइड एक वाइड-बैंडगैप सेमीकंडक्टर है, जिसमें लगभग 3.54 इलेक्ट्रॉन वोल्ट का बैंडगैप होता है, जो दृश्यमान स्पेक्ट्रम में शुद्ध सामग्री को पारदर्शी बनाता है। लोहे की मात्रा बढ़ने से सामग्री अपारदर्शी हो जाती है, जबकि विभिन्न अशुद्धियाँ क्रिस्टल को कई प्रकार के रंग दे सकती है। पतले खंड में, स्फेलेराइट बहुत अधिक सकारात्मक राहत प्रदर्शित करता है और पीले या भूरे रंग के लिए रंगहीन दिखाई देता है।

स्फेलेराइट का अपवर्तक सूचकांक (जैसा कि सोडियम प्रकाश के माध्यम से मापा जाता है, औसत तरंग दैर्ध्य 589.3 एनएम) शुद्ध ZnS होने पर 2.37 से लेकर 2.50 तक होता है जब इसमें 40% लौह तत्व होता है। स्फेलेराइट क्रॉस-ध्रुवीकृत प्रकाश के अनुसार समदैशिक है, चूंकि स्फेलेराइट अपने पॉलीमॉर्फ वर्टज़ाइट के साथ इंटरग्रोन होने पर बायरफ्रिंजेंस का अनुभव कर सकता है, बायरफ्रिंजेंस 0 (0% वर्टज़ाइट) से 0.022 (100% वर्टज़ाइट) तक बढ़ सकता है।

अशुद्धियों के आधार पर, स्फेलेराइट पराबैंगनी प्रकाश के अनुसार प्रतिदीप्त होता है। स्फेलेराइट ट्राइबोल्यूमिनेसेंट हो सकता है। स्फेलेराइट में पीले-नारंगी रंग की एक विशेषता ट्रिबोल्यूमिनेसेंस होती है। सामान्यतः, अंत-स्लैब में काटे गए नमूने को प्रदर्शित करने के लिए आदर्श होते है।

किस्में
जेमी, फ्रैंकलिन, न्यू जर्सी (फ्रैंकलिन फर्नेस देखें) से रंगहीन से हल्के हरे रंग का स्फेलेराइट, लॉन्गवेव पराबैंगनी प्रकाश के अनुसार अत्यधिक फ्लोरोसेंट नारंगी या नीले रंग का होता है और इसे क्लियोफेन के रूप में जाना जाता है, जो लगभग शुद्ध ZnS किस्म है। स्फेलेराइट क्रिस्टल संरचना में क्लियोफेन में 0.1% से कम लोहा होता है। मार्माटाइट या क्रिस्टोफाइट स्फेलेराइट की एक अपारदर्शी काली किस्म है और इसका रंग लोहे की उच्च मात्रा के कारण होता है, जो 25% तक पहुंच सकता है, मार्माटाइट का नाम कोलंबिया में मार्माटो माइनिंग डिस्ट्रिक्ट के नाम पर रखा गया है और क्रिस्टोफाइट का नाम ब्रेइटेनब्रुन, सैक्सोनी में सेंट क्रिस्टोफ माइन के नाम पर रखा गया है। मार्माटाइट और क्लियोफेन दोनों को अंतर्राष्ट्रीय खनिज संघ (आईएमए) द्वारा मान्यता प्राप्त नहीं है। लाल, नारंगी या भूरा-लाल स्फेलेराइट को रूबी ब्लेंड या रूबी जस्ता कहा जाता है, जबकि गहरे रंग के स्फेलेराइट को काला-जैक कहा जाता है।

जमा प्रकार
स्फेलेराइट सबसे सामान्य सल्फाइड खनिजों में से एक है, और यह दुनिया भर में विभिन्न प्रकार के जमा प्रकारों में पाया जाता है। स्फेलेराइट के व्यापक वितरण का कारण यह है कि यह कई प्रकार के निक्षेपों में प्रकट होता है, हाइड्रोथर्मल खनिज डिपॉजिट, सेडिमेंटरी बेड, ज्वालामुखीय भारी सल्फाइड डिपॉजिट (वीएमएस), मिसिसिपी-घाटी प्रकार डिपॉजिट (एमवीटी), ग्रेनाइट और कोयला,यह स्कार्न्स में पाया जाता है।

अवसादी निःश्वास
लगभग 50% जस्ता (स्फेलेराइट से) और लेड सेडिमेंट्री एक्सहेलेटिव (एसईडीईऐक्स) डिपॉजिट से आता है, जो स्ट्रैटफ़ॉर्म Pb-Zn सल्फाइड है जो सीफ्लोर वेंट्स पर बनते है। धातुएं जलतापीय तरल पदार्थों से अवक्षेपित होती है और बैक-आर्क बेसिनों में शेल्स, कार्बोनेट्स और कार्बनिक-समृद्ध सिल्टस्टोन द्वारा होस्ट की जाती है और महाद्वीपीय दरारें विफल हो जाती है। एसईडीईऐक्स निक्षेपों में मुख्य अयस्क खनिज स्फेलेराइट, गैलेना, पाइराइट, पायरोटाइट और मार्कासाइट है, जिनमें छोटे सल्फोसाल्ट्स जैसे टेट्राहेड्राइट-फ्रीबेर्गाइट और बूलैंगराइट है, जस्ता + ग्रेड सामान्यतः 10 और 20% के बीच होता है। महत्वपूर्ण एसईडीईऐक्स खदानें अलास्का में रेड डॉग, ब्रिटिश कोलंबिया में सुलिवन खान, ऑस्ट्रेलिया में माउंट ईसा खान और ब्रोकन हिल और ईरान में मेहदियाबाद है।

मिसिसिपी-घाटी प्रकार
एसईडीईऐक्स के समान, मिसिसिपी-घाटी प्रकार (एमवीटी) डिपॉजिट भी एक Pb-Zn डिपॉजिट है जिसमें स्फेलेराइट होता है। चूंकि, वे केवल 15-20% जस्ता के लिए जिम्मेदार होते है, एसईडीईऐक्स जमा की तुलना में टन भार में 25% छोटे है और 5-10% Pb + Zn के निम्न ग्रेड है। अयस्क खनिजों द्वारा डोलोस्टोन और चूना रॉक जैसे कार्बोनेट होस्ट चट्टानों के प्रतिस्थापन से एमवीटी जमा होता है, वे प्लेटफॉर्म और फोरलैंड थ्रस्ट बेल्ट में स्थित होते है। इसके अतिरिक्त, वे स्तरबद्ध होते है, सामान्यतः उम्र और एपिजेनेटिक में फैनेरोज़ोइक (कार्बोनेट होस्ट चट्टानों के लिथिफ़िकेशन के बाद बनते है)। अयस्क खनिज एसईडीईऐक्स जमा के समान है: स्फालेराइट, गैलेना, पाइराइट, पायरोटाइट और मार्कासाइट, छोटे सल्फोसाल्ट्स है। जिन खानों में एमवीटी जमा होता है उनमें कनाडाई आर्कटिक में पोलारिस, संयुक्त राज्य अमेरिका में मिसिसिपी नदी, उत्तर पश्चिमी प्रदेशों में पाइन बिंदु और ऑस्ट्रेलिया में एडमिरल बे सम्मलित है।

ज्वालामुखीय भारी सल्फाइड
ज्वालामुखीय भारी सल्फाइड (वीएमएस) जमा Cu-Zn- या Zn-Pb-Cu-समृद्ध हो सकते है, और भंडार में Zn का 25% हिस्सा होता है। क्षेत्रीय संदर्भों और मेजबान रॉक रचनाओं की एक श्रृंखला के साथ विभिन्न प्रकार के वीएमएस जमा है, एक सामान्य विशेषता यह है कि वे सभी पनडुब्बी ज्वालामुखीय चट्टानों द्वारा होस्ट किए जाते है। वे तांबे और जस्ता जैसी धातुओं से बनते है जिन्हें हाइड्रोथर्मल तरल पदार्थ (संशोधित समुद्री जल) द्वारा स्थानांतरित किया जाता है जो उन्हें समुद्री पपड़ी में ज्वालामुखीय चट्टानों से निक्षालित करते है, धातु-संतृप्त द्रव फ्रैक्चर और दोषों के माध्यम से सतह पर उगता है, जहां यह ठंडा होता है और धातुओं को वीएमएस जमा के रूप में जमा करता है। सबसे प्रचुर मात्रा में पाए जाने वाले अयस्क खनिज पाइराइट, चेल्कोपाइराइट, स्फेलेराइट और पायरोटाइट है। जिन खानों में वीएमएस जमा होता है उनमें ओंटारियो में किड माइन, रूस में यूराल, साइप्रस में ट्रोडोस और जापान में बेशी सम्मलित है।

स्थान
स्फेलेराइट के शीर्ष उत्पादकों में संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस, मेक्सिको, जर्मनी, ऑस्ट्रेलिया, कनाडा, चीन, आयरलैंड, पेरू, कजाकिस्तान और इंगलैंड सम्मलित है।

उच्च गुणवत्ता वाले क्रिस्टल के स्रोतों में सम्मलित है:

धातु अयस्क
स्फेलेराइट जस्ता का एक महत्वपूर्ण अयस्क है, समस्त प्राथमिक जस्ता का लगभग 95% स्फेलेराइट अयस्क से निकाला जाता है। चूंकि, इसकी चर ट्रेस तत्व सामग्री के कारण, स्फेलेराइट कैडमियम, गैलियम, जर्मेनियम, और इंडियम जैसे कई अन्य धातुओं का भी एक महत्वपूर्ण स्रोत होता है, जो जस्ता की जगह लेते है। अयस्क को मूल रूप से खनिकों द्वारा ब्लेंड कहा जाता था क्योंकि यह गैलेना जैसा दिखता है।

पीतल और कांस्य
स्फेलेराइट में उपस्तिथ जस्ता का उपयोग पीतल बनाने के लिए किया जाता है, जो तांबे का मिश्रधातु है जिसमें 3–45% जस्ता होता है। पीतल की वस्तुओं की प्रमुख तत्व मिश्र धातु रचनाएं इस बात का प्रमाण देती है कि 7वीं और 16वीं शताब्दी सीई के बीच मध्य युग में इस्लामिक लोगों द्वारा पीतल का उत्पादन करने के लिए स्फेलेराइट का उपयोग किया जाता था। 12वीं-13वीं शताब्दी सीई (जिन वंश (1115-1234)) के समय उत्तरी चीन में पीतल की सिमेंटेशन प्रक्रिया के समय स्फेलेराइट का उपयोग किया जाता था। इसी तरह पीतल के लिए, स्फेलेराइट में जस्ता का उपयोग कुछ प्रकार के कांस्य के उत्पादन के लिए भी किया जाता था, कांस्य मुख्य रूप से तांबा होता है जो अन्य धातुओं जैसे टिन, जस्ता, निकल, लोहा और आर्सेनिक जैसी अन्य धातुओं के साथ मिश्रित होता है।

अन्य

 * यूल मार्बल - स्फेलेराइट यूल मार्बल अतिक्रमण के रूप में पाया जाता है, जिसका उपयोग लिंकन की यादगारी और अज्ञात सैनिक के मकबरे के निर्माण सामग्री के रूप में किया जाता है।
 * गैल्वनाइज्ड आयरन - स्फेलेराइट से प्राप्त जस्ता को क्षरण और जंग लगने से बचाने के लिए एक सुरक्षात्मक लेप के रूप में उपयोग किया जाता है, इसका उपयोग ऊर्जा संचरण टावरों और ऑटोमोबाइल में किया जाता है।
 * बैटरी
 * मणि पत्थर

यह भी देखें

 * खनिजों की सूची

अतिरिक्त पढ़ना

 * दाना का खनिज विज्ञान का मैनुअल ISBN 0-471-03288-3
 * वेबस्टर, आर., रीड, पी.जी. (संपा.) (2000)। रत्न: उनके स्रोत, विवरण और पहचान (5वां संस्करण), पी। 386. बटरवर्थ-हेनीमैन, ग्रेट ब्रिटेन। ISBN 0-7506-1674-1

बाहरी संबंध

 * The sphalerite structure
 * Possible relation of Sphalerite to origins of life and precursor chemicals in 'Primordial Soup'
 * Minerals.net
 * Minerals of Franklin, NJ