Metamorphic Rocks : หินแปร

วันนี้เรามาต่อจากเมื่อวานน่ะครับ

Metamorphic Rocks : หินแปร


เป็นลักษณะเกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง ทางธรณีวิทยาของหินในทาง
กายภาพ (Physical) และทางเคมี (Chemical) โดยมีเงื่อนไขและองค์ประกอบ
ที่แตกต่างกัน จากหินที่กำเนิดเดิม (Originally formed)

การเปลี่ยนแปลง มักเกิดบริเวณพื้นผิวที่หนาเป็นแผ่นปึก ด้วยการสะสมความร้อน
และความกดดัน หากสภาวะแวดล้อมทางเคมีีเหมาะสม ก็เกิดการเปลี่ยนแปลง
รูปแบบของผลึก (Re-crystallization) จากการผสมรวมกับแร่ (Mineral)
เปลี่ยนเป็นหินใหม่ขึ้น ซึ่งคำว่า Metamorphic มาจากภาษากรีก มีความหมายว่า
เป็นการเปลี่ยนแปลงรูปทรง

ตารางแสดงระดับการเกิดของหินแปร ระหว่างความลึก และอุณหภูมิ

การเกิดของหินแปรเป็นการเกิด จากหินด้วยกันด้วย องค์ประกอบจากอุณหภูมิ ความร้อนและความกดดันเป็นหลัก จึงแบ่งระดับของหินแปร ด้วยข้อแตกต่าง
จากเงื่อนไข ระดับความลึกความกดดันและความลึกจากพื้นผิวโลก

Grade of Metamorphism

Low-grade metamorphism
เกิดระหว่างอุณหภูมิ 50 -300 องศา C ในสภาพความกดดันต่ำโดยทั่วไป
จะมองไม่เห็นส่วนประกอบของเกร็ดแร่ด้วยตาเปล่า(หรือแว่นขยายขนาดเล็ก) มักพบรอยกะเทาะแตก มีสีทึบ

Intermediate-grade metamorphism
เกิดระหว่างอุณหภูมิ 300-450 องศา C สภาพความกดดันระดับกลาง
สามารถมองเห็น ส่วนประกอบของเกร็ด Mica หรือแร่อื่นๆ เห็นการสะท้อนแสง
ของเกร็ดแร่เล็กๆ มักผิวหยาบ สีสว่าง แจ่มใส

High-grade metamorphism
เกิดขึ้นมากกว่า อุณหภูมิ 450 องศา C ขึ้นไปในสภาพความกดดันสูง จะมองเห็นแถบริ้วเป็นชั้นสีสว่างและสีคล้ำของแร่ชัดเจน

Types of Metamorphism

การก่อตัวของหินแปร มีความสัมพันธ์อย่างหลากลายกับสภาพแวดล้อมโลก
จึงแบ่งออกเป็นประเภทจากการเกิดดังนี้

Contact Metamorphism
เกิดบริเวณแนวหินที่มาชนบรรจบกัน ชั้นที่ตื้นบนแผ่นเปลือกโลกโดยความร้อน ที่สูงแทรกซึมจากแมกม่า (Magma) สู่หินที่เย็นกว่า ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง

กรณีความร้อนขึ้นสู่ขีดสูงสุดมักจะเกิดของเหลวไหลละลาย ก่อให้เกิดส่งผลด้าน
เคมีและแร่ เข้าร่วมเป็นองค์ประกอบของเหลวเหล่านั้น เป็นสารประกอบถ่านหิน
(Carbonate rocks) มักพบเมล็ดหินใส (Fine-grained rocks) เป็นแร่ผสม
รวมอยู่ เช่น Quartz, Feldspars, Epidote อย่างหลากหลายเรียกว่า Hornfels
แต่ในชั้นนี้มีกดทับของซากอินทรีย์สารน้อย จึงไม่ค่อยพบในหินดังกล่าว

แถบของหิน Marble (ขวา) ชนบรรจบกับ หินอัคนี Nepheline syenite (ซ้าย) ทำให้เกิด
สารประกอบทางเคมีของ Magma พาดบนแนวแถบหิน Marble ซึ่งเป็นลักษณะการเกิด แร่ใหม่

ลวยลายต่างๆที่สวยงามบนหิน Marble จะแตกต่างกันไป เป็นผลจากปฏิกิริยา
ทางเคมี ใต้พื้นผิวของโลกในแต่ละแห่ง

Regional Metamorphism
เกิดบริเวณพื้นที่ี ภูเขาขนาดใหญ่ พื้นที่ใหญ่ โดยทั่วไปมักไม่พบส่วนประกอบ
ของหินอัคนีและไม่มี Hydrous minerals ด้วยน้ำหนักของภูเขาเกิดการกดทับ
เป็นแรงเค้นลงสู่ด้านล่าง

จึงมีลักษณะเป็นแผ่นบางแข็ง เช่น หิน Slates, Schists, Gniesses
ขณะที่พลังงานแรงเค้นจากบริเวณ ภูเขาไฟ ใต้เปลือกโลกที่มีความต่างกัน
ทำให้มวลของแผ่นเปลือกโลกเกิดการชนกัน ตามแนวรอยพับ หรือแนวซอกเขา
การกดอัดมาก ทำให้หินเพิ่มความข้นหนาเหมือนเปลือกแข็งภายใต้ผิวนั้นยิ่ง
เพิ่มพูนความร้อน ความกดดันที่ละน้อย จนเพิ่มสูงขึ้นเรื่อยๆตามลำดับจาก
ระยะเวลาที่ยาวนาน

หิน ที่ถูกแรงเค้นกดทับ และแสดงให้เห็นถึงร่องรอย ของเหลวสารประกอบทางเคมี
เป็นการพัฒนาการเปลี่ยนแปลงทางออก และความกดดันอย่างไม่เป็นระเบียบ

ภาพถ่ายทางอากาศแสดงพื้นที่ขนาดใหญ่ (เส้นแถบขาว-แดง = 20 กม.)
แสดงลักษณะมวลของเปลือกโลกชนกัน Regional Metamorphism เกิดขึ้นตามแนวรอยพับ

ลักษณะมุมลาดดิ่งของบริเวณภูเขา เป็นเงื่อนไขทางกลศาสตร์

Hydrothermal Metamorphism
เกิดบริเวณพื้นที่ ที่มีการผันแปรของอุณหภูมิสูงและความกดดันที่เพียงพอ
จึงเปลี่ยนเป็น ของเหลวในสารประกอบของแร่ (Hydrous minerals) แล้วแข็ง
ตัวฝังแน่นอยู่ในหิน มักพบมากใน หิน Talc, Chlorite, Serpentine, Actinolite,
Tremolite, Eolites, Clay minerals และในแร่ต่างๆ

ก้อนแร่ Peridotite บริสุทธิ์ ฝังแน่นอยู่ใน Hydrothermal Metamorphism

ภาพขยายกำลังสูง ขบวนการเริ่มต้นสร้าง kaolinite หรือ Clay minerals (ดินขาวสำหรับทำถ้วยชาม)กับสารประกอบของแร่ Felspars ในก้อนหินอัคนี

Burial Metamorphism
การที่หินตะกอน (Sedimentary rocks) ถูกทับถมลึกใต้พื้นผิวนับพันเมตร
จะมีสภาพความร้อนมากกว่า 300 องศา C เกิดแรงกดทับและแตกแยกออก
ทำให้สามารถเกิด แร่ใหม่ได้แต่หินไม่ได้เปลี่ยนแปลงรูป

โดยหลักแล้วแร่มีองค์ประกอบจาก Zeolites โดยซ้อนเหลื่อม (Overlaps) เป็นลักษณะเปลี่ยนแปลงการในลักษณะกระจายตัว
Shock Metamorphism (Impact Metamorphism)
เกิดจาก ดาวหาง อุกกาบาต หรือวัตถุจากอวกาศวิ่งชนปะทะโลกหรือกรณี
ภูเขาไฟขนาดใหญ่ระเบิด เกิดคลื่นความกดดันมหาศาล ส่งผลให้พื้นผิวของแร่
เปลี่ยนแปลงการเกิดของหินประเภท Shock Metamorphism จากคลื่นดังกล่าว

ภาพขยายกำลังสูง การรวมตัวของ แร่ Sapphirine (สีน้ำเงิน) และ Quartz (สีใส)
โดยซ้อนเหลื่อม อยู่ในหินตะกอน สภาพความร้อนสูง 1,040 องศา C

ร่องรอยหลุมอุกกาบาตเก่า

ลักษณะหิน ที่เปลี่ยนแปลงรูปจากคลื่นความกดดัน

เอาหละครับวันนี้พอแค่นี้ก่อนเนอะ เหนื่อยไปสอบมาด้วย ทำได้บ้างไม่ได้บ้าง เอิ๊กๆๆๆ เดี๋ยวพรุ่งนี้จะมาสรุปภาพรวมให้ครับ

ขอขอบคุณ http://sunflowercosmos.org มากมายครับที่ให้ข้อมูลกับ เรา เว็บนี้มีไรน่าศึกษาอีกมากมายเลยนะครับ ลองเข้าไปดู