Waiyapot ep051 The Rising of Granitoids การผลุดขึ้นมาของหินแกรนิต

Waiyapot ep051 The Rising of Granitoids การผลุดขึ้นมาของหินแกรนิต

Fig 51.1 Subduction zone and magma melting.

EP. 51 The Rising of Granitoids การผลุดขึ้นมาของหินแกรนิต

ในบริเวณที่เกิด subduction ชั้น lithosphere ของ oceanic plate มุดตัวลงสู่ชั้น asthenosphere ทำให้เกิดความร้อนถึง 650 oC น้ำ และสาร volatiles ต่าง ๆ จะแยกตัวออกจากชั้นหิน ไปสะสมตัวในบริเวณส่วนบนของรอยเลื่อนและทำให้จุดหลอมเหลวของหินบริเวณนั้นลดลง เมื่ออุณหภูมิถึง 800 oC หินจะเริ่มหลอมเหลว (partial melting) จนอุณหภูมิสูงกว่า 1,200 oC หินทั้งหมดจะหลอมเหลวเป็น magma จากนั้น magma ดังกล่าวจะมีการตกผลึกแยกส่วน (magmatic differentiation) แร่ดำที่เป็นส่วนประกอบของ mafic magma จะตกผลึกแยกส่วน ส่วนที่เหลือจะกลายเป็น felsic magma (ถ.พ. 2.65) ที่มีถ.พ. ต่ำกว่า asthenosphere (ถ.พ. >3) ลอยขึ้นสู่ผิวโลกเป็นลูกโป่งขนาดใหญ่ (diapir)ที่มีความหนืดสูงดังนั้นจำเป็นต้องมีน้ำเป็นส่วนประกอบ>20% เมื่อ diapir ลอยสูงขึ้น อุณหภูมิและความดันเริ่มลดลง หินแกรนิตตอยด์ ก็จะเริ่มตกผลึก ที่ 800 oC ผลึกแร่ดำ และ calc plagioclase เริ่มตกผลึกแขวนลอยใน magma ก่อนจากนั้นแร่อื่น ๆ เริ่มตกผลึกตามเมื่ออุณหภูมิและความดันลดลงเรื่อย ๆ จนทั้งหมดกลายเป็นหิน ถ้าการแข็งตัวเกิดขึ้นที่ความลึก 35 กม. ความดัน 9 kb อุณหภูมิ 950 oC จะได้หิน diorite ที่ต้องการน้ำในการแข็งตัวเป็นหิน 2.7 % ถ้าการแข็งตัวเกิดขึ้นที่ความลึก 30 กม. ความดัน 7.5 kb อุณหภูมิ 750 oC จะได้หิน grano-diorite ที่ต้องการน้ำในการแข็งตัวเป็นหิน 3.3 % ถ้าการแข็งตัวเกิดขึ้นที่ความลึก 22 กม. ความดัน 5.5 kb อุณหภูมิ 700 oC จะได้หิน granite ที่ต้องการน้ำในการแข็งตัวเป็นหิน 8.4 % ดังนั้นน้ำที่เหลือในระบบ 16-20 % จะถูกขับออกนอกระบบกลายเป็น hydrothermal fluid ที่นำพาอนุมูลโลหะที่ละลายอยู่ในตัวไปตกตะกอนสะสมตัวในโครงสร้างกับดัก ที่เหมาะสมกลายเป็นแหล่งแร่ต่อไป

การหลอมเหลวของหินเป็น felsic magma อาจจะเกิดจาก น้ำหนักกดทับของหินด้านบนที่มี continental crust หนามาก มีน้ำหนักมากจนส่วนล่างจมลงใน asthenosphere แล้วหลอมละลายเป็น magma ลอยขึ้นสู่ผิวโลกได้เช่นกัน

การผลุดขึ้นมาของ diapir ถ้าเคลื่อนที่ผ่านหินบริเวณที่มีการอ่อนตัว (ductile) ก็จะมีรูปร่างเป็นลูกโป่ง ถ้ากึ่งอ่อนตัว (semiductile) ก็จะเป็นรูปดอกเห็ด (laccolith or lopolith) แต่ถ้าเป็น incompetent bedding ก็จะแตกหักเป็น block ตกลงไปใน magma ที่กำลังจะแข็งตัวเรียกว่า cauldron subsidence ส่วนของ blockที่ตกลงใน magma บางส่วนจะหลอมรวมกับ magma โดยส่วนที่ยังเหลืออยู่ถ้ามีขนาดเล็กเรียกว่า xenolith แต่ถ้ามีขนาดใหญ่เรียกว่า roof pendant ถ้าเคลื่อนที่เข้าไปแข็งตัวในรอยแตก รอยเลื่อน แนวการวางตัวของหินเรียกว่า dike (วางตัวแนวตั้ง) หรือ sill (วางตัวแนวราบ) ขนาดของ diapir แกรนิตถ้าคลุมพื้นที่ผิวโลกน้อยกว่า 100 ตร.กม. เรียกว่า stock ถ้ามากกว่า100 ตร.กม. เรียกว่า batholith ถ้ามากกว่า แสนตร.กม.เรียกว่า large igneous province (LIP)

ส่วนบนสุดของ diapir จะแข็งตัวก่อนแล้วแตกยับอย่างรวดเร็วเนื่องจากความดันของ magma ที่ยังไม่แข็งตัวดันขึ้นมาแล้ว magma ใหม่ก็จะแข็งตัวแล้วแตกอีก ทำให้ส่วนบนของ diapir มีน้ำ hydrothermal พาอนุมูลโลหะมาสะสมตัวมากเกิดเป็นแหล่งแร่สำคัญ ส่วนยอดของ diapir นี้ เรียกว่า cupola ในส่วนที่มีรอยแตกมากเป็นช่องว่างขนาดใหญ่ให้ last phase of magma และ hydrothermal fluid เข้าไปตกตะกอนได้เรียกว่า breccia pipe หรืออาจจะมีการสะสมตัวของ late stage of magma เป็น pegmatite ส่วนขอบสุดท้ายของการแตกยับเปลี่ยนเป็นหินแกรนิตเนื้อละเอียดเรียกว่า inter facet zone หรือ carapace zone หรือ endo skarn