คิมเบอร์ไลต์ (Kimberlite) เป็นหินอัคนีประเภท อัลตราเมฟิก (ultramafic igneous rock) ที่มีชื่อเสียงว่าเป็น แหล่งกำเนิดเพชรของโลก หินชนิดนี้เกิดขึ้นในชั้น แมนเทิล (mantle) ของโลกที่มีความดันและอุณหภูมิสูง จากนั้นถูกนำขึ้นมาสู่ผิวโลกผ่านการระเบิดของภูเขาไฟที่รุนแรง การปะทุเหล่านี้ก่อให้เกิดโครงสร้างคล้ายท่อหรือ ไดอะทริม” (diatreme) ซึ่งเป็นเป้าหมายสำคัญสำหรับการสำรวจเหมืองเพชร การศึกษาเกี่ยวกับคิมเบอร์ไลต์มีความสำคัญในการทำความเข้าใจการก่อกำเนิดของเพชร เคมีธรณีของแมนเทิล และ กระบวนการทางธรณีแปรสัณฐาน (tectonic) ในชั้นลึกของโลก บทความนี้จะเล่าถึงธรณีวิทยาของคิมเบอร์ไลต์ รวมถึงกระบวนการก่อตัว องค์ประกอบ การกระจายตัว แร่ที่เกี่ยวข้อง และกระบวนการที่นำไปสู่การก่อกำเนิดและขนส่งเพชร

เพิ่มเติม : สิ่งที่ภูเขาไฟผุยออกมา ไม่ได้มีลาวาแค่อย่างเดียว

ลีลาการก่อตัว

คิมเบอร์ไลต์ (Kimberlite) เกิดขึ้นในชั้นแมนเทิลที่ความลึกประมาณ 150-450 กิโลเมตร ซึ่งมีความดันสูงกว่า 4-6 กิกะปาสคาล (GPa) และอุณหภูมิระหว่าง 900-1,300°C สภาพแวดล้อมนี้เรียกว่า เขตความเสถียรของเพชร (diamond stability field) หินนี้มีต้นกำเนิดจากการหลอมบางส่วนของ เพอริโดไทต์ที่มีคาร์บอเนต (carbonated peridotite) หรือ อีโคลไจต์ (eclogite) ในชั้นแมนเทิล แมกมาที่เกิดขึ้นจะมีความหนาแน่นต่ำและเต็มไปด้วยสารระเหย เช่น คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ซึ่งช่วยให้แมกมาเคลื่อนที่ขึ้นสู่ผิวโลกได้อย่างรวดเร็ว

การเคลื่อนตัวอย่างรวดเร็วของแมกมาคิมเบอร์ไลต์อาศัยแรงดันจากก๊าซที่มีปริมาณสูง ช่วยขนส่งชิ้นส่วนแมนเทิลและเพชรขึ้นมาสู่ผิวโลกโดยไม่เปลี่ยนแปลงโครงสร้างมากนัก กระบวนการนี้ใช้เวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมงหรือวัน ทำให้เพชรยังคงสภาพเดิมในโครงสร้างผลึกของมัน

แหล่งแร่แบบฝังประ (disseminated deposit) คือ แหล่งแร่ที่เกิดจากการเย็นตัวของแมกมา บางครั้งแร่มีค่าทางเศรษฐกิจต่างๆ จะตกผลึกและฝังกระจายอยู่ในมวลหินอัคนีที่แทรกดันขึ้นมา เช่น เพชรในหินคิมเบอร์ไลต์

องค์ประกอบแร่

คิมเบอร์ไลต์เป็นหินที่มีองค์ประกอบทางแร่และเคมีที่หลากหลาย โดยมีแร่หลักดังนี้

1. โอลิวีน (Olivine) เป็นแร่ที่พบมากที่สุดในคิมเบอร์ไลต์ โดยมักปรากฏในรูปของผลึกขนาดใหญ่ที่มาจากต้นกำเนิดในชั้นแมนเทิล
2. ฟลอโกไพต์ (Phlogopite) เป็นแร่ไมกาที่ช่วยให้เข้าใจถึงปริมาณสารระเหยในแมกมา
3. คาร์บอเนต (Carbonates) พบแร่แคลไซต์และโดโลไมต์ ซึ่งเป็นหลักฐานที่ชี้ให้เห็นถึงบทบาทของคาร์บอนไดออกไซด์ในการกำเนิดแมกมา
4. อิลเมไนต์ สปินเนล และเพอรอฟสไกต์ (Ilmenite, Spinel, Perovskite) เป็นแร่องค์ประกอบรองที่ช่วยวิเคราะห์ประวัติทางแมกมาและลักษณะของต้นกำเนิดแมนเทิล
5. เพชร (Diamond) แม้จะมีปริมาณน้อย แต่เพชรเป็นส่วนประกอบที่สำคัญทางเศรษฐกิจ โดยเพชรมักเกิดในรูปของ ผลึก (xenocrysts) ซึ่งก่อตัวภายใต้สภาวะความดันสูงในชั้นแมนเทิล

โครงสร้างพื้นฐานของคิมเบอร์ไลต์ประกอบด้วยแร่ที่มีขนาดเล็ก เช่น เซอร์เพนไทน์ แคลไซต์ มอนติซิลไลต์ และอะพาไทต์ ซึ่งตกผลึกระหว่างการเคลื่อนตัวขึ้นสู่ผิวโลกและการเย็นตัวของแมกมา

เนื้อหิน

คิมเบอร์ไลต์มีลักษณะพื้นผิวที่หลากหลายซึ่งสะท้อนถึงประวัติการเคลื่อนตัวและการเย็นตัวของแมกมา ลักษณะเด่นที่พบบ่อย ได้แก่

• เนื้อหินแบบพอร์ฟิริติก (Porphyritic Texture) ผลึกโอลิวีนขนาดใหญ่แทรกอยู่ในเนื้อหินที่มีขนาดละเอียดกว่า
• เนื้อหินแตกเป็นชิ้น (Fragmental or Brecciated Texture) เกิดจากกิจกรรมภูเขาไฟที่รุนแรง ทำให้หินแตกออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย
• สายแร่คาร์บอเนต (Carbonate Veining) บ่งบอกถึงกระบวนการทุติยภูมิที่เกี่ยวข้องกับของเหลวที่มีคาร์บอนสูง

การศึกษาลักษณะเหล่านี้ช่วยให้นักธรณีวิทยาสามารถสร้างภาพกระบวนการของแมกมาและการปะทุของคิมเบอร์ไลต์ได้

กำเนิดเพชร

เพชรเกิดขึ้นในสภาวะที่รุนแรงในชั้นแมนเทิล ซึ่งอะตอมของคาร์บอนจะตกผลึกในโครงสร้างแบบลูกบาศก์ เงื่อนไขสำคัญที่ทำให้เกิดเพชร ได้แก่

1. ความดันและอุณหภูมิ เขตความเสถียรของเพชรต้องการความดันที่สูงกว่า 5 GPa และอุณหภูมิระหว่าง 900°C ถึง 1300°C
2. แหล่งคาร์บอน คาร์บอนที่ใช้สร้างเพชรอาจมาจากวัสดุอินทรีย์ที่ถูกนำลงไปในแมนเทิลผ่านการมุดตัวของเปลือกโลก หรือจากคาร์บอนดั้งเดิมในแมนเทิล
3. เวลา เพชรต้องใช้เวลานับล้านถึงพันล้านปีในการเติบโต ทำให้มันเป็นวัสดุที่เก่าแก่ที่สุดในโลก

เมื่อเกิดขึ้นแล้ว เพชรจะคงสภาพที่เสถียรในชั้นแมนเทิลจนกระทั่งถูกแมกมาคิมเบอร์ไลต์นำขึ้นสู่ผิวโลก

เพิ่มเติม : เคล็ดลับการทำเบบี้เฟสหนังหน้าโลก

การปะทุของคิมเบอร์ไลต์

การปะทุของคิมเบอร์ไลต์ถือเป็นเหตุการณ์ภูเขาไฟที่รุนแรงที่สุดชนิดหนึ่งบนโลก การปะทุนี้ขับเคลื่อนด้วยปริมาณสารระเหยที่สูง โดยเฉพาะคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ซึ่งจะขยายตัวอย่างรวดเร็วเมื่อแมกมาเคลื่อนตัวขึ้น การปะทุที่รุนแรงนี้ก่อให้เกิดโครงสร้างภูเขาไฟแนวตั้งที่เรียกว่า ท่อ (pipes) ซึ่งเป็นแหล่งสะสมเพชรสำคัญ

คิมเบอร์ไลต์ในโลก

คิมเบอร์ไลต์พบได้ทั่วโลก โดยส่วนใหญ่อยู่ในพื้นที่ชั้นเปลือกโลกที่มีอายุมาก (cratonic regions) ตัวอย่างแหล่งสำคัญ ได้แก่

1. แอฟริกา พื้นที่ Kimberley ในแอฟริกาใต้ เป็นที่ตั้งของเหมืองเพชรชื่อดัง เช่น เหมือง De Beers และ Premier
2. รัสเซีย ท่อคิมเบอร์ไลต์ในไซบีเรีย เช่น เหมือง Mir และ Udachnaya
3. แคนาดา เหมือง Ekati และ Diavik ในเขต Northwest Territories
4. ออสเตรเลีย เหมือง Argyle แม้ส่วนใหญ่จะผลิตจากแลมโพรไลต์ แต่ก็เป็นแหล่งเพชรที่สำคัญ

ประเทศไทยมีแหล่งเพชรหรือไม่ เพชรพังงา

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth