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IGNOU BGYCT-135 Solved Question Paper PDF
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IGNOU BGYCT-135 Previous Year Solved Question Paper in Hindi
1. निम्नलिखित में से किन्हीं पाँच प्रश्नों के उत्तर संक्षेप में लिखिए : 5×2=10
(क) आग्नेय शैलों के प्रकार की उपस्थिति की अवस्था के आधार पर सूची बनाइए।
उत्तर. उपस्थिति की अवस्था (mode of occurrence) के आधार पर आग्नेय शैलों को तीन मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है:
- ज्वालामुखीय शैल (Volcanic Rocks): ये शैलें पृथ्वी की सतह पर लावा के तेजी से ठंडा होने से बनती हैं। इनमें महीन कणों (अफेनिटिक) की बनावट होती है। उदाहरण: बेसाल्ट, रायोलाइट।
- मध्यवर्ती शैल (Hypabyssal Rocks): ये शैलें पृथ्वी की सतह के निकट कम गहराई पर मैग्मा के ठंडा होने से बनती हैं, जैसे डाइक और सिल में। इनकी बनावट पोर्फिरिटिक हो सकती है। उदाहरण: डोलेराइट।
- पातालीय शैल (Plutonic Rocks): ये शैलें पृथ्वी की पपड़ी में बहुत गहराई पर मैग्मा के धीरे-धीरे ठंडा होने से बनती हैं। इनमें मोटे कणों (फैनेरिटिक) की बनावट होती है। उदाहरण: ग्रेनाइट, गैब्रो।
(ख) शिलीभवन और प्रसंघनन में विभेद कीजिए।
उत्तर.
शिलीभवन (Lithification) वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा ढीले और असंगठित अवसाद ठोस अवसादी शैल में परिवर्तित हो जाते हैं। इसमें मुख्य रूप से संघनन (compaction) और सिमेंटीकरण (cementation) की प्रक्रियाएँ शामिल हैं।
प्रसंघनन (Diagenesis) एक व्यापक शब्द है जिसमें अवसादों के निक्षेपण के बाद और कायांतरण से पहले होने वाले सभी भौतिक, रासायनिक और जैविक परिवर्तन शामिल हैं। शिलीभवन, प्रसंघनन प्रक्रिया का ही एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। प्रसंघनन में विघटन, पुनः क्रिस्टलीकरण और खनिजों का प्रतिस्थापन भी शामिल हो सकता है। संक्षेप में, शिलीभवन प्रसंघनन का परिणाम है।
(ग) आलेखमय गठन को परिभाषित कीजिए।
उत्तर.
आलेखमय गठन (Graphic Texture) एक प्रकार का आग्नेय गठन है जो क्वार्ट्ज और क्षार फेल्डस्पार (आमतौर पर ऑर्थोक्लेज़) के एक साथ और अंतर्वृद्धि (intergrowth) से बनता है। इसमें, क्वार्ट्ज के कण फेल्डस्पार मेजबान के भीतर कीलाक्षर या पच्चर के आकार के रूप में दिखाई देते हैं, जो प्राचीन कीलाक्षर लिपि (cuneiform writing) जैसा दिखता है। यह गठन आमतौर पर पेग्माटाइट और ग्रेनाइट जैसी पातालीय शैलों में पाया जाता है और यह मैग्मा के यूटेक्टिक क्रिस्टलीकरण को इंगित करता है।
(घ) कायांतरण संलक्षणी को परिभाषित कीजिए। (नोट: प्रश्न में अंग्रेजी में ‘प्रोटोलिथ’ है, उत्तर उसी का दिया गया है।)
उत्तर.
प्रोटोलिथ (Protolith) या आदिशैल वह मूल, अकायांतरित शैल है जिससे कोई कायांतरित शैल बनती है। कायांतरण की प्रक्रिया के दौरान प्रोटोलिथ बढ़े हुए तापमान, दबाव और रासायनिक रूप से सक्रिय तरल पदार्थों की क्रिया के अधीन होता है, जिससे उसके खनिज संघटन और गठन में परिवर्तन होता है। प्रोटोलिथ आग्नेय, अवसादी या कोई अन्य पुराना कायांतरित शैल हो सकता है। उदाहरण के लिए, चूना पत्थर (प्रोटोलिथ) कायांतरित होकर संगमरमर बनता है, और शेल (प्रोटोलिथ) स्लेट में बदल जाता है।
(ङ) अनिवार्य खनिज क्या हैं?
उत्तर.
अनिवार्य खनिज (Essential Minerals) वे खनिज हैं जिनकी उपस्थिति किसी शैल के नामकरण और वर्गीकरण के लिए मौलिक होती है। ये खनिज शैल के कुल आयतन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनाते हैं और उसकी रासायनिक और भौतिक विशेषताओं को परिभाषित करते हैं। उदाहरण के लिए, ग्रेनाइट के लिए क्वार्ट्ज और क्षार फेल्डस्पार अनिवार्य खनिज हैं। यदि ये खनिज मौजूद नहीं हैं, तो उस शैल को ग्रेनाइट नहीं कहा जा सकता।
(च) ग्रेनाइट तथा गैब्रो के ज्वालामुखीय समकक्ष का उल्लेख कीजिए।
उत्तर. ज्वालामुखीय समकक्ष वे ज्वालामुखीय शैलें हैं जिनका रासायनिक संघटन किसी पातालीय शैल के समान होता है, लेकिन वे सतह पर तेजी से ठंडी होती हैं।
- ग्रेनाइट का ज्वालामुखीय समकक्ष: रायोलाइट (Rhyolite) है। दोनों फेलसिक (felsic) हैं, जिनमें क्वार्ट्ज और क्षार फेल्डस्पार की प्रचुरता होती है।
- गैब्रो का ज्वालामुखीय समकक्ष: बेसाल्ट (Basalt) है। दोनों मैफिक (mafic) हैं, जिनमें पाइरॉक्सीन और प्लेजिओक्लेज़ फेल्डस्पार की प्रचुरता होती है।
(छ) क्वार्ट्ज एरीनाइट क्या है?
उत्तर.
क्वार्ट्ज एरीनाइट (Quartz Arenite) एक प्रकार का बलुआ पत्थर (sandstone) है जो संरचनात्मक और संरचनात्मक रूप से बहुत परिपक्व होता है। इसकी परिभाषा के अनुसार, इसमें 90-95% से अधिक ढाँचागत कण (framework grains) क्वार्ट्ज के होते हैं। इसमें अन्य खनिज जैसे फेल्डस्पार और लिथिक टुकड़े बहुत कम या अनुपस्थित होते हैं। यह अत्यधिक अपक्षय और परिवहन का परिणाम है, जो अस्थिर खनिजों को हटा देता है और केवल प्रतिरोधी क्वार्ट्ज को छोड़ देता है। यह आमतौर पर समुद्र तट या रेगिस्तानी जैसे उच्च-ऊर्जा वाले वातावरण में बनता है।
(ज) अभिक्रिया नेमि गठन क्या है?
उत्तर.
अभिक्रिया नेमि गठन (Reaction Rim Texture) , जिसे ‘कोरोना’ भी कहा जाता है, एक कायांतरित या आग्नेय गठन है जिसमें एक खनिज क्रिस्टल दूसरे खनिज की एक या एक से अधिक परतों या रिम से घिरा होता है। यह तब बनता है जब एक प्रारंभिक खनिज अपने आस-पास के मैग्मा या अन्य खनिजों के साथ प्रतिक्रिया करके अस्थिर हो जाता है। यह प्रतिक्रिया एक नए, स्थिर खनिज का एक सुरक्षात्मक वलय बनाती है। उदाहरण के लिए, ओलिविन क्रिस्टल के चारों ओर पाइरॉक्सीन का रिम बनना, जो मैग्मा के साथ प्रतिक्रिया को दर्शाता है।
2. निम्नलिखित में से किन्हीं चार पर संक्षिप्त टिप्पणियाँ लिखिए : 4×5=20
(क) अवसादी शैलों के प्रकार
उत्तर. अवसादी शैलें पृथ्वी की सतह पर पहले से मौजूद शैलों के अपक्षय और अपरदन से प्राप्त कणों या रासायनिक अवक्षेपण से बनती हैं। इन्हें उनके निर्माण की प्रक्रिया और संरचना के आधार पर मुख्य रूप से तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है:
- खंडज (Clastic) अवसादी शैलें: ये शैलें अन्य शैलों के टूटे हुए टुकड़ों (जिन्हें क्लास्ट कहा जाता है) के जमाव, संघनन और सिमेंटीकरण से बनती हैं। इनका वर्गीकरण कणों के आकार के आधार पर किया जाता है:
- पिंडश्म (Conglomerate) और संकोणाश्म (Breccia): बड़े, गोलाकार या कोणीय कणों से निर्मित।
- बलुआ पत्थर (Sandstone): रेत के आकार के कणों से निर्मित।
- शेल (Shale) और मृत्तिका प्रस्तर (Claystone): बहुत महीन, मिट्टी और सिल्ट के कणों से निर्मित।
- रासायनिक (Chemical) अवसादी शैलें: ये शैलें पानी में घुले खनिजों के अवक्षेपण (precipitation) से बनती हैं। जब पानी वाष्पित हो जाता है या उसकी रासायनिक स्थिति बदल जाती है, तो खनिज ठोस रूप में जमा हो जाते हैं। उदाहरणों में चूना पत्थर (Limestone) , सेंधा नमक (Rock Salt) , और जिप्सम (Gypsum) शामिल हैं।
- जैविक (Organic/Biochemical) अवसादी शैलें: ये शैलें जीवित जीवों के अवशेषों, जैसे कि कंकाल, सीप या पौधों की सामग्री के संचय से बनती हैं। उदाहरणों में कोयला (Coal) , जो संकुचित पौधों की सामग्री से बनता है, और कोक्विना (Coquina) , जो सीप के टुकड़ों से बना चूना पत्थर है, शामिल हैं।
(ख) रासायनिक अपक्षय
उत्तर.
रासायनिक अपक्षय (Chemical Weathering) वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा शैलों के खनिज रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से विघटित या परिवर्तित हो जाते हैं, जिससे नए, अधिक स्थिर खनिज बनते हैं। यह प्रक्रिया मुख्य रूप से पानी, ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड की उपस्थिति में होती है। रासायनिक अपक्षय के मुख्य प्रकार हैं:
- विलयन (Dissolution): इसमें कुछ खनिज, जैसे हैलाइट (नमक) या कैल्साइट (चूना पत्थर में), पानी में पूरी तरह से घुल जाते हैं। अम्लीय वर्षा इस प्रक्रिया को तेज कर सकती है।
- जल-अपघटन (Hydrolysis): यह सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक अपक्षय प्रक्रियाओं में से एक है। इसमें पानी के अणु (H+ और OH- आयन) एक खनिज की क्रिस्टल संरचना पर हमला करते हैं और उसे तोड़ देते हैं। उदाहरण के लिए, फेल्डस्पार का जल-अपघटन होकर मिट्टी के खनिज (जैसे काओलिनाइट) बनते हैं।
- ऑक्सीकरण (Oxidation): यह प्रक्रिया तब होती है जब ऑक्सीजन किसी खनिज में मौजूद तत्वों, विशेष रूप से लौह (Fe), के साथ प्रतिक्रिया करती है। यह “जंग लगने” के समान है और शैलों को लाल या भूरा रंग देता है। उदाहरण के लिए, पाइरॉक्सीन या ओलिविन जैसे लौह युक्त सिलिकेट्स का ऑक्सीकरण होकर हेमेटाइट या लिमोनाइट जैसे लौह ऑक्साइड बनते हैं।
रासायनिक अपक्षय गर्म और आर्द्र जलवायु में सबसे अधिक प्रभावी होता है, क्योंकि पानी और उच्च तापमान रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर को बढ़ाते हैं।
(ग) क्लासिक बनावट के घटक
उत्तर.
(नोट: यह “खंडज (Clastic) बनावट” को संदर्भित करता है।)
खंडज (Clastic) बनावट खंडज अवसादी शैलों की विशेषता है और यह शैल बनाने वाले भौतिक घटकों के आकार, आकृति और व्यवस्था का वर्णन करती है। इस बनावट के तीन मुख्य घटक होते हैं:
- खंड (Clasts) या ढाँचागत कण (Framework Grains): ये बड़े कण होते हैं जो शैल का मुख्य ढाँचा बनाते हैं। ये आमतौर पर रेत (जैसे बलुआ पत्थर में) या बजरी (जैसे पिंडश्म में) के आकार के होते हैं। खंडों की संरचना (जैसे क्वार्ट्ज, फेल्डस्पार) और आकृति (गोलाकार या कोणीय) उनके स्रोत और परिवहन की दूरी के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करती है।
- मैट्रिक्स (Matrix): यह बहुत महीन सामग्री (सिल्ट और मिट्टी के आकार के कण) है जो खंडों के बीच के रिक्त स्थान को भरती है। मैट्रिक्स को खंडों के साथ ही जमा किया जाता है। यदि किसी शैल में बड़ी मात्रा में मैट्रिक्स होता है, तो उसे ‘अपरिपक्व’ माना जाता है।
- सीमेंट (Cement): यह वह रासायनिक अवक्षेप है जो खंडों और मैट्रिक्स को एक साथ बांधकर एक ठोस शैल बनाता है। यह अवसादों के जमा होने के बाद भूजल द्वारा रिक्त स्थानों में जमा होता है। सामान्य सीमेंट में कैल्साइट (CaCO₃), सिलिका (SiO₂), और लौह ऑक्साइड (जैसे हेमेटाइट) शामिल हैं। सीमेंट के बिना, अवसाद ढीले और असंगठित रहेंगे।
(घ) कायांतरित खनिज
उत्तर.
कायांतरित खनिज (Metamorphic Minerals) वे खनिज हैं जो कायांतरण की प्रक्रिया के दौरान, यानी उच्च तापमान और दबाव की स्थितियों में बनते हैं और स्थिर रहते हैं। ये खनिज या तो प्रोटोलिथ (मूल शैल) में मौजूद खनिजों के पुनः क्रिस्टलीकरण से बनते हैं या प्रोटोलिथ के रासायनिक घटकों के बीच प्रतिक्रियाओं से नए खनिजों के रूप में विकसित होते हैं।
कुछ कायांतरित खनिज, जिन्हें सूचक खनिज (Index Minerals) कहा जाता है, केवल तापमान और दबाव की एक विशिष्ट श्रेणी में बनते हैं। इनकी उपस्थिति भूवैज्ञानिकों को उन स्थितियों का अनुमान लगाने में मदद करती है जिनके तहत एक शैल कायांतरित हुई थी। निम्न-श्रेणी से उच्च-श्रेणी के कायांतरण के विशिष्ट सूचक खनिजों का क्रम इस प्रकार है:
- निम्न-श्रेणी (Low-grade): क्लोराइट, मस्कोवाइट, बायोटाइट
- मध्यम-श्रेणी (Intermediate-grade): गार्नेट, स्ट्रोलाइट
- उच्च-श्रेणी (High-grade): क्यानाइट, सिलिमेनाइट
अन्य सामान्य कायांतरित खनिजों में क्वार्ट्ज, फेल्डस्पार, एम्फीबोल (जैसे हॉर्नब्लेंड), और पाइरॉक्सीन शामिल हैं, जो कायांतरण की एक विस्तृत श्रृंखला में स्थिर रह सकते हैं। इन खनिजों का अध्ययन कायांतरित शैलों के इतिहास और निर्माण की स्थितियों को समझने के लिए महत्वपूर्ण है।
(ङ) कायांतरण की उच्च-ताप सीमा
उत्तर.
कायांतरण की उच्च-ताप सीमा (High-temperature limit of metamorphism) वह बिंदु है जिस पर कायांतरण समाप्त होता है और आग्नेय प्रक्रिया, यानी पिघलना (melting), शुरू होती है। यह एक निश्चित तापमान नहीं है, बल्कि यह कई कारकों पर निर्भर करता है, जिनमें शैल का खनिज संघटन, दबाव और पानी की उपस्थिति शामिल है।
जब एक शैल को कायांतरण के दौरान अत्यधिक उच्च तापमान (आमतौर पर 650°C से 850°C के बीच) पर गर्म किया जाता है, तो उसके कुछ खनिज पिघलना शुरू कर देते हैं। इस प्रक्रिया को आंशिक पिघलना (partial melting) या एनाटेक्सिस (anatexis) कहा जाता है। आमतौर पर, क्वार्ट्ज और फेल्डस्पार जैसे फेलसिक खनिज पहले पिघलते हैं क्योंकि उनका गलनांक कम होता है, जबकि बायोटाइट और हॉर्नब्लेंड जैसे मैफिक खनिज ठोस रहते हैं।
इस प्रक्रिया से एक मिश्रित शैल बनती है जिसे मिग्माटाइट (Migmatite) कहा जाता है। मिग्माटाइट में दो घटक होते हैं: एक हल्के रंग का, ग्रेनाइट जैसा आग्नेय भाग (ल्यूकोसोम), जो पिघले हुए हिस्से के पुनः जमने से बनता है, और एक गहरे रंग का, कायांतरित भाग (मेलानोसोम), जो बिना पिघले शेष रहता है। इस प्रकार, मिग्माटाइट का निर्माण कायांतरण और मैग्मावाद के बीच की सीमा को चिह्नित करता है।
(च) आई. यू. जी. एस. वर्गीकरण
उत्तर.
आई. यू. जी. एस. (IUGS – International Union of Geological Sciences) वर्गीकरण पातालीय आग्नेय शैलों को उनके खनिज संघटन के आधार पर वर्गीकृत करने के लिए एक अंतरराष्ट्रीय स्तर पर स्वीकृत प्रणाली है। यह प्रणाली उन शैलों पर लागू होती है जिनमें 10% से कम मैफिक खनिज होते हैं (फेलसिक शैलें) और जिनमें कम से कम 10% QAPF खनिज होते हैं।
यह वर्गीकरण QAPF आरेख पर आधारित है, जो एक दोहरा त्रिभुज (diamond-shaped diagram) है। इसके चार कोने चार खनिज समूहों का प्रतिनिधित्व करते हैं:
- Q = क्वार्ट्ज (Quartz)
- A = क्षार फेल्डस्पार (Alkali Feldspar – जिसमें ऑर्थोक्लेज़, सैनीडीन, माइक्रोक्लाइन और एल्बाइट शामिल हैं)
- P = प्लेजिओक्लेज़ फेल्डस्पार (Plagioclase Feldspar)
- F = फेल्डस्पैथॉइड (Feldspathoid – सिलिका-असंतृप्त खनिज जैसे नेफेलिन, ल्यूसाइट)
किसी शैल को वर्गीकृत करने के लिए, इन चार खनिज समूहों के सापेक्ष प्रतिशत (modal percentage) की गणना की जाती है और उन्हें 100% तक सामान्य किया जाता है। फिर इन मानों को QAPF आरेख पर प्लॉट किया जाता है। आरेख को विभिन्न क्षेत्रों में विभाजित किया गया है, जिनमें से प्रत्येक एक विशिष्ट शैल नाम का प्रतिनिधित्व करता है। उदाहरण के लिए, क्वार्ट्ज-समृद्ध क्षेत्र में ग्रेनाइट , ग्रैनोडायोराइट और टोनालाइट जैसी शैलें आती हैं। क्वार्ट्ज अनुपस्थित होने पर, फेल्डस्पैथॉइड-समृद्ध शैलों (जैसे सायनाइट , एसेक्ससाइट ) को वर्गीकृत करने के लिए निचले त्रिभुज का उपयोग किया जाता है। यह प्रणाली भूवैज्ञानिकों को विश्व स्तर पर आग्नेय शैलों का लगातार नामकरण करने में मदद करती है।
3. निम्नलिखित में से किसी एक का उत्तर दीजिए : 10
(क) आग्नेय शैलों में पाए जाने वाले गठनों का संक्षेप में वर्णन कीजिए तथा उपयुक्त उदाहरण दीजिए।
उत्तर. आग्नेय शैलों में गठन (Texture) खनिजों के आकार, आकृति और उनके आपसी व्यवस्था को संदर्भित करता है। यह मैग्मा के ठंडा होने की दर, उसके संघटन और वाष्पशील पदार्थों की उपस्थिति पर निर्भर करता है। आग्नेय गठनों को निम्नलिखित आधारों पर वर्गीकृत किया जा सकता है:
1. क्रिस्टलीयता (Degree of Crystallinity): यह शैल में क्रिस्टल और कांच के सापेक्ष अनुपात को दर्शाता है।
- पूर्णक्रिस्टलीय (Holocrystalline): शैल पूरी तरह से क्रिस्टलों से बनी होती है। यह धीमी गति से ठंडा होने का संकेत है। उदाहरण: ग्रेनाइट, गैब्रो ।
- अंशक्रिस्टलीय (Hypocrystalline/Merocrystalline): शैल में क्रिस्टल और कांच दोनों होते हैं। यह मध्यम गति से ठंडा होने का संकेत है। उदाहरण: एंडेसाइट, डेसाइट ।
- पूर्णकाचीय (Holohyaline): शैल लगभग पूरी तरह से कांच से बनी होती है, जिसमें कोई क्रिस्टल नहीं होता। यह लावा के बहुत तेजी से ठंडा होने (शमन) का परिणाम है। उदाहरण: ऑब्सिडियन ।
2. कणों का आकार (Granularity): यह शैल में अलग-अलग क्रिस्टलों के औसत आकार को संदर्भित करता है।
- दृश्यकरणी (Phaneritic): क्रिस्टल इतने बड़े होते हैं कि उन्हें नग्न आंखों से देखा जा सकता है (>1 मिमी)। यह पातालीय शैलों की विशेषता है जो धीरे-धीरे ठंडी होती हैं। उदाहरण: ग्रेनाइट ।
- अदृश्यकरणी (Aphanitic): क्रिस्टल इतने छोटे होते हैं कि उन्हें बिना आवर्धन के नहीं देखा जा सकता। यह ज्वालामुखीय शैलों की विशेषता है जो तेजी से ठंडी होती हैं। उदाहरण: बेसाल्ट, रायोलाइट ।
3. क्रिस्टलों का आपसी संबंध (Mutual Relationship of Crystals):
- समकणी (Equigranular): अधिकांश क्रिस्टल लगभग एक ही आकार के होते हैं।
- पैनिडियोमॉर्फिक (Panidiomorphic): अधिकांश क्रिस्टल पूर्ण रूप से विकसित (euhedral) होते हैं।
- हाइपिडियोमॉर्फिक (Hypidiomorphic): क्रिस्टलों में सुविकसित, अविकसित और अनियतित आकृतियों का मिश्रण होता है। यह ग्रेनाइटिक गठन का सबसे सामान्य रूप है।
- एलोट्रियोमॉर्फिक (Allotriomorphic): अधिकांश क्रिस्टल अनियमित (anhedral) आकार के होते हैं।
- विषमकणी (Inequigranular): क्रिस्टल स्पष्ट रूप से विभिन्न आकारों के होते हैं।
- पॉर्फिरिटिक (Porphyritic): बड़े, सुविकसित क्रिस्टल (जिन्हें फेनोक्रिस्ट कहा जाता है) एक महीन दानेदार या कांचीय मैट्रिक्स ( ग्राउंडमास ) में अंतःस्थापित होते हैं। यह दो-चरणीय शीतलन प्रक्रिया को इंगित करता है। उदाहरण: पॉर्फिरिटिक ग्रेनाइट, एंडेसाइट ।
- पोइकियोलिटिक (Poikilitic): बड़े मेजबान क्रिस्टल ( ओइकोक्रिस्ट ) अपने भीतर कई छोटे खनिजों ( चैडाक्रिस्ट ) को घेरे रहते हैं। उदाहरण: हॉर्नब्लेंड में ओलिविन ।
4. विशेष गठन (Special Textures):
- आलेखमय गठन (Graphic Texture): क्वार्ट्ज और फेल्डस्पार की अंतर्वृद्धि जो कीलाक्षर लिपि जैसी दिखती है। उदाहरण: पेग्माटाइट ।
- पुटिकाश्मी (Vesicular): लावा के ठंडा होने के दौरान गैस के बुलबुलों के निकलने से बने रिक्त स्थान या छिद्र। उदाहरण: प्यूमिस, स्कोरिया ।
- एमिग्डालॉयडल (Amygdaloidal): जब ये रिक्त स्थान बाद में द्वितीयक खनिजों (जैसे कैल्साइट, क्वार्ट्ज) से भर जाते हैं। उदाहरण: एमिग्डालॉयडल बेसाल्ट ।
अथवा
(ख) कायांतरित शैलों में पाई जाने वाली संरचनाओं को सुनामांकित आरेखों की सहायता से समझाइए।
उत्तर. कायांतरित शैलों में संरचनाएं (Structures) बड़े पैमाने पर या स्थूलदर्शी विशेषताएं हैं जो शैल के समग्र स्वरूप को परिभाषित करती हैं। ये मुख्य रूप से कायांतरण के दौरान निर्देशित दबाव (directed pressure) के प्रभाव से उत्पन्न होती हैं। इन संरचनाओं को दो मुख्य समूहों में बांटा गया है: पत्रित (foliated) और अपत्रित (non-foliated)।
1. पत्रित संरचनाएं (Foliated Structures)
पत्रण (Foliation) निर्देशित दबाव के कारण शैल में चपटे या लम्बे खनिजों के समानांतर संरेखण को संदर्भित करता है। यह संरेखण शैल को परतों या बैंड में विभाजित होने की प्रवृत्ति देता है। कायांतरण की बढ़ती तीव्रता के साथ पत्रण अधिक विकसित होता जाता है।
- स्लेटी विदलन (Slaty Cleavage): यह निम्न-श्रेणी के कायांतरण में विकसित होता है। इसमें अभ्रक जैसे सूक्ष्मदर्शीय चपटे खनिज दबाव की दिशा के लंबवत संरेखित होते हैं, जिससे शैल पतली, सपाट चादरों में आसानी से टूट जाती है। यह स्लेट की विशिष्ट संरचना है। (आरेख विवरण: समानांतर रेखाओं का एक सेट दिखाएं जो सूक्ष्मदर्शीय अभ्रक खनिजों के संरेखण का प्रतिनिधित्व करता है, जिसके परिणामस्वरूप पतली परतों में टूटने की प्रवृत्ति होती है।)
स्लेटी विदलन का आरेख समानांतर संरेखित सूक्ष्म अभ्रक कणों को दर्शाती रेखाएँ। दबाव की दिशा (बड़े तीर) संरेखण के लंबवत है।
- फिलाइटी संरचना (Phyllitic Structure): यह स्लेटी विदलन से थोड़ी उच्च श्रेणी के कायांतरण का परिणाम है। अभ्रक के कण स्लेट की तुलना में बड़े होते हैं, लेकिन अभी भी सूक्ष्मदर्शीय होते हैं। यह संरेखण शैल की सतहों को एक रेशमी या साटन जैसी चमक (sheen) प्रदान करता है। यह फिलाइट में पाई जाती है। (आरेख विवरण: स्लेटी विदलन के समान, लेकिन थोड़ी लहरदार (wavy) सतहों और एक चमकदार उपस्थिति का संकेत दें।)
फिलाइटी संरचना का आरेख लहरदार, समानांतर संरेखित अभ्रक कण जो एक चमकदार सतह बनाते हैं।
- शिस्टी संरचना (Schistose Structure): यह मध्यम से उच्च-श्रेणी के कायांतरण में विकसित होती है। अभ्रक और अन्य चपटे खनिज (जैसे मस्कोवाइट, बायोटाइट) इतने बड़े होते हैं कि उन्हें नग्न आंखों से देखा जा सकता है। ये खनिज एक स्पष्ट समानांतर संरेखण दिखाते हैं, जिससे शैल आसानी से टूट जाती है। यह शिस्ट की विशेषता है। (आरेख विवरण: स्पष्ट रूप से दिखाई देने वाले, बड़े, चपटे खनिज (जैसे अभ्रक) दिखाएं जो सभी एक ही दिशा में संरेखित हैं।)
शिस्टी संरचना का आरेख नग्न आंखों से दिखने वाले, समानांतर संरेखित अभ्रक के बड़े फलक।
- नाइसी बैंडिंग (Gneissic Banding): यह उच्च-श्रेणी के कायांतरण की विशेषता है। इसमें खनिज अलग-अलग हो जाते हैं, जिससे हल्के रंग (क्वार्ट्ज, फेल्डस्पार) और गहरे रंग (बायोटाइट, हॉर्नब्लेंड) के खनिजों की वैकल्पिक पट्टियाँ (bands) बन जाती हैं। ये पट्टियाँ अक्सर मुड़ी हुई और अनियमित होती हैं। यह संरचना नाइस (Gneiss) में पाई जाती है। (आरेख विवरण: हल्के और गहरे रंग के खनिजों की वैकल्पिक, अक्सर मुड़ी हुई पट्टियाँ दिखाएं।)
नाइसी बैंडिंग का आरेख हल्के (फेलसिक) और गहरे (मैफिक) खनिजों की अलग-अलग, मोटी पट्टियाँ।
2. अपत्रित संरचनाएं (Non-Foliated Structures)
इन संरचनाओं में खनिजों का कोई पसंदीदा संरेखण नहीं होता है, जिससे शैल एक विशाल, दानेदार रूप में दिखाई देती है। यह आमतौर पर तब होता है जब शैल पर निर्देशित दबाव नगण्य होता है (जैसे संपर्क कायांतरण में) या जब शैल मुख्य रूप से समआयामी खनिजों (जैसे क्वार्ट्ज, कैल्साइट) से बनी होती है।
- ग्रैनोब्लास्टिक (Granoblastic): यह संरचना समान आकार के, अंतर्ग्रथित (interlocking) क्रिस्टलों से बनी होती है। यह संगमरमर (कायांतरित चूना पत्थर) और क्वार्टजाइट (कायांतरित बलुआ पत्थर) में आम है।
- हॉर्नफेल्सिक (Hornfelsic): यह एक महीन दानेदार, सघन और कठोर संरचना है जो संपर्क कायांतरण द्वारा निर्मित हॉर्नफेल्स शैल की विशेषता है।
4. (क) (i) कायांतरित शैलों के गठन को प्रभावित करने वाले कारकों की विवेचना कीजिए। 5
उत्तर. कायांतरित शैलों का गठन, यानी उनके खनिजों का आकार, आकृति और व्यवस्था, कई कारकों द्वारा नियंत्रित होता है। ये कारक मिलकर यह निर्धारित करते हैं कि कायांतरण के दौरान एक शैल कैसे बदलती है। मुख्य कारक निम्नलिखित हैं:
- तापमान (Temperature): तापमान कायांतरण में एक प्रमुख कारक है। बढ़ते तापमान से रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर बढ़ जाती है और खनिजों का पुनः क्रिस्टलीकरण होता है। सामान्य तौर पर, उच्च तापमान बड़े खनिज क्रिस्टल के विकास को बढ़ावा देता है। उदाहरण के लिए, निम्न-श्रेणी के कायांतरण में महीन दाने वाली स्लेट बनती है, जबकि उच्च-श्रेणी के कायांतरण में मोटे दाने वाली नाइस बनती है।
- दबाव (Pressure): दबाव दो प्रकार का होता है – परिरोधी दबाव और निर्देशित दबाव।
- परिरोधी दबाव (Confining Pressure): यह सभी दिशाओं से समान रूप से कार्य करता है और गहराई के साथ बढ़ता है। यह खनिजों को अधिक सघन संरचनाओं में बदलने का कारण बनता है।
- निर्देशित दबाव (Directed Pressure): यह एक विशेष दिशा में अधिक मजबूत होता है और टेक्टोनिक बलों से जुड़ा होता है। यह कायांतरित शैलों में पत्रण (foliation) के विकास के लिए जिम्मेदार है, क्योंकि यह चपटे और लम्बे खनिजों को दबाव की दिशा के लंबवत संरेखित करने का कारण बनता है। स्लेटी विदलन, शिस्टोसिटी और नाइसिक बैंडिंग सीधे निर्देशित दबाव के परिणाम हैं।
- मूल शैल की प्रकृति (Nature of the Protolith): प्रोटोलिथ का खनिज और रासायनिक संघटन सीधे यह निर्धारित करता है कि कौन से नए कायांतरित खनिज बन सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक शुद्ध क्वार्ट्ज बलुआ पत्थर केवल क्वार्टजाइट में पुनः क्रिस्टलीकृत होगा, जबकि एक अशुद्ध, मिट्टी युक्त चूना पत्थर विभिन्न प्रकार के सिलिकेट खनिजों (जैसे गार्नेट, पाइरॉक्सीन) के साथ एक जटिल संगमरमर बना सकता है।
- रासायनिक रूप से सक्रिय तरल पदार्थ (Chemically Active Fluids): पानी और कार्बन डाइऑक्साइड जैसे तरल पदार्थ, जो शैल के छिद्रों में मौजूद होते हैं, कायांतरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। ये तरल पदार्थ आयनों को एक स्थान से दूसरे स्थान पर ले जाकर रासायनिक प्रतिक्रियाओं को सुगम बनाते हैं, जिससे खनिज परिवर्तन और पुनः क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया तेज हो जाती है। इस प्रक्रिया को मेटासोमैटिज्म कहा जाता है, जिसमें शैल का समग्र रासायनिक संघटन बदल सकता है।
(ii) अतिमैफिक शैल क्या हैं? पेरिडोटाइट के स्थूलदर्शी लक्षणों का वर्णन कीजिए। 5
उत्तर.
अतिमैफिक शैलें (Ultramafic Rocks) वे आग्नेय शैलें हैं जो लगभग पूरी तरह से मैफिक खनिजों से बनी होती हैं। IUGS परिभाषा के अनुसार, इनमें 90% से अधिक मैफिक खनिज, जैसे ओलिविन और पाइरॉक्सीन होते हैं। इनमें फेल्डस्पार बहुत कम (10% से कम) या अनुपस्थित होता है। ये शैलें सिलिका में बहुत कम (आमतौर पर <45% SiO₂) लेकिन मैग्नीशियम और लोहे में बहुत समृद्ध होती हैं। अधिकांश अतिमैफिक शैलें पातालीय होती हैं और पृथ्वी के मेंटल में बनती हैं। पेरिडोटाइट, डयूनाइट और पाइरॉक्सीनाइट इसके सामान्य उदाहरण हैं।
पेरिडोटाइट के स्थूलदर्शी लक्षण (Megascopic Characters of Peridotite):
पेरिडोटाइट एक प्रमुख अतिमैफिक पातालीय शैल है और ऊपरी मेंटल का मुख्य घटक है। इसके स्थूलदर्शी (हाथ के नमूने में) लक्षण इस प्रकार हैं:
- रंग (Colour): यह आमतौर पर एक गहरे रंग की शैल है, जिसका रंग हरे से लेकर गहरे हरे-काले तक होता है। रंग मुख्य रूप से इसके प्रमुख खनिज, ओलिविन के कारण होता है। अपक्षय होने पर यह भूरा या लाल-भूरा हो सकता है।
- गठन (Texture): यह एक पूर्णक्रिस्टलीय (holocrystalline) और दृश्यकरणी (phaneritic) शैल है, जिसका अर्थ है कि यह पूरी तरह से मोटे क्रिस्टलों से बनी है जिन्हें नग्न आंखों से देखा जा सकता है। क्रिस्टल आमतौर पर समकणी (equigranular) होते हैं।
- खनिज संघटन (Mineral Composition): इसका मुख्य खनिज ओलिविन है, जो हरे रंग के, कांच जैसे दानों के रूप में दिखाई देता है। दूसरा महत्वपूर्ण खनिज पाइरॉक्सीन (ऑगाइट या एन्स्टेटाइट) है, जो आमतौर पर गहरे हरे से काले रंग का होता है और ओलिविन की तुलना में अधिक खंडित दिखाई देता है। क्रोमाइट या गार्नेट जैसे सहायक खनिज भी छोटी मात्रा में मौजूद हो सकते हैं।
- घनत्व (Density): यह एक बहुत घनी और भारी शैल है, जिसका विशिष्ट घनत्व 3.0 से 3.3 g/cm³ के बीच होता है, जो लौह और मैग्नीशियम युक्त खनिजों की उच्च सांद्रता के कारण है।
अथवा
(ख) (i) आग्नेय शैलों में सामान्यतः पाए जाने वाले पाँच संरूपों का स्वच्छ सुनामांकित आरेखों की सहायता से वर्णन कीजिए। 5
उत्तर. आग्नेय संरूप (Igneous Forms) या पिंड वे ज्यामितीय आकार हैं जो मैग्मा के पृथ्वी की पपड़ी के भीतर जमने (अंतर्वेधी) या सतह पर बहने (बहिर्वेधी) से बनते हैं। सामान्यतः पाए जाने वाले पाँच अंतर्वेधी संरूप निम्नलिखित हैं:
- सिल (Sill): सिल एक चपटी, चादर जैसी आग्नेय संरचना है जो आसपास की अवसादी शैलों की परतों या कायांतरित शैलों के पत्रण के समानांतर अंतर्वेधित होती है। यह अनुरूप (concordant) होती है, जिसका अर्थ है कि यह मौजूदा शैल परतों को काटती नहीं है। सिल की मोटाई कुछ सेंटीमीटर से लेकर सैकड़ों मीटर तक हो सकती है। (आरेख विवरण: क्षैतिज अवसादी परतों के बीच एक क्षैतिज आग्नेय पट्टी दिखाएं, जिसे ‘सिल’ के रूप में लेबल किया गया हो।)
सिल और डाइक का आरेख क्षैतिज परतों (मेजबान शैल) को दर्शाएं। एक क्षैतिज अंतर्वेधन को ‘सिल’ और एक ऊर्ध्वाधर अंतर्वेधन को ‘डाइक’ के रूप में लेबल करें।
- डाइक (Dyke): डाइक एक चपटी, दीवार जैसी आग्नेय संरचना है जो मेजबान शैल की परतों को काटती है। यह अननुरूप (discordant) होती है। डाइक आमतौर पर मौजूदा दरारों या भ्रंशों में मैग्मा के भरने से बनती हैं और अक्सर समूहों में पाई जाती हैं जिन्हें डाइक स्वार्म कहा जाता है।
- लैकोलिथ (Laccolith): लैकोलिथ एक मशरूम के आकार की अनुरूप (concordant) अंतर्वेधी संरचना है जिसका आधार सपाट होता है और ऊपरी सतह गुंबददार होती है। यह तब बनता है जब चिपचिपा (viscous) मैग्मा परतों के बीच अंतर्वेधित होता है और ऊपर की परतों को ऊपर की ओर धकेलता है। (आरेख विवरण: क्षैतिज परतों को दिखाएं जो एक गुंबद के आकार के आग्नेय पिंड के ऊपर मुड़ी हुई हैं। पिंड को ‘लैकोलिथ’ के रूप में लेबल करें।)
लैकोलिथ और लोपोलिथ का आरेख एक मशरूम के आकार का अंतर्वेधन (‘लैकोलिथ’) और एक तश्तरी के आकार का अंतर्वेधन (‘लोपोलिथ’) दिखाएं, दोनों मेजबान शैल परतों के भीतर।
- लोपोलिथ (Lopolith): लोपोलिथ एक बड़ी, तश्तरी के आकार की अनुरूप (concordant) अंतर्वेधी संरचना है जिसका मध्य भाग धँसा हुआ होता है। यह तब बनता है जब कम चिपचिपे मैग्मा का अंतर्वेधन होता है और उसका वजन नीचे की परतों को धँसा देता है।
- बैथोलिथ (Batholith): बैथोलिथ एक बहुत बड़ा, अनियमित आकार का अननुरूप (discordant) पातालीय पिंड है जिसका कोई ज्ञात आधार नहीं होता है। ये ग्रेनाइट जैसी शैलों से बने होते हैं और सतह पर 100 वर्ग किलोमीटर से अधिक क्षेत्र को कवर कर सकते हैं। बैथोलिथ पर्वत श्रृंखलाओं के मूल का निर्माण करते हैं और मैग्मा कक्षों के जमे हुए अवशेष माने जाते हैं। (आरेख विवरण: एक बहुत बड़ा, अनियमित, बिना आधार वाला आग्नेय पिंड दिखाएं जो आसपास की शैलों को काट रहा है और सतह पर अनावरित है। इसे ‘बैथोलिथ’ के रूप में लेबल करें।)
बैथोलिथ का आरेख पर्वत श्रृंखला के नीचे एक विशाल, अनियमित आग्नेय पिंड दिखाएं।
(ii) अवसादी शैलों में सामान्यतः पाई जाने वाली पाँच प्रकार की प्राथमिक संरचनाओं का वर्णन कीजिए। 5
उत्तर. प्राथमिक संरचनाएं वे विशेषताएं हैं जो अवसादों के निक्षेपण के दौरान या उसके तुरंत बाद बनती हैं, और शैल के शिलीभवन से पहले विकसित होती हैं। ये संरचनाएं निक्षेपण के वातावरण, प्रवाह की दिशा और अन्य स्थितियों के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करती हैं। पाँच सामान्य प्राथमिक संरचनाएं हैं:
- स्तरण या संस्तरण (Stratification or Bedding): यह अवसादी शैलों की सबसे आम विशेषता है। यह विभिन्न कण आकार, संघटन या रंग की परतों (जिन्हें स्तर या बेड कहा जाता है) के रूप में दिखाई देती है। प्रत्येक परत एक विशेष निक्षेपण घटना का प्रतिनिधित्व करती है। दो परतों के बीच की सतह को संस्तरण तल (bedding plane) कहा जाता है।
- वर्गीकृत संस्तरण (Graded Bedding): इसमें एक ही परत के भीतर कणों के आकार में नीचे से ऊपर की ओर क्रमिक कमी होती है। सबसे बड़े कण आधार पर होते हैं और सबसे छोटे कण शीर्ष पर होते हैं। यह संरचना आमतौर पर टर्बिडिटी धाराओं (turbidity currents) द्वारा बनती है, जहां एक अवसाद-युक्त धारा की गति कम होने पर भारी कण पहले जमा होते हैं।
- तिर्यक-संस्तरण (Cross-bedding): यह स्तरों का एक समूह है जो मुख्य संस्तरण तल के कोण पर झुका होता है। यह पानी या हवा की एक-दिशात्मक धारा (जैसे नदी, टिब्बा) द्वारा अवसादों के निक्षेपण से बनता है। झुकी हुई परतों (foresets) की दिशा प्राचीन धारा की प्रवाह दिशा को इंगित करती है।
- ऊर्मिका चिह्न (Ripple Marks): ये रेत की सतह पर पानी या हवा की गति द्वारा निर्मित छोटी, लहरदार लकीरें होती हैं।
- सममित ऊर्मिकाएं (Symmetrical ripples) दो-दिशात्मक, दोलनशील प्रवाह (जैसे समुद्र तट पर लहरें) द्वारा बनती हैं।
- असममित ऊर्मिकाएं (Asymmetrical ripples) एक-दिशात्मक प्रवाह (जैसे नदी या हवा) द्वारा बनती हैं और प्रवाह की दिशा को इंगित करती हैं।
- पंक दरारें (Mud Cracks): ये बहुभुजी दरारें हैं जो कीचड़ या मिट्टी जैसी महीन दाने वाली अवसादों के सूखने और सिकुड़ने पर बनती हैं। इनकी उपस्थिति एक ऐसे वातावरण को इंगित करती है जो वैकल्पिक रूप से गीला और सूखा होता था, जैसे कि एक ज्वारीय फ्लैट या एक अस्थायी झील का किनारा। जब ये दरारें बाद में अवसाद से भर जाती हैं, तो वे शैल रिकॉर्ड में संरक्षित हो जाती हैं।
IGNOU BGYCT-135 Previous Year Solved Question Paper in English
1. Briefly answer any five of the following questions : 5×2=10
(a) List the type of igneous rocks based on mode of occurrence.
Ans. Based on the mode of occurrence, igneous rocks are classified into three main types:
- Volcanic Rocks: These rocks form from the rapid cooling of lava on the Earth’s surface. They have a fine-grained (aphanitic) texture. Examples: Basalt, Rhyolite .
- Hypabyssal Rocks: These rocks form from the cooling of magma at a shallow depth below the Earth’s surface, in structures like dykes and sills. Their texture can be porphyritic. Example: Dolerite .
- Plutonic Rocks: These rocks form from the slow cooling of magma at great depths within the Earth’s crust. They have a coarse-grained (phaneritic) texture. Examples: Granite, Gabbro .
(b) Differentiate between lithification and diagenesis.
Ans. Lithification is the specific process by which loose and unconsolidated sediments are converted into solid sedimentary rock. It mainly involves the processes of compaction (reduction of pore space due to overlying pressure) and cementation (precipitation of minerals in pore spaces, binding the sediments together). Diagenesis is a much broader term that encompasses all the physical, chemical, and biological changes that occur in sediments after their initial deposition and before metamorphism begins. Lithification is a key part of the diagenesis process. Diagenesis also includes processes like dissolution, recrystallization, and replacement of minerals. In short, lithification is an outcome of diagenesis.
(c) Define graphic texture.
Ans. Graphic texture is a type of igneous texture characterized by the regular and simultaneous intergrowth of quartz and alkali feldspar (typically orthoclase). In this texture, the quartz grains appear as wedge-shaped or cuneiform-like inclusions within the feldspar host, resembling ancient cuneiform writing. This texture is commonly found in plutonic rocks like pegmatites and granites and is indicative of eutectic crystallization from a magma.
(d) Define protolith.
Ans. A protolith is the original, unmetamorphosed parent rock from which a metamorphic rock is formed. During the process of metamorphism, the protolith is subjected to increased temperature, pressure, and the action of chemically active fluids, which causes changes in its mineralogy and texture. The protolith can be an igneous, sedimentary, or even an older metamorphic rock. For example, limestone (the protolith) metamorphoses into marble, and shale (the protolith) transforms into slate.
(e) What are essential minerals ?
Ans. Essential minerals are those minerals whose presence is fundamental to the definition and classification of a rock. They constitute a significant portion of the rock’s total volume and define its chemical and physical characteristics. The name of the rock is based on the presence of these minerals. For instance, quartz and alkali feldspar are essential minerals for granite. If these minerals are not present, the rock cannot be called a granite.
(f) Mention the volcanic equivalent of granite and gabbro.
Ans. Volcanic equivalents are volcanic rocks that have the same chemical composition as a plutonic rock but have cooled rapidly on the surface.
- Volcanic equivalent of Granite: Rhyolite . Both are felsic, rich in quartz and alkali feldspar.
- Volcanic equivalent of Gabbro: Basalt . Both are mafic, rich in pyroxene and plagioclase feldspar.
(g) What is quartz arenite ?
Ans. Quartz arenite is a type of sandstone that is texturally and compositionally very mature. By definition, it consists of more than 90-95% quartz framework grains. Other minerals like feldspar and lithic fragments are very low or absent. It is the result of intense weathering and transportation, which removes unstable minerals, leaving only the resistant quartz. It typically forms in high-energy environments like beaches or deserts.
(h) What is reaction rim texture ?
Ans. Reaction rim texture , also known as a corona , is a metamorphic or igneous texture where a crystal of one mineral is surrounded by one or more layers or rims of another mineral. It forms when an early-formed mineral becomes unstable and reacts with the surrounding magma or other minerals. This reaction creates a protective ring of a new, stable mineral. An example is a rim of pyroxene forming around an olivine crystal, indicating a reaction with the magma.
2. Write short notes on any four of the following : 4×5=20
(a) Types of sedimentary rocks
Ans. Sedimentary rocks are formed from the weathered and eroded particles of pre-existing rocks or from chemical precipitation on the Earth’s surface. They are broadly classified into three types based on their mode of formation and composition:
- Clastic Sedimentary Rocks: These rocks are formed from the accumulation, compaction, and cementation of broken pieces (clasts) of other rocks. They are classified based on the size of the clasts:
- Conglomerate and Breccia: Made of large, rounded or angular clasts (gravel-sized).
- Sandstone: Made of sand-sized grains.
- Shale and Claystone: Made of very fine, clay- and silt-sized particles.
- Chemical Sedimentary Rocks: These rocks are formed from the precipitation of minerals dissolved in water. When the water evaporates or its chemical conditions change, minerals are deposited as solids. Examples include Limestone (from calcite precipitation), Rock Salt (from halite), and Gypsum .
- Organic/Biochemical Sedimentary Rocks: These rocks are formed from the accumulation of the remains of living organisms, such as shells, skeletons, or plant material. Examples include Coal , which forms from compressed plant matter, and Coquina , a type of limestone made of shell fragments.
(b) Chemical weathering
Ans. Chemical weathering is the process by which the minerals in rocks are decomposed or altered through chemical reactions, leading to the formation of new, more stable minerals. This process primarily occurs in the presence of water, oxygen, and carbon dioxide. The main types of chemical weathering are:
- Dissolution: This involves some minerals, such as halite (salt) or calcite (in limestone), dissolving completely in water. Acid rain can accelerate this process.
- Hydrolysis: This is one of the most important chemical weathering processes. It involves water molecules (H+ and OH- ions) attacking and breaking down the crystal structure of a mineral. For example, hydrolysis of feldspar produces clay minerals (like kaolinite).
- Oxidation: This process occurs when oxygen reacts with elements in a mineral, especially iron (Fe). It is analogous to “rusting” and gives rocks a red or brown colour. For example, the oxidation of iron-rich silicates like pyroxene or olivine forms iron oxides like hematite or limonite.
Chemical weathering is most effective in hot, humid climates, as water and high temperatures increase the rate of chemical reactions.
(c) Components of clastic texture
Ans. Clastic texture is characteristic of clastic sedimentary rocks and describes the size, shape, and arrangement of the physical components that make up the rock. There are three main components of a clastic texture:
- Clasts or Framework Grains: These are the larger particles that form the main framework of the rock. They are typically sand-sized (as in sandstone) or gravel-sized (as in conglomerate). The composition (e.g., quartz, feldspar) and shape (rounded or angular) of the clasts provide important clues about their source and transport history.
- Matrix: This is the very fine-grained material (silt and clay-sized particles) that fills the pore spaces between the larger clasts. The matrix is deposited at the same time as the clasts. If a rock has a large amount of matrix, it is considered ‘immature’.
- Cement: This is the chemical precipitate that binds the clasts and matrix together to form a solid rock. It is deposited by groundwater in the pore spaces after the sediments have been laid down. Common cements include calcite (CaCO₃), silica (SiO₂), and iron oxides (like hematite). Without cement, the sediments would remain loose and unconsolidated.
(d) Metamorphic minerals
Ans. Metamorphic minerals are minerals that form and are stable under the conditions of metamorphism, i.e., high temperature and pressure. These minerals are formed either by the recrystallization of existing minerals in the protolith (parent rock) or by the growth of entirely new minerals from reactions between the chemical components of the protolith. Certain metamorphic minerals, known as index minerals , form only within a specific range of temperature and pressure. Their presence helps geologists to deduce the conditions under which a rock was metamorphosed. A typical sequence of index minerals from low-grade to high-grade metamorphism is:
- Low-grade: Chlorite, Muscovite, Biotite
- Intermediate-grade: Garnet, Staurolite
- High-grade: Kyanite, Sillimanite
Other common metamorphic minerals include quartz, feldspar, amphibole (e.g., hornblende), and pyroxene, which can be stable across a wide range of metamorphic conditions. The study of these minerals is crucial for understanding the history and formation conditions of metamorphic rocks.
(e) High-temperature limit of metamorphism
Ans. The high-temperature limit of metamorphism is the point at which metamorphism ends and igneous processes, namely melting, begin. It is not a fixed temperature but rather depends on several factors, including the mineral composition of the rock, the pressure, and the presence of water. When a rock is heated to extremely high temperatures during metamorphism (typically between 650°C and 850°C), some of its minerals begin to melt. This process is called partial melting or anatexis . Usually, felsic minerals like quartz and feldspar melt first because they have lower melting points, while mafic minerals like biotite and hornblende remain solid. This process results in a mixed rock called a Migmatite . A migmatite has two components: a light-coloured, granite-like igneous part (the leucosome), formed from the resolidified melt, and a dark-coloured, metamorphic part (the melanosome), which is the unmelted residue. The formation of migmatites thus marks the boundary between metamorphism and magmatism.
(f) IUGS classification
Ans. The IUGS (International Union of Geological Sciences) classification is an internationally accepted system for classifying plutonic igneous rocks based on their mineralogical composition. The system applies to rocks with less than 90% mafic minerals (felsic rocks) and that contain at least 10% of the QAPF minerals. The classification is based on the QAPF diagram , which is a diamond-shaped double triangle. Its four corners represent four mineral groups:
- Q = Quartz
- A = Alkali Feldspar (including orthoclase, sanidine, microcline, and albite)
- P = Plagioclase Feldspar
- F = Feldspathoid (silica-undersaturated minerals like nepheline, leucite)
To classify a rock, the relative modal percentages of these four mineral groups are calculated and normalized to 100%. These values are then plotted on the QAPF diagram. The diagram is divided into various fields, each representing a specific rock name. For example, the quartz-rich upper triangle contains rocks like
granite
,
granodiorite
, and
tonalite
. In the absence of quartz, the lower triangle is used to classify feldspathoid-rich rocks (e.g.,
syenite
,
essexite
). This system allows geologists to name igneous rocks consistently on a global scale.
3. Answer any one of the following : 10
(a) Describe briefly the textures found in igneous rocks and give suitable examples.
Ans. Texture in igneous rocks refers to the size, shape, and mutual arrangement of mineral crystals. It is primarily controlled by the rate of cooling of the magma, its composition, and the presence of volatiles. Igneous textures can be classified based on the following criteria: 1. Degree of Crystallinity: This describes the relative proportion of crystals and glass in the rock.
- Holocrystalline: The rock is composed entirely of crystals. This indicates a slow rate of cooling. Examples: Granite, Gabbro .
- Hypocrystalline/Merocrystalline: The rock contains both crystals and glass. This indicates a moderate rate of cooling. Examples: Andesite, Dacite .
- Holohyaline: The rock is composed almost entirely of glass, with no crystals. This results from very rapid cooling (quenching) of lava. Example: Obsidian .
2. Granularity (Grain Size):
This refers to the average size of the individual crystals in the rock.
- Phaneritic: The crystals are large enough to be seen with the naked eye (>1 mm). This is characteristic of slowly cooled plutonic rocks. Example: Granite .
- Aphanitic: The crystals are too small to be seen without magnification. This is characteristic of rapidly cooled volcanic rocks. Examples: Basalt, Rhyolite .
3. Mutual Relationship of Crystals:
- Equigranular: Most of the crystals are approximately the same size.
- Panidiomorphic: Most crystals are euhedral (fully developed).
- Hypidiomorphic: A mix of euhedral, subhedral, and anhedral crystals. This is the most common texture, also known as granitic texture .
- Allotriomorphic: Most crystals are anhedral (irregularly shaped).
- Inequigranular: The crystals are of distinctly different sizes.
- Porphyritic: Large, well-formed crystals (called phenocrysts ) are embedded in a finer-grained or glassy matrix ( groundmass ). This indicates a two-stage cooling history. Examples: Porphyritic granite, Andesite .
- Poikilitic: Large host crystals ( oikocrysts ) enclose numerous smaller minerals ( chadacrysts ) within them. Example: Olivine within hornblende .
4. Special Textures:
- Graphic Texture: An intergrowth of quartz and feldspar that resembles cuneiform writing. Example: Pegmatite .
- Vesicular: Voids or pores (vesicles) created by the escape of gas bubbles during the cooling of lava. Examples: Pumice, Scoria .
- Amygdaloidal: When vesicles are later filled with secondary minerals (like calcite, quartz). Example: Amygdaloidal basalt .
Or
(b) Explain the structures found in metamorphic rocks with the help of neat well-labelled diagrams.
Ans. Structures in metamorphic rocks are large-scale or macroscopic features that define the overall appearance of the rock. They are primarily caused by the effects of directed pressure during metamorphism. These structures are broadly divided into two main groups: foliated and non-foliated. 1. Foliated Structures Foliation refers to the parallel alignment of platy or elongated minerals in a rock due to directed pressure. This alignment gives the rock a tendency to split into layers or bands. Foliation becomes more developed with increasing metamorphic grade.
- Slaty Cleavage: This develops in low-grade metamorphism. Microscopic platy minerals like mica align perpendicular to the direction of pressure, causing the rock to split easily into thin, flat sheets. This is the characteristic structure of Slate . (Diagram description: Show a set of parallel lines representing the alignment of microscopic mica minerals, resulting in a tendency to break into thin layers. Direction of pressure (large arrows) is perpendicular to the alignment.)
Diagram of Slaty Cleavage Lines showing parallel aligned microscopic micas. Pressure direction (large arrows) is perpendicular to the alignment.
- Phyllitic Structure: This results from slightly higher-grade metamorphism than slaty cleavage. The mica grains are larger than in slate but still microscopic. This alignment gives the rock’s surfaces a silky or satiny sheen. It is found in Phyllite . (Diagram description: Similar to slaty cleavage, but indicate slightly wavy surfaces and a lustrous appearance.)
Diagram of Phyllitic Structure Wavy, parallel aligned mica grains creating a shiny surface.
- Schistose Structure (Schistosity): This develops in medium- to high-grade metamorphism. The mica and other platy minerals (like muscovite, biotite) are large enough to be seen with the naked eye. These minerals show a distinct parallel alignment, causing the rock to break easily. This is characteristic of Schist . (Diagram description: Show clearly visible, larger, platy minerals (like micas) all aligned in the same direction.)
Diagram of Schistosity Large flakes of mica, visible to the naked eye, aligned in parallel.
- Gneissic Banding: This is a feature of high-grade metamorphism. Minerals segregate into alternating bands of light-colored (quartz, feldspar) and dark-colored (biotite, hornblende) minerals. These bands are often contorted and irregular. This structure is found in Gneiss . (Diagram description: Show alternating, often folded, bands of light and dark colored minerals.)
Diagram of Gneissic Banding Segregated, thick bands of light (felsic) and dark (mafic) minerals.
2. Non-Foliated Structures
These structures show no preferred orientation of minerals, giving the rock a massive, granular appearance. This typically occurs when directed pressure is negligible (as in contact metamorphism) or when the rock is composed mainly of equant minerals (like quartz, calcite).
- Granoblastic: A structure composed of interlocking, equigranular crystals of roughly equal size. It is common in Marble (metamorphosed limestone) and Quartzite (metamorphosed sandstone).
- Hornfelsic: A fine-grained, dense, and hard structure characteristic of the rock Hornfels , produced by contact metamorphism.
4. (a) (i) Discuss the factors affecting the textures in metamorphic rocks. 5
Ans. The texture of metamorphic rocks, i.e., the size, shape, and arrangement of their mineral grains, is controlled by several factors. These factors work together to determine how a rock changes during metamorphism. The main factors are:
- Temperature: Temperature is a major driver of metamorphism. Increasing temperature increases the rate of chemical reactions and promotes the recrystallization of minerals. In general, higher temperatures favour the growth of larger mineral crystals. For example, low-grade metamorphism produces fine-grained slate, whereas high-grade metamorphism produces coarse-grained gneiss.
- Pressure: There are two types of pressure – confining and directed.
- Confining Pressure: This acts equally in all directions and increases with depth. It causes minerals to transform into denser structures.
- Directed Pressure (or Differential Stress): This is stronger in one particular direction and is associated with tectonic forces. It is responsible for the development of foliation in metamorphic rocks, as it causes platy and elongate minerals to align perpendicular to the direction of stress. Slaty cleavage, schistosity, and gneissic banding are direct results of directed pressure.
- Nature of the Protolith: The mineralogical and chemical composition of the protolith directly determines what new metamorphic minerals can form. For example, a pure quartz sandstone will simply recrystallize into quartzite, while an impure, clay-rich limestone can form a complex marble with a variety of silicate minerals (like garnet, pyroxene).
- Chemically Active Fluids: Fluids such as water and carbon dioxide, present in the pore spaces of a rock, play a crucial role in metamorphism. These fluids facilitate chemical reactions by transporting ions from one place to another, speeding up the process of mineral transformation and recrystallization. This process, where the bulk chemical composition of the rock may be altered, is called metasomatism.
(ii) What are ultramafic rocks ? Discuss the megascopic characters of peridotite. 5
Ans. Ultramafic rocks are igneous rocks that are composed almost entirely of mafic minerals. According to the IUGS definition, they contain more than 90% mafic minerals, such as olivine and pyroxene. They have very little or no feldspar (<10%). These rocks are very low in silica (typically <45% SiO₂) but very rich in magnesium and iron. Most ultramafic rocks are plutonic and are believed to originate in the Earth’s mantle. Peridotite, dunite, and pyroxenite are common examples. Megascopic Characters of Peridotite: Peridotite is a major ultramafic plutonic rock and the main component of the upper mantle. Its megascopic (hand specimen) characters are as follows:
- Colour: It is typically a dark-coloured rock, ranging from green to a dark greenish-black. The colour is primarily due to its dominant mineral, olivine. When weathered, it can appear brownish or reddish-brown.
- Texture: It is a holocrystalline and phaneritic rock, meaning it is composed entirely of coarse crystals that are visible to the naked eye. The crystals are often equigranular.
- Mineral Composition: Its main mineral is olivine , which appears as glassy, green grains. The second major mineral is pyroxene (augite or enstatite), which is typically dark green to black and appears more blocky than olivine. Accessory minerals like chromite or garnet may also be present in small amounts.
- Density: It is a very dense and heavy rock, with a specific gravity between 3.0 and 3.3 g/cm³, owing to the high concentration of iron and magnesium-rich minerals.
Or
(b) (i) Describe the five commonly found forms of igneous rock with the help of neat well-labelled diagrams. 5
Ans. Igneous forms or bodies are the geometric shapes created when magma solidifies within the Earth’s crust (intrusive) or flows on the surface (extrusive). Five common intrusive forms are described below:
- Sill: A sill is a tabular, sheet-like igneous body that has been intruded parallel to the bedding of the surrounding sedimentary rocks or the foliation of metamorphic rocks. It is concordant, meaning it does not cut across the existing rock layers. The thickness of sills can range from a few centimeters to hundreds of meters. (Diagram description: Show a horizontal band of igneous rock between horizontal sedimentary layers, labelled as ‘Sill’.)
Diagram of Sill and Dyke Show horizontal layers (host rock). Label a horizontal intrusion as ‘Sill’ and a vertical cross-cutting intrusion as ‘Dyke’.
- Dyke: A dyke is a tabular, wall-like igneous body that cuts across the layers of the host rock. It is discordant. Dykes often form by magma filling existing fractures or faults and frequently occur in groups called dyke swarms.
- Laccolith: A laccolith is a mushroom-shaped concordant intrusion with a flat base and a domed upper surface. It forms when viscous magma is intruded between layers and pushes the overlying strata upwards. (Diagram description: Show horizontal layers that are bent upwards over a dome-shaped igneous body. Label the body as ‘Laccolith’.)
Diagram of Laccolith and Lopolith Show a mushroom-shaped intrusion (‘Laccolith’) and a saucer-shaped intrusion (‘Lopolith’) within host rock layers.
- Lopolith: A lopolith is a large, saucer-shaped concordant intrusion with a sunken central portion. It is thought to form from the intrusion of less viscous magma, where the weight of the magma causes the underlying strata to sag.
- Batholith: A batholith is a very large, irregularly shaped discordant plutonic body with no known floor. They are composed of granitic-type rocks and can cover areas of more than 100 square kilometers on the surface. Batholiths form the core of mountain ranges and are considered the frozen remnants of magma chambers. (Diagram description: Show a huge, irregular, bottomless igneous body cutting through surrounding rocks and exposed at the surface. Label it as ‘Batholith’.)
Diagram of a Batholith Show a massive, irregular igneous body underlying a mountain range.
(ii) Discuss any five types of commonly occurring primary structures in sedimentary rocks. 5
Ans. Primary structures are features that form during or shortly after the deposition of sediments, before the rock becomes lithified. They provide crucial information about the depositional environment, flow direction, and other conditions. Five common primary structures are:
- Stratification or Bedding: This is the most common feature of sedimentary rocks. It appears as layers (called strata or beds) of different grain size, composition, or colour. Each layer represents a single depositional event. The surface between two layers is called a bedding plane.
- Graded Bedding: This describes a gradual decrease in grain size from the bottom to the top of a single bed. The largest particles are at the base, and the finest particles are at the top. This structure is typically formed by turbidity currents, where heavier particles settle first as a sediment-laden current slows down.
- Cross-bedding: This is a set of layers that are inclined at an angle to the main bedding plane. It is formed by the deposition of sediment by a unidirectional current of water or air (e.g., river, dune). The direction of the inclined layers (foresets) indicates the direction of the ancient current flow.
- Ripple Marks: These are small, wave-like ridges formed on the surface of sand by the action of moving water or wind.
- Symmetrical ripples are formed by a two-directional, oscillating flow (like waves on a beach).
- Asymmetrical ripples are formed by a one-directional flow (like a river or wind) and indicate the direction of flow.
- Mud Cracks: These are polygonal cracks that form when fine-grained sediment like mud or clay dries out and shrinks. Their presence indicates an environment that was alternately wet and dry, such as a tidal flat or the edge of an ephemeral lake. When these cracks are filled with later sediment, they can be preserved in the rock record.
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