เรียนรู้

รู้จัก “หินดำตับเป็ด” เห็นปุ๊บ-แก่ปั๊บ

หากอ่านแค่ชื่อบทความ หลายท่านคงจะตงิดอยู่ในใจว่า เรียนมาตั้งแต่เด็กยันโต คุณครูก็สอนแค่หิน 3 ชนิด 1) หินอัคนี (igneous rock) 2) หินตะกอน (sedimentary rock) และ 3) หินแปร (metarmorphic rock) หรือถ้าจะแบ่งย่อยลงไปอีกหน่อย ก็อาจจะพอคลำๆ ได้ว่า หินแกรนิต หินทราย หินดินดาน หินอ่อน ฯลฯ ที่เหลือก็เวิ้งว้าง ตามแต่ภูมิรู้ของแต่ละคน อ้าว !!! แล้วไอ้ หินดำตับเป็ด ที่ว่านี้มันคือหินอะไร แล้วมันสำคัญตรงไหน

จริงๆ แล้ว หินดำตับเป็ด คือ หินชนิดหนึ่ง ซึ่งก็ไม่ใช่ของแปลก หรือวัตถุเชิงอภินิหารอะไร แต่เป็นชื่อหินที่ในอดีตในวงการธรณีวิทยาใช้เรียกเชิงทีเล่นทีจริง เพื่อที่จะหมายถึงหินอัคนีสีเข้มจัด หรือ หินอัลตราเมฟิก (ultramafic rock)

ท้าวความทบทวนกันก่อนว่า หินอัคนี (igneous) แบ่งตามกระบวนการเกิดได้ 2 ประเภท คือ 1) หินอัคนีบาดาล (plutonic rock) และ 2) หินอัคนีภูเขาไฟ (volcanic rock) หินอัคนีภูเขาไฟ คือเศษซากของแมกมาที่เย็นตัวหลังจากที่พุ่งทะลุผ่านผิวโลกออกมาแล้วเย็นตัวกลายเป็นหิน ส่วนหินอัคนีบาดาล ก็คือหินที่แมกมาแทรกดันขึ้นมา แต่ยังไม่ถึงผิวโลกและเย็นตัวกลายเป็นหินค้างเติ่งอยู่ภายในเปลือกโลก ซึ่งต่อมากระบวนการทาง ธรณีแปรสัณฐาน (tectonic) ก็ยกพื้นที่แถบนั้นขึ้นมา พื้นผิวเดิมด้านบนเกิดการผุพัง ทำให้เราสามารถพบเห็นหินอัคนีบาดาลได้ในปัจจุบัน ซึ่งก็มีหลากหลายภูมิลักษณ์ เช่น 1) หินอัคนีมวลไพศาล (batholith) 2) ลำหินอัคนี (stock) 3) พนังแทรกชั้นตามยาว (sill) 4) พนังแทรกชั้นตามขวาง (dike) เป็นต้น

เพิ่มเติม : รู้จัก 14 เศษซาก จากการปะทุและแทรกดันของแมกมา

การเกิดภูมิลักษณ์จากการแทรกดัน (Press และ Siever, 1982)

นอกจากนี้ หินอัคนียังสามารถแบ่งตาม สัดส่วนของ แร่ประกอบหิน (rock-forming mineral) ที่มีอยู่ในแมกมา หรือสีของหินอัคนีนั่นเอง โดยแบ่งเป็น 3 ประเภทหลักๆ คือ

  • หินอัคนีสีจาง (felsic rock) ได้แก่ หินแกรนิต (granite) และ หินไรโอไรท์ (rhyolite)
  • หินอัคนีสีปานกลาง (intermediate rock) ได้แก่ หินไดโอไรท์ (diorite) และ หินแอนดิไซท์ (andesite)
  • หินอัคนีสีเข้ม (mafic rock) ได้แก่ หินแกบโบร (gabbro) และ หินบะซอลต์ (basalt)
หินอัคนีประเภทต่างๆ (2 แถวล่าง) จำแนกตามลักษณะการเกิดและสัดส่วนแรกประกอบหิน (แถวบน) หรือสีของแมกมา (คอลัมน์แนวตั้ง)

อย่างไรก็ตามยังมีอินอัคนีอีกประเภทหนึ่งที่เราไม่ค่อยพบเห็นบ่อยนักทุกครั้งที่รักธรณีวิทยาพบเห็นก็จะตื่นเต้นถึงสภาพแวดล้อมที่เคยเกิดขึ้นในอดีตนั่นคือหินอัคนีสีเข้มจัดโดยหินอัคนีสีเข้มจัดที่เป็นประเภทคดีภูเขาไฟได้แก่หินโคมัตทีไอสวนประเภทหินอัคนีบาดาล ได้แก่อินดันไนท์ และเพอริโดไทต์

นอกจากนี้บางพื้นที่ยังสามารถพบ หินอัคนีสีเข้มจัด (ultramafic igneous rock) ซึ่งประกอบด้วยแร่สีคล้ำ (ferromagnesian) เป็นองค์ประกอบสำคัญ และโดยส่วนใหญ่เป็นหินอัคนีบาดาลเป็นหลัก เช่น 1) หินดันไนต์ (dunite) ซึ่งประกอบด้วยแร่โอลิวีนเป็นหลัก 2) หินไพรอคซีไนต์ (pyroxenite) ประกอบด้วยแร่ไพรอคซีนป็นหลัก และ 3) หินเพอริโดไตต์ (peridotite) มีองค์ประกอบรวมกันทั้งแร่โอลิวีนและไพรอคซีน ในส่วนของหินอัคนีสีเข้มที่เป็นหินอัคนีภูเขาไฟมีเพียง 4) หินโคมาทิไอท์ (komatiite) เท่านั้น แต่มีโอกาสเกิดน้อยและพบได้ยากมาก

หินอัคนีบาดาลสีเข้มจัด
ลักษณะเนื้อหินโคมาทิไอท์ (komatiite) ซึ่งศึกษาในรายละเอียด พบว่าเนื้อหินจะไม่ดำตับเป็ด แต่จะออกสีเขียว

หินโคมาทิไอท์ มันวิเศษตรงไหน

เรื่องของเรื่องคือ นักธรณีวิทยาพบว่า นอกจากกระบวนการเกิดที่แตกต่าง ที่ทำให้ได้แมกมาตั้งต้น จาง-เข้ม ไม่เหมือนกัน ตลอดระยะทางที่แมกมาลอยพุ่งขึ้นมา หมายที่จะทะลุโลกนั้น แมกมาก็มีวิวัฒนาการที่ทำให้องค์ประกอบของแมกมาเปลี่ยนไปจากเดิมอยู่ตลอด ซึ่งสาเหตุสำคัญของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวคือ กระบวนการตกผลึกลำดับส่วน (fractional crystallization) ซึ่งว่าด้วยเรื่องการตกผลึกของแร่ในแต่ละชนิดที่ไม่พร้อมกันตามหลักการของชุดปฏิกิริยาของโบเวน (Bowen’s reaction series) เช่น กรณีของแมกมาบะซอลต์ที่มีแร่สีเข้มจำนวนมากเมื่อเทียบกับแร่สีจาง แต่เมื่ออุณหภูมิลดลง แร่สีเข้ม เช่น แร่โอลิวีน ซึ่งมีอุณหภูมิในการตกผลึกที่สูงนั้นตกผลึกกลายเป็นของแข็ง ในขณะที่แมกมาส่วนที่เหลือจะมีสัดส่วนของแร่สีจาง เช่น แร่ควอซ์ต มากขึ้น

แผนภูมิแสดงกระบวนการตกผลึกลำดับส่วนแมกมาตามหลักคิดของ ชุดปฏิกิริยาของโบเวน

ลองนึกภาพตามนะครับ หากมีมวลแมกมาสีเข้มหรือเข้มจัดอยู่จำนวนหนึ่ง ซึ่งอยู่ที่ระดับลึก (เปลือกโลกชั้นล่าง) แน่นอน ด้วยความที่แมกมามีก๊าซชนิดต่างๆ เป็นองค์ประกอบ แมกมาจึงพยายามที่จะลอยตัว แทรกดันขึ้นมาสู่พื้นผิว ซึ่งในสภาวะปกติ ตลอดการเดินทางขึ้นสู่ที่สูงอุณหภูมิของเปลือกโลกจะลดลงตามลำดับ ทำให้แร่สีเข้มซึ่งมีอุณหภูมิการตกผลึกสูง เริ่มตกผลึก ทิ้งเป็นหินแข็งสีเข้มฝังตัวอยู่ในเปลือกโลกที่ระดับความลึกต่างๆ และกว่าที่แมกมาจะเดินทางขึ้นมาประชิดติดกับพื้นผิวโลก แมกมาก็คงจะเหลืออยู่แค่ แมกมาสีจาง (felsic magma) เพราะไอ้ที่เข้มๆ นั้นตกผลึกกลางทางไปหมดแล้ว

แต่ในกรณีของ หินดำตับเป็ด หรือ หินโคมาทิไอท์ ซึ่งเป็นหินอัคนีภูเขาไฟ ในวันเวลาที่เกิดหินนั้นจึงถือได้ว่า โลกมีสภาพแวดดล้อมที่พิเศษ เพราะแมกมาสีเข้มจัดจากระดับลึก (เพราะเข้มจัด) สามารถยิงดิ่งทะลุขึ้นมาเป็นภูเขาไฟบนพื้นผิวโลกได้ โดยยังคงรักษาทรงความเข้มจัดไว้ได้ไม่มีหกเรี่ยราดตามทางที่พุ่งผ่านมา นักธรณีวิทยาจึงแปลความว่าน่าจะเป็นสภาพแวดล้อมที่ 1) แผ่นเปลือกโลกยังบางๆ และ 2) แมกมายังอุดมไปด้วยแร่สีเข้ม

ดังนั้นการที่เราพบหินโคมาทิไอท์ จึงมีนัยว่าน่าจะเป็นหินที่มีอายุแก่มากๆ เพราะน่าจะเกิดอยู่ในช่วงที่เปลือกโลกกำลังเริ่มสร้างเนื้อสร้างตัว เช่นในช่วง บรมยุคฮาเดียน (Hadean Eon) ซึ่งครอบคลุมช่วงเวลาตั้งแต่ 4,600-3,800 ล้านปี โดยเมื่อ 4,600 ล้านปี พื้นผิวโลกมีอุณหภูมิสูงมาก โลกทั้งใบมีสถานะเหมือนแมกมา แต่ต่อมาแมกมาภายในโลกเกิดการแยกชั้นตามความหนาแน่น และผิวนอกเริ่มเย็นตัว เกิดการปะทุของภูเขาไฟจำนวนมาก ได้ แมกมาสีเข้มจัด (ultramafic) และเย็นตัวกลายเป็น หินโคมาทิไอท์ (komatiite)

สภาพการณ์ของบรมยุคฮาเดียน จากการวิเคราะห์ของนักวิทยาศาสตร์ (ที่มา : www.wikiwand.com)

ดังนั้น เมื่อพบ หินโคมาทิไอท์ ปุ๊บ !!! นักธรณีวิทยาจึงซุยได้ว่า หินแถวนั้น แก่ ปั๊บ !!!

Share: