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IGNOU BGYET-141 Solved Question Paper PDF
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IGNOU BGYET-141 Previous Year Solved Question Paper in Hindi
Q1. निम्नलिखित में से किन्हीं पाँच के उत्तर संक्षेप में लिखिए : (a) निचय और संसाधन के बीच अन्तर (b) विकर्स कठोरता (c) तप्तस्थल से सम्बन्धित अयस्क निक्षेपण (d) ऊर्ध्वजनित संवर्धन (e) पश्च मैग्मीय निक्षेप (f) स्कार्न (g) ज्वालामुखी जनित वृहत् सल्फाइड निक्षेप (h) पट्टित लौह शैल समूह (i) बहुमूल्य प्रस्तर (j) ग्रीनफील्ड अन्वेषण
Ans.
(a) निचय और संसाधन के बीच अन्तर
खनिज संसाधन किसी खनिज वस्तु की एक सांद्रता है जिसकी पृथ्वी की पपड़ी में या उस पर आर्थिक निष्कर्षण की उचित संभावनाएं हैं। इसमें वे सभी ज्ञात और अनुमानित निक्षेप शामिल हैं, चाहे वे वर्तमान में आर्थिक रूप से व्यवहार्य हों या नहीं। इसके विपरीत, निचय (Reserve) संसाधन का वह हिस्सा है जिसका आर्थिक रूप से खनन किया जा सकता है। यह एक मापित और सूचित संसाधन का आर्थिक रूप से खनन योग्य हिस्सा है। मुख्य अंतर आर्थिक व्यवहार्यता और भूवैज्ञानिक निश्चितता के स्तर में निहित है। सभी निचय संसाधन होते हैं, लेकिन सभी संसाधन निचय नहीं होते हैं।
(b) विकर्स कठोरता
विकर्स कठोरता परीक्षण एक सूक्ष्मकठोरता परीक्षण विधि है जिसका उपयोग किसी सामग्री के प्लास्टिक विरूपण के प्रतिरोध को मापने के लिए किया जाता है। इस परीक्षण में, एक वर्गाकार-आधारित पिरामिड के आकार का हीरा इंडेंटर एक विशिष्ट भार के तहत परीक्षण की जाने वाली सामग्री की सतह में दबाया जाता है। भार हटाने के बाद, इंडेंटेशन के विकर्णों की लंबाई को माइक्रोस्कोप के नीचे मापा जाता है। कठोरता को विकर्स पिरामिड संख्या (HV) के रूप में व्यक्त किया जाता है, जिसकी गणना भार को इंडेंटेशन के सतह क्षेत्र से विभाजित करके की जाती है। यह खनिज विज्ञान और पदार्थ विज्ञान में खनिजों और धातुओं के यांत्रिक गुणों को चिह्नित करने के लिए एक महत्वपूर्ण तकनीक है।
(c) तप्तस्थल से सम्बन्धित अयस्क निक्षेपण
तप्तस्थल (Hotspots) मेंटल प्लम से उत्पन्न तीव्र अंतरा-प्लेट ज्वालामुखीय गतिविधि के क्षेत्र हैं। इन भूवैज्ञानिक सेटिंग्स में अयस्क निक्षेपण विभिन्न मैग्मीय और हाइड्रोथर्मल प्रक्रियाओं के माध्यम से होता है। बेसाल्टिक मैग्मा जो तप्तस्थलों का निर्माण करता है, निकल-कॉपर सल्फाइड निक्षेपों को जन्म दे सकता है। इसके अलावा, प्लम-जनित मैग्मा महाद्वीपीय क्रस्ट के नीचे रुक सकता है, जिससे हीरे वाले किम्बरलाइट्स और कार्बोनाइटाइट्स (दुर्लभ मृदा तत्वों और नाइओबियम से भरपूर) का निर्माण होता है। इन ज्वालामुखीय केंद्रों से जुड़ी हाइड्रोथर्मल प्रणालियाँ विभिन्न प्रकार के धात्विक निक्षेप भी बना सकती हैं।
(d) ऊर्ध्वजनित संवर्धन
ऊर्ध्वजनित संवर्धन (Supergene Enrichment) एक निकट-सतही अपक्षय प्रक्रिया है जो अयस्क निक्षेप के ऊपरी हिस्सों को बदल देती है। इस प्रक्रिया में, रिसने वाला वर्षा जल सल्फाइड खनिजों (जैसे पाइराइट, चेल्कोपाइराइट) को ऑक्सीकृत और घोलता है, जिससे घुलनशील धातु सल्फेट बनते हैं। ये विलयन नीचे की ओर रिसते हैं। ऑक्सीकरण क्षेत्र (लीच्ड ज़ोन) के ऊपर, एक अभेद्य ‘गॉसन’ या ‘आयरन हैट’ बन सकता है। जल स्तर के ठीक नीचे, अपचायक परिस्थितियों में, घुले हुए धातु प्राथमिक सल्फाइड खनिजों के साथ प्रतिक्रिया करके द्वितीयक, उच्च-श्रेणी के सल्फाइड खनिजों के रूप में पुनः निक्षेपित होते हैं। यह प्रक्रिया तांबे (जैसे चाल्कोसाइट, कोवेलाइट) और चांदी के निक्षेपों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जो निम्न-श्रेणी के अयस्क को आर्थिक रूप से व्यवहार्य बना सकती है।
(e) पश्च मैग्मीय निक्षेप
पश्च मैग्मीय निक्षेप (Late Magmatic Deposits) मैग्मा के क्रिस्टलीकरण के अंतिम चरणों के दौरान बनते हैं। जैसे-जैसे मैग्मा ठंडा होता है और सिलिकेट खनिज क्रिस्टलीकृत होते हैं, अवशिष्ट पिघला हुआ पदार्थ पानी, फ्लोरीन और बोरॉन जैसे वाष्पशील पदार्थों और लिथियम (Li), बेरिलियम (Be), नाइओबियम (Nb) और टैंटलम (Ta) जैसे असंगत तत्वों से समृद्ध हो जाता है। यह अत्यधिक विभेदित अवशिष्ट पिघला हुआ पदार्थ पेग्माटाइट्स और कार्बोनाइटाइट्स जैसे निक्षेप बना सकता है। पेग्माटाइट्स दुर्लभ तत्वों और रत्न खनिजों (जैसे बेरिल, टूमलाइन) के प्रमुख स्रोत हैं, जबकि कार्बोनाइटाइट्स दुर्लभ मृदा तत्वों (REE), नाइओबियम और फॉस्फेट के लिए महत्वपूर्ण हैं।
(f) स्कार्न
स्कार्न (Skarn) एक रूपांतरित चट्टान है जो आमतौर पर एक सिलिकेट मैग्मा अंतर्वेधन और एक कार्बोनेट मेजबान चट्टान (जैसे चूना पत्थर या डोलोमाइट) के बीच संपर्क पर बनती है। यह संपर्क तत्वांतरण का एक उत्पाद है, जिसमें मैग्मा से निकलने वाले गर्म, रासायनिक रूप से सक्रिय तरल पदार्थ मेजबान चट्टान पर आक्रमण करते हैं और उसे बदल देते हैं। स्कार्न की विशेषता कैल्शियम-मैग्नीशियम-लौह-मैंगनीज सिलिकेट खनिजों जैसे गार्नेट, पाइरॉक्सीन और एपिडोट की उपस्थिति है। स्कार्न अक्सर टंगस्टन (W), टिन (Sn), तांबा (Cu), लोहा (Fe), मोलिब्डेनम (Mo), सीसा (Pb), जस्ता (Zn) और सोने (Au) के मूल्यवान अयस्कों की मेजबानी करते हैं।
(g) ज्वालामुखी जनित वृहत् सल्फाइड निक्षेप
ज्वालामुखी जनित वृहत् सल्फाइड (VMS) निक्षेप सल्फाइड खनिजों के स्तरीकृत संचय हैं जो समुद्र तल पर या उसके नीचे हाइड्रोथर्मल वेंट से बनते हैं। ये निक्षेप समुद्री ज्वालामुखी गतिविधि से निकटता से जुड़े हुए हैं, जो आमतौर पर मध्य-महासागरीय कटकों या बैक-आर्क बेसिनों में पाए जाते हैं। गर्म, धातु-समृद्ध हाइड्रोथर्मल तरल पदार्थ समुद्र तल से निकलते हैं और ठंडे समुद्री जल के संपर्क में आने पर तेजी से अपने धातु भार को सल्फाइड के रूप में अवक्षेपित करते हैं, जिससे विशाल सल्फाइड टीले बनते हैं। VMS निक्षेप तांबा (Cu), जस्ता (Zn), सीसा (Pb), सोना (Au) और चांदी (Ag) के महत्वपूर्ण स्रोत हैं।
(h) पट्टित लौह शैल समूह
पट्टित लौह शैल समूह (Banded Iron Formation – BIF) एक विशिष्ट प्रकार की रासायनिक अवसादी चट्टान है जो लगभग विशेष रूप से प्रीकैम्ब्रियन युग की है। यह लोहे के ऑक्साइड (आमतौर पर मैग्नेटाइट या हेमेटाइट ) की पतली परतों और लौह-रहित चर्ट या शेल की बारी-बारी से बनी परतों की विशेषता है। माना जाता है कि BIF का निर्माण महासागरों में प्रकाश संश्लेषक साइनोबैक्टीरिया द्वारा ऑक्सीजन के उत्पादन से जुड़ा है, जिसने घुले हुए लोहे को अघुलनशील ऑक्साइड के रूप में अवक्षेपित किया। BIF दुनिया में लौह अयस्क का सबसे महत्वपूर्ण स्रोत हैं।
(i) बहुमूल्य प्रस्तर
बहुमूल्य प्रस्तर (Precious Stones) या रत्न वे खनिज हैं जिन्हें उनकी सुंदरता, दुर्लभता, स्थायित्व और वांछनीयता के लिए अत्यधिक महत्व दिया जाता है। पारंपरिक रूप से, चार रत्नों को बहुमूल्य माना जाता है: हीरा, माणिक, नीलम और पन्ना । अन्य सभी रत्न, जैसे कि एमेथिस्ट, पुखराज और गार्नेट, को अक्सर अर्ध-बहुमूल्य कहा जाता है, हालांकि यह वर्गीकरण कठोर नहीं है और बाजार मूल्य पर निर्भर करता है। उनका मूल्य “चार C” द्वारा निर्धारित किया जाता है: कलर (रंग), क्लैरिटी (स्पष्टता), कट (कटाई) , और कैरेट (वजन) ।
(j) ग्रीनफील्ड अन्वेषण
ग्रीनफील्ड अन्वेषण (Greenfield Exploration) उन क्षेत्रों में खनिज अन्वेषण की प्रक्रिया है जहां पहले कोई ज्ञात खनिज निक्षेप नहीं थे। इसमें अविकसित भूमि पर खनिजीकरण के संकेतों की खोज शामिल है, जो अक्सर दूरस्थ और दुर्गम स्थानों में होती है। यह एक उच्च-जोखिम, उच्च-पुरस्कार वाली गतिविधि है जो क्षेत्रीय भूवैज्ञानिक मानचित्रण, भू-रासायनिक सर्वेक्षण और भू-भौतिकीय सर्वेक्षण जैसे व्यापक, बड़े पैमाने के अध्ययनों से शुरू होती है ताकि आगे की जांच के लिए लक्ष्य क्षेत्रों की पहचान की जा सके। इसका उद्देश्य पूरी तरह से नए अयस्क पिंडों की खोज करना है।
Q2. निम्नलिखित में से किन्हीं चार पर संक्षिप्त टिप्पणियाँ लिखिए : (a) भारत में पेट्रोलियम निक्षेपों का वितरण (b) धातुजननिक युग (c) स्तरित संरूप प्रकार के अयस्क निक्षेप (d) सम्पर्क तत्वांतरण (e) बेराइट निक्षेप (f) सोने (gold) के भौतिक और विशिष्ट गुण (g) ब्राउनफील्ड अन्वेषण
Ans.
(a) भारत में पेट्रोलियम निक्षेपों का वितरण
भारत में पेट्रोलियम निक्षेपों का वितरण मुख्य रूप से देश के तृतीयक अवसादी बेसिनों तक ही सीमित है। इन बेसिनों को तटवर्ती और अपतटीय क्षेत्रों में वर्गीकृत किया गया है। प्रमुख पेट्रोलियम उत्पादक क्षेत्र इस प्रकार हैं:
- पश्चिमी अपतटीय बेसिन: इसमें बॉम्बे हाई शामिल है, जो भारत का सबसे बड़ा तेल और गैस उत्पादक क्षेत्र है। यह मुंबई के तट से लगभग 160 किमी दूर स्थित है और तृतीयक आयु के चूना पत्थर के जलाशयों से उत्पादन करता है। पन्ना-मुक्ता और ताप्ती क्षेत्र भी इसी बेसिन में महत्वपूर्ण हैं।
- पश्चिमी तटवर्ती बेसिन: खंभात बेसिन (गुजरात) भारत का एक प्रमुख तटवर्ती उत्पादक है, जिसमें अंकलेश्वर, कलोल और मेहसाणा जैसे महत्वपूर्ण तेल क्षेत्र हैं। राजस्थान बेसिन, विशेष रूप से बाड़मेर क्षेत्र, हाल ही में एक महत्वपूर्ण तेल उत्पादक के रूप में उभरा है।
- पूर्वी तटवर्ती और अपतटीय बेसिन: कृष्णा-गोदावरी (KG) बेसिन आंध्र प्रदेश के तट पर स्थित है और यह प्राकृतिक गैस का एक प्रमुख उत्पादक है, जिसमें गहरे पानी में महत्वपूर्ण खोजें हुई हैं। कावेरी बेसिन तमिलनाडु में स्थित है और इसमें तटवर्ती और अपतटीय दोनों क्षेत्रों में तेल और गैस के छोटे निक्षेप हैं।
- उत्तर-पूर्वी भारत: असम-अराकान बेसिन भारत का सबसे पुराना तेल उत्पादक क्षेत्र है। डिगबोई, नहरकटिया और मोरन-हुगरीजन जैसे क्षेत्र असम में स्थित हैं और मुख्य रूप से बलुआ पत्थर के जलाशयों से तेल का उत्पादन करते हैं।
(b) धातुजननिक युग
धातुजननिक युग (Metallogenic Epochs) पृथ्वी के भूवैज्ञानिक इतिहास में विशिष्ट समय अवधि हैं, जिसके दौरान विशेष प्रकार के खनिज निक्षेपों का निर्माण वैश्विक स्तर पर प्रचुर मात्रा में हुआ था। ये युग अक्सर प्रमुख विवर्तनिक घटनाओं, जैसे कि सुपरकॉन्टिनेंट चक्र (विल्सन चक्र), मेंटल प्लम गतिविधि और वैश्विक जलवायु या वायुमंडलीय संरचना में परिवर्तन से जुड़े होते हैं। प्रत्येक युग की विशेषता विशिष्ट अयस्क प्रकारों का एक संयोजन होता है जो उस समय प्रचलित भूवैज्ञानिक परिस्थितियों को दर्शाता है। उदाहरणों में शामिल हैं:
- आर्कियन-प्रोटेरोजोइक युग (3.8-1.8 Ga): इस अवधि में पट्टित लौह शैल समूहों (BIFs) , सोना-यूरेनियम रीफ्स (जैसे विटवाटर्सरैंड), और बड़े स्तरित माफिक अंतर्वेधनों में Ni-Cu-PGE निक्षेपों का प्रभुत्व था।
- मेसोजोइक-सेनोजोइक युग (250 Ma – वर्तमान): यह युग प्लेट विवर्तनिकी के सक्रिय शासनकाल से मेल खाता है और इसे उपद्रवण क्षेत्रों से जुड़े अयस्कों की विशेषता है, जैसे पोर्फिरी कॉपर-गोल्ड-मोलिब्डेनम निक्षेप , एपिथर्मल सोना-चांदी निक्षेप, और स्कार्न।
धातुजननिक युगों को समझना खनिज अन्वेषण के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है, क्योंकि यह भूवैज्ञानिकों को भविष्यवाणी करने में मदद करता है कि किसी दिए गए क्षेत्र और आयु की चट्टानों में किस प्रकार के निक्षेप मिलने की सबसे अधिक संभावना है।
(c) स्तरित संरूप प्रकार के अयस्क निक्षेप
स्तरित संरूप अयस्क निक्षेप (Stratiform Ore Deposits) अयस्क के पिंड होते हैं जो आसपास की मेजबान चट्टानों की स्तरिकी या परतों के समानांतर और अनुरूप होते हैं। वे अक्सर पतली से मोटी परतों या लेंस के रूप में दिखाई देते हैं जो मेजबान चट्टान अनुक्रम के भीतर एक विशिष्ट स्तर तक सीमित होते हैं (जिन्हें “स्ट्रेटाबाउंड” भी कहा जाता है)। इन निक्षेपों का निर्माण आमतौर पर सहजात (syngenetic) होता है, जिसका अर्थ है कि अयस्क का निर्माण मेजबान चट्टानों के समान समय में हुआ था। निर्माण की प्रक्रियाएं विविध हैं:
- अवसादी-उच्छ्वास (SEDEX): ये महाद्वीपीय रिफ्टिंग से जुड़े गहरे समुद्री बेसिन के तल पर गर्म, धातु-समृद्ध नमकीन पानी के निकलने से बनते हैं। वे सीसा (Pb) और जस्ता (Zn) के दुनिया के सबसे बड़े स्रोत हैं (जैसे, सुलिवन, कनाडा; रेड डॉग, अलास्का)।
- ज्वालामुखी जनित वृहत् सल्फाइड (VMS): ये पनडुब्बी ज्वालामुखी केंद्रों पर हाइड्रोथर्मल वेंटिंग द्वारा बनते हैं और Cu, Zn, Pb, Au और Ag से भरपूर होते हैं।
- रासायनिक अवसादन: इसमें पट्टित लौह शैल समूह (BIF) और कुछ मैंगनीज और फॉस्फोराइट निक्षेप शामिल हैं, जो समुद्री जल में रासायनिक स्थितियों में परिवर्तन के कारण सीधे अवक्षेपित होते हैं।
उनकी अनुरूप प्रकृति उन्हें बड़े क्षेत्रों में निरंतर बना सकती है, जिससे वे बड़े पैमाने पर खनन के लिए आकर्षक लक्ष्य बन जाते हैं।
(d) सम्पर्क तत्वांतरण
सम्पर्क तत्वांतरण (Contact Metasomatism) एक भूवैज्ञानिक प्रक्रिया है जिसमें एक मैग्मा अंतर्वेधन के संपर्क में आने वाली मेजबान चट्टानों की रासायनिक संरचना में परिवर्तन होता है। यह परिवर्तन मैग्मा से निकलने वाले गर्म, रासायनिक रूप से सक्रिय तरल पदार्थों (हाइड्रोथर्मल तरल पदार्थ) की घुसपैठ और मेजबान चट्टान के साथ उनकी प्रतिक्रिया के कारण होता है। यह साधारण संपर्क कायांतरण से अलग है, जो मुख्य रूप से गर्मी से प्रेरित होता है और इसमें महत्वपूर्ण रासायनिक परिवर्तन शामिल नहीं होता है। प्रक्रिया इस प्रकार है:
- एक मैग्मा पिंड मेजबान चट्टानों में प्रवेश करता है।
- जैसे ही मैग्मा ठंडा होता है, पानी और अन्य वाष्पशील पदार्थ और घुले हुए तत्व (जैसे Si, Fe, Cu, W) अवशिष्ट तरल में केंद्रित हो जाते हैं।
- ये तरल पदार्थ आसपास की मेजबान चट्टानों में दरारों और छिद्रों के माध्यम से चले जाते हैं।
- तरल पदार्थ मेजबान चट्टान के खनिजों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, उन्हें घोलते हैं और नए खनिजों को निक्षेपित करते हैं, जिससे चट्टान की खनिज विज्ञान और थोक रासायनिक संरचना बदल जाती है।
इस प्रक्रिया का सबसे प्रसिद्ध उदाहरण स्कार्न निक्षेपों का निर्माण है, जहां एक सिलिसियस अंतर्वेधन चूना पत्थर या डोलोमाइट जैसी कार्बोनेट चट्टान के साथ प्रतिक्रिया करता है।
(e) बेराइट निक्षेप
बेराइट (BaSO₄) , जिसे बाराइट भी कहा जाता है, बेरियम सल्फेट से बना एक खनिज है। यह अपने उच्च विशिष्ट गुरुत्व (4.5), रासायनिक जड़ता और कोमलता के लिए जाना जाता है। ये गुण इसे कई औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए मूल्यवान बनाते हैं, विशेष रूप से तेल और गैस की खोज में ड्रिलिंग मड के लिए एक वेटिंग एजेंट के रूप में। बेराइट निक्षेप विभिन्न भूवैज्ञानिक सेटिंग्स में होते हैं:
- शिरा और दरार-भराव निक्षेप: ये सबसे आम हैं, जहां निम्न-तापमान वाले हाइड्रोथर्मल तरल पदार्थ चट्टानों में दरारों और भ्रंशों के माध्यम से घूमते हैं और बेराइट को निक्षेपित करते हैं, अक्सर फ्लोराइट और क्वार्ट्ज जैसे अन्य खनिजों के साथ।
- स्तरित निक्षेप: ये बड़े, व्यावसायिक रूप से महत्वपूर्ण निक्षेप हैं जो समुद्र तल पर रासायनिक या जैविक प्रक्रियाओं द्वारा बनते हैं, जो अक्सर अवसादी-उच्छ्वास (SEDEX) गतिविधि से जुड़े होते हैं। भारत में आंध्र प्रदेश का मंगमपेटा निक्षेप इस प्रकार का एक विश्व स्तरीय उदाहरण है।
- अवशिष्ट निक्षेप: ये बेराइट युक्त मेजबान चट्टानों के अपक्षय से बनते हैं। चूंकि बेराइट रासायनिक रूप से स्थिर और भारी है, यह विघटित मेजबान चट्टान के ऊपर मिट्टी में एक अवशिष्ट सांद्रता के रूप में रहता है।
ड्रिलिंग मड के अलावा, बेराइट का उपयोग पेंट, प्लास्टिक, रबर और कागज में भराव के रूप में और चिकित्सा इमेजिंग में बेरियम मील के लिए भी किया जाता है।
(f) सोने (gold) के भौतिक और विशिष्ट गुण
सोना (Au) एक कीमती धातु है जिसे इसके अद्वितीय भौतिक और रासायनिक गुणों के कारण सदियों से महत्व दिया जाता है। ये गुण इसे पहचानने और निकालने में मदद करते हैं। भौतिक गुण:
- रंग और चमक: इसका एक विशिष्ट धात्विक चमक के साथ चमकीला, पीला रंग होता है। अशुद्धियाँ (जैसे तांबा, चांदी) रंग को थोड़ा बदल सकती हैं।
- घनत्व: सोना बहुत घना होता है, जिसका विशिष्ट गुरुत्व 19.3 होता है। यह गुण इसे पैनिंग जैसी गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण विधियों द्वारा आसानी से केंद्रित करने की अनुमति देता है।
- कठोरता: यह बहुत नरम होता है, मोह्स पैमाने पर इसकी कठोरता 2.5-3 होती है। इसे चाकू से खरोंचा जा सकता है।
- आघातवर्धनीयता और तन्यता: सोना सभी धातुओं में सबसे अधिक आघातवर्धनीय (पतली चादरों में पीटा जा सकता है) और तन्य (तारों में खींचा जा सकता है) है।
- गलनांक: इसका गलनांक 1064°C होता है।
विशिष्ट गुण:
- धारियाँ (Streak): सोने की धारियाँ (एक अनग्लेज़्ड चीनी मिट्टी की प्लेट पर रगड़ने पर पाउडर का रंग) पीली होती हैं। यह इसे पाइराइट (“मूर्खों का सोना”) से अलग करने में मदद करता है, जिसकी काली धारियाँ होती हैं।
- रासायनिक जड़ता: सोना अत्यधिक अक्रियाशील होता है। यह हवा, पानी या अधिकांश एसिड में धूमिल या संक्षारित नहीं होता है। यह केवल एक्वा रेजिया (नाइट्रिक एसिड और हाइड्रोक्लोरिक एसिड का मिश्रण) में घुलता है।
- घटना: यह प्रकृति में देशी तत्व के रूप में पाया जाता है, अक्सर क्वार्ट्ज शिराओं में गुच्छे, दाने या डेंड्राइट के रूप में, या प्लेसर निक्षेपों में सोने की डली के रूप में।
(g) ब्राउनफील्ड अन्वेषण
ब्राउनफील्ड अन्वेषण (Brownfield Exploration) एक मौजूदा या परित्यक्त खदान के तत्काल आसपास के क्षेत्र में या उसके भीतर खनिज अन्वेषण है। ग्रीनफील्ड अन्वेषण के विपरीत, जो पूरी तरह से नए क्षेत्रों पर केंद्रित है, ब्राउनफील्ड अन्वेषण का उद्देश्य ज्ञात अयस्क पिंडों के विस्तार की खोज करना, पहले से उप-आर्थिक माने जाने वाले ब्लॉकों का पुनर्मूल्यांकन करना, या निकट-खदान वातावरण में उपग्रह निक्षेपों का पता लगाना है। इस दृष्टिकोण के कई फायदे हैं:
- कम जोखिम: क्षेत्र का भूविज्ञान, संरचनात्मक नियंत्रण और खनिजीकरण शैली पहले से ही अच्छी तरह से समझी जाती है, जिससे अन्वेषण लक्ष्यीकरण अधिक सटीक हो जाता है और सफलता की संभावना बढ़ जाती है।
- लागत प्रभावशीलता: मौजूदा बुनियादी ढाँचा, जैसे सड़कें, बिजली और प्रसंस्करण संयंत्र, किसी भी नई खोज के विकास की लागत को काफी कम कर सकता है।
- डेटा उपलब्धता: पिछले खनन और अन्वेषण से व्यापक भूवैज्ञानिक, भू-रासायनिक और ड्रिलिंग डेटा अक्सर उपलब्ध होता है, जो नए अन्वेषण कार्यक्रमों को निर्देशित करने के लिए एक मूल्यवान आधार प्रदान करता है।
ब्राउनफील्ड अन्वेषण खनन कंपनियों के लिए अपने भंडार को फिर से भरने और अपने परिचालन के जीवन का विस्तार करने के लिए एक महत्वपूर्ण रणनीति है।
Q3. निम्नलिखित में से किसी एक का उत्तर लिखिए: (a) रचनात्मक और विनाशी प्लेट सीमाओं से सम्बन्धित अयस्क निक्षेपों की चर्चा कीजिए। Or (b) सहजात और पश्चजात अयस्क निक्षेपों में अन्तर समझाइए।
Ans.
(a) रचनात्मक और विनाशी प्लेट सीमाओं से सम्बन्धित अयस्क निक्षेपों की चर्चा कीजिए।
प्लेट विवर्तनिकी सिद्धांत अयस्क बनाने वाली प्रक्रियाओं के वितरण और प्रकार को समझने के लिए एक मौलिक ढांचा प्रदान करता है। अयस्क निक्षेपों का विशाल बहुमत प्लेट सीमाओं पर होने वाली मैग्मीय और हाइड्रोथर्मल गतिविधि से जुड़ा है।
1. रचनात्मक (अपसारी) प्लेट सीमाएँ (Constructive Plate Boundaries) रचनात्मक सीमाएँ वे स्थान हैं जहाँ विवर्तनिक प्लेटें एक दूसरे से दूर जा रही हैं, जिससे नीचे से मैग्मा ऊपर उठता है और नई समुद्री पर्पटी बनती है। इन सेटिंग्स में मध्य-महासागरीय कटक और महाद्वीपीय दरारें शामिल हैं।
- अयस्क बनाने वाली प्रक्रियाएँ: मुख्य प्रक्रिया समुद्री जल का परिसंचरण है जो नई, गर्म समुद्री पर्पटी में प्रवेश करता है। समुद्री जल गर्म हो जाता है, चट्टानों के साथ प्रतिक्रिया करता है, और Cu, Fe, Zn, और Pb जैसी धातुओं को घोलता है। यह गर्म, धातु-समृद्ध तरल पदार्थ (हाइड्रोथर्मल तरल पदार्थ) फिर समुद्र तल पर वापस उठता है।
- संबद्ध अयस्क निक्षेप:
- ज्वालामुखी जनित वृहत् सल्फाइड (VMS) निक्षेप: जब गर्म हाइड्रोथर्मल तरल पदार्थ ठंडे समुद्री जल से मिलते हैं, तो वे तेजी से अपनी घुली हुई धातुओं को सल्फाइड खनिजों के रूप में अवक्षेपित करते हैं, जिससे समुद्र तल पर विशाल टीले बनते हैं। साइप्रस-प्रकार के VMS निक्षेप , जो तांबे से भरपूर होते हैं, मध्य-महासागरीय कटकों की विशेषता हैं।
- पोडीफॉर्म क्रोमाइट निक्षेप: ये निक्षेप कटक अक्ष के नीचे ऊपरी मेंटल में बनते हैं। क्रोमाइट क्रिस्टल मैग्मा से अलग होकर मेंटल चट्टानों (पेरिडोटाइट) के भीतर लेंस या पॉड्स बनाते हैं। ये चट्टानें बाद में ओफियोलाइट्स के रूप में महाद्वीपीय मार्जिन पर आ सकती हैं।
2. विनाशी (अभिसारी) प्लेट सीमाएँ (Destructive Plate Boundaries) विनाशी सीमाएँ वे स्थान हैं जहाँ प्लेटें टकराती हैं। सबसे महत्वपूर्ण अयस्क बनाने वाला वातावरण उपद्रवण क्षेत्र है, जहाँ एक समुद्री प्लेट दूसरी (समुद्री या महाद्वीपीय) प्लेट के नीचे फिसल जाती है।
- अयस्क बनाने वाली प्रक्रियाएँ: जैसे ही समुद्री प्लेट मेंटल में उतरती है, गर्मी और दबाव के कारण पानी और अन्य वाष्पशील पदार्थ निकलते हैं। ये तरल पदार्थ ऊपर की मेंटल वेज में बढ़ते हैं और इसके गलनांक को कम कर देते हैं, जिससे बड़े पैमाने पर मैग्मा उत्पन्न होता है। यह मैग्मा ऊपर उठता है, ऊपर की प्लेट में घुसपैठ करता है और ज्वालामुखीय चाप बनाता है। यह तीव्र मैग्मीय और संबद्ध हाइड्रोथर्मल गतिविधि अयस्क निक्षेपों के निर्माण के लिए अत्यधिक अनुकूल है।
- संबद्ध अयस्क निक्षेप:
- पोर्फिरी निक्षेप: ये बड़े, निम्न-श्रेणी के निक्षेप हैं जो बड़े फेल्सिक अंतर्वेधनों (पोर्फिरी) के आसपास केंद्रित होते हैं। वे तांबा (Cu), मोलिब्डेनम (Mo), और सोना (Au) के दुनिया के सबसे महत्वपूर्ण स्रोत हैं। वे अंतर्वेधन के ऊपर और आसपास फ्रैक्चर नेटवर्क में प्रसारित होने वाले मैग्मैटिक-हाइड्रोथर्मल तरल पदार्थों से बनते हैं। उदाहरण: एंडीज पर्वत (चिली, पेरू)।
- एपिथर्मल निक्षेप: ये सतह के करीब (1-2 किमी के भीतर) और कम तापमान पर ज्वालामुखीय चापों में बनते हैं। वे अक्सर पोर्फिरी प्रणालियों के ऊपरी या बाहरी हिस्सों में पाए जाते हैं। वे सोना (Au) और चांदी (Ag) के प्रमुख स्रोत हैं और क्वार्ट्ज शिराओं के रूप में होते हैं।
- स्कार्न निक्षेप: जब पोर्फिरी से संबंधित मैग्मा कार्बोनेट चट्टानों (जैसे चूना पत्थर) में घुसपैठ करता है, तो संपर्क तत्वांतरण होता है, जिससे स्कार्न बनता है। ये स्कार्न अक्सर टंगस्टन (W), तांबा (Cu), सीसा (Pb), जस्ता (Zn), और सोने (Au) से भरपूर होते हैं।
- कुरोको-प्रकार VMS निक्षेप: ये निक्षेप उपद्रवण क्षेत्रों से जुड़े बैक-आर्क बेसिन में पनडुब्बी ज्वालामुखीय गतिविधि द्वारा बनते हैं। वे सीसा, जस्ता और तांबे में ज़ोनिंग की विशेषता रखते हैं और मध्य-महासागरीय कटक VMS की तुलना में अधिक फेल्सिक ज्वालामुखी से जुड़े होते हैं।
संक्षेप में, रचनात्मक सीमाएँ मुख्य रूप से VMS और क्रोमाइट निक्षेपों की मेजबानी करती हैं, जबकि विनाशी सीमाएँ पोर्फिरी, एपिथर्मल और स्कार्न निक्षेपों सहित अयस्क प्रकारों की एक विस्तृत और आर्थिक रूप से अधिक महत्वपूर्ण विविधता उत्पन्न करती हैं।
Q4. निम्नलिखित में से किसी एक का उत्तर दीजिए : (a) (i) निचय आकलन क्या है ? निचय आकलन की विभिन्न विधियों का वर्णन कीजिए। (ii) आरंभिक मैग्मीय प्रक्रियाओं से सम्बन्धित निक्षेपों की चर्चा कीजिए। Or (b) (i) उष्णजलीय निकास क्या है ? काला धूम्रक और सफेद/श्वेत धूम्रक में अन्तर बताइये। (ii) अन्वेषण की विभिन्न परम्परागत भू-रासायनिक विधियों की चर्चा कीजिए।
Ans.
(a) (i) निचय आकलन क्या है ? निचय आकलन की विभिन्न विधियों का वर्णन कीजिए।
निचय आकलन (Reserve Estimation) किसी अयस्क पिंड के टन भार (tonnage) और ग्रेड (grade) की मात्रा निर्धारित करने की प्रक्रिया है जिसे मौजूदा आर्थिक, तकनीकी और नियामक परिस्थितियों में लाभप्रद रूप से खनन किया जा सकता है। यह खनिज अन्वेषण और खनन का एक महत्वपूर्ण चरण है क्योंकि यह किसी परियोजना की आर्थिक व्यवहार्यता का निर्धारण करता है, खान योजना का मार्गदर्शन करता है, और वित्तीय मूल्यांकन और निवेश निर्णयों के लिए आधार प्रदान करता है।
निचय आकलन की विभिन्न विधियाँ हैं, जिन्हें मोटे तौर पर ज्यामितीय (या पारंपरिक) और भू-सांख्यिकीय विधियों में वर्गीकृत किया जा सकता है:
1. ज्यामितीय (पारंपरिक) विधियाँ: ये विधियाँ ड्रिलहोल और नमूना डेटा के आधार पर अयस्क पिंड की ज्यामिति का अनुमान लगाने के लिए सरल ज्यामितीय सिद्धांतों का उपयोग करती हैं।
- बहुभुज विधि (Polygonal Method): इस विधि में, प्रत्येक ड्रिलहोल को अयस्क पिंड के एक क्षेत्र को प्रभावित करने वाला माना जाता है। प्रत्येक ड्रिलहोल के चारों ओर एक बहुभुज का निर्माण किया जाता है, जिसकी सीमाएँ आसन्न छिद्रों के बीच आधी दूरी पर होती हैं। ब्लॉक का आयतन बहुभुज के क्षेत्रफल को अयस्क की मोटाई से गुणा करके प्राप्त किया जाता है। टन भार की गणना आयतन को अयस्क के घनत्व से गुणा करके की जाती है, और ग्रेड को ड्रिलहोल का ग्रेड माना जाता है। यह विधि सरल है लेकिन स्थानीय ग्रेड भिन्नताओं के लिए पूर्वाग्रह उत्पन्न कर सकती है।
- त्रिभुज विधि (Triangular Method): इसमें, आसन्न तीन ड्रिलहोल को जोड़कर त्रिभुजाकार प्रिज्म बनाए जाते हैं। प्रत्येक प्रिज्म का आयतन और ग्रेड की गणना तीन कोने वाले ड्रिलहोल के मूल्यों का औसत करके की जाती है। यह विधि बहुभुज विधि की तुलना में ग्रेड प्रवृत्तियों का बेहतर प्रतिनिधित्व करती है।
- अनुप्रस्थ-काट विधि (Cross-Sectional Method): अयस्क पिंड को नियमित अंतराल पर ऊर्ध्वाधर खंडों की एक श्रृंखला में विभाजित किया जाता है। प्रत्येक खंड पर, ड्रिलहोल डेटा का उपयोग करके अयस्क की रूपरेखा तैयार की जाती है, और खंड के क्षेत्र की गणना की जाती है। पिंड का कुल आयतन खंडों के क्षेत्रों को उनके बीच की दूरी से गुणा करके और उन्हें जोड़कर अनुमानित किया जाता है। यह विधि जटिल आकार के अयस्क पिंडों के लिए अच्छी तरह से काम करती है।
2. भू-सांख्यिकीय विधियाँ (Geostatistical Methods): ये विधियाँ नमूना बिंदुओं के बीच स्थानिक सहसंबंध को ध्यान में रखती हैं और अधिक सटीक अनुमान और अनिश्चितता का माप प्रदान करती हैं।
- क्रिगिंग (Kriging): क्रिगिंग सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली भू-सांख्यिकीय तकनीक है। यह एक भारित औसत प्रक्षेप तकनीक है जिसमें नमूना मूल्यों को दिए गए भार उनके बीच स्थानिक सहसंबंध (वेरियोग्राम के माध्यम से मापा जाता है) और नमूना किए गए और अनुमानित किए जाने वाले ब्लॉक की ज्यामिति पर निर्भर करते हैं। यह एक “सर्वोत्तम रैखिक निष्पक्ष अनुमानक” (BLUE) प्रदान करता है, जिसका अर्थ है कि यह निष्पक्ष है और अनुमान त्रुटि के प्रसरण को कम करता है। क्रिगिंग ग्रेड वितरण का एक सहज और अधिक यथार्थवादी मॉडल बनाता है और अनुमान की सटीकता पर एक आत्मविश्वास स्तर प्रदान करता है।
(ii) आरंभिक मैग्मीय प्रक्रियाओं से सम्बन्धित निक्षेपों की चर्चा कीजिए।
आरंभिक मैग्मीय निक्षेप (Early Magmatic Deposits) वे हैं जो एक बड़े मैग्मा पिंड के ठंडा होने और क्रिस्टलीकरण के प्रारंभिक चरणों के दौरान बनते हैं। इन निक्षेपों में अयस्क खनिज सीधे मैग्मा से क्रिस्टलीकृत होते हैं और भौतिक प्रक्रियाओं द्वारा केंद्रित होते हैं। मुख्य प्रक्रियाएँ प्रसार, पृथक्करण और अंतःक्षेपण हैं। ये निक्षेप लगभग हमेशा मैफिक और अल्ट्रामैफिक आग्नेय चट्टानों (जैसे गैब्रो, पेरिडोटाइट) से जुड़े होते हैं।
1. प्रसार (Dissemination): इस प्रक्रिया में, अयस्क खनिज मैग्मा के भीतर क्रिस्टलीकृत होते हैं और पूरे आग्नेय चट्टान पिंड में समान रूप से बिखरे (प्रसारित) रहते हैं।
- उदाहरण: किम्बरलाइट्स में हीरे: हीरे ऊपरी मेंटल में उच्च दबाव और तापमान पर क्रिस्टलीकृत होते हैं और किम्बरलाइट मैग्मा द्वारा तेजी से सतह पर लाए जाते हैं। वे किम्बरलाइट पाइप के भीतर प्रसारित कणों के रूप में पाए जाते हैं।
- पोर्फिरी तांबा निक्षेप (प्रारंभिक चरण): कुछ पोर्फिरी प्रणालियों में, चेल्कोपाइराइट जैसे सल्फाइड खनिज अंतर्वेधी चट्टान के भीतर प्रसारित कणों के रूप में प्रारंभिक मैग्मीय चरण के दौरान क्रिस्टलीकृत हो सकते हैं।
2. पृथक्करण/संचयन (Segregation/Accumulation): यह आरंभिक मैग्मीय निक्षेपों के निर्माण के लिए सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रिया है। इसमें मैग्मा से क्रिस्टलीकृत होने वाले घने अयस्क खनिजों का गुरुत्वाकर्षण के कारण नीचे बैठना शामिल है।
- प्रक्रिया: जैसे ही मैफिक मैग्मा ठंडा होता है, क्रोमाइट, मैग्नेटाइट या सल्फाइड जैसे घने, उच्च-पिघलने-बिंदु वाले खनिज जल्दी क्रिस्टलीकृत हो जाते हैं। तरल सिलिकेट पिघलने की तुलना में भारी होने के कारण, ये क्रिस्टल मैग्मा कक्ष के तल पर बस जाते हैं, जिससे अयस्क खनिजों की मोटी परतें बनती हैं जिन्हें संचयन (cumulates) कहा जाता है।
- उदाहरण:
- स्तरित मैफिक अंतर्वेधनों में क्रोमाइट और PGEs: दक्षिण अफ्रीका में बुशवेल्ड कॉम्प्लेक्स और जिम्बाब्वे में ग्रेट डाइक इसके प्रमुख उदाहरण हैं। इन विशाल अंतर्वेधनों में क्रोमाइट और प्लैटिनम-समूह तत्वों (PGEs) की कई, पतली लेकिन व्यापक रूप से फैली हुई परतें होती हैं जो गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण द्वारा बनती हैं।
- निकल-कॉपर सल्फाइड निक्षेप: यदि मैग्मा सल्फर में संतृप्त हो जाता है, तो एक अमिश्रणीय सल्फाइड तरल सिलिकेट पिघलने से अलग हो जाएगा। यह घना सल्फाइड तरल (Fe, Ni, और Cu से भरपूर) मैग्मा कक्ष के तल पर बस जाएगा। कनाडा में सडबरी कॉम्प्लेक्स और रूस में नोरिल्स्क इस प्रकार के निक्षेप के विश्व स्तरीय उदाहरण हैं।
3. अंतःक्षेपण (Injection): कुछ मामलों में, पृथक्कृत तरल सल्फाइड पिघला हुआ मैग्मा कक्ष से बाहर और आसपास की मेजबान चट्टानों या फ्रैक्चर में अंतःक्षेपित (inject) हो सकता है, जिससे बड़े पैमाने पर सल्फाइड अयस्क पिंड बन सकते हैं। सडबरी में कई अयस्क पिंडों का निर्माण इसी तरह हुआ माना जाता है।
IGNOU BGYET-141 Previous Year Solved Question Paper in English
Q1. Briefly answer any five of the following : (a) Difference between reserves and resources (b) Vickers hardness (c) Ore deposition at hotspots (d) Supergene enrichment (e) Late magmatic deposits (f) Skarn (g) Volcanogenic Massive Sulphide deposits (h) Banded iron formation (i) Precious stones (j) Greenfield exploration
Ans. (a) Difference between reserves and resources A mineral resource is a concentration of a mineral commodity in or on the Earth’s crust with reasonable prospects for eventual economic extraction. It includes all known and estimated deposits, whether or not they are currently economically viable. In contrast, a reserve is the portion of a resource that can be economically mined. It is the economically mineable part of a measured and indicated resource. The key difference lies in the level of economic viability and geological certainty . All reserves are resources, but not all resources are reserves.
(b) Vickers hardness The Vickers hardness test is a microhardness test method used to measure a material’s resistance to plastic deformation. In this test, a square-based pyramid-shaped diamond indenter is pressed into the surface of the material being tested under a specific load. After the load is removed, the lengths of the diagonals of the indentation are measured under a microscope. The hardness is expressed as the Vickers Pyramid Number (HV) , which is calculated by dividing the load by the surface area of the indentation. It is an important technique in mineralogy and materials science for characterizing the mechanical properties of minerals and metals.
(c) Ore deposition at hotspots Hotspots are areas of intense intra-plate volcanic activity generated by mantle plumes. Ore deposition in these geological settings occurs through various magmatic and hydrothermal processes. The mafic magmas that form hotspots can give rise to nickel-copper sulfide deposits. Furthermore, plume-generated magmas can stall beneath continental crust, leading to the formation of diamond-bearing kimberlites and carbonatites (rich in rare earth elements and niobium). Hydrothermal systems associated with these volcanic centres can also form various types of metallic deposits.
(d) Supergene enrichment Supergene enrichment is a near-surface weathering process that alters the upper parts of an ore deposit. In this process, percolating rainwater oxidizes and dissolves sulfide minerals (e.g., pyrite, chalcopyrite), creating soluble metal sulfates. These solutions seep downwards. Above the zone of oxidation (leached zone), a barren ‘gossan’ or ‘iron hat’ may form. Just below the water table, under reducing conditions, the dissolved metals are re-precipitated as secondary, higher-grade sulfide minerals by reacting with primary sulfide minerals. This process is particularly important for deposits of copper (e.g., chalcocite, covellite) and silver , and can make a low-grade ore body economically viable.
(e) Late magmatic deposits Late magmatic deposits form during the final stages of magma crystallization. As the magma cools and silicate minerals crystallize, the residual melt becomes enriched in volatiles like water, fluorine, and boron, and incompatible elements such as lithium (Li), beryllium (Be), niobium (Nb), and tantalum (Ta). This highly differentiated residual melt can form deposits like pegmatites and carbonatites . Pegmatites are major sources of rare elements and gem minerals (e.g., beryl, tourmaline), while carbonatites are important for rare earth elements (REEs), niobium, and phosphates.
(f) Skarn A skarn is a metasomatic rock, typically formed at the contact between a silicate magma intrusion and a carbonate country rock (like limestone or dolomite). It is a product of contact metasomatism , where hot, chemically active fluids from the magma invade and alter the host rock. Skarns are characterized by the presence of calcium-magnesium-iron-manganese silicate minerals such as garnet, pyroxene, and epidote. Skarns often host valuable ores of tungsten (W), tin (Sn), copper (Cu), iron (Fe), molybdenum (Mo), lead (Pb), zinc (Zn) , and gold (Au) .
(g) Volcanogenic Massive Sulphide deposits Volcanogenic Massive Sulphide (VMS) deposits are stratiform accumulations of sulfide minerals that form from hydrothermal vents on or under the seafloor. These deposits are closely associated with submarine volcanic activity, typically found at mid-ocean ridges or in back-arc basins. Hot, metal-rich hydrothermal fluids vent from the seafloor and rapidly precipitate their metal load as sulfides upon contact with cold seawater, forming massive sulfide mounds. VMS deposits are major sources of copper (Cu), zinc (Zn), lead (Pb), gold (Au) , and silver (Ag) .
(h) Banded iron formation Banded Iron Formation (BIF) is a distinctive type of chemical sedimentary rock of almost exclusively Precambrian age. It is characterized by alternating thin layers of iron oxides (typically magnetite or hematite ) and iron-poor chert or shale. BIFs are believed to have formed in relation to the production of oxygen by photosynthetic cyanobacteria in the oceans, which caused dissolved iron to precipitate as insoluble oxides. BIFs are the most important source of iron ore in the world.
(i) Precious stones Precious stones , or gems, are minerals that are highly valued for their beauty, rarity, durability, and desirability. Traditionally, four gems are considered precious: diamond, ruby, sapphire, and emerald . All other gemstones, such as amethyst, topaz, and garnet, are often called semi-precious, although this classification is not rigid and depends on market value. Their value is determined by the “four Cs”: color, clarity, cut, and carat (weight) .
(j) Greenfield exploration Greenfield exploration is the process of exploring for minerals in areas where no known mineral deposits existed previously. It involves searching for signs of mineralization in undeveloped land, often in remote and inaccessible locations. It is a high-risk, high-reward activity that starts with broad, large-scale studies such as regional geological mapping, geochemical surveys, and geophysical surveys to identify target areas for further investigation. The goal is to discover entirely new orebodies.
Q2. Write short notes on any four of the following : (a) Distribution of petroleum deposits in India (b) Metallogenic epochs (c) Stratiform type ore deposits (d) Contact metasomatism (e) Baryte deposits (f) Physical and diagnostic properties of gold (g) Brownfield exploration
Ans. (a) Distribution of petroleum deposits in India The distribution of petroleum deposits in India is mainly confined to the Tertiary sedimentary basins of the country. These basins are classified into onshore and offshore regions. The major petroleum-producing regions are:
- Western Offshore Basins: This includes the Bombay High , India’s largest oil and gas producing field. It is located about 160 km off the coast of Mumbai and produces from limestone reservoirs of Tertiary age. The Panna-Mukta and Tapti fields are also significant in this basin.
- Western Onshore Basins: The Cambay Basin (Gujarat) is a major onshore producer in India, with significant oil fields like Ankleshwar, Kalol, and Mehsana. The Rajasthan Basin, particularly the Barmer region, has recently emerged as a significant oil producer.
- Eastern Onshore and Offshore Basins: The Krishna-Godavari (KG) Basin on the coast of Andhra Pradesh is a major producer of natural gas, with significant deep-water discoveries. The Cauvery Basin in Tamil Nadu has smaller deposits of oil and gas in both onshore and offshore areas.
- North-Eastern India: The Assam-Arakan Basin is India’s oldest oil-producing region. Fields like Digboi, Naharkatiya, and Moran-Hugrijan are located in Assam and produce oil mainly from sandstone reservoirs.
(b) Metallogenic epochs Metallogenic epochs are specific periods in Earth’s geological history during which particular types of mineral deposits were formed in abundance on a global scale. These epochs are often linked to major tectonic events, such as supercontinent cycles (Wilson cycle), mantle plume activity, and changes in global climate or atmospheric composition. Each epoch is characterized by a suite of specific ore types that reflect the prevailing geological conditions of that time. Examples include:
- Archean-Proterozoic Epoch (3.8-1.8 Ga): This period was dominated by the formation of Banded Iron Formations (BIFs) , gold-uranium reefs (e.g., Witwatersrand), and Ni-Cu-PGE deposits in large layered mafic intrusions.
- Mesozoic-Cenozoic Epoch (250 Ma – Present): This epoch corresponds to the active reign of plate tectonics and is characterized by ores associated with subduction zones, such as porphyry copper-gold-molybdenum deposits , epithermal gold-silver deposits, and skarns.
Understanding metallogenic epochs is a powerful tool for mineral exploration, as it helps geologists predict what types of deposits are most likely to be found in rocks of a given region and age.
(c) Stratiform type ore deposits Stratiform ore deposits are bodies of ore that are parallel to and conformable with the stratigraphy or layering of the surrounding host rocks. They often appear as thin to thick layers or lenses that are confined to a specific horizon within the host rock sequence (also termed “stratabound” ). The formation of these deposits is typically syngenetic , meaning the ore was formed at the same time as the host rocks. The processes of formation are varied:
- Sedimentary-exhalative (SEDEX): These are formed by the venting of hot, metal-rich brines onto the floor of deep marine basins, often associated with continental rifting. They are the world’s largest source of lead (Pb) and zinc (Zn) (e.g., Sullivan, Canada; Red Dog, Alaska).
- Volcanogenic Massive Sulphide (VMS): These are formed by hydrothermal venting at submarine volcanic centres and are rich in Cu, Zn, Pb, Au, and Ag.
- Chemical Sedimentation: This includes Banded Iron Formations (BIFs) and some manganese and phosphorite deposits, which precipitated directly from seawater due to changes in chemical conditions.
Their conformable nature can make them continuous over large areas, making them attractive targets for large-scale mining.
(d) Contact metasomatism Contact metasomatism is a geological process involving changes in the chemical composition of host rocks at their contact with a magma intrusion. The alteration is caused by the infiltration of hot, chemically active fluids (hydrothermal fluids) emanating from the magma and their reaction with the host rock. It is distinct from simple contact metamorphism, which is primarily heat-driven and does not involve significant chemical change. The process is as follows:
- A magma body intrudes into host rocks.
- As the magma cools, water and other volatiles and dissolved elements (e.g., Si, Fe, Cu, W) become concentrated in the residual fluid.
- These fluids migrate out into the surrounding host rocks through fractures and pores.
- The fluids react with the minerals of the host rock, dissolving them and depositing new minerals, thereby changing the rock’s mineralogy and bulk chemical composition.
The most well-known example of this process is the formation of
skarn deposits
, where a siliceous intrusion reacts with a carbonate rock like limestone or dolomite.
(e) Baryte deposits Baryte (BaSO₄) , also known as barite, is a mineral composed of barium sulfate. It is noted for its high specific gravity (4.5), chemical inertness, and softness. These properties make it valuable for many industrial applications, most notably as a weighting agent for drilling muds in oil and gas exploration. Baryte deposits occur in various geological settings:
- Vein and fissure-filling deposits: These are the most common, where low-temperature hydrothermal fluids circulate through fractures and faults in rocks and deposit baryte, often with other minerals like fluorite and quartz.
- Bedded deposits: These are large, commercially important deposits formed by chemical or biological processes on the seafloor, often associated with sedimentary-exhalative (SEDEX) activity. The Mangampeta deposit in Andhra Pradesh, India, is a world-class example of this type.
- Residual deposits: These are formed from the weathering of baryte-bearing host rocks. As baryte is chemically stable and heavy, it remains as a residual concentration in the soil above the decomposed host rock.
Besides drilling mud, baryte is also used as a filler in paint, plastics, rubber, and paper, and for barium meals in medical imaging.
(f) Physical and diagnostic properties of gold Gold (Au) is a precious metal that has been valued for centuries due to its unique physical and chemical properties. These properties help in its identification and extraction. Physical Properties:
- Colour and Lustre: It has a distinctive bright, yellow colour with a metallic lustre. Impurities (e.g., copper, silver) can slightly alter the colour.
- Density: Gold is very dense, with a specific gravity of 19.3. This property allows it to be easily concentrated by gravity separation methods like panning.
- Hardness: It is very soft, with a hardness of 2.5–3 on the Mohs scale. It can be scratched with a knife.
- Malleability and Ductility: Gold is the most malleable (can be beaten into thin sheets) and ductile (can be drawn into wires) of all metals.
- Melting Point: It has a melting point of 1064°C.
Diagnostic Properties:
- Streak: The streak of gold (the colour of the powder when rubbed on an unglazed porcelain plate) is yellow. This helps distinguish it from pyrite (“fool’s gold”), which has a black streak.
- Chemical Inertness: Gold is highly unreactive. It does not tarnish or corrode in air, water, or most acids. It only dissolves in aqua regia (a mixture of nitric acid and hydrochloric acid).
- Occurrence: It is found in nature as a native element, often as flakes, grains, or dendrites in quartz veins, or as nuggets in placer deposits.
(g) Brownfield exploration Brownfield exploration is mineral exploration conducted in or immediately surrounding an existing or abandoned mine. In contrast to greenfield exploration, which focuses on entirely new areas, brownfield exploration aims to discover extensions of known orebodies, re-evaluate blocks previously considered sub-economic, or locate satellite deposits in the near-mine environment. This approach has several advantages:
- Lower Risk: The geology, structural controls, and mineralization style of the area are already well understood, making exploration targeting more precise and increasing the probability of success.
- Cost-Effectiveness: Existing infrastructure, such as roads, power, and processing plants, can significantly reduce the cost of developing any new discovery.
- Data Availability: A wealth of geological, geochemical, and drilling data from past mining and exploration is often available, providing a valuable foundation to guide new exploration programs.
Brownfield exploration is a key strategy for mining companies to replenish their reserves and extend the life of their operations.
Q3. Answer any one of the following: (a) Discuss ore deposits associated with the constructive and destructive plate boundaries. Or (b) Explain the differences between syngenetic and epigenetic ore deposits.
Ans. (a) Discuss ore deposits associated with the constructive and destructive plate boundaries. The theory of plate tectonics provides a fundamental framework for understanding the distribution and types of ore-forming processes. The vast majority of ore deposits are associated with the magmatic and hydrothermal activity that occurs at plate boundaries.
1. Constructive (Divergent) Plate Boundaries Constructive boundaries are where tectonic plates are moving apart, allowing magma from the mantle to rise and form new oceanic crust. These settings include mid-ocean ridges and continental rifts.
- Ore-Forming Processes: The main process is the circulation of seawater, which penetrates the new, hot oceanic crust. The seawater is heated, reacts with the rocks, and leaches metals like Cu, Fe, Zn, and Pb. This hot, metal-rich fluid (hydrothermal fluid) then rises back to the seafloor.
- Associated Ore Deposits:
- Volcanogenic Massive Sulphide (VMS) Deposits: When the hot hydrothermal fluids meet cold seawater, they rapidly precipitate their dissolved metals as sulfide minerals, forming massive mounds on the seafloor. Cyprus-type VMS deposits , which are rich in copper, are characteristic of mid-ocean ridges.
- Podiform Chromite Deposits: These deposits form in the upper mantle beneath the ridge axis. Chromite crystals segregate from magma and form lenses or pods within the mantle rocks (peridotite). These rocks can later be obducted onto continental margins as ophiolites.
2. Destructive (Convergent) Plate Boundaries Destructive boundaries are where plates collide. The most important ore-forming environment is the subduction zone, where an oceanic plate slides beneath another plate (either oceanic or continental).
- Ore-Forming Processes: As the oceanic plate descends into the mantle, heat and pressure cause the release of water and other volatiles. These fluids rise into the overlying mantle wedge and lower its melting point, generating large volumes of magma. This magma rises, intrudes the overriding plate, and forms volcanic arcs. This intense magmatic and associated hydrothermal activity is highly conducive to the formation of ore deposits.
- Associated Ore Deposits:
- Porphyry Deposits: These are large, low-grade deposits centred on large felsic intrusions (porphyries). They are the world’s most important source of copper (Cu), molybdenum (Mo), and gold (Au) . They are formed from magmatic-hydrothermal fluids that circulate in fracture networks in and around the intrusion. Example: Andes Mountains (Chile, Peru).
- Epithermal Deposits: These form in volcanic arcs, closer to the surface (within 1-2 km) and at lower temperatures. They are often found in the upper or outer parts of porphyry systems. They are major sources of gold (Au) and silver (Ag) and occur as quartz veins.
- Skarn Deposits: When porphyry-related magmas intrude into carbonate rocks (e.g., limestone), contact metasomatism occurs, forming skarns. These skarns are often rich in tungsten (W), copper (Cu), lead (Pb), zinc (Zn), and gold (Au) .
- Kuroko-type VMS Deposits: These deposits are formed by submarine volcanic activity in back-arc basins associated with subduction zones. They are characterized by a zoning of lead, zinc, and copper and are associated with more felsic volcanism than mid-ocean ridge VMS.
In summary, constructive boundaries primarily host VMS and chromite deposits, while destructive boundaries generate a much wider and more economically significant variety of ore types, including porphyry, epithermal, and skarn deposits.
Q4. Answer any one of the following: (a) (i) What is reserve estimation ? Discuss the different methods of reserve estimation. (ii) Describe the deposits associated with early magmatic processes. Or (b) (i) What is a hydrothermal vent ? Differentiate between black smokers and white smokers. (ii) Discuss the various conventional geochemical exploration methods.
Ans. (a) (i) What is reserve estimation ? Discuss the different methods of reserve estimation. Reserve estimation is the process of quantifying the tonnage and grade of an orebody that can be mined profitably under current economic, technical, and regulatory conditions. It is a critical step in mineral exploration and mining as it determines the economic viability of a project, guides mine planning, and provides the basis for financial valuation and investment decisions.
There are various methods of reserve estimation, which can be broadly classified into geometric (or classical) and geostatistical methods:
1. Geometric (Classical) Methods: These methods use simple geometric principles to estimate the geometry of the orebody based on drillhole and sample data.
- Polygonal Method: In this method, each drillhole is considered to influence a region of the orebody. A polygon is constructed around each drillhole, with its boundaries halfway between adjacent holes. The volume of the block is obtained by multiplying the area of the polygon by the ore thickness. Tonnage is calculated by multiplying the volume by the ore density, and the grade is assumed to be the grade of the drillhole. This method is simple but can create bias for local grade variations.
- Triangular Method: In this, adjacent three drillholes are connected to form triangular prisms. The volume and grade of each prism are calculated by averaging the values from the three corner drillholes. This method represents grade trends better than the polygonal method.
- Cross-Sectional Method: The orebody is divided into a series of vertical sections at regular intervals. On each section, the outline of the ore is drawn using drillhole data, and the area of the section is calculated. The total volume of the body is estimated by multiplying the areas of the sections by the distance between them and summing them up. This method works well for orebodies with complex shapes.
2. Geostatistical Methods: These methods account for the spatial correlation between sample points and provide more accurate estimates and a measure of uncertainty.
- Kriging: Kriging is the most widely used geostatistical technique. It is a weighted-average interpolation technique in which the weights given to sample values depend on the spatial correlation between them (measured via a variogram) and the geometry of the block being sampled and estimated. It provides a “Best Linear Unbiased Estimator” (BLUE), meaning it is unbiased and minimizes the variance of the estimation error. Kriging produces a smoother and more realistic model of the grade distribution and provides a confidence level on the accuracy of the estimate.
(ii) Describe the deposits associated with early magmatic processes. Early magmatic deposits are those that form during the initial stages of cooling and crystallization of a large magma body. The ore minerals in these deposits crystallize directly from the magma and are concentrated by physical processes. The main processes are dissemination, segregation, and injection. These deposits are almost always associated with mafic and ultramafic igneous rocks (e.g., gabbro, peridotite).
1. Dissemination: In this process, the ore minerals crystallize within the magma and remain evenly scattered (disseminated) throughout the igneous rock body.
- Example: Diamonds in Kimberlites: Diamonds crystallize at high pressure and temperature in the upper mantle and are brought rapidly to the surface by kimberlite magmas. They are found as disseminated particles within the kimberlite pipe.
- Porphyry Copper Deposits (early stage): In some porphyry systems, sulfide minerals like chalcopyrite may crystallize during an early magmatic stage as disseminated particles within the intrusive rock.
2. Segregation/Accumulation: This is the most important process for the formation of early magmatic deposits. It involves the gravitational settling of dense ore minerals as they crystallize from the magma.
- Process: As a mafic magma cools, dense, high-melting-point minerals like chromite, magnetite, or sulfides crystallize early. Being heavier than the liquid silicate melt, these crystals settle to the floor of the magma chamber, forming thick layers of ore minerals called cumulates .
- Examples:
- Chromite and PGEs in Layered Mafic Intrusions: The Bushveld Complex in South Africa and the Great Dyke in Zimbabwe are classic examples. These giant intrusions contain multiple, thin but laterally extensive layers of chromite and Platinum-Group Elements (PGEs) formed by gravitational segregation.
- Nickel-Copper Sulfide Deposits: If the magma becomes saturated in sulfur, an immiscible sulfide liquid will separate from the silicate melt. This dense sulfide liquid (rich in Fe, Ni, and Cu) will settle to the bottom of the magma chamber. The Sudbury Complex in Canada and Noril’sk in Russia are world-class examples of this type of deposit.
3. Injection: In some cases, the segregated liquid sulfide melt can be injected out of the magma chamber and into the surrounding host rocks or fractures, forming massive sulfide orebodies. Many of the orebodies at Sudbury are thought to have formed this way.
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