การศึกษาหินอัคนีในสนาม 121

“หินอัคนีเปนหินท่ีเกิดจากหินท่ีอยูใตผิวโลกกวา 40-60 กิโลเมตร หลอมเหลวและปะทุข้ึนสูผิวดิน เห็นเปนภูเขาไฟ หรือแทรกดันข้ึนมาและเย็นตัวกอนท่ีจะปะทุสูผิวดิน กระบวนการเกิดหินอัคนีมีอยูอยางตอเน่ือง

อนัเปนผลสืบเน่ืองมาจากกระบวนการแปรสัณฐานของแผนเปลือกโลก (plate tectonics)”

4.1 ธรรมชาติของหินอัคน ี(Nature of igneous rocks) หินหลอมเหลวไดคลายกับน้ําแข็งหลอมเหลวกลายเปนน้ํา เม่ือหินอยูในสภาวะท่ีมีอุณหภูมิสูง

มากจนถึงจุดหลอมเหลว หินจะหลอมเหลว และเม่ืออุณหภูมิตํ่าลง หินท่ีหลอมเหลวจะตกผลึกกลายเปนหินแข็ง ภาพการปะทุของภูเขาไฟพรอมการไหลของธารลาวา (lava flow) สีแดงออกมาจากปลองภูเขาไฟ มีปรากฏใหเห็นในภาพขาวเกือบทุกป ซ่ึงลาวาเปนลักษณะของหินท่ีถูกใหทําหลอมเหลวใตผิวดิน ตอมาเกิดการดันตัวข้ึนมาสูผิวดิน (รูปท่ี 4.1) ท้ังนี้เพราะเม่ือหินหลอมเหลวมีความหนาแนนนอยกวาหินขางเคียงท่ีไมไดหลอมเหลว ดังนั้นหินหลอมเหลวจึงถูกดันใหลอยตัวสูงขึ้น การดันตัวของหินหลอมเหลวตองเอาชนะท้ังแรงดึงดูดของโลก และแรงดันจากน้ําหนักกดทับ (overburden pressure) ดังนั้นหากหินหลอมเหลวมีแรงดันสูงจะปะทุข้ึนสูผิวโลก แตหากมีแรงดันตํ่าจะเย็นตัวอยูใตผิวดิน หากหินหลอมเหลวเกิดการเย็นตัวและตกผลึกกลายเปนหินกอนถึงผิวดิน เรียกหินนั้นวา “หินอัคนีแทรก

ซอน (intrusive or plutonic igneous rocks)” แตถาหากหินหลอมเหลวปะทุสูผิวดินและแข็งตัวเปนหิน

เรียกหินนั้นวา “หินอัคนีปะทุ (extrusive or volcanic igneous rocks)” รูปท่ี 4.2 แสดงวัฏจักรของการเกิดหินในเปลือกโลก พบไดท้ังการปะทุเปนภูเขาไฟ และการเย็นตัวใตผิวดิน รูปท่ี 4.3 แสดงภาพตัดขวางบริเวณการมุดตัวของแผนโลกทําใหหินในเปลือกโลกจมลงสูใตผิวดิน และเกิดการหลอมเหลวเปนหินหนืด รูปท่ี 4.2 และ 4.3 ควรพิจารณาใหเขาใจ เพราะเปนรูปพื้นฐานท่ีดีท่ีแสดงท้ังวัฏจักรของหินและกระบวนการแปรสัณฐาน ท่ีสัมพันธกับกระบวนการเปล่ียนแปลงของโลก (the dynamic Earth)

122 ธรณีวิทยาภาคสนาม

รูปท่ี 4.1 ภาพบนซายมือเปนภาพตัวอยางแสดงการปะทุของหินหนืดที่เคล่ือนตัวมาจากความลึกกวา 40-60

กิโลเมตร ใตผิวดิน ภาพบนขวามือเปนภาพตัวอยางแสดงหินหนืดที่เย็นตัวลงกลายเปนหินแข็ง ในภาพพบลักษณะการไหลของหินหนืดขณะยังรอน ภาพลางซายมือ เปนภาพแสดงลักษณะที่หลงเหลือเปนชองวาที่เกิดจากฟองอากาศที่ถูกขับออกมาเม่ือหินหนืดไหลออกสูผิวดิน และภาพลางขวามือ เปนภาพแสดงลักษณะของเม็ดเศษหินที่ถูกพนขึ้นสูอากาศ จากน้ันตกลงมาทับถม (ภาพบนซายมือโดย B. M. Gunn เผยแพรภาพทางอินเตอรเน็ต สวนภาพบนและลางขวามือ ถายจากหินโผลในบริเวณ ลํานารายณ จังหวัดลพบุรี ภาพลางซายมือถาย จากหินตัวอยางบริเวณสวนหิน ภาควิชาเทคโนโลยีธรณี คณะเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยขอนแกน (สองภาพลาง เพียงตา สาตรักษ ถายภาพ)

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 123

รูปท่ี 4.2 การเกิดของหินอัคนีในบริเวณขอบของแผนเปลือกโลก และวัฏจักรของหินที่มีการเกิดใหมของหินหมุนเวียนตลอดเวลา (ภาพปรับปรุงจาก Monroe and Wicander, 1998)

รูปท่ี 4.3 ลักษณะแผนทวีปและแผนมหาสมุทร บริเวณเขตการมุดตัวของแผนทวีป (subduction zone) และความหนาแนนโดยเฉล่ียของเปลือกโลกที่เปนแผนดิน (continental crust) และมหาสมุทร (oceanic crust) สวนความหนาแนนของหินหนืดประมาณ 2,400-2,650 กิโลกรัมตอลูกบาศกเมตร (ภาพปรับปรุงจาก Plummer and McGeary, 1991)

124 ธรณีวิทยาภาคสนาม

หินหลอมเหลว หรือ “หินหนืด (magma)” ท่ีพนออกสูผิวดิน เรียกช่ือใหมวา “ลาวา (lava)” หินหลอมเหลวหรือหินหนืดยังมีหลายคนท่ีเขาใจผิดวา เปนหินในสวนของเนื้อโลก (mantle) หรือสวนของเนื้อโลกเปนหินหนืดท้ังหมด โดยท่ีเปลือกโลก ลอยอยูบนทะเลหินหนืด ซ่ึงเปนการเขาใจท่ีผิด หินในสวนของเนื้อโลกเปนหินท่ีมีความหนาแนนประมาณ 3,300 กิโลกรัมตอลูกบาศกเมตร ไดแก หิน เพริโดไทต (peridotite) ไพรอกซิไนต (pyroxenite) และ ดูไนต (dunite) ซ่ึงหินหนืดเปนหินท่ีเปลือกโลกถูกทําใหหลอมเหลวมีความหนาแนนประมาณ 2,400-2,650 กิโลกรัมตอลูกบาศกเมตร ความหนาแนนของหินท่ีเปลือกโลกที่เปนทวีป (continental crust) มีความหนาแนนเฉล่ียประมาณ 2,850 กิโลกรัมตอลูกบาศกเมตร (รูปท่ี 4.3) แตกตางจากหินท่ีเนื้อโลกมาก ดังนั้นเนื้อโลกจึงไมใชหินหนืด ลักษณะหินในเนื้อโลกมีคุณสมบัติเปนของแข็งกึ่งพลาสติก มีคาความหนืด (viscosity) ประมาณ 10 22-1023 ปวส (poise) ขณะท่ีหินหนืด (magma) เชน หินหนืดบะซอลต มีคาความหนืดประมาณ 10-103 ปวส หรือ หินหนืดของไรโอไลต มีคาความหนืดประมาณ 109-1011 ปวส (คาความหนืดเม่ือเทียบกับน้ํา น้ํามีคาความหนืดท่ีอุณหภูมิ 30 oC ประมาณ 0.008 ปวส) ดังนั้นเปลือกโลกไมไดลอยอยูบนทะเลหินหนืดตามท่ีหลายๆ คนเคยเขาใจ

รูปแบบการแทรกของหินหนืดมีท้ังแบบท่ีเปนลําข้ึนมาตามแนวแตก (fissures) แทรกใตฐานของเปลือกโลก (magma underplating) หรือแทรกในเปลือกโลก ดังแสดงในรูปท่ี 4.4 การแทรกของหินหนืดและแข็งตัวในเปลือกโลกเปนการเพิ่มความหนา (crustal thickening) ของเปลือกโลก ทําใหเกิดกระบวนการยกตัวของเปลือกโลกได หากเปนการแทรกท่ีมีปริมาณมาก อาจพบเปนคาความผิดปกติของคาความหนาแนนท่ีฐานของเปลือกโลก เนื่องจากความหนาแนนของหินหนืดนอยกวาความหนาแนนของหินขางเคียง เช่ือวาการเกิดในลักษณะเชนนี้ในบริเวณใตภูเขาสูง จะทําใหใตภูเขาไมมีราก (root) หยั่งลึกคลายๆ กับภาพสะทอนของภูเขาปรากฏใตช้ันโมโฮ อาทิเชน หากภูเขาสูงกวาบริเวณขางเคียง 1 กิโลเมตร จะไดรากหยั่งลงในสวนของเปลือกโลกใตภูเขาลึกกวาบริเวณขางเคียง 6-8 กิโลเมตร ซ่ึงปรากฏการณในลักษณะน้ี รูจักในนามของสมมติฐาน “แอรี รูท (Airy root)” แตถาสํารวจพบวาใตภูเขาไมมีรากหยั่งลึก แสดงวานาจะเปนหินหนืดแทรกและเย็นตัวอยูใตภูเขา ทําใหเกิดความหนาแนนแตกตางกันระหวางบริเวณภูเขาและพ้ืนท่ีขางเคียง เม่ือมวลของหินท่ีบริเวณภูเขาและขางเคียง มีความหนาแนนไมเทากัน แตปรากฏวาภูเขาทรงตัวอยูได แสดงวา เกิดความสมดุล (crustal balance) ท่ีเปลือกโลก โดยใตภูเขาไมจําเปนตองมีรากหยั่งลึกลงสูช้ันโมโฮและเนื้อโลก ซ่ึงเปนไปตามตามสมมติฐานของ “แพท (Patt )”

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 125

รูปท่ี 4.4 ลักษณะการแทรกซอนของหินหนืดขึ้นสูเปลือกโลก ในภาพแสดงความหนาของเปลือกโลกที่เปนแนวเทือกเขาที่ขอบแผนโลก (subduction zone) หนามากกวาสวนที่ไมอยูในบริเวณการมุดตัว (ภาพปรับปรุงจาก Plummer and McGeary, 1991)

ในการศึกษาธรณีวิทยาภาคสนาม ปญหาทาทายท่ีเราตองอธิบาย เม่ือพบหินอัคนีในพื้นท่ีสํารวจ

ไดแก

♦ หินอัคนีแทรกซอนแข็งตัวเม่ือไร และท่ีความลึกจากผิวดินเทาไร หรือหากเปนหินอัคนีปะทุ หินนั้นปะทุสูผิวโลกเม่ือไร

♦ หินท่ีพบเปนหินอัคนีแทรกซอน หรือหินอัคนีปะทุ และดันข้ึนมาในบริเวณสวนใดของแผนเปลือกโลก

♦ หินอัคนีแทรกซอนหรือปะทุ มีความสัมพันธกับหินขางเคียงอยางไร

♦ ขอบเขตของหินอัคนีความกวางมากนอยอยางไร

♦ รูปรางของหินอัคนี มีรูปรางอยางไร เปน พนังแทรกช้ัน (sill) พนัง (dike) บาโทลิท (batholith) ลาโคลิท (laccoliths) หรือ อ่ืนๆ

♦ แหลงท่ีมาของหินหนืด (parent rocks) มาจากท่ีใด

♦ มีแรเศษฐกิจอะไรบางท่ีพบรวมกับหินอัคนี ♦ หินอัคนีมีความสัมพันธกับภูมิประเทศขางเคียงอยางไร

♦ หินอัคนีแทรกผานหินทองท่ีอะไรมาบาง

♦ ทําไมหินอัคนีแทรกซอนในบริเวณนี้จึงโผลสูผิวดิน

♦ ฯลฯ

126 ธรณีวิทยาภาคสนาม

4.1.1 ลักษณะทั่วไปของหินอัคนีและการเกิดหินหนืด หินอัคนี คือ หินท่ีเกิดจากการแข็งตัวของหินหนืด (magma) แบงออกเปน 2 ประเภท คือ หิน

อัคนีปะทุ (extrusive rocks) และหินอัคนีแทรกซอน (intrusive rocks) หินอัคนีปะทุจะพนหินหนืดออกสูผิวดิน สวนหินอัคนีแทรกซอนจะแทรกอยูใตผิวดินที่ระดับความลึกตางๆกัน ทําใหการเย็นตัวของหินอัคนีแทรกซอนเปนไปอยางชาๆ จึงทําใหเกิดการตกผลึกเกาะติดกันของเม็ดแร ขณะท่ีหินอัคนีจะปะทุเย็นตัว อยางรวดเร็วทําใหระยะเวลาของการตกผลึกส้ัน อีกท้ังผลึกมีขนาดเล็กมาก มองดวยตาเปลาไมเห็น ดวยเหตุนี้จึงตองอาศัยการสังเกตรูปผลึกดวยตาเปลาและควรระบุวาเปนหินอัคนีปะทุ หรือแทรกซอน หินหนืดเกิดจากการหลอมเหลวของหินในเปลือกโลกท่ีเปนท้ังเปลือกมหาสมุทรและเปลือกทวีป หลอมเหลวท่ีอุณหภูมิประมาณ 600-1,300oC ซ่ึงแสดงวาหินหนืดตองเกิดท่ีใตผิวดิน ท้ังนี้เพราะใตผิวดิวจะมีอุณหภูมิจะสูงข้ึนเร่ือยๆ โดยเฉล่ียทุกๆ หนึ่งกิโลเมตร จะมีอุณหภูมิเพิ่มประมาณ 25-30oC (geothermal gradient) หินหนืดพบท่ีความลึกประมาณ 60-100 กิโลเมตรใตผิวดินลงไป แตจากตัวเลขท่ีแสดงความลึกของหินหนืดท่ีพบในการศึกษาจากสนาม เม่ือคํานวณจากคาการเพิ่มของอุณหภูมิท่ีผิวโลก ความลึกท่ีเกิดหินหนืดควรประมาณ 30-40 กิโลเมตร แตทําไมจึงพบท่ีความลึกคอนขางมากกวาคาท่ีคํานวณจากอัตราการเพ่ิมของอุณหภูมิ สาเหตุท่ีเปนเชนนี้เพราะ “จุดหลอมเหลวของหินจะสูงขึ้น

เม่ือมีความดันสูงขึ้น” โดยท่ีใตผิวโลกมีความดันเพิ่มข้ึนเร่ือยๆ เนื่องจากนํ้าหนักกดทับ ดังนั้นระยะท่ีเกิดหินหนืดจึงอยูท่ี 60-100 กิโลเมตร

น้ําหนักกดทับ (lithostatic pressure) สามารถคํานวณปริมาณได โดยที่คาของความดันจาก

น้ําหนักกดทับ (σ) ข้ึนอยูกับ คาความหนาแนนของหิน (ρ) คาความลึก (h) และคาความถวงของโลก

(g) โดยสามารถคํานวณไดจากสูตร σ = ρgh ดังนั้นถากําหนดใหความหนาแนนเฉล่ียของหินมีคา 2,850 กิโลกรัมตอลูกบาศกเมตร ลึก 1,000 เมตร คาความเรงโนมถวงของโลก 9.8 m/s2 จะไดความดัน

(σ) = 2,850 x 1,000 x 9.8 = 2.79 x 107 ปาสคาล (Pascal) หรือ 279 บาร (Bar) (สวนใหญเม่ือพูดถึงความดัน หนวยท่ีใชเปน บาร หรือ กิโลบาร แมวาจะกําหนดใหเปน SI unit ท้ังหมด แตดวยความเคยชิน และคุนเคย จึงมักเห็นในหนังสือตําราทางธรณีวิทยาตางๆ ใชหนวยความดันเปน บาร หรือ กิโลบาร ซ่ึงเทียบงายๆ คือ 1 กิโลบาร มีคาเทากับ 108 ปาสคาล

การพิจารณาจุดหลอมเหลวของแรใตผิวดินตองคํานึงถึงผลของการเพิ่มความดันดวย เชน แรเม่ือมีความดันปกติ มีจุดหลอมเหลวท่ี 1,000oC แตเม่ือเพิ่มความดันใหเทากับความดันท่ีความลึก 40 กิโลเมตรใตผิวดิน จุดหลอมเหลวของแรจะสูงข้ึนเปน 1,300oC เปนตน ดังนั้นหินหลอมเหลวใตผิวโลก

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 127

จึงมีอุณหภูมิสูงข้ึน และดวยเหตุนี้จึงสามารถอธิบายไดวา หินท่ีเปนสวนประกอบของเนื้อโลกจะไมหลอมเหลว เพราะอุณหภูมิในเนื้อโลกยังไมสูงพอที่จะทําใหหินในเนื้อโลกหลอมเหลว และเนื่องจากบริเวณเนื้อโลกมีความดันสูง จึงสงผลใหจุดหลอมเหลวของหินในเนื้อโลกถูกปรับใหสูงข้ึนดวย หินในเนื้อโลกท่ีสวนใหญเปนหินเพอริโดไทต ไพรอกซีไนต และ ดูไนต มีจุดหลอมเหลวสูงกวาอุณหภูมิในเนื้อโลก ลักษณะของเนื้อโลกจึงเปนหิน

ปจจัยท่ีควบคุมการหลอมเหลวของหิน การหลอมเหลวของหินข้ึนอยูกับ (1) แรองคประกอบในหิน (mineral composition) ซ่ึงโดยท่ัวไปหินหลอมเหลวจะคอยๆ หลอมเหลวบางสวน (partial melting) ไมเหมือนกับน้ําแข็งหลอมเหลวกลายเปนน้ํา ท่ีหลอมเหลวหมดท้ังกอน ท้ังนี้เพราะนํ้าแข็งมีเพียงแรชนิดเดียว เม่ือน้ําหลอมเหลวจึงหลอมเหลวจนหมด แตสําหรับหินท่ีประกอบดวยแรหลายๆ ชนิดรวมกัน จุดหลอมเหลวของแรแตละชนิดไมเหมือนกัน แรท่ีมีจุดหลอมเหลวตํ่าจะหลอมเหลวกอน เราจึงไดการหลอมเหลวเพียงบางสวน (partial melting) แรประกอบหินจึงเปนปจจัยสําคัญตอการหลอมเหลว (2) ความดัน (pressure) โดยท่ีเม่ือความดันมากจุดหลอมเหลวของหินสูงข้ึนกวาปกติ ดังนั้นจุดหลอมเหลวกับความดันจึงมีความสัมพันธกัน ความดันจึงเปนปจจัยท่ีมีผลตอการหลอมเหลว และ (3) น้ํา (water) การที่มีน้ําอยูในหิน จะทําใหจุดหลอมเหลวของหินลดลง เชน น้ําแข็งจะหลอมเหลวท่ี 0oC แตเม่ือเราใสเกลือลงไปในนํ้าแข็ง จุดหลอมเหลวลดลง เชนเดียวกับหิน หากมีน้ําอยูในหินจะทําใหจุดหลอมเหลวลดลง น้ําจึงเรงใหหินหลอมเหลวท่ีอุณหภูมิตํ่ากวาปกติ

หินท่ีหลอมเหลวเปนหินท่ีมาจากสวนของเปลือกโลก ท้ังจากเปลือกทวีปหรือเปลือกมหาสมุทร และบางสวนท่ีมาจากหินในเนื้อโลก ซ่ึงความหนาแนนของหินนอยกวาความหนาแนนของเนื้อโลก (ระหวางความหนาแนน 2,650 กับ 3,300 กิโลกรัมตอลูกบาศกเมตร ดังแสดงในรูปท่ี 4.3) ดังนั้นหินท่ีหลอมเหลวจึงมีการเคล่ือนตัวข้ึนสูท่ีสูง (เขาหลักของเบายอมดันตัวลอยเหนือของหนัก) เชน อาจเคล่ือนสูผิวโลก หรืออาจเคล่ือนแทรกอยูใตผิวโลก ปกติมีระยะการเคลื่อนจากจุดท่ีหลอมเหลวประมาณ 40-60 กิโลเมตร แตอาจมากหรือนอยกวาก็ได

ความสัมพันธของหินอัคนีกับกระบวนการแปรสัณฐาน ( Regional tectonics) จากกระบวนการแปรสัณฐานของแผนเปลือกโลก (plate tectonics) ซ่ึงเปนท่ีทราบโดยท่ัวไป เปลือกโลกจะแบงเปนแผนยอยๆ และท่ีขอบของแผนโลกจะมีการชนกันในรูปแบบตางๆ หรือการเคล่ือนตัวออกจากกัน อีกท้ังยังพบวาขอบของแผนโลกมีความสัมพันธกับการเกิดของหินหนืด ซ่ึงขอบของแผนโลกแบงออกเปน 4 ประเภทไดแก

128 ธรณีวิทยาภาคสนาม

(1) บริเวณขอบแผนโลกท่ีมีการสรางตัว (constructive plate margins) หรือ บริเวณแนวภูเขาไฟกลางมหาสมุทร (mid oceanic ridges) (รูปท่ี 4.5) ซ่ึงเปนบริเวณท่ีแผนมหาสมุทร 2 แผนแยกออกจากกัน ทําใหมีหินหนืดไหลออกมา เกิดการสรางเปนแผนมหาสมุทร (oceanic crust) ตามแนวแยก

(2) บริเวณขอบของแผนโลกถูกทําลาย (destructive plate margins) (รูปท่ี 4.5) เปนบริเวณท่ีแผนเปลือกโลก 2 แผน ชนกัน โดยมีอีกแผนมุดลงไปอยูใตอีกแผน สําหรับเขตของการมุดตัวนั้น (subduction zone) เปลือกโลกท่ีมุดลงไปจะถูกหลอมเปนหินหนืด ซ่ึงทําใหเราพบแนวภูเขาไฟท่ีปะทุข้ึนมาบริเวณขอบของแผนเปลือกโลกที่วางอยูบนแผนท่ีมุดลงไป เราสามารถบงบอกมุมเทของแผนที่มุดลงได โดยดูจากขอบเขตการปะทุข้ึนมาของแนวภูเขาไฟ ถาอยูหางจากขอบมากแสดงวามีมีมุมเทนอย

(3) บริเวณขอบท่ีมีการเล่ือนไถล ในบริเวณนี้แผนโลกจะไมถูกสรางหรือถูกทําลาย (conservative plate margin) รูปท่ี 4.5 แสดงถึงบริเวณแผนโลกท่ีเล่ือนสวนทางกัน หรือเล่ือนไปดานขาง ในลักษณะท่ีมีความเร็วไมเทากัน มีการไถลไปโดยไมมีแผนใดถูกทําลาย ดังนั้นการเกิดหินหนืดบริเวณขอบของแผนเปลือกโลกในสวนนี้ แทบไมเกิดข้ึนเลย

(4) บริเวณเขตท่ีชนกันของแผนโลก (collision zone) เปนบริเวณท่ีแผนทวีปชนกันและไมมีการมุดตัว นั่นคือแผนมหาสมุทรท่ีมุดลงไปถูกทําลายไปแลว เหลือสวนท่ีเปนแผนทวีป ทําใหเกิดการชนกันเพียงอยางเดียวเพราะความหนาแนนของแผนทวีปเทากัน จึงไมมีแผนใดยอมมุดลงไปสูช้ันเนื้อโลก (mantle) บริเวณนี้พบหินหนืดท่ีเปนผลพวงจากการหลอมเหลวของแผนมหาสมุทรท่ีมุดลงไป (oceanic crust)

หินอัคนีกวา 90% พบท่ี (1) บริเวณขอบแผนโลกท่ีมีการสรางตัว (constructive plate margins) หรือ บริเวณแนวภูเขาไฟกลางมหาสมุทร (mid oceanic ridges) (2) บริเวณขอบของแผนโลกถูกทําลาย (destructive plate margins) หรือ เขตการมุดตัว (subduction zone) (3) บริเวณเขตท่ีชนกันของแผนโลก (collision zone) และ (4) บริเวณ จุดหรือเขตความรอนสูง (hot spots) ภายในแผนโลก (ท่ีใดก็ไดท่ีไมใชขอบของแผนโลก) ซ่ึงจุดหรือเขตความรอนสูง (hot spots) เปนบริเวณท่ียกเวนท่ีไมไดอยูท่ีขอบของแผนโลก

บริเวณแนวภูเขาไฟกลางมหาสมุทร (mid oceanic ridge) แหลงท่ีใหหินหนืด (source of magma) สวนใหญอยูไกลจากบริเวณแนวภูเขาไฟกลางมหาสมุทร แตมีบางสวนท่ีมาจากตรงกลางรอยแยก (spreading center) ซ่ึงตรงกลางรอยแยกเปนท่ีรูจักกันโดยท่ัวไปวาเปนสวนท่ีบางท่ีสุดของเปลือก

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 129

มหาสมุทร เพราะเนื้อโลก (mantle) แทบจะอยูติดกับพื้นสมุทร (รูปท่ี 4.5) ตรงบริเวณนี้มีการไหลของหินหนืดพวกแกบโบร และบะซอลต ตรงสวนนี้ท่ีหินของเนื้อโลกเกิดการหลอมเหลวเน่ืองจากมีความดันลดลง เพราะเนื้อโลกถูกดันตัวใหสูงข้ึน (upwelling) เนื้อโลกจึงถูกทําใหหลอมเหลว เนื่องจากผลของการลดลงของความดัน (pressure-release-melting) การหลอมเหลวของเนื้อโลกเกิดประมาณ 1-10% เปนการหลอมเหลวบางสวน (partial melting) ดังนั้นจึงพบเศษหินเพอริโดไทตหลอมเหลว ใหเปนหินแกบโบรในบริเวณเปลือกมหาสมุทร

รูปท่ี 4.5 บริเวณขอบของแผนโลก (plate margin) ที่พบหินหนืด หมายเลข 1 ในรูปเปนบริเวณขอบแผนโลกที่มีการสรางตัว (constructive plate margins) หรือ บริเวณแนวภูเขาไฟกลางมหาสมุทร (mid oceanic ridges) หมายเลข 2 ในรูปเปนบริเวณขอบของแผนโลกถูกทําลาย (destructive plate margins) หรือ เขตการมุดตัว (subduction zone) และหมายเลข 3 ในรูปเปนบริเวณขอบที่มีการเล่ือนไถล แผนโลกไมถูกสรางหรือทําลาย (conservative plate margin) (ภาพปรับปรุงจาก Plummer and McGeary, 1991)

บริเวณเขตการมุดตัวของแผนโลก (subduction zone) เปนบริเวณท่ีพบในแนวท่ีเรียกวา แนว

ภูเขาไฟ (ring of fire) ซ่ึงเปนแนวท่ีมีการมุดตัวของแผนโลก (plate) ลงไปใตแผนโลกอีกแผน เปลือกโลกท่ีมุดตัวจะมีแรท่ีมีองคประกอบของน้ําอยูดวย เชน แรพวกแอมฟโบล แรดินเหนียว และแรไมกา และแผนโลกท่ีมุดลงไปจะเย็นกวาหินในเนื้อโลก (mantle) หรือเย็นกวาหินบริเวณขางเคียงท่ีแผนโลกมุดลงไป ทําใหหินของแผนโลกท่ีมุดเกิดการหลอมเหลว น้ําจะถูกปลดปลอยออกมาจากแรท่ีมีน้ําเปนองคประกอบอยูดวย ท้ังนี้เพราะแรเหลานี้จะเสถียรเม่ืออุณหภูมิตํ่า แตเม่ืออุณหภูมิสูง แรจะไมเสถียร แรจะสลายตัว ดังนั้นน้ําท่ีถูกขับออกมาชวยลดอุณหภูมิของจุดหลอมเหลวของหินลง ทําใหหินหลอมเหลว

130 ธรณีวิทยาภาคสนาม

เกิดข้ึนไดท่ีอุณหภูมิตํ่า จึงเห็นแนวการปะทุของหินภูเขาไฟ ในบริเวณท่ีแผนโลกมุดตัว หินหนืดท่ีได หากเปนบริเวณแผนมหาสมุทรจะได แกบโบร-ไดออไรต สําหรับหินอัคนีแทรกซอน หรือ บะซอลต-แอนดีไซต สําหรับหินอัคนีปะทุ หากเปนแผนทวีปจะได ไดออไรต-แกรนิต สําหรับหินอัคนีแทรกซอน หรือ แอนดีไซต-ไรโอไลต สําหรับหินอัคนีปะทุ

บริเวณเขตท่ีชนกันของแผนโลก (collision zone) เปนบริเวณท่ีทวีปกับทวีปชนกัน แสดงถึงการมุดของแผนมหาสมุทรส้ินสุดลง ทําใหยังมีช้ินสวนของแผนมหาสมุทรหลงเหลืออันเปนแหลงของหินหนืดท่ีสามารถปะทุข้ึนมาได แตเม่ือเวลาผานไป การปะทุของหินหนืดจะหยุดหายไป เชน บริเวณขอบของเทือกเขาเพชรบูรณ (Petchaboon fold belt) ในประเทศไทย พบแนวของภูเขาไฟเกา แสดงวาเคยเปนขอบของแผนโลกเกามากอนจะมีการมุดตัวของแผนโลกแผนหนึ่งลงไปใตแผนโลกอีกแผน การพบแนวของเทือกเขาและหินในบริเวณเทือกเขาน้ัน มีการเปล่ียนลักษณะคอนขางสูง มีการแทรกซอน หรือปะทุของหินอัคนี ถือวาเปนหลักฐานท่ีบงช้ีขอบของแผนเปลือกโลกในอดีต และหากสามารถลงตําแหนงตางๆของหินอัคนี ซ่ึงสวนใหญพบตามแนวเทือกเขา จะสามารถสรางภาพลักษณะการชนกันของแผนเปลือกโลก พรอมท้ังบงบอกมุมเทของการหมุดตัวของแผนเปลือกโลกท่ีชนกันได หรือหากสามารถหาอายุของหินอัคนีในตําแหนงตางๆ จะทําใหทราบอัตราของการเคล่ือนตัวของแผนเปลือกโลก ดังนั้นการอธิบายกระบวนการแปรสัณฐานของแผนเปลือกโลกในอดีต ใชหลักฐานของหินโผลท่ีปรากฏใหเห็นในปจจุบัน ไมไดเกิดจากการจิตนาการไปเองแตอยางใด

บริเวณจุดหรือเขตความรอนสูงในแผนโลก (hot spots or mantle plumes) พบเปนจุดรอน (hot spots) หรือเขตแนว (linear chains) ของภูเขาไฟ เชน บริเวณเกาะฮาวาย การเกิดหินหนืดในบริเวณนี้เช่ือวาเกิดท่ีบริเวณรอยตอของแกนโลกและเน้ือโลก (core and base of mantle) หินจะหลอมเหลว เพราะไดรับอุณหภูมิสูงจากแกนโลก ทําใหหินในเนื้อโลกเกิดการหลอมเหลว และเปนแหลงของหินหนืด หินหนืดท่ีไดจะเปนพวกบะซอลต ซ่ึงมีลักษณะคลายกับบะซอลตบริเวณแนวภูเขาไฟกลางมหาสมุทร (mid oceanic ridge) แยกไมไดเม่ือดูองคประกอบของหิน แตดูไดจากหลักฐานในบริเวณท่ีพบ หากไมใชเปนบริเวณท่ีแสดงถึงขอบของแผนโลก (plate margins) แสดงวามาจากบริเวณจุดรอนหรือเขตความรอนสูงในแผนเปลือกโลก

ตารางท่ี 4.1 เปนตารางท่ีสรุปประเภทของหินอัคนีท่ีพบตามลักษณะของแผนโลก ตารางท่ี 4.1 เปนตารางสําคัญท่ีจะชวยในการแปลความหมายเกี่ยวกับความเปนมาของแผนโลก เราสามารถนํามาทําการศึกษาเพื่อสรางรูปแบบของแผนโลกในอดีต (plate reconstruction) ได เพราะท่ีขอบของแผนโลก

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 131

(plate margins) จะมีหินคอนขางแตกตางกัน แตขอมูลท่ีเปนประโยชนนี้จะดอยความสําคัญไป หากเปนหินอัคนีท่ีพบในบริเวณแผนโลก เพราะสามารถเปนไปไดทุกชนิด

ตารางท่ี 4.1 แสดงการจัดแบงหินอัคนีที่มีความสัมพันธกับแผนโลก

ขอบของแผนโลก (plate margin) ในแผนโลก (with in–plate)

บริเวณขอบแผนโลกที่มีการสรางตัว

(constructive)

บริเวณขอบแผนโลกที่มีการทําลาย(destructive)

บริเวณขอบแผนโลกที่มีการชนกัน

(collision zone)

มหาสมุทร (oceanic)

ทวีป (continental

rifting)

ปะทุ บะซอลต บะซอลต-แอนดีไซต(island arcs); แอนดีไซต-เดไซต –ไรโอไลต (in active plate margins)

เดไซต-ไรโอไลต บะซอลต-แอนดีไซต-ไรโอไลต

แทรกซอน

แกบโบร แกบโบร-ไดออไรต (island arcs); ไดออไรต-แกรโนไดออไรต และ แกรนิต (active continental margins)

แกรนิต แกบโบร-ไดออไรต-แกรนิต

ที่มา: Thorpe and Brown (1985)

4.1.2 การตกผลึกโดยตรงจากหินหนืด (Magma differentiation) หินสวนใหญไมไดหลอมเหลวหรือตกผลึกท่ีอุณหภูมิใดอุณหภูมิหนึ่ง ท้ังนี้เพราะหินหนืดสวนใหญไมไดประกอบดวยแรเพียงชนิดเดียว จึงทําใหพบหินหนืดตกผลึกตามลําดับของอุณหภูมิท่ีลดลง ซ่ึงผูท่ีไดศึกษาและเขาใจถึงลําดับของการตกผลึกคนแรก คือ โบเวน (N. L. Bowen , 1928) โดยรูจักกันท่ัวไปในช่ือของลําดับชุดปฏิกิริยาของโบเวน ( Bowen’s reaction series) ดังแสดงในรูปท่ี 4.6

จากรูปท่ี 4.6 จะเห็นลําดับการตกผลึกแยกเปน 2 ลําดับ (series) ประกอบดวยปฏิกิริยาแบบตอเนื่อง (continuous series) และ ปฏิกิริยาแบบไมตอเนื่อง (discontinuous series) ซ่ึงพวกปฏิกิริยา

132 ธรณีวิทยาภาคสนาม

แบบตอเนื่องเปนพวก แพลจิโอเคลส เฟลดสปาร (plagioclase feldspar) พวก อะนอรไทต (Ca-rich) ตกผลึกเปนอันดับแรก เม่ืออุณหภูมิลดลงจะได แอลไบต (Na-rich) สวนพวกปฏิกิริยาแบบไมตอเนื่อง จะไดพวกโอลิวีนมีผลึกเปนแบบเดี่ยว (isolate tetrahedral) ตอมาเปนไพรอกซีน (pyroxene) มีผลึกแบบสาย (chains) แอมฟโบล (amphibole) มีผลึกแบบสายคู (double chains) และไบโอไทต (biotite) มีผลึกแบบแผน (sheets) จากนั้นสองลําดับชุดผสม (merge) เขาหากันไดเปนโพแทสเซียมเฟลดสปาร (potassium feldspar) มัสโคไวต (muscovite) และ ควอตซ (quartz)

รูปท่ี 4.6 ลําดับการตกผลึกของหินอัคนี (Bowen’ s reaction series) แบงออกเปน 2 ลําดับคือ ลําดับแบบตอเน่ืองและไมตอเน่ือง ไดเปนชุดลําดับของแรตางๆ

หลายคนอาจสงสัยวาเม่ือโอลิวีน และแพลจิโอเคลสท่ีมีแคลเซียมมาก (Ca-rich plagioclase feldspars) จะเปนแรท่ีจับผลึกกอน ทําไมหินแกรนิตท่ีพบจึงไมมีโอลิวีนและแพลจิโอเคลสท่ีมีแคลเซียมมาก ท้ังๆ ท่ีหินหนืดนาจะมีการเย็นตัวลงเร่ือยๆ ตามท่ีแสดงในรูปท่ี 4.6 อีกท้ังธาตุตางๆ ในหินหนืดจะมี O, Si, Al, Fe, Mg, Na, Ca, และ K เหมือนๆ กัน สามารถจับตัวใหแรโอลิวีน และแพลจิโอเคลสท่ีมีแคลเซียมมากได คําตอบ คือ การตกผลึกไดเชนเดียวกับท่ีแสดงในรูปท่ี 4.6 แตแรโอลิวีน และแพลจิโอเคลสท่ีมีแคลเซียมมาก ไมเสถียรแมอุณหภูมิถึงจุดท่ีจะตกผลึก ความสมดุลทางปฏิกิริยาเคมียังไมเกิด เพราะยังมีซิลิกาเหลืออยูอีกมาก ทําให Mg และ Fe ในแรโอลิวีน ทําปฏิกิริยากับหินหนืดไดเปนพวก ไพรอกซีน (pyroxene) สวนพวกแพลจิโอเคลสท่ีมีแคลเซียมมากจะทําปฏิกิริยา แตจากนั้นจะปลดปลอย

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 133

แคลเซียมออกมาและทําปฏิกิริยาใหมกับโซเดียมแทน เพราะเสถียรกวา จึงพบผลึกท่ีเสถียรของแรพวกแพลจิโอเคลสท่ีมีโซเดียมมาก ในหินแกรนิตมากกวาพวกแพลจิโอเคลสท่ีมีแคลเซียมมาก 4.1.2.1 ลักษณะของหินหนืด (Types of magma)

หินหนืดเม่ืออยูท่ีความลึกมากๆ แกสท่ีอยูกับหินหนืดจะละลายอยูกับของเหลว แตเม่ือความดันลดลง แกสจะแยกตัวออก เม่ือมีความดันสูงแกสจะอยูในรูปของของเหลว เชนเดียวกับขวดน้ําอัดลม ซ่ึงเม่ือยังไมไดเปดขวดจะไมมีฟองอากาศ แตเม่ือเปดขวดน้ําอัดลม จะพบฟองแกสแยกออกมา เพราะความดันในขวดลดลง แกสจึงถูกขับออกมา แกสในหินหนืดสวนใหญประกอบดวย H2O และ CO2 สวนพวก S, Cl, และ F พบเปนสวนนอย พวกหินหนืดไรโอไลตจะมีแกสอยูสูงกวาหินหนืดบะซอลต และเม่ือพิจารณาองคประกอบทางเคมีของหินหนืด อาจแบงหินหนืดตามสวนประกอบทางเคมี โดยอาศัยปริมาณของซิลิกาเปน 4 ชนิด คือ

(1) หินหนืดกรด (acidic magma) มี SiO2 65-75 w% มี Fe, Mg, Ca ตํ่า และ K, Na สูง เปนพวกหินหนืดไรโอไลต (rhyolitic (granitic) magma)

(2) หินหนืดปานกลาง (intermediate magma) มี SiO2 55-65 w% มี Fe, Mg, Ca, K, Na ในปริมาณปานกลาง เปนพวกหินหนืดแอนดีไซต (andesitic (dioritic) magma)

(3) หินหนืดดาง (basic magma) มี SiO2 45-55 w% มี Fe, Mg, Ca สูง และ K, Na ในปริมาณตํ่า เปนพวกหินหนืดบะซอลต (basaltic (gabbroric) magma)

(4) หินหนืดดางจัด (ultrabasic magma) ) มี SiO2 นอยกวา 45% มี Fe, Mg, Ca ในปริมาณสูงมาก และ K, Na ในปริมาณตํ่ามาก เปนพวกหินหนืดโคมาไทต (komatiite (peridotite) magma)

สําหรับกรด หรือ ดาง ไมไดมีความหมายเกี่ยวกับคา pH ทางเคมีแตอยางใด แตเปนการคิดเทียบกับปริมาณของซิลิกาในหินหนืดเทานั้น และเม่ือหินหนืดเหลานั้นแข็งตัวเปนหิน เชน หินหนืดกรด เรียกวา หินอัคนีกรด (acidic rocks) เปนตน

หินหนืดกรด เม่ือแข็งตัวเปนหิน มีสีจางหรือคอนขางขาว เรียกวา หินอัคนีจําพวกเฟลสิก (felsic igneous rocks) ซ่ึงคําวา เฟลสิก (felsic) มาจาก เฟลดสปาร (feldspar) + ลีนัด (lenad) + ซิลิกา (silica) โดยท่ีลีนัด (lenad) เปนพวกเฟลดสปาทอยด (feldspathoid) สวนใหญเปน ลูไซต(leucite) และ เนฟลีน (nepheline) แรท่ีจัดวาเปนแรพวกเฟลสิก (felsic minerals) ไดแก ควอตซ ออรโทเคคส แอลไบต อะนอรไทต มัสโคไวต ลูไซต และเนฟลีน

134 ธรณีวิทยาภาคสนาม

หินหนืดดาง เม่ือแข็งตัวเปนหินมีสีคอนขางคลํ้า เรียกวาหินอัคนีจําพวกเมฟก (mafic igneous rocks) ซ่ึงคําวา เมฟก (mafic) มาจาก แมกนีเซียม (magnesium) + เฟอรริก (ferric) และหากมีแร โอลิวีนมากเรียกวา หินอัคนีจําพวกอัลตราเมฟก (ultramafic igneous rocks) หินนี้เม่ือแข็งตัวเปนหินสีเขมมาก สวนแรท่ีจัดเปนแรพวกเมฟก (mafic minerals) ไดแก โอลิวีน ไพรอกซีน แอมฟโบล และไบโอไทต

หินหนืดปานกลาง เม่ือแข็งตัวเปนหิน สีไมเขมและไมจาง จะมีแรกึ่งระหวางหินอัคนีกรดและดาง

4.1.2.2 อุณหภูมิของหินหนืด (Temperature of magma)

อุณหภูมิของหินหนืดดาง (basic magma) มีอุณหภูมิสูงกวาพวกหินหนืดกรด (acidic magma) ขอมูลอุณหภูมิของหินหนืดวัดจากการทดลอง และจากการปะทุของหินหนืดจากภูเขาไฟ โดย คารมิคาเอล และคณะ (Carmichael et al., 1974) มีคาดังนี้

หินหนืดจําพวกบะซอลต ประมาณ 1,000-1,200oC เชน จากตัวอยางของหินหนืด โทลีไอติก บะซอลต ท่ีเก็บจากการปะทุท่ีหมูเกาะฮาวาย มีอุณหภูมิระหวาง 1,150-1,225oC และจากตัวอยางของ ลูไซต บะซอลต ท่ีเก็บจากการปะทุท่ีประเทศแซร มีอุณหภูมิ 1,095oC สําหรับหินหนืดแอนดีไซต ประมาณ 800-1,000oC เชน จากหินหนืดตัวอยางท่ีเก็บจาก อังกฤษของพวก พัมมิสแอนดีไซต มีอุณหภูมิ 940-950oC สวนหินหนืดจําพวกไรโอไลต ประมาณ 650-900oC เชน จากหินตัวอยางท่ีเก็บจากนิวซีแลนดของพวกลาวาของไรโอไลต และพัมมิส มีอุณหภูมิ 735-890oC 4.1.2.3 ความหนืดของหินหนืด (Viscosity of magma)

ความหนืดของหินหนืดข้ึนอยูกับ (1) ถามี SiO2 สูง ความหนืดจะสูง และ (2) ถามีอุณหภูมิตํ่าความหนืดจะสูง ตารางท่ี 4.2 แสดงขอมูลความหนืดของหินหนืดท่ีวัดจากการทดลอง และจากการปะทุของหินหนืดจากภูเขาไฟ 4.1.2.4 ส่ิงแปลกปลอมในหินหนืด (Inclusions)

เศษของหินจากบริเวณขางเคียงไดตกไปในหินหนืด แตไมถูกหลอมเหลวหรือหลอมเหลวแตยงัไมหมด ยังพบเปนหินเดิมหรืออาจถูกเปล่ียนลักษณะไป แตเม่ือพิจารณาใหดีจะสามารถบงบอกไดวาไมไดมาจากหินหนืด ส่ิงแปลกปลอมท่ีพบ เรียกวาซีโนลิท (xenolith ) แตหากเปนกลุมแรท่ีมาจากหินหนืด

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 135

เดียวกันแตอยูเปนกลุม เรียกวา อูโทลิท (autolith) เศษหินอาจถูกหลอมหมดและตกผลึกใหม ทําใหไดเนื้อหินเหมือนหินท่ีตกผลึก ลักษณะแบบนี้เรียกวา โกสท ซีโนลิท (ghost xenolith) ตารางท่ี 4.2 ความหนืดของหินหนืดที่วัดจากหองทดลองและจากหินหนืดที่ไหลออกจากภูเขาไฟ

หินหนืด ความหนืด (Viscosity, ปวส) บะซอลตหลอมเหลวที่ 1,200 oC แอนดีไซตหลอมเหลวที่ 1,200 oC ไรโอไลตหลอมเหลวที่ 1,200 oC แกรนิตหลอมเหลวที่ 800 oC บะซอลตลาวา แอนดีไซตลาวา เดไซตลาวา

10-102 103-104

105-106

~1011

102-104

104-106

~1010 ที่มา: จาก Hall, (1996) อางถึงขอมูลจาก: Shaw (1963); McDonald (1972); Murase and McBirney (1973); Persikov (1977) 4.2 หินอัคนีปะทุ และหินอัคนีแทรกซอน 4.2.1 หินอัคนีปะทุหรือหินภูเขาไฟ (Extrusive or volcanic rocks)

เม่ือหินหนืดไหลปะทุสูผิวโลกจะมีท้ังลักษณะท่ี (1) พนข้ึนสูอากาศ และ (2) ไหลออกจากปากปลองภูเขาไฟ สวนท่ีไหลเรียกวา ธารลาวา (lava flows) สวนท่ีพนออกสูอากาศเรียกวา ไพโรคลาสติกโพลว (pyroclastic flows) ดังนั้นหินลาวา (lava rocks) จึงเปนหินหนืดท่ีไหลออกจากปากปลองภูเขาไฟแลวแข็งตัว สวนหินจากไพโรคลาสติก (pyroclastic rocks) จึงเปนหินท่ีเกิดจาก (1) การตกของเศษหินท่ีพนข้ึนสูอากาศแลวหลนลงมาสูพื้น (air fall) มีผลทําใหไดเศษหินภูเขาไฟตกสะสมตามทิศทางท่ีมีกระแสลมพัดพา (2) การไหลของพวกไพโรคลาสติก เปนเศษหินท่ีถูกพนออกมาแข็งตัว ตกลงมาปะปนกับของเหลวและแกส เกิดการไหลกอนท่ีจะแข็งตัว หินไพโรคลาสติกจะตกปกคลุมสภาพภูมิประเทศ หรือบางท่ีอาจตกตะกอนเปนแผนหนาคลุมพื้นผิวเปนท่ีราบสูง (plateau) สวนหินลาวาจะตกสะสมในหุบเขารอบๆ ภูเขาไฟ

ภูเขาไฟระเบิดใหท้ังลาวาและเศษหินพวกไพโรคลาสติก พวกภูเขาไฟท่ีพนหินหนืดบะซอลต จะมีลาวาออกมามากกวา 80% แตพวกภูเขาไฟท่ีพนหินหนืดแอนดีไซต จะมีลาวาประมาณ 10% นอกน้ันเปนพวกไพโรคลาสติก พวกหินหนืดแอนดีไซต พบในบริเวณแนวภูเขาไฟกลางมหาสมุทร (รูปท่ี 4.5)

136 ธรณีวิทยาภาคสนาม

หินภูเขาไฟข้ึนอยูกับแรองคประกอบ ในสนามตองพิจารณาถึงขนาดของการแพรกระจายของหินภูเขาไฟในพ้ืนท่ี สวนใหญพบหินบะซอลตแผเปนท่ีราบสูง (plateau) อาจมีเนื้อท่ีมากกวา 105 ตารางกิโลเมตร พบเกิดในทวีป หินบะซอลตอาจจะพบแทรกเปนช้ันหิน หากเปนหินท่ีมีอายุมากเพราะเม่ือเกิดหินบะซอลตแลว ตอมาเกิดการทับถม ปดทับข้ึนใหม ภูเขาไฟท่ีใหหินบะซอลต จะพบเปนแบบแบนราบ (shield volcano) มีปากปลองภูเขาไฟกวาง อาจถึง 100-200 กิโลเมตร แตกตางจากรูปรางของภูเขาไฟท่ีใหหินแอนดีไซต ซ่ึงภูเขาไฟท่ีใหแอนดีไซตจะใหท้ังลาวา และเศษหินพวกไพโรคลาสติก โดยรูปรางภูเขาไฟเปนแบบสูง รูปรางของภูเขาไฟประมาณ 10-40 กิโลเมตร โดยมีลาวาไหลอยูรอบๆ ภูเขา สวนพวกไพโรคลาสติก อาจกระจายไปไดหลายๆ 1,000 กิโลเมตร หากเศษของไพโรคลาสติกตกในทะเลสะสมเปนตะกอนในทะเล หรือตกในแองก็จะสะสมในแอง การหาความสัมพันธระหวางตะกอนจากพวกไพโรคลาสติก และจากลาวา ท่ีเกิดจากภูเขาไฟลูกเดียวกัน ทําไดคอนขางยาก เพราะการตกสะสมของพวกไพโรคลาสติก ไมตอเนื่องไปท่ัวบริเวณ ข้ึนอยูกับ (1) ขนาดของเศษหิน (2) ทิศทางของลมท่ีพัดพา และ (3) สภาพภูมิประเทศ หากภูเขาไฟลูกนั้นใหพวกไพโรคลาสติกมาก จะพบเปนแผนตะกอนคลุมหนา คาดวาหากมีพวกไพโรคลาสติกถูกพนออกมาประมาณ 3,000 ลูกบาศกกิโลเมตร จะถูกพัดไปในระยะประมาณ 100 กิโลเมตร และตกสะสมคลุมพื้นท่ีถึง 105-106 ตารางกิโลเมตร

ภูเขาไฟลูกเล็กๆ ท่ีเกิดในชวงเวลาส้ันๆ พบลักษณะของหินไพโรคลาสติก และลาวา เชนกัน โดยสวนใหญเปนหินอัคนีประเภทดาง (basic) ถึงกลาง (intermediate) มีความกวางของภูเขาไฟประมาณ 1-2 กิโลเมตร อาจพบเกิดรวมกับภูเขาไฟขนาดใหญ

ลักษณะการตกสะสมของหินภูเขาไฟแสดงในรูปท่ี 4.7 ซ่ึงแบงออกไดเปน 3 บริเวณ คือ (1)

บริเวณปากปลองภูเขาไฟ (central zone) โดยวัดออกจากปากปลองไปดวยรัศมี ∼ 2 กิโลเมตร จะพบแทงของลาวาแข็งตัว (volcanic plugs, dikes, หรือ sills) และพบพวกเศษหินขนาดใหญจากพวกไพโรคลาสติก (2) บริเวณตอจากปากปลองภูเขาไฟ (proximal zone) ประมาณ 5-15 กิโลเมตร พบหินลาวา และพวกไพโรคลาสติก และ (3) บริเวณสวนปลาย (distal zone) ซ่ึงหางจากปากปลองภูเขาไฟประมาณ 5-15 กิโลเมตร พบพวกไพโรคลาสติกท่ีมีเม็ดละเอียด และอาจพบรวมกับตะกอนของหินตะกอนอ่ืนๆ สวนรอยสัมผัสของหินภูเขาไฟมักขรุขระ และความหนาไมคงท่ี ข้ึนอยูกับสภาพของภูมิประเทศ

การไหลของธารลาวาพบได 4 ลักษณะไดแก (1) ปาฮอยฮอย (Pahoehoe flow อานวา pha-hoy-hoy) เปนลักษณะของลาวาไหลคอนขางเรียบ เปนแนวเสน อาจมีการคดโคง การมวนตัวของลาวาขณะไหล เปนลาวามีความหนืดคอนขางนอย (2) อาอา (Aa flow อานวา ah ah) เปนลักษณะของลาวาท่ีมี

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 137

ความหนืดกวาพวกปาฮอยฮอย จะไดขรุขระ ผิวไมเรียบ (3) บล็อกคี ลาวา (blocky lava flow) เปนลักษณะของลาวาท่ีมีความหนืดสูงกวาอาอา ทําใหลาวาไมแผกระจาย จะรวมตัวเปนกอนขนาดใหญมีผิวเรียบ และ (4) พิลโลล ลาวา (pillow lava flow) เปนการปะทุของภูเขาไฟในน้ํา เห็นเปนรูปวงรีคลายหมอน มีเสนผาศูนยกลางประมาณ 10 เซนติเมตร ถึง 6 เมตร หรือมากกวามักพบในบริเวณแนวภูเขาไฟกลางมหาสมุทร ดังนั้นจึงใชเปนหลักฐานท่ีดีในการบงบอกตําแหนงของบริเวณแนวภูเขาไฟกลางมหาสมุทร ในอดีตมีสวนนอยท่ีพบลาวารูปหมอน (pillow lava) บริเวณท่ีไมใชทองทะเล และลาวาท่ีใหหินประเภทเดียวกันอาจแสดงการไหลไดท้ัง 4 แบบ ข้ึนอยูกับความหนืดและสภาพแวดลอม

รูปท่ี 4.7 ลักษณะภาพตัดขวางแสดงหินที่พบในบริเวณภูเขาไฟ (ภาพจาก Thorpe and Brown, 1985)

4.2.1.1 หินลาวา (Lava rocks)

หินลาวาท่ีมีซิลิกามากจะมีความหนืดสูง ไหลไดระยะทางส้ัน แตหนา ตัวอยางเชน หินลาวาของพวกแอนดีไซต (มีความหนืดประมาณ 104-106 ปวส) ไหลไปไดประมาณ 10-30 กิโลเมตร จากปลองภูเขาไฟ และมีความหนาประมาณ 30 เมตร หินลาวาพวกเดไซตหรือไรโอไลต (มีความหนืดประมาณ 109-1011 ปวส) ไหลไดประมาณ 1-2 กิโลเมตร จากปากปลอง และมีความหนาถึงหลาย 100 เมตร การปะทุของพวกไรโอไลต หรือเดไซต ท่ีปากปลองภูเขาไฟเปนรูปโดม ความสูงของโดมประมาณ 50-150 เมตร และกวาง 150-500 เมตร

หินลาวาอาจพบเปนเนื้อแกว เพราะเย็นตัวอยางรวดเร็ว หรือพบเปนพวกเม็ดขนาดเล็ก หรือพบพวกแรดอกในเนื้อพื้น (phenocrysts in groundmass) ในสนามหากพบเม็ดขนาดเล็กการบงบอก

138 ธรณีวิทยาภาคสนาม

องคประกอบและปริมาณของแรอาจทําไมได ตองนํามาวิเคราะหในหองปฏิบัติการ แรดอกท่ีพบในหินลาวา สวนใหญประมาณ 10-50 % และพบวาเปนแรเพียงหนึ่งหรือสองชนิด เทานั้น แรดอกท่ีพบรวมกบัลาวาแสดงในตารางท่ี 4.3

ตารางที่ 4.3 แรดอกที่พบรวมกับหินอัคนีปะทุ

แร บะซอลท บะซอลท แอนดีไซต

แอนดีไซต เดไซต ไรโอไลต

แพลจิโอเคลส พบอยูบาง พบมาก พบมาก พบมาก พบอยูบาง โอลิวีน พบอยูบาง พบอยูบาง พบนอยมาก ไมพบเลย ไมพบเลย ไพรอกซีน พบอยูบาง พบอยูบาง พบอยูบาง พบนอยมาก ไมพบเลย ฮอรนเบลนด พบนอยมาก พบนอยมาก พบนอยมาก พบอยูบาง พบนอย ไบโอไทต ไมพบเลย ไมพบเลย พบนอยมาก พบอยูบาง พบอยูบาง K-เฟลดสปาร ไมพบเลย ไมพบเลย พบนอยมาก พบอยูบาง พบมาก ควอตซ ไมพบเลย ไมพบเลย พบนอยมาก พบอยูบาง พบมาก Fe-Ti ออกไซต พบอยูบาง พบอยูบาง พบนอยมาก ไมพบเลย ไมพบเลย

ที่มา: Thorpe and Brown (1985)

การบอกช่ือหินหากพบพวกแรดอกอยูดวย ควรใชแรดอกมาเปนคําขยายในการเรียกช่ือ เชน โอลิ

วีน บะซอลท ควอตซ ไรโอไลต หรือฮอรนเบลนด แอนดีไซต เปนตน ขอมูลจากตารางท่ี 4.3 จะชวยในการเรียกช่ือหินในสนาม ซ่ึงการเรียกช่ือไดตองเห็นขนาดของเม็ด เพื่อใชบงบอกวาเปนแรชนิดใด โดยอาจใชแวนขยาย

หินอัคนีดาง ท่ีมีเนื้อแกว เรียกวา ทาซีไลต (tachylite) พบท่ีผิวของหินลาวาเม่ือไหล เพราะผิวท่ีสัมผัสอากาศจะเย็นตัวรวดเร็ว หรือพบในพนัง (dikes) และพนังแทรกช้ัน (sills) ถาเปนเนื้อแกวท่ีเปนพวกกรด หรือกลาง เรียกวา ออปซิเดียน (obsidian หรือ pitchstone) ซ่ึงออปซิเดียนเปนเนื้อแกว มีสีดํา มีความวาวแบบแกวแตกแบบกนหอย สวนพิทซสโตน (pitchstone) มีความวาวแบบทึบ หรือวาวแบบยางสน พวกหินเนื้อแกวชนิดกรดและกลาง แสดงการเรียงช้ันของแร

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 139

4.2.1.2 หินไพโรคลาสติก (Pyroclastic rocks) เศษหินในพวกหินไพโรคลาสติกประกอบดวย (1) เศษหินท่ีมีฟองอากาศในเนื้อหินและไมมีฟองอากาศในเนื้อหิน (2) ผลึกของพวกแรดอก (phenocrysts) และ (3) เศษหินท่ีมาจากหินทองถ่ินท่ีอาจเปนไดท้ังหินภูเขาไฟท่ีแข็งตัวมากอนแลว และหินอ่ืนๆ ปญหาของการศึกษาในสนามของหินไพโรคลาสติก คือ การแยกระหวางหินเนื้อละเอียดจากลาวาท่ีแข็งตัวกับเถาภูเขาไฟ (tuff) หรือจากพวกกรวดเหล่ียมของลาวากับหินแอกโกเมอแรต (agglomerate) และการกระจายของหินจะไมตอเนื่องเหมือนกับการศึกษาหินตะกอน ซ่ึงมีความหนาบางไมเทากัน เพราะข้ึนอยูกับลักษณะภูมิประเทศ

หินไพโรคลาสติกอาจจัดเปนหินตะกอนไดเชนกัน การวัดแบงประเภทของหินไพโรคลาสติกแบงไดเปน 2 ประเภท คือ (1) จัดแบงตามการเกิด และ (2) จัดแบงตามขนาดของหิน การจัดแบงตามการเกิด แบงไดเปน 4 ประเภท คือ

(1) การตกสะสมของไพโรคลาสติก (pyroclastic fall deposits) เปนผลจากการปะทุของภูเขาไฟ พนจากปลองภูเขาสูอากาศ และตกลงมาคลุมพื้นท่ีท่ีอยูขางเคียง หากมีลมพัดจะตกไปตามทิศทางของกระแสลม มีการคัดขนาดแบบปกติ (normal grading)

(2) การไหลมาสะสมของพวกไพโรคลาสติก (pyroclastic flow deposits) เม่ือพวกเศษหินตกลงสูพื้น สภาพพื้นท่ีจะครอบคลุม ลักษณะการตกสะสม ซ่ึงหากเปนท่ีสูงจะมีการไหลลงสูท่ีตํ่า จึงพบลักษณะการไหลของเศษหิน ซ่ึงจะไดการคัดขนาดแบบเลวไมมีโครงสรางการปูช้ันของหิน แตหากพบการคัดขนาดเปนแบบเม็ดเล็กไปหาเม็ดใหญ (reverse grading) ของหินพัมมิสท่ีมีขนาดใหญ แตจะตกทีหลังเพราะเบากวาเปนตน

(3) การตกสะสมแบบข้ึนลงรูปคล่ืนของไพโรคลาสติก (pyroclastic surge deposits) เปนการเคล่ือนท่ีของพวกไพโรคลาสติก ซ่ึงเปนพวกเศษหิน แกสท่ียังรอนผสมกัน การเคล่ือนจะเปนแบบรูปคล่ืนข้ึนลง มีลักษณะของการวางช้ันเฉียงระดับของช้ันบาง หรืออ่ืนๆ ดังแสดงในรูปท่ี 4.8 ระบบทิศทางการเคล่ือนทางเดียว รูปท่ี 4.9 แสดงตัวอยางของการวางช้ันบางขนาดเล็กพบเปนการปูช้ันบาง

140 ธรณีวิทยาภาคสนาม

รูปท่ี 4.8 การวางช้ันเฉียงระดับ (cross-bedding) ที่พบในหินพวกที่เกิดจากการตกสะสมแบบขึ้นลงรูปคล่ืน

ของไพโรคลาสติ (pyroclastic surge deposits) (ภาพจาก Thorpe and Brown, 1985)

รูปท่ี 4.9 การปูช้ันบางของการตกสะสมแบบขึ้นลงรูปคล่ืนของไพโรคลาสติก (pyroclastic surge deposits) พบที่บริเวณพ้ืนที่ อําเภอลํานารายณ จังหวัดลพบุรี (เพียงตา สาตรักษ ถายภาพ)

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 141

(4) การตกสะสมแบบลาฮาร (lahars deposits) เปนการไหลของเศษหินท่ีเกิดระหวางชวงท่ีอุณหภูมิสูงกวา 100oC ซ่ึงอยูในสภาพของแกส และตํ่ากวา 100oC ซ่ึงจะอยูในสภาวะของน้ําและแกส แตถาเศษหินไหลในน้ําท่ีมีอุณหภูมิตํ่าจะเรียกวาโคลนไหล การตกสะสมของลาฮาร (lahars) ไดพวกเม็ดละเอียดและเม็ดขนาดใหญผสมกัน หรือคําวา ลาฮาร มีอีกความหมาย คือ การตกสะสมในนํ้าท่ีมีการคัดขนาดแบบเลวของเศษหินภูเขาไฟ แตตองแสดงลักษณะการไหลของพวกเศษหินรอน มักพบในบริเวณหุบเขา รอบภูเขาไฟ อาจสะสมยาวถึง 10-20 กิโลเมตร และแสดงการไหลอาจมากถึง 300 กิโลเมตรจากแหลงกําเนิด

การจัดแบงแบบพิจารณาเศษหิน พิจารณา (1) ขนาดของเศษหิน (2) องคประกอบของแรในเศษหินและลักษณะการเช่ือมประสาน ซ่ึงองคประกอบของแรและลักษณะการเช่ือมประสาน ในสนามพิจารณาไดลําบากเพราะเปนเนื้อละเอียด สวนขนาดของเศษหินแบงเปน

ขนาดมากกวา 64 มิลลิเมตร จะเปน บลอกหรือบอมบ (blocks and bomb) ขนาดระหวาง 64-2 มิลลิเมตร จะเปน ลาพิลลิ (lapilli) ขนาดนอยกวา 2 มิลลิเมตร จะเปน เถา (ash)

พวกไพโรคลาสติกท่ีประทุในช้ันน้ําจะแสดงลักษณะ (1) การพอกหนาของพวกลาพิลลิ (accretionary lapilli) พบเปนเม็ดหรือกอนขนาด ต้ังแต 2 มิลลิเมตรถึงหลายเซนติเมตร พบเปนเม็ดละเอียดอยูรอบนอก อาจมีเม็ดทรายหรือใหญกวาข้ึนอยูแกนกลาง หรือเปนพวกเม็ดละเอียดหรือท้ังหมดก็ได เช่ือวาเกิดจากการพอกรอบๆ นิวเคลียสของเม็ดดิน และ (2) โครงสรางจากการกระแทก พบเปนพวก บอมบแซก (bomb sag) จะเห็นเม็ดหรือกอนเศษหินตกลงในพวกเม็ดละเอียดท่ียังไมแข็งตัว (รูปท่ี 4.10) บงบอกวาตกในสภาวะท่ีมีน้ํา

ลักษณะลําดับการตกสะสมของพวกไพโรคลาสติก แสดงในรูปท่ี 4.11 ซ่ึงมีเศษเถา (ash fall) จากนั้นเปนการตกสะสมแบบข้ึนลงรูปคล่ืน และ การตกสะสมแบบการไหล ตอมาคลุมดวย เถาเม็ดละเอียด

สวนท่ีเกาะเปนกลุมเปนกอนคลายกอนเมฆ (glowing cloud) จะมีสวนผสมระหวาง เศษหิน เถา แกส ท่ีมีท้ังของแข็ง ของเหลว และแกส รวมกันในอากาศ จากนั้นตกลงมาไดเปนพวกอินิมไบรต (ignimbrites or ash flow sheets) ซ่ึงหากไมแข็งตัวเรียกวา เถาไหล (ash flow tuff) ถาแข็งตัว เรียกวา เถาเช่ือมประสาน (welded ash flow tuff) ซ่ึงแสดงลักษณะการอัดแนน และประสานกันพวกฟองอากาศในเศษหินมีการเปล่ียนลักษณะเปนการประสานแบบเน้ือแกว

142 ธรณีวิทยาภาคสนาม

รูปท่ี 4.10 โครงสรางจากการกระแทก (impact structure) พวก บอมบแซก (bomb-sag) พบกอนเศษหินตกลงในพวกเม็ดละเอียดที่ยังไมแข็งตัว ถายภาพบริเวณ อ.ลํานารายณ จังหวัดลพบุรี (เพียงตา สาตรักษ ถายภาพ)

รูปท่ี 4.11 ลักษณะลําดับการตกสะสมของพวกไพโรคลาสติก (ภาพจาก Thorpe and Brown, 1985)

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 143

4.2.2 หินอัคนีแทรกซอน (Intrusive or plutonic rocks) หินอัคนีแทรกซอนท่ีเย็นตัวใตผิวดิน การแทรกซอนของหินจะมีรูปรางตางๆ ดังแสดงในรูปท่ี

4.12 ซ่ึงข้ึนอยูกับความหนืดของหิน การแทรกซอนแบบขนาดเล็ก เม่ือมีขนาดนอยกวากิโลเมตร และจะแทรกเขามาใกลผิวโลก แตสวนพวกการแทรกซอนขนาดใหญ แทรกในระดับลึกมีขนาดใหญในมาตราสวนของกิโลเมตร ลักษณะรูปรางของการแทรกซอน ไดแก

พนังแทรกชั้น (Sills) หินหนืดจะแทรกระหวางช้ันของหินตะกอน สวนใหญวางตัวตามแนวราบ หรือมีมุมเทตามช้ันหิน มีรูปรางเปนแผนบางแทรกเขาไปในระหวางช้ันหินตะกอนหรือหินชนิดอ่ืนๆ พบเปนแนวยาว และสวนปลายคอยๆ เล็กลงแลวหายไปในท่ีสุด

พนัง (Dikes) มีรูปรางและขนาดคลายพนังแทรกช้ัน แตวางตัวต้ังฉากหรือเกือบต้ังฉากกับหินท่ีวางตัวตามแนวระนาบ ซ่ึงพนังมีขนาดกวางประมาณ 1-5 เมตร ยาวหลายๆ กิโลเมตร หากขนาดของความกวางนอยกวา เซนติเมตรเรียกวา สายแร (veins)

แลคโคลิท (Laccoliths) เกิดจากหินหนืดท่ีมีความเขมขนคอนขางมากแทรกดันเขาไปในหินอ่ืนท่ีวางตัวอยูเปนช้ันๆ การแทรกดันของมันไมแผกระจายไปมากทําใหมันอัดกันแนนและมีกําลังดนัทําใหหินท่ีวางตัวเปนช้ันๆ โคงเปนรูปประทุนคว่ํา รูปรางของแลคโคลิทจะคลายดอกเห็ด (รูปท่ี 4.12) มีเสนผาศูนยกลาง ~1-10 กิโลเมตร และอาจหนาถึง 1,000 เมตร แลคโคลิทมีลักษณะคลายกับพนังแทรกช้ัน ตางกันท่ีพนังแทรกช้ันมีขนาดเล็กกวา

โลโพลิท (Lopolith) เกิดจากหินหนืดท่ีมีความเขมขนคอนขางมากแทรกดันเขาไปในหินอื่นท่ีวางตัวอยูเปนช้ันๆ การแทรกดันจะมีรูปคลายจาน (รูปท่ี 4.12) มีขนาดต้ังแตเมตรถึงหลายๆ กิโลเมตร (เสนผาศูนยกลาง ~10-100 กิโลเมตร) โลโพลิทมีลักษณะคลายกับพนังแทรกช้ัน ตางกันท่ีพนังแทรกช้ันมีขนาดเล็กกวา

บาโทลิท (Batholiths) เปนรูปรางของหินอัคนีท่ีใหญท่ีสุด พบขนาดความกวางประมาณ 100 ตารางกิโลเมตร มักพบบริเวณที่เปนแกนของเทือกเขา ซ่ึงเม่ือหินตะกอนถูกกัดกรอนออกไป พบเปนหินฐานของพวกหินอัคนีแทรกซอน หากพบหินอัคนีแทรกซอนท่ีมีขนาดนอยพื้นท่ีท่ีพบนอยกวา 100 ตารางกิโลเมตรเรียกวา สตอค (stocks) และพลูตอน (pluton) เปนช่ือท่ีเรียกหินอัคนีแทรกซอนพวกแกรนิต มีขนาดระหวาง 10-100 ตารางกิโลเมตร

ชนิดของหินอัคนีแทรกซอน ในสนามเแบงชนิดของหินอัคนีแทรกซอนแบงออกเปน 4 กลุม ไดแก

144 ธรณีวิทยาภาคสนาม

(1)หินอัคนีแทรกซอนจําพวก แคลแอลคาไลน (Calc-alkaline plutonic rocks) หินท่ีอยูในกลุมนี้เปนพวกกลุมของแกรนิต ประกอบดวย แกรนิต-แกรโนไดออไรต และโทนาไลต (tonalites) ซ่ึงมีควอตซมากกวา 20% และมีพวกเฟลดสปาร แอมฟโบล และไมกา การบงบอกแหลงท่ีมาของหินกลุมแกรนิต (granitoids) วามาจากหินตะกอนท่ีถูกหลอมเหลว คือ S-type granitoids (ซ่ึง S มาจาก Sedimentary rocks) หรือมาจากหินอัคนีท่ีถูกหลอมเหลว คือ I-type granitoids (ซ่ึง I มาจาก Igneous rocks) ซ่ึงบงบอกหินกลุมแกรนิตวามีแหลงมาจากหินตะกอนหรือหินอัคนี มีหลักพิจารณาดังแสดงในตารางท่ี 4.4

รูปท่ี 4.12 ลักษณะรูปรางของการแทรกซอน และปะทุของหินหนืด (ภาพจาก Davis and Reynolds, 1996)

หินกลุมแกรนิตจะพบในบริเวณท่ีแผนโลกมีการมุดตัวลงไปใตแผนโลกอีกแผน (subduction zone) เม่ือพบหินพวกกลุมแกรนิตในสนาม ตองบรรยาย

(1) ลักษณะของหิน แรองคประกอบ พิจารณาวาเปน I-type หรือ S-type granitoids ซ่ึง I-type หรือ S-type ท่ีสําคัญ ดูท่ี S-type จะมีไมกาสองตัวเกิดดวยกัน (two-mica granite)

(2) ตรวจดูรอยสัมผัสและการแปรของหินทองท่ี หาอายุ โดยใชความสัมพันธของการตัดกันของหิน (cross-cutting relationship)

(3) ดูลักษณะของการกระจายของซีโนลิท หรือ อูโทลิท วามีลักษณะอยางไร มากนอยเทาใด (4) ดูลักษณะการวางตัวของผลึกและการเรียงลําดับผลึกวามีหรือไม หรือมีการเรียงตามการ

ไหลของหินหนืดหรือไม

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 145

(5) ดูโครงสรางของหินขางเคียงวามีลักษณะของทิศทางแตกตางหรือเหมือนกันอยางไร เชน แนวของรอยแตก โครงสรางแนวเสนจากการเรียงตัวของแร หรืออ่ืนๆ เพื่อบงบอกวาการแทรกซอนมีลําดับความสัมพันธกับโครงสรางและการเปล่ียนลักษณะกับหินขางเคียงอยางไร

ตารางที่ 4.4 ลักษณะของ I-type และ S-type granitoids

I – type S - type

หิน แรประกอบหิน ซีโนลิท สินแรโลหะที่พบ การเกิด บริเวณที่พบในแผนโลก (tectonic setting)

พบไดทั้ง ไดออไรต โทนาไลต แกรโนไดออไรต และ แกรนิต ฮอรนเบลนด ไบโอไทต แมกนีไทต และ สฟน เปนหินอัคนี ทองแดง-โมลิบดีไนต ตะก่ัว–สังกะสี จากการหลอมเหลวของหินอัคนี ตามแนวภูเขาไฟ ขอบทวีป และเขตการมุดตัว

จะเปนแกรนิตสีจาง (leucocratic granite) มัสโคไวต ไบโอไทต (two-mica granite) โมนาไซต การเนต อิลเมไนต เปนพวกหินแปรที่มาจากหินตะกอน ดีบุก-ทังสเตน จากการหลอมเหลวของหินตะกอน บริเวณที่ชนกันของทวีป เกิดจากซอนทับของแผนโลก (overthrust terrains)

(2) หินอัคนีแทรกซอนจําพวกแอลคาไลน (Alkaline plutonic rocks) สําหรับพวกแอลคาไลน

เปนพวก basic intermediate และ acid ซ่ึงจะมีพวก Na และ K สูง หินพวกนี้พบนอยกวาพวกแคลแอลคาไลน หินท่ีพบไดแก (1) หินแกรนิตประเภท แอลคาไลเฟลดสปาร (alkali feldspar granite) มีพวก แอลคาไลเฟลดสปาร มากกวา 90% ของเฟลดสปาร ท้ังหมดท่ีมีอยู (2) หินไซยีไนนประเภทแอลคาไลเฟลดสปาร (alkali feldspar syenite) หินนี้มีควอตซนอยกวา 20% แตจะมี แอลคาไลเฟลดสปาร มากกวา 90% ของ แอลคาไลเฟลดสปาร ท่ีพบท้ังหมด

146 ธรณีวิทยาภาคสนาม

(3) หินอัคนีแทรกซอนจําพวก เมฟกและอุลตราเมฟก (Mafic and ultramafic plutonic rock) ลักษณะของพวกเมฟกและอุลตราเมฟก จะเปนหินแกบโบร นอไรต (norite) เพริโดไทต ซ่ึงเกิดในแผนโลก พบเปนแบบแยกตัวออก (isolate) หากเปนพวกโอฟโอไลต (ophiolite) พบบริเวณ รอยตะเข็บมุดตัว (suture zone) การตกผลึกจําพวกเมฟกและอุลตราเมฟก (mafic and ultramafic) เห็นการเรียงช้ันของแร ดังแสดงในรูปท่ี 4.13 ซ่ึงรวมถึงโอฟโอไลตท่ีซับซอน (ophiolite complexes) ดวย ลักษณะโอฟโอไลต แสดงในรูปท่ี 4.14

(4) หินอัคนีแทรกจําพวกอะนอรโทโซต (Anorthositic and charnockitic plutonic rocks) หินอะนอรโทไซต เปนพวกหินท่ีมีแรผลึกขาว สวนใหญมีผลึกขนาดใหญ (1-10 เซนติเมตร และอาจจะถึง 1 เมตร) อาจเกิดกับพวก เมฟก และอุลตราเมฟก หรือเกิดเฉพาะอะนอรไทไซตเพียงอยางเดียวก็ได โดยท่ีหินมีเฉพาะแรเดนเพียงแรเดียวคือ แพลจิโอเคลสเฟลดสปาร (plagioclase feldspar) กวา 90% แรอ่ืนๆ อาจเปนไพรอกซีน โอลิวีน หรือพวกแรเมฟกอ่ืนๆ พบเปนเลนสกับหินพวกเมฟกและอุลตราเมฟก หากมีควอตซ เฟลดสปาร ไบโอโทต ไพรอกซีน เปนหินท่ีเกิดจากการแปรของหินแกรนิตหรือแกรโนไดออไรต หินมีแสดงการเรียงตัวของแร

รูปท่ี 4.13 ลักษณะลําดับการเรียงตัวของแร (ภาพจาก Thorpe and Brown, 1985)

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 147

4.3 เนื้อหินอัคนี (Igneous rock textures) เม่ือเราพูดถึงเนื้อหินเราจะหมายถึง ขนาด รูปราง ลักษณะสัณฐาน (geometry) และการจัดวางตัวระหวางเม็ดผลึก เราสามารถใชลักษณะของเนื้อหินของหินอัคนีมาบงบอกถึงลําดับการตกผลึก โดยมีหลักอยูวา (rules of thumb) “ผลึกท่ีอยูรอบผลึกอ่ืนๆ จะเกิดทีหลัง ถาพบผลึกขนาดใหญและเล็กของแรเดียวกันอยูในเนื้อหิน ผลึกใหญเกิดกอนผลึกเล็ก” และโดยท่ัวไปสําหรับหินอัคนี พบวา แรท่ีเปนแรรอง (accessory minerals) เกิดกอน เชน เซอรกอน อะพาไทต ไททาไนต ตอจากนั้นเปน แรท่ีมีธาตุเหล็กและแมกนีเซียมเปนองคประกอบ (ferromagnesium minerals) ไดแก โอลิวีน ไพรอกซีน แอมฟโบล และ ไบโอไทต รวมกับพวกแคลเซียม (Ca-rich plagioclase feldspars) ตอจากนั้นจะเปน โซเดียม (Na-rich feldspars) และ โพแทสเซียม (K-rich feldspars) สุดทายคือ ควอตซ ตามลําดับการตกผลึกของโบเวน (รูปท่ี 4.6)

รูปท่ี 4.14 ลักษณะของโอฟโอไลต (ophiolite complex) (ภาพจาก Thorpe and Brown, 1985)

148 ธรณีวิทยาภาคสนาม

ลําดับการตกผลึกในหินอัคนีเปนไปตามลําดับการตกผลึกของโบเวน แตยังมีแรบางตัวท่ียกเวน สามารถตกผลึกไดหากมีองคประกอบของธาตุนั้นๆ เชน หากมีเฉพาะธาตุเซอรกอนอยางเดียวก็คงจะตกผลึกไดแรเซอรกอน เปนตน เนื้อหินจะบงบอกถึงการเกิดของหินอัคนี เชนถาเย็นตัวอยางชาๆ จะไดผลึกขนาดใหญ แตถาเย็นตัวทันทีทันใด จะไมไดผลึกเลย และพบเปนเนื้อแกว เปนตน การแบงขนาดของผลึกท่ีมองเห็นดวยตาเปลามีดังนี้

ผลึกขนาดใหญหรือเนื้อหยาบ ใหญกวา 5 มิลลิเมตร ผลึกขนาดกลาง หรือเนื้อปานกลาง ระหวาง 1-5 มิลลิเมตร ผลึกขนาดเล็ก หรือเนื้อละเอียด เล็กกวา 1 มิลลิเมตร นอกจากนี้เนื้อหินอาจพบผลึกมีขนาดเทาๆ กัน (equigranular) และผลึกขนาดแตกตางกัน

(porphyritic) ซ่ึงแสดงลักษณะท่ีมีเนื้อหินและแรดอก (groundmass and phenoerysts) ดังนั้นจึงตองบันทึกขนาดของแรดอกดวย สําหรับหินอัคนีท่ีมีผลึกขนาดกลางและใหญ ควรพิจารณาลักษณะของรูปผลึก หากรูปผลึกแสดงรูปราง ได 3 รูปแบบ คือ ผลึกสมบูรณ (euhedral) กึ่งสมบูรณ (subhedral) และ ไมสมบูรณ คือไมมีขอบเขตของผลึก รูปรางขรุขระ (anhedral) ดังแสดงในรูปท่ี 4.15

รูปท่ี 4.15 รูปผลึก แบบสมบูรณ ( euhedral) ก่ึงสมบูรณ ( subhedral) และไมสมบูรณ ( anhedra)l (ภาพจาก Thorpe and Brown, 1985)

ปจจัยท่ีควบคุมลักษณะการตกผลึกของเนื้อหิน คือ อุณหภูมิ และความดัน สวนปจจัยอ่ืนๆ ไดแก อัตราท่ีอะตอมหรือโมเลกุลสามารถเคล่ือนท่ีในของเหลว (diffusion rate) อัตราการตกผลึกของแร และอัตราการเจริญเติบโตของผลึกแร เนื้อหินอัคนีแบงเปน 6 ประเภทไดแก

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 149

(1) เนื้อแกว (glassy texture) หินเนื้อแกวเกิดจากการเย็นตัวของหินหนืดอยางรวดเร็ว จนแรตกผลึกไมทัน อาจจะพบเปนเนื้อแกวท้ังหมดหรือเปนบางสวนก็ได เชน หินออปซิเดียน (obsidian)

(2) เนื้อพรุน (vesicular texture) หินท่ีมีรูพรุน หินเนื้อพรุน ในเน้ือหินเกิดจากการขยายตัว ของกาซในหินหนืดเม่ือแข็งตัว รูพรุนสวนใหญพบเปนวงรี รูพรุนอาจจะมีขนาดกวางและอยูหางๆ กันหรือมีขนาดเล็ก หากในรูพรุนอาจมีแรอ่ืนๆ เขาไปแทรก เชน แรควอตซ เขาไปตกผลึก (amygdaloidal) หินเนื้อพรุน เชน สคอเรีย บะซอลต พัมมิส

(3) เนื้อเศษหิน (fragmental or pyroclastic texture) หินที่มีเนื้อเปนเศษหิน ประกอบดวยเศษหินภูเขาไฟ ท่ีมีขนาดตางๆ กัน ลักษณะคลายกรวด หรือบางท่ีเรียกวา เนื้อกรวด

(4) เนื้อละเอียด (aphanitic texture ซ่ึง aphaneritic หมายถึง invisible นั่นคือเนื้อละเอียด) (รูปท่ี 4.16 ก) หินเนื้อละเอียดจะประกอบดวยแรขนาดเล็กมากจนมองดวยตาเปลาไมเห็น ตองใชกลองจุลทัศน แสดงถึงการเย็นตัวอยางรวดเร็วของหินหนืด

(5) เนื้อหยาบ (phaneritic texture ซ่ึง phaneritic หมายถึง visible) (รูปท่ี 4.16 ข) หินเนื้อหยาบประกอบดวยผลึกแรขนาดใหญมองเห็นไดชัดดวยตาเปลา แสดงถึงการเย็นตัวอยางชาๆ ทําใหแรมีการจับผลึก นอกจากนี้เราอาจจําแนกโดยอาศัยเนื้อหินหรือขนาดผลึกของหินได

(6) เนื้อดอก (porphyritic texture) (รูปท่ี 4.16 ค) หินเนื้อดอกประกอบดวยผลึกแรขนาดใหญ (phenocrysts) ฝงในเนื้อพื้น (groundmass or matrix) ซ่ึงอาจจะเปนแรผลึกเล็กๆ หรือเนื้อแกวก็ได

(ก) (ข) (ค)

รูปท่ี 4.16 เน้ือหินแบบ (ก) เน้ือละเอียด ซึ่งมองไมเห็นเน้ือผลึกดวยตาเปลาหรือแวนขยายขนาด 10 เทา จึง

ไดภาพที่วางเปลา (ข) เน้ือหยาบ (ค) เน้ือดอก จะมองเห็นเฉพาะแรดอกในเน้ือพ้ืน

150 ธรณีวิทยาภาคสนาม

4.4 การบงบอกช่ือแรและหิน 4.4.1 การบงบอกช่ือแรในหินอัคนี

ในสนาม การบงบอกปริมาณและช่ือแรในหินอัคนี ดูจะเปนส่ิงท่ีทําไดยากกวาการพิจารณาลักษณะอ่ืนๆ หินอัคนีมีท้ังแรองคประกอบท่ีเปนแรหลัก (major minerals หรือ essential minerals) และ ท่ีเปนแรรอง (minor minerals หรือ accessory minerals) แรหลักเปนแรท่ีนํามาใชในการเรียกช่ือหิน เชน ควอตซ จะนํามาพิจารณาเรียกหินแกรนิต แตควอตซพบปริมาณนอย สวนแรรองจะไมนํามาพิจารณาในการเรียกช่ือหิน เชน ไบโอไทต ในหินแกรนิต ซ่ึงหินแกรนิตจะมีไบโอไทตหรือไมมีก็ได แตตองมีควอตซ จึงเรียกวา แกรนิต

หินอัคนีมีแรหลักๆ อยูเพียง 2-3 แร และอาจมีแรรองอีก 3-4 แร ซ่ึงในสนามดูเหมือนนาจะพิจารณาไดงาย แตไมเปนเชนนั้น การพิจารณาแรหลัก หินบางชนิดอาจจะบอกไมไดเลย โดยเฉพาะในหินอัคนีพวกท่ีเนื้อละเอียด (รูปท่ี 4.16 ก) หรือพวกผลึกใหญ เชน แพลจิโอเคคส แยกออกจากอัลคาไลเฟลดสปาร ดังนั้นควรใหความสําคัญโดยทําการทบทวนเกี่ยวกับแรประกอบหินของหินอัคนี กอนออกสนาม และควรจดจําคุณสมบัติของแรประกอบหินอัคนี เพื่อทําใหเราสามารถบงบอกแรประกอบหินไดงายข้ึนในสนาม เชน พบแร โอลิวีน และไพรอกซีน อยูดวยกัน หรือแอมฟโพล และไบโอไทตอยูดวยกัน แตถาเราพบ โอลิวีนและไบโอไทตอยูดวยกันคอนขางเปนเร่ืองแปลก ซ่ึงสวนใหญไมพบ ตารางท่ี 4.5 สรุปการพิจารณาแรประกอบหินอัคนีในสนาม

ตารางที่ 4.5 แรที่พบในหินอัคนี

แร องคประกอบทางเคมี

สี แนวแตกเรียบ ความวาว ความแข็ง

แรหลักจําพวก Felsic minerals

ควอตซ (Ouartz) SiO2 เทา ขาว ใส ไมมี แกว 7 แอลคาไลเฟลดสปาร (Alkali feldspar)

(K, Na) AlSi3O8 ขาว หรือชมพู หรือสม

2 แนวต้ังฉาก ทึบ 6

แพคจิโอเคคส เฟลดสปาร (Plagioclase feld)

(Ca, Na) Al Si3O8

ขาวหรือเขียวพบบอยสีชมพูหรือดํา

2 แนวเกือบต้ังฉาก

ทึบ

6-6.5

เนฟลีน (Nepheline)

NaAlSiO4 ขาวถึงเทา 2 แนวแตชัดเพียงหน่ึงแนว

แกว 5.5-6

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 151

มัสโคไวต (Muscovite)

Kal2(AlSi3O10) (HO)2

ไมมีสีถึงสีนํ้าตาลหรือเขียว

1 แนว เงิน เงิน 2-2.5

แรหลักจําพวก Mafic minerals

โอลิวีน (Olivine)

(Mg,Fe)2SiO4 เขียว เหลือง-เขียว นํ้าตาล

พบรอยแตก แกว 6-7

ไพรอกซีน (Pyroxene)

(Mg,Fe,Ca)2

Si2O6 (Augite) (NaFeSi2O6) (Aegirine)

ดําหรือ เขียวดํา นํ้าตาลหรือเหลืองเขียว

2 แนวตัดกันเกือบ90๐

แกว 6

แอมฟโบล (Amphibole)

Ca2(Mg,Fe)5

Si8O22 (OH)2 (tremolite)

ดํา นํ้าตาล เขียวดํา นํ้าเงินดํา

2 แนวตัดกัน 120 ๐

แกว เมื่อดูผิวสด ทึบเมื่อผุ

5-6

ไบโอไทต (Biotite)

K(Mg,Fe)3 (AlSi3O10) (OH)2

ดําถึงนํ้าตาลดํา 1 แนว เงิน 2.5-3

ทัวมาลีน (Tourmaline)

Na(Mg,Fe)3 Al6B3Si6O22 (OH,F)4

ดํา อาจจะพบสีแดง ฟา หรือเขียว

ไมไดชัดเจน แกว 7

แรรอง (Accessory minerals)

อะพาไทต (Apatite)

Ca5(PO4)3(OH) เขียวจาง-เหลืองเขียว

ไมไดชัดเจน แกว 5

สพีน (Sphene)

CaTiSiO4(OH)2 ไมมีสี เหลืองเขียวหรือนํ้าตาล

1 แนว แกว 5

การเนต (Granet) (Mg,Fe)3Al2 Si3

O12 แดง นํ้าตาล หรือเหลือง

ไมไดชัดเจน ทึบหรือแกว 6-7

ฮีมาไทต (Hematite)

Fe2O3 แดง-เหลือง แดง-ดํา

ไมมี ทึบ 5.5-6

แมกนีไทต (Magnetite)

Fe3O4 ดํา-นํ้าตาล ดําหรือเทา

ไมไดชัดเจน โลหะหรือทึบ 5.5

152 ธรณีวิทยาภาคสนาม

อิลเมไนต (Ilmenite)

FeTiO3 ดํา นํ้าตาล ดําหรือเทา

ไมมี โลหะหรือทึบ 5-6

โมนาไซต (Monacite)

(Ca,La,Th)PO4 เหลืองจาง ดํานํ้าตาลดํา

1 แนว ยางสน 5-5.5

ลูไซต (Leucite)

KAlSi2O6 ขาว-เทา ไมมี แกวหรือยางสน 5.5-6

ที่มา: จาก Thorpe and Brown, (1985) 4.4.2 การบงบอกช่ือของหินอัคนี

โดยท่ัวไปการบงบอกช่ือของหินอัคนีจะพิจารณาดวยหลัก 2 ประการ คือ (1) ดูวามีแรอะไรประกอบ (mineral composition) และ (2) ลักษณะเนื้อหิน (texture) แรประกอบหินท่ีสําคัญคือแรพวกซิลิเกท (silicates) เชน แรควอตซ แรเฟลดสปาร และแรเฟอรโรแมกนีเซียม สวนการเรียกช่ือของหินอัคนีข้ึนอยูกับความสัมพันธของแรท้ัง 3 ชนิดดังกลาว เชน หากเปนหินเนื้อหยาบท่ีมีแรสวนประกอบเปนพวกแรควอตซ เฟลดสปาร และแรไมกา นั่น คือหินแกรนิต สวนหินท่ีมีเนื้อละเอียดแรสวนประกอบมีแรเฟลดสปาร เปนสวนใหญนอกน้ันก็มีแรเฟอรโรแมกนีเซียม ไมมีควอตซ หินชนิดนี้ก็คือหินแอนดีไซต เปนตน

รูปท่ี 4.17 เปนการพิจารณาเรียกช่ือแรในหินอัคนีเบ้ืองตน ซ่ึงเม่ือเราดูหิน ควรประมาณแรองคประกอบโดยดูจากสีหิน และผลึก จากน้ันนํามาเรียกช่ือ สําหรับพวกผลึกหยาบและปานกลางคอนขางจะบงบอกไดงายกวาพวกผลึกละเอียด ตัวอยางเชน มองไมเห็นผลึกดวยตาเปลา มีสีจาง ดูเทียบจากรูปท่ีแสดงนาจะเปน ไรโอไลต หรือมองเห็นผลึกดวยตาเปลา มีสีจาง นาจะเปนหินแกรนิต เปนตนอยางไรก็ตามหากเราไมสามารถบงบอกไดควรเก็บตัวอยางมาดูดวยแผนหินบาง และเรียกช่ือภายหลัง สําหรับการการจัดแบงหินอัคนีในสนามหากตองการจัดแบงใหละอียดมากกวาท่ีแสดงในรูปท่ี 4.17 ท่ีนักธรณีวิทยานิยมจัดแบงตามหลักของ IUGS (The International Union of Geological Sciences) การจัดแบงแบบนี้ใชแรเปนองคประกอบสามแร ซ่ึงใชวิธีเขียนลงในรูปสามเหล่ียม

หลักการอานรูปสามเหล่ียมแสดงในรูปท่ี 4.18 สวนรูปท่ี 4.19 ก แสดงการจัดแบงสําหรับหินอัคนีแทรกซอนในสนามออกเปนสองประเภท คือ

(1) พวกท่ีมีแรพวกเมฟกนอยกวา 90% (2) พวกท่ีมีแรพวกเมฟก มากกวา 90% ซ่ึงเปนพวกอัลตราเมฟก

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 153

สวนรูปท่ี 4.19 ข เปนการจัดแบงแบบละเอียดท่ีตองทราบปริมาณของแรองคประกอบ จะเห็นวาแมจะเปนการจัดแบงในสนาม จําเปนตองทราบปริมาณคราวๆ ของแรควอซต อัลคาไลเฟลดสปาร แพลจิโอเคลส เฟลดสปาร และ เฟลดสปาทอยด หากเปนพวกเฟลสิก-เมฟก และ แรโอลิวีน ไพรอกซีน และ ฮอรนเบลนด หากเปนพวกอัลตราเมฟก สวนรูปท่ี 4.20 สําหรับจัดแบงหินอัคนีปะทุในสนามและแบบละเอียด รูปท่ี 4.21 เปนการจัดหินจําพวกไพโรคลาสติกใชในสนาม

รูปท่ี 4.17 การจัดแบงหินอัคนีเบื้องตน ซึ่งพิจารณาไดจากการดูสีของหินเปนหลักในการเทียบเคียง หาปริมาณซิลิกา หรือแรองคประกอบ

4.5 เทคนิคการศึกษาหินอัคนีในสนาม 4.5.1 การบรรยายหินโผลของหินอัคนี ในสนามเม่ือพบหินโผลของหินอัคนี ส่ิงท่ีควรพิจารณา จะตองดูในลักษณะของภาพกวางๆ ของการโผล แยกใหชัดเจนวาเปนหินโผล หรือ หินรวง (loose block) เพราะบางคร้ังสามารถเห็นหินรวง (loose block) ของหินอัคนีขนาดกวางหลายๆ เมตร โผลคลายหินโผลบริเวณพื้นดินได บรรยายลักษณะหินโผล ดูโครงสรางท่ีพบในภาพกวาง จากนั้นจึงบรรยายหิน และลักษณะโครงสรางภายในเนือ้หิน และหารอยสัมผัส สรุปหลักการตรวจสอบและบันทึกพิจารณาหินโผลของหินอัคนี (outcrop of igneous rocks) มีดังนี้

154 ธรณีวิทยาภาคสนาม

รูปท่ี 4.18 ไดอะแกรมรูปสามเหล่ียม (Ternary diagram) ในการจัดแบงชนิดของหิน โดยพิจารณาแรองคประกอบสามชนิด

รูปท่ี 4.19 (ก) การจัดแบงหินอัคนีแทรกซอนในสนามของพวก felsic-mafic rocks และ ultramafic rocks ตาม

หลักของ IUGS (จาก Streckeisen, 1976)

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 155

รูปท่ี 4.19 (ข) การจัดแบงหินอัคนีแทรกซอนโดยละเอียดของพวก felsic-mafic rocks และ ultramafic rocks ตามหลักของ IUGS (จาก Streckeisen, 1973, 1976)

156 ธรณีวิทยาภาคสนาม

รูปท่ี 4.20 การจัดแบงหินอัคนีปะทุอยางละเอียด และแบบหยาบในสนาม ตามหลักของ IUGS (จาก Streckeisen, 1973, 1976)

รูปท่ี 4.21 การจัดแบงหินอัคนีปะทุจําพวกไพโรคลาสติในสนาม ตามหลักของ Fisher (1966)

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 157

(1) ลงตําแหนงของหินโผล ลักษณะภูมิประเทศ สภาพของหินโผล (2) จดและบันทึก รอยแยกในหินโผล (3) ถาพบสายแร พนัง หรือพนังแทรกช้ัน บรรยายลักษณะท่ีพบ โดยเฉพาะตรงรอย

สัมผัสระหวางหินทองท่ี และหากความสัมพันธของลําดับการเกิด หากพบมีการตัดกันของสายแรกับพนัง หรือรอยแยก

(4) ถาหินโผลแสดงแถบของการไหล หรือการเรียงช้ันของแร วัดทิศทางการไหล และการเรียงช้ัน โดยเฉพาะตรงรอยตอระหวางช้ัน

4.5.2 การบรรยายหินอัคนีในสนาม (Igneous hand specimen description)

ตัวอยางของหินอัคนีในหินโผลท่ีจะนํามาบรรยาย ตองเก็บหินท่ีมีผิวสด โดยจะบรรยายสี เพื่อบงบอกถึงแรองคประกอบลําดับตอมาคือ เนื้อหิน ขนาดของเม็ดผลึก และแรองคประกอบ สวนใหญจะมีแรประกอบประมาณ 2-4 ชนิด ซ่ึงหากเปนพวกเม็ดผลึกใหญสังเกตไดงาย สําหรับผลึกละเอียดอาจบอกไมไดเลย ตองเก็บหินตัวอยางมาศึกษาในหองปฏิบัติการตอไป ถาพบส่ิงแปลกปลอมในเนื้อหินก็ควรบรรยายใหชัดเจน จะมีประโยชนในการบงบอกท่ีมา และการเกิดของหินอัคนี

หากผิวสดของหินมีสีจาง ดูผิวผุออกสีน้ําตาล และมีขาวปะปน จะเปนพวกเฟลสิก ถามีสีเขม จะเปนพวกเมฟก การดูสี เราอาจพิจารณาจากแรท่ีเปนพวกแรเมฟก โดยใชการประเมินดวยตาเปลา หรือดูจากแวนขยาย เทียบจํานวนรอยละของแรพวกเมฟกและจัดแบงดังนี้

ถามีปริมาณของแรพวกเมฟกอยูระหวาง 0 - 33% เรียกวา mesocratic 34 - 66% เรียกวา mesocratic 67 - 100% เรียกวา melanocratic

สวนการจัดแบงทางธรณีเคมีแบงเปน acid, intermediate, basic และ ultrabasic โดยใชปริมาณของซิลิกา เชน ถาซิลิกา SiO2 มากกวา 65% จะเปน acid หรือ นอยกวา 45% จะเปน basic ดังท่ีไดกลาวมาแลว แตในสนามเราเห็น SiO2 อยูในรูปของแรและอนุมูลท่ีรวมอยูในผลึกแรอ่ืน ดังแสดงในตารางท่ี 4.6 เชน โอลิวีน มี SiO2ประกอบอยู 40% ซ่ึงคอนขางยุงยากเพราะตองพิจารณาแร จากนั้นคํานวณหาปริมาณของ SiO2 เพื่อเทียบเปน 100% จึงจะสามารถแยกเปน acid, intermediate, basic หรือ ultrabasic ได ดังนั้นเราจึงนิยมนํามาเทียบเคียงกับสีของแรในหิน โดยท่ีพวก acid จะเปนพวก mesocratic และ intermediate จะเปน mesocratic สวน basic และ ultrabasic จะเปน melanocratic เปนตน จะเห็นวาการ

158 ธรณีวิทยาภาคสนาม

แบงทางธรณีเคมีท่ีถือปริมาณของซิลิกาเปนหลัก เราสามารถใชสีของ mafic minerals มาชวยในการจัดแบงจะทําใหงายและรวดเร็วมากข้ึน

สรุปลําดับการตรวจสอบและบรรยายหินอัคนีในสนามมีดังนี้ (1) บรรยายสีของผิวผุและผิวสด หรือบรรยายเนื้อหิน (2) เก็บตัวอยางเพื่อนํามาศึกษาแรองคประกอบ โดยดูจากผิวสด หากสงสัยหรือไมแนใจ ควร

เก็บตัวอยางไปศึกษาจากแผนหินบาง (3) ดูจากสี และเรียกช่ือตามสีหิน (4) ดูเม็ดขนาดของผลึก (5) ดูลักษณะความเปนเนื้อเดียวของเนื้อหินหรือการเรียงช้ันของแร รูอากาศหรือการไหล (6) บงบอก แรองคประกอบ โดยพิจารณาจากคุณสมบัติของแรท่ีแสดงในตารางท่ี 4.3 และ

ปริมาณ (7) บงบอกช่ือหินจากผลของ (6) โดยจัดแบงตาม IUGS

4.5.3 การศึกษาโครงสรางหินอัคนีในสนาม 4.5.3.1 รอยแยก (Joints)

รอยแยกพบมากในหินโผลของหินอัคนี อาจมีระยะหางต้ังแตหลายเซนติเมตรถึงหลายๆ เมตร การเกิดรอยแยกในหินอัคนีเกิดจาก (1) เกิดจากแรงท่ีเกิดข้ึนระหวางการตกผลึกของหินท่ีแยกเขาไปในหินอัคนีทองท่ี (2) เกิดจากแรงทางการแปรสัณฐานของเปลือกโลกซ่ึงจะพบรอยแยกท่ีมีทิศทางเดียวกันกับหินทองท่ี (3) เกิดจากการขยายตัวของหินเนื่องจากนํ้าหนักกดทับ อาจทําใหรอยแตกเดิมท่ีมีอยูแลวขยายตัวกวางข้ึนหรือเกิดรอยแยกใหมเพิ่มมากข้ึน ในทิศทางท่ีแตกตางออกไปจากรอยแยกเดิม รอยแยกของหินอัคนีปะทุ จะไมมีแรงจากน้ําหนักกดทับ เกิดจากแรงดึง หรือแรงจากความตึงผิวอันเนื่องมาจากผลของการเย็นตัว เชน ทําใหเห็นเปนรอยแตกหลายเหล่ียม เชน รอยแยกรูปแทง ในหินบะซอลต (รูปท่ี 4.22) ดังนั้นในสนามเม่ือดูหินโผล ควรวัดระยะหางของรอยแยก หรือความหนาของรอยแยก เพื่อนําไปเปรียบเทียบกับหินโผลท่ีบริเวณอ่ืน 4.5.3.2 รอยเล่ือน และเขตรอยเฉือน (Faults and shear zones)

รอยเล่ือนในหินอัคนีอาจจะไมสามารถแยกออกไดจากรอยแยก เพราะหากหินมีเนื้อหินเปนแบบเนื้อเดียว จะทําใหไมพบหลักฐานของการเคล่ือน (offset) แตหากพบวาท่ีระนาบตรงรอยแตกมีรอย

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 159

ครูด แสดงวาเกิดการเล่ือน หรือหากเห็นหินกรวดเหล่ียมอยูระหวางรอยแตกก็จะสามารถบงบอกไดวาเปนรอยเล่ือนเชนกัน สวนเขตรอยเฉือนหากเกิดในหินอัคนีจะสามารถบงบอกได เพราะจะเห็นขอบเขตชัดเจนกวารอยเล่ือน เนื่องจากหินจะถูกทําใหเปล่ียนลักษณะจึงพบเปนขอบเขตท่ีแตกตางจากบริเวณขางเคียง ดังแสดงในรูปท่ี 4.23

ตารางที่ 4.6 ปริมาณของ SiO2 และ อนุมูลอื่นๆ ที่ประกอบในแรพวกเมฟก และเฟลสิก ( mafic and felsic)

แร Si O2 Al2O3 FeO Fe2O3

MgO Ca O Na2O K2 O H2 O

Felsic mineals ควอตซ ออรโทเคลส แอลไบต อะนอรไทต มัสโคไวต เนฟลีน

100 65 69 43 45 42

-

18 19 37 38 36

- - - - - -

- - - - - -

- - -

20 - -

- -

12 - -

22

-

17 - -

12 -

- - - - 5 -

Mafic minerals โอลีวีน ไพรอกซีน(ออไจต) แอมฟโบล ไบโอไทต

40 52 42 40

- 3

10 11

15 10 21 16

45 16 12 18

-

19 11 -

- - 1 -

- - 1 11

- - 2 4

ที่มา: จาก Thorpe and Brown, (1985)

4.5.3.3 สายแรและรอยสัมผัส (Veins and contacts)

สายแรจะมีลักษณะคลายแทงหรือ แผนหินแทรกเขามาในเนื้อหินทองท่ี แรตางๆ ในสายแรสวนใหญมาจากหินอัคนี และเปนสายแรจากนํ้ารอน (hydrothermal veins) สวนใหญจะเปนสายแรควอตซ และแคลไซต ความกวางของสายแรอาจจะหลายมิลลิเมตรถึงหลายๆ เมตร ในสนามระหวางสายแรควอตซ และแคลไซต เราสามารถแยกไดงาย โดยอาจดูจากความแข็งหรือดูจากการทําปฏิกิริยากับกรด HCl เจือจางหรือดูจากแนวแตกเรียบ ซ่ึงแคลไซตจะมีแนวแตกเรียบ 2 แนว ตัดกันไมเปนมุมฉาก สวนควอซตจะมีแนวแตกแบบกนหอย (conchoidal fractures)

160 ธรณีวิทยาภาคสนาม

รูปท่ี 4.22 รอยแยกรูปแทงของหินบะซอลต พบรูปแทงคอนขางใหญกวารอยแยกรูปแทงที่พบทั่วไป มีขนาด

ประมาณ 40-50 เซนติเมตร ภาพถายในบริเวณแขวงจําปาสัก ลาว (เพียงตา สาตรักษ ถายภาพ)

รูปท่ี 4.23 เขตรอยเฉือนที่พบในหินแอไพลต (aplite) ที่เขตรอยเฉือน เน้ือของหินจะมีลักษณะเปนเน้ือแกว

คลายทาชีไลต หรือเรียกวา ทาชีไลตเทียม (pseudotachylite) ภาพถายในบริเวณลํานํ้าโขง อําเภอปากชม จังหวัดเลย (เพียงตา สาตรักษ ถายภาพ)

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 161

สายแรอาจแทรกเขามาในรอยแตกท่ีมีอยูแลว หรือแทรกเขามาในขณะท่ีหินกําลังเกิดรอยแตก หากเปนหินอัคนีท่ีเย็นตัวแลว และมีสายแรแทรก จะพบสายแรเปนแนวตรง แตหากหินอัคนียังไมแข็งตัวดีพอ หากมีสายแรแทรกจะพบเปนแนวขรุขระ (irregular) และท่ีรอยสัมผัสจะพบลักษณะขอบการแพร (diffuse edges) แยกไมไดชัดเจนเหมือนสายแรท่ีตัดเขามาขณะท่ีแข็งตัวแลว สายแรจากน้ํารอนสวนใหญพบวามีความยาวมากกวาความกวาง โดยมีอัตราสวน 100-1,000 เทาของความกวาง และความหนาไมคงท่ี อาจขาดๆหายๆ ก็ได และอาจวางตัวในแนวต้ังหรือแนวนอนหรือทุกทิศทาง การวัดทิศทางของแนวระดับ (strike) และมุมเท (dip) ของสายแร (หากสามารถมองเห็นชัดเจนในหินโผล) รวมท้ังการพิจารณาความตอเนื่องของสายแร ทําใหสามารถแปลความถึงทิศทางของแร ท่ีมีความสัมพันธกับสายแรได

โดยท่ัวไปในสนามจะพบสายแรท่ีมีความซับซอน อาจพบสายแรท่ีมีแรอยูหลายชนิด แสดงถึงแหลงท่ีมาของสายแรตางกัน ทําใหมีลําดับการตกผลึกตางกัน ดังตัวอยางแสดงในรูปท่ี 4.24 และจากรูปตรงกลางยังพบเปนชองวางท่ีอาจจะมีแรใหมมาตกผลึกตอไปได ดังนั้นในสนามควรสังเกตสายแรใหดีวามีแรประกอบอะไรอยูบาง มีลําดับการตกผลึกเชนเดียวกับรูปท่ี 4.24 หรือไม หากมีความละเอียดในการพิจารณามาก ยอมชวยใหการแปลความงายข้ึนเทานั้น

รูปท่ี 4.24 ลักษณะการตกผลึกในสายแร (ภาพปรับปรุงจาก Thorpe and Brown, 1985)

สายแรจากนํ้ารอน อาจแทรกเขาไปในหินท่ีอยูระหวางรอยแตก และทําใหเนื้อหินเกิดการแปรเปล่ียน เชน อาจเกิดปฏิกิริยาทางเคมีท่ีทําใหแรเฟลดสปาร สลายตัวเปนแรดินเหนียว และหากไมมีอะไรมาตกผลึกระหวางรอยแตก จะสังเกตเห็นรองรอยของเนื้อหิน ตรงรอยแตกมีการเปล่ียนลักษณะ สายแรควอตซ และแคลไซต หรือโดโลไมต สามารถเกิดพบหลังจากกระบวนการเปล่ียนสภาพจาก

162 ธรณีวิทยาภาคสนาม

สายนํ้ารอนไปแลว โดยสายแรน้ํารอนนี้ มักพบกับหินอัคนีแทรกซอนของพวกแอไพลต (aplites) และ เพกมาไทต (pegmatites)

แอไพลต เปนสายแรท่ีมีลักษณะเม็ดผลึกละเอียดสีจาง จะมีสีขาว หรือชมพู สีจะจางกวาหินขางเคียง ซ่ึงอาจเกิดจากเศษหลงเหลือของน้ําแรท่ียังไมตกผลึก แมจะผานกระบวนการเย็นตัวของหินหนืดเสร็จส้ินไปแลว สวนใหญเปนแรท่ีมีพวกซิลิกามาก เศษหินหนืด หากตอมาฉีดเขาไปในหินแข็งจะเย็นตัวอยางรวดเร็ว และไดผลึกขนาดเล็กเห็นเปนสายแรแทรกอยูในหินทองท่ี สวนใหญพบสายแรแอไพลต ฉีดเขาไปในหินอัคนีดวยกันเอง ซ่ึงสวนใหญจะเปนหินแกรนิต

เพกมาไทต (pegmatites) เปนสายแร ท่ีมีขนาดผลึกของแรใหญ ซ่ึงแรท่ีพบในสายแรเพกมาไทตจะไมสัมพันธกับหินทองท่ีท่ีมีสายแรแทรกเขามา แรสวนใหญเปนพวกควอตซ เฟลดสปาร ไมกา และพบแรพวกแอมฟโบลบางในบางคร้ัง และบางคร้ังอาจพบผลึกของแรพวกอะพาไทต (apatite) ทัวมาลีน (tourmaline) เบริล (beryl, Be3Al2Si6O18) และ สโพดูมีน (spodumene, L1 Al Si2O6) ซ่ึงสายแรเพกมาไทต เช่ือวาเกิดจากเศษนํ้าแรของหินหนืดท่ียังไมจับเปนผลึกและแข็งตัว ขณะท่ีหินหนืดสวนใหญแข็งตัวไปหมดแลว ตอมาเศษของน้ําแรของหินหนืดแทรกเขาไปในหินทองท่ี แตเนื่องจากท่ีเศษน้ําแรของหินหนืดจะมีพวกน้ํา และไอระเหิด (volatites) เชน ฟลูออรีน (fluorine) และโบรอน (boron) สารระเหิดจะทําตัวเปนสารท่ีลดอุณหภูมิของการตกผลึกของแรลง จึงทําใหการตกผลึกเปนไปไดชา เม่ือเศษน้ําแรของหินหนืดเย็นตัวอยางชาๆ จึงทําใหพบเปนผลึกใหญอาจจะมีขนาดมากกวา 1 เซนติเมตร หรือมากกวา บางคร้ังพบขนาดของผลึกยาวหลายๆ เมตร

สายแรน้ํารอนของควอตซ แอไพลต และเพกมาไทต มักพบกับหินแกรนิต เพราะหินแกรนิตจะมีสารระเหิดและน้ํามาก เม่ือหินหนืดแทรกมายังหินทองท่ีและเย็นตัวลง โดยท่ีผิวสัมผัสของหินหนืดกับหินทองท่ีจะเย็นตัวกอน และหินทองท่ีอาจแตกเน่ืองจากการเปล่ียนแปลงของความดันท่ีเกิดจากความรอนจากการแทรกซอนและตอมาเกิดการเย็นตัวของหินหนืด ซ่ึงรอยแตกนี้อาจถูกแทรกดวยสายแรน้ํารอน ดังนั้นในสนามตรงรอยสัมผัสของหินอัคนีแทรกซอนกับหินทองท่ี พรอมกับสายแร ท่ีใกลกับรอยสัมผัสควรพิจารณาใหดี เพราะสวนใหญพบเปนบริเวณท่ีเปนแหลงสะสมแรท่ีดี

สายแรแอไพลต และเพกมาไทต ตัดเขาไปในหินทองท่ีเรียกวา พนัง (dikes) หรือตัดขนานไปตามช้ันหินของหินทองท่ี เรียกวา พนังแทรกช้ัน (sills) หากพบ เพกมาไทต และแอไพลตในหินอัคนีแทรกซอน จะกลาวไดวาเปนสายแรท่ีเย็นตัวทีหลัง แตถาหากพบลักษณะของหินหนืดของหินแกรนิตแทรกอยูระหวางรอยแตกของหินอัคนีอีกประเภทหนึ่ง เชน หินแกรนิตแทรกในหินอัคนีสีเขมของหินแกบโบร ไมใชเปนลักษณะแบบเพกมาไทต หรือแอไพลต แตจะเกิดจากหินหนืดเกิดการแทรกซอน

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 163

แบบซอนกัน โดยมีสีเขมเกิดกอน และสีจางแทรกมาทีหลัง เรียกวา “net-veining” ซ่ึงหินอัคนีสีเขมจะตกผลึกท่ีอุณหภูมิสูงกวาหินสีจาง

กระบวนการตกผลึกของหินสีเขม และการแทรกดันของหินสีเขมไปในหินทองท่ี ซ่ึงมีอุณหภูมิสูงพอทําใหหินทองท่ีหลอมเหลว และไดเปนพวกหินหนืดของหินแกรนิต หินหนืดของหินแกรนิตแทรกไปตามรอยแตก ของหินสีเขมท่ีตกผลึกและแข็งตัว การเกิดแบบนี้เรียกวา “back-veining”

ในกรณีท่ีมีหินหนืดแทรกในหินทองท่ีท่ีเย็นจะทําใหหินหนืดเย็นตัวอยางรวดเร็ว ไดผลึกขนาดละเอียดท่ีขอบ (chilled margin) พบตามรอยสัมผัส ซ่ึงความกวางของขอบท่ีถูกความรอน (chilled margin) ข้ึนอยูกับความแตกตางของอุณหภูมิ สะทอนถึงความลึกของการแทรกดัน และองคประกอบของหินหนืด โดยท่ีหินท่ีเปนดางหรือหินสีเขม จะตกผลึกท่ีอุณหภูมิสูงกวาหินท่ีเปนกรด หรือหินสีจาง หากหินหนืดแทรกในหินทองท่ีท่ีมีอุณหภูมิสูง จะพบการเปล่ียนลักษณะแบบพลาสติก ของหินทองท่ีใกลๆ บริเวณสัมผัส หรืออาจพบการแพร (diffuse) เนื่องจากหินทองท่ีถูกหลอมเหลวไปบาง 4.5.3.4 แถบการไหลและการเรียงช้ันของหินอัคนี (Flow banding and igneous lamination)

ลักษณะของแถบการไหลและการเรียงช้ันของหินอัคนีสามารถสังเกตไดงายในสนาม ซ่ึงเกิดจากการตกผลึกของหินหนืด ทําใหเกิดการแยกช้ัน แถบการไหลพบเกิดกับหินภูเขาไฟ โดยมีสีแตกตางกัน อาจจะหนาหลายมิลลิเมตรถึงหลายๆ เซนติเมตร ในแตละแถบ สําหรับหินอัคนีแทรกซอน อาจจะพบการไหลได เชนอาจจะพบผลึกแรเฟลดสปาร แสดงในลักษณะของผลึกขนาดใหญ (megacrysts) อยูในพวกเนื้อพื้นจะมีลักษณะของการไหล ในสนามหากเห็นทิศทางของการเรียงตัวของผลึกแรตามการไหล ควรวัดทิศทาง จัดเปนโครงสรางแนวเสนของแร แตอยาสับสนกับร้ิวขนานของหินแปร เพราะไมเหมือนกัน ผลึกแรท่ีแสดงการเรียงช้ัน ในหินอัคนีสวนใหญพบกับพวกแกบโบรพบบางในหิน ไดออไรต และแกรนิต ช้ันหินแกบโบรจะพบการเรียงสลับของแรสีจางและสีเขม 4.5.3.5 รอยสัมผัส (Contact)

ในสนามเม่ือพบรอยสัมผัสหินอัคนีและหินทองท่ี ตองพิจารณา (1) แนวสัมผัส (2) ช่ือของหินทองท่ีและหินอัคนี และ (3) รูปรางของรอยสัมผัส หากสามารถเห็นระนาบของรอยสัมผัส (3 มิติ) ควรวัดแนวระดับ (strike) และมุมเท (dip) แตสวนใหญจะขรุขระพรอมท้ังวัดแนวของสายแรใกลกับรอยสัมผัส หากพบรอยแยก สายแร พนัง หรือพนังแทรกช้ัน ใหพิจารณาลําดับการเกิดโดยใชหลักของการตัดกัน เพื่อแยกดูวาอะไรเกิดกอนเกิดหลัง

164 ธรณีวิทยาภาคสนาม

โดยท่ัวไปรูปรางของรอยสัมผัสอาจจะเปนไดท้ังเสนตรง เสนหยักคลายฟนปลา เปนรูปเหล่ียม หรือคดโคงไปมา ซ่ึงถาพบเปนแนวตรงหรือหยักคลายฟนปลา มักแทรกมาตามรอยแตกเล็กๆ แตถาคดโคงไปมาจะเปนแบบการไหลแทรกเขามาหรือไหลทับ ความชัดเจนของรอยสัมผัส ซ่ึงบางพ้ืนท่ีพบแบบชัดเจน แตบางพื้นท่ีพบเปนเขตของรอยสัมผัส โดยมีการเปล่ียนแปลงของหินทองท่ีท่ีสัมผัส ลักษณะท่ีพบแบบรอยสัมผัสแบบชัดเจน อธิบายไดดังนี้ (1) เพราะการแทรกของหินหนืดเย็นลงอยางรวดเร็ว หรือ (2) ลักษณะของหินหนืดท่ีแทรกไมเหมาะสมท่ีจะทําปฏิกิริยากับหินทองท่ี และหินทองท่ีไมยอมใหมีการแลกเปล่ียนแรองคประกอบ หรือหินหนืดไมมีคุณสมบัติในการที่จะแยกพันธะการเกาะกันของธาตุหรืออนุมูล องคประกอบของแรในหินทองท่ีได

รอยสัมผัสบริเวณที่เกิดจากการประทุของหินภูเขาไฟ ลักษณะท่ีพบจะได (1) มีเนื้อหินเปล่ียนแปลงไมคงท่ี (2) มีลักษณะของโพรงอากาศ (3) มีลักษณะการไหล (4) มีรอยแตก (5) มีแรจับกันเปนกลุมกอน (6) มีส่ิงแปลกปลอมปะปนอยูดวย ลักษณะของเน้ือหินจะพบตรงกลางมีผลึกใหญกวาบริเวณท่ีอยูใกลผิวสัมผัสออกไป ซ่ึงอธิบายไดจากการเย็นชากวาแรท่ีอยูใกลผิวสัมผัส แตลักษณะของหินเปนตัวท่ีถายความรอนไดนอยมาก ดังนั้นกวาหินหนืดเย็นตัวจะมีเวลานาน ผลึกแรมีการตกผลึกได จึงพบวาเม่ือหางจากผิวสัมผัสผลึกของแรมีขนาดใหญมากข้ึนตามลําดับ

การพบรูพรุนของหินจะพบที่ผิวบนเสมอ โดยมักพบในลาวาที่พนออกมาดวยความดันตํ่าๆ ไหลเปนแบบแผน หากพบรูพรุนท่ีผิวลางแสดงวาหินเกิดจากการพลิกกลับเพราะฟองอากาศจะหลุดออกจากดานบนทุกคร้ังเสมอ ในสนามการแยกระหวางรูจากฟองอากาศ กับการผุกรอน ของแรท่ีสลายตัวผุกรอนออกไป ซ่ึงทําใหไดโพรงเชนเดียวกับฟองอากาศ ทําใหเรามองเห็นคลายกับรูจากฟองอากาศ ดังนั้นจึงควรทุบหินเพื่อสังเกตลักษณะโพรง หากเปนโพรงจากฟองอากาศ จะไดโพรงมีลักษณะกลม-รี แตถาหากโพรงจากฟองอากาศถูกแรอ่ืนเขาไปแทนท่ี แลวแรท่ีแทรกถูกทําใหละลายหรือสะลายตัวหลุดออกไปบางสวน อาจไมพบลักษณะแบบกลม กรณีนี้ควรตองพิจารณาใหดีกอนท่ีฟองอากาศจะพบเปนลักษณะกลม ขณะท่ีผลึกแร จะไมกลมพบเปนรูปเหล่ียม

ลักษณะท่ีพบในหินทองท่ี ไดแก การเผา (baking) ของหินทองท่ีใหแข็งข้ึน เชน หินทองท่ีอาจสูญเสีย SiO2 และแรดินเหนียวบางตัวออกไป เม่ือโดนความรอนจากหินหนืด หินดินดานอาจแข็งไดเปนฮอรนเฟลส หรือหินทรายแปรสภาพได เปนควอรตไซต การเผา จะเปนการเช่ือม (cement) มากกวาการบีบอัดของบริเวณท่ีถูกเผา หากทนทานจะพบเปนสัน แตหากผุกรอนไดงายจะพบเปนรอง การเปล่ียนสี อาจเกิดเนื่องจากการเปล่ียนองคประกอบของแร โดยแรท่ีมีสีเขียว เทา หรือเหลือง อาจจะเปนสีแดงโดยการขับไลน้ําออกไปของแรลิโมไนท (Fe2O3•3H2O) หรือการไลเอาคารบอน

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 165

ออกไปของ FeCO3 ทําใหได ฮีมาไทต (Fe2O3) พบแรใหมเกิดข้ึนระหวางผิวสัมผัส ลักษณะของ นิวมาโตไลสิส (pneumatolysis) โดยท่ีพวกนี้ SiO2 และแรบางตัวจะขับออกจากหินหนืด และแทรกไปตามหินทองท่ีในรูปของสายแรท่ีแทรกตามรอยแตก แรใหมเกิดข้ึนจากแรตางๆ ท่ีถูกขับออกมาจากหินหนืด หรือทําปฏิกิริยากับหินทองท่ีแลวตกผลึก สวนจะเปนแร ควอตซ ไมกา การเนต แอนดาลูไซต สตอโรไลต เวซูเวียไนต และ ทัวมาลีน ถาหินทองท่ีเปนแบบหินท่ีมีแรหลายๆ ชนิด หรือหินสกปรก (impurity) จะไดแรมากชนิดข้ึน หากทําการศึกษาดวยความละเอียดในสนาม จะพบลักษณะของ ปริมณฑลการแปรสภาพ (aureole) ของหินทองท่ีท่ีถูกแปรสภาพรอบๆ หินอัคนีได 4.6 การแปลความหมายของหนิอัคนีในสนาม

การแปลความหมายในสนามของหินอัคนีพิจารณารูปรางของหินอัคนี ซ่ึงรูปรางจะข้ึนอยูกับ (1) ลักษณะความหนืดของหินหนืด (2) ลักษณะโครงสรางของหินทองท่ี (3) น้ําหนักกดทับ (overburden pressure) และ (4) ลักษณะของการแทรกซอน ถาการแทรกซอนเร็วแสดงวาความหนืดมีนอย การไหลจะไปไดระยะไกล แตหากหนืดมากเม่ือพนออกมาจะหยุดไหลจึงพบอยูท่ีระยะทางส้ันๆ หากทําใหหินทองท่ีนั้นรอนและมีลักษณะแบบพลาสติกจะพบลักษณะของ กลม-คอด คลายไสกรอก (pinch-and-swell) ของพนัง (dikes) หรือ พนังแทรกช้ัน (sills) ได

การแยกลักษณะของหินอัคนี ซ่ึงเราเรียก พนังแทรกช้ัน เม่ือพบหินอัคนีขนานกับช้ันหินทองท่ี สวนลาโคลิท และโลโพลิท แยกออกจากบาโทลิท ตรงท่ีพบรอยสัมผัสท่ีฐาน (basal contacts) บาโทลิทเราจะไมเห็นฐาน และแยกระหวางพนังแทรกช้ันกับลาโคลิทแยกตรงท่ี ความหนาของลาโคลิทจะหนามากกวา การศึกษาลาโคลิท โลโพลิท และบาโทลิท ตองศึกษาในบริเวณกวาง

ช้ันการไหล ของลาวาออกสูผิวดิน แยกออกจากพนังแทรกช้ัน (sills) ได โดยท่ีช้ันผิวบนของการไหลของลาวาจะพบรูจากฟองอากาศ หรือ สกอเรีย (scoria) แตท่ีผิวบนหรือลางของผนังแทรกช้ันจะไมพบรูฟองอากาศ ช้ันการไหลของลาวาพบวางอยูบนหินภูเขาไฟ สวนพนังแทรกช้ันจะแทรกอยูกับหินตะกอน ยกเวนกรณีบางกรณีพบพนังแทรกช้ันแทรกอยูในช้ันของหินภูเขาไฟได พบส่ิงแปลกปลอม ของหินทองท่ีในพนังแทรกช้ัน และพบการแปรสภาพแบบสัมผัส (contact metamorphism) ท้ังผิวบนและผิวลางของพนังแทรกช้ัน สวนในช้ันการไหลของลาวาพบเฉพาะผิวลาง

การศึกษาโครงสรางของหินอัคนีในสนามท่ีสําคัญมี 2 ประเภท คือ โครงสรางการไหล (flow structures) และ รอยแตก (fracture structures) ซ่ึงท้ังสองประเภทแยกออกไดงาย เพราะโครงสรางการไหล จะเกิดขณะท่ีหินยังไหล แตรอยแตกเกิดเม่ือหินแข็งตัวแลว

166 ธรณีวิทยาภาคสนาม

การบงบอกอายุของหินเพื่อแปลความหมายของหินอัคนี ใชหลักการเทียบเคียงโดยจะไดวาหินท่ีแทรกเขามายอมมีอายุออนกวาหินทองท่ี หินท่ีถูกปดทับดวยลาวาตองมีอายุแกกวาลาวา การพิจารณาการปะทุ หรือแทรกซอนของหินอัคนีท่ีเวลาตางๆ กันหลายๆ ชวง สังเกตจากการดูลักษณะของพนังท่ีปรากฏ หากมีการตัดกันไมตอเนื่องแสดงวามีการแทรกเขามามากกวาหนึ่งคร้ัง รอยเล่ือนท่ีแยก พนัง ออกจากกันยอมมีอายุออนกวาพนังเปนตน 4.7 บทสรุป หินอัคนีเปนหินท่ีถือกําเนิดมาจากหินหนืดใตผิวดินท่ีความลึกประมาณ 40-60 กิโลเมตร หินหนืดสวนใหญเกิดจากหินตางๆ ท่ีอยูในสวนของเปลือกโลกถูกกดใหจมตัวลงไป ดวยกระบวนการแปรสัณฐานของเปลือกโลก เม่ือเขาสูอุณหภูมิท่ีสูงเกินจุดหลอมเหลวหินจะเกิดการหลอมเหลวเปนหินหนืด เม่ือหินหนืดถูกสะสมในปริมาณท่ีมากข้ึนเร่ือยๆ จนกระท่ังถึงจุดหนึ่งจะเกิดการแทรกซอนมายังท่ีสูง หรือปะทุข้ึนสูผิวดิน การศึกษาหินอัคนีในสนาม อันดับแรกควรจัดแบงหินออกเปนประเภทใหญๆ สองประเภท คือ หินอัคนีประเภทปะทุ หรือประเภทแทรกซอน จากนั้นใชการจัดแบงตามหลักของ IUGS เพื่อเรียกช่ือหิน สําหรับหินอัคนีแทรกซอน โดยแยกเปนสองประเภทใหญ คือ พวกเฟลสิกและเมฟก ซ่ึงแบงโดยใชปริมาณของแร ควอตซ แอลคาไลเฟลดสปาร แพลจิโอเคลส เฟลดสปาร และเฟลดสปาทอยด เปนตัวจัดแบง และพวกอุลตราเมฟก แบงโดยใช โอลิวีน ไพรอกซีน ฮอรนเบลนด หรือ โอลิวีน ไพรอกซีน+ฮอรนเบลนด และ แพลจิโอเคลส เฟลดสปาร เปนตัวแบง สวนหินอัคนีพวกปะทุ แบงโดยใชแร ควอตซ แอลคาไลเฟลดสปาร แพลจิโอเคลส เฟลดสปาร และ เฟลดสปาทอยด ในการจัดแบง หากเปนการปะทุ และพนเถา หรือเศษหินข้ึนสูอากาศ จากนั้นตกลงมาสะสม จะจัดแบงตามขนาดของเม็ดตะกอน และอาจถือเปนหินตะกอนอีกประเภทหนึ่งไดเชนกัน เม่ือพบหินอัคนีในสนาม ตองบรรยายหิน แรองคประกอบ ขอบเขตท่ีพบหิน สายแร รูปรางของหินอัคนี และโครงสรางการไหล และรอยแตกท่ีพบในหินโผล

การศึกษาหินอัคนีในสนาม 167

คําถามชวนคิด (Questions for thought)

คําถามเหลานี้บางขอไมมีคําตอบท่ีตายตัว ดังนั้นควรวิเคราะห และหาเหตุผล ทุกขอควรศึกษาคนควา

และไตรตรองใหดีกอนท่ีจะตอบ (1) จากความสัมพันธของหินอัคนีกับกระบวนการแปรสัณฐาน (plate tectonics) จงใหเหตุผลวาบริเวณ

สวนใดของแผนโลกท่ีนาจะเปนแหลงกําเนิดของท่ีหินหนืดมากท่ีสุด และนอยท่ีสุด (2) ใชขอมูลหินโผลจากแผนท่ีธรณีวิทยาประเทศไทย มาตราสวน 1:1,000,000 จงแสดงขอบเขตของ

แผนโลกในอดีต วามีอยูในบริเวณใดบาง และมีหลักฐานอะไรบางท่ีนํามาแปลความความหมายหาแผนโลกในอดีต

(3) หินแกรนิตท่ีปรากฏในประเทศไทย ตามที่แสดงในแผนท่ีธรณีวิทยา มาตราสวน 1:1,000,000 บริเวณใดบางท่ีเปน S-type และ I-type แกรนิต พิจารณาไดจากหลักฐานอะไร (ควรสืบคนขอมูลเพิ่มเติมดานแหลง แร หรือแรองคประกอบของหินแกรนิต จากรายงานการสํารวจของกรมทรัพยากรธรณีวิทยา)

(4) หินคิมเบอไรต (kimberite) จัดเปนหินอัคนีประเภทใด เกิดไดอยางไร มีลักษณะพิเศษอยางไร และพบท่ีบริเวณใดของโลก (สืบคนขอมูลไดทางอินเตอรเนต)

(5) จงบอกสินแรที่เกิดจากหินอัคนี จํานวน 30 ชนิด โดยทําเปนตาราง และบงบอกชนิดของหินอัคนีท่ีพบแรนั้น พรอมท้ังบงบอกแหลงท่ีพบดวย ควรแสดงเปนตาราง (สืบคนขอมูลไดทางอินเตอรเนต)

(6) จากผลของขอ 5 พิจารณาวาแหลงแรเศษรฐกิจประเภทใดของประเทศไทย ท่ีเกิดจากหินอัคนี โดยเรียงลําดับจากมากไปหานอยของรายไดจากคาภาคหลวงแร (สืบคนขอมูลไดจากรายงานสถานการณแรโลหะและอโลหะของประเทศไทย)

(7) แหลงพลอยตางๆ ท่ีพบในบริเวณจังหวัดอุบลราชธานี กาญจนบุรี จันทบุรี และตราด เปนแหลงพลอยท่ีเกิดจากหินอัคนีประเภทใด และหินอัคนีท่ีเกิดมีแหลงกําเนิดท่ีเหมือนกันหรือไม อายุของหินแตกตางกันอยางไร เกิดอยูบริเวณใดของแผนเปลือกโลก

(8) เม่ือพบหินแกรนิต ท่ีมีองคประกอบของแร แพลจิโเคลสเฟลดสปาร แอลคาไลเฟลดสปาร ควอตซ มัสโคไวต ไบโอไทต และฮอรนเบลนด โอกาสที่จะพบแหลงแรในบริเวณใกลเคียงจะเปนแหลงแรประเภทใดไดบาง

168 ธรณีวิทยาภาคสนาม

(9) ดินท่ีเกิดจากการผุของหินแอลคาไลเฟลดสปารแกรนิต กับหินโทนาไลต ดินใดท่ีจัดวามีความอุดมสมบูรณตอพืชมากท่ีสุด

(10) ทําไมเราจึงพบหินโผลจําพวกอุลตราเมฟกนอย (สวนใหญจะเปนแกรนิต แกรโนไดออไรต) (11) จากการจัดแบงหินอัคนีตามหลักของ IUGS ไมวาจะเปนหินจําพวกแทรกซอน หรือปะทุแบบมอง

ไมเห็นเม็ดขนาด ตองนํามาวิเคราะหหาแร และปริมาณแร เชน นํามาทําแผนบาง หรือวิเคราะหดวยวิธีอ่ืน จึงจะใชเรียกช่ือหินได ดังนั้นการนําเอาหลักการจัดแบงแบบ IUGS มาจัดแบงในสนาม มีความเหมาะสม หรือไมอยางไร ถาไมมีวิธีจัดแบงอยางไรจึงเหมาะสม อภิปราย

(12) หินอัคนีชนิดใดบางท่ีประเทศเรานํามาใชในอุตสาหกรรมและวัสดุกอสราง และมีแหลงท่ีมาจากบริเวณใด

เอกสารท่ีควรศึกษาเพิ่มเติม (Further readings)

Compton, R. R. 1985. Geology in the field. New York: John Wiley & Sons, Inc. Hall, A. 1996. Igneous petrology. 2nd ed. Essex: Longman Group Ltd. Hyndman, D. W. 1972. Petrology of igneous and metamorphic rocks. New York: McGraw-Hill Book

Company. Raymond, L. A. 1995. Petrology: the study of igneous, sedimentary, and metamorphic rocks.

Dubuque: Brown Thorpe, R. S., and Brown, G. C. 1985. The field description of igneous rocks. Geological Society of

London Handbook Series 4. Open University Press.