205275-2-RocksandMinerals

แร (Minerals)

เปนธาตุหรือสารประกอบ

มีสวนประกอบทางเคมีที่แนนอน หรือเปลี่ยนแปลงได

ในวงจํากัด

มีโครงสรางภายในเปนระเบียบ

แรมีรูปผลึก = โครงสรางอะตอมมีระเบียบ

(Atomic structure)

แรมักพบเปนของแข็ง ยกเวน ปรอท

มีโครงสรางภายในเปนระเบียบ = คุณสมบัติทางกายภาพ

(Physical properties)

รูปผลึก (Crystal form) แนวแตก (Cleavage)

แนวแยก (Parting) การแตก (Fracture)

ความแข็ง (Hardness) ความคงทน (Tenacity)

สี (Color) ประกาย (Luster)

ความโปรง (Diaphanity) ความถวงจําเพาะ (Specific gravity)

คุณสมบัติทางกายภาพ

แรประมาณ 20 ตัว ที่พบมาก

มีปริมาณรวมกัน มากกวา 95% ของสวนประกอบของเปลือกโลก

แบงเปน 2 กลุม

1. The non-slicate minerals

2. The silicate minerals

แรประกอบหิน (Rock-forming minerals)

Native elements

ธาตุบริสุทธิ์ ตัวเดียวโดดๆ

เชน

โลหะโลหะ :: Au Ag Pt Cu Au Ag Pt Cu PbPb Fe Fe SnSn

อโลหะอโลหะ :: S C = S C = เกิดเปนแรสองชนิดคือเกิดเปนแรสองชนิดคือ graphite graphite, diamond , diamond

The non-silicate minerals

Sulfides [[โลหะโลหะ++SS--22]]

PbSPbS galena Cu2S galena Cu2S chalcocitechalcocite FeS2 pyrite CuFeS2 FeS2 pyrite CuFeS2

chalcopyritechalcopyrite

Oxides [ธาตุ+(O)-2] และอาจมี [ธาตุ+(OH -1]

ZnO zincite Al2O3 corundum SnO2 cassiterite

FeO(OH).nH2OLimonite

Halides [[ธาตุธาตุ++(Cl,Br,F,I)(Cl,Br,F,I)--11]]

NaClNaCl halite CaF2halite CaF2 fluoritefluorite

Carbonates [[ธาตุธาตุ++(CO3) (CO3) --22]]

CaCOCaCO33 calcitecalcite CaMgCaMg((COCO3)23)2 dolomitedolomite

Sulfates [[ธาตุธาตุ++(SO4) (SO4) --22]]

CaSOCaSO44 anhydrite CaSOanhydrite CaSO4.24.2HH22O gypsumO gypsum

PhosphatesPhosphates [[ธาตุธาตุ++(PO4) (PO4) --33

CaCa5(5(FF,,ClCl,,OHOH)()(POPO4)34)3 apatiteapatite

The silicate minerals

Silicates [[ธาตุธาตุ++((Si+OSi+O))]]

แรกลุมที่มีมากที่สุดแรกลุมที่มีมากที่สุด

แรซิลิเกต Silicate Minerals เกิดจาก SiO4 ซึ่งอาจรวมกบัแคตไอออนเกดิเปนแรไดเลย หรืออาจรวมกนัจนเกิดแอนไอออนขนาดใหญขึ้น การรวมตัวนี้คือ PolymerizationPolymerization

การจัดตัวของ Silicate tetrahedron อัตราสวน Si:O

แบบเดีย่ว (isolated) 1:4

เปนวง (rings) 1:3

สายเดี่ยว (single chain) 1:3

สายคู (double chains) 4:11

เปนแผน (sheets) 2:5

โครงขาย (frameworks) 1:2 ; 3:8

โอลิวีนโอลิวีน (Olivine)(Olivine)

โอลิโอลิวีนวีน

เกิดจากรูปสามเหลี่ยมสี่ดานของ

ซิลิเกตซึ่งอยูอยางอิสระ

> เปนแรสีเขียวออน โดยทั่วไปมีขนาดเทา

เม็ดน้ําตาลทราย สูตรเคมี= (Mg,Fe)2SiO4

เปนแรประกอบสําคัญของหินอัคนี

ถึงแมจะพบเพียง 1.5 % ในเปลือกโลก

โครงสรางผลึกโครงสรางผลึก (Crystal Structure)(Crystal Structure)คือคือ รูปแบบทางเรขาคณิตซึ่งอะตอมจะเรียงตัวกันในรูปแบบทางเรขาคณิตซึ่งอะตอมจะเรียงตัวกันในของแขง็ที่เปนผลึกของแขง็ที่เปนผลึก การเรียงตัวจะเปนระเบียบตามจุดการเรียงตัวจะเปนระเบียบตามจุดตางๆในโครงรางสามมิติที่เรียกวาตางๆในโครงรางสามมิติที่เรียกวา SPACE LATTICESPACE LATTICE

การแทนที่ของไอออน (Ionic Substitution)

การแทนที่ของอะตอมที่ตําแหนงตางๆทั่วโครงสรางผลกึไอออนที่จะแทนที่กันควรมีประจุและขนาดใกลเคียงกัน

โอลิวีน (olivine) = (Mg,Fe)2SiO4

Mg+2 มีรัศมีไอออน = 0.65 A Fe+2 มีรัศมีไอออน = 0.76 A

เปนผลึกผสมเนื้อเดียว (Solid solution) ระหวาง Mg2SiO4 กับ Fe2SiO4

การเนต (garnet) = A3 B2(SiO4)3

A = Mg, Fe, Ca, Mn ( +2 ) B = Al, Fe ( +3 )

ไพรอกซีนไพรอกซีน (Pyroxene)(Pyroxene) และและ แอมฟแอมฟโบลโบล ((AmphiboleAmphibole))

ไพรอกซีน

เกิดจากรูปสามเหลี่ยมสี่ดานของ

ซิลิเกตตอกันเปนสายเดี่ยว

สูตรทั่วไป = AB(SiO3)2 A และ B อาจเปน Mg,Fe,Ca, หรือ Mn

ไพรอกซีนเปนแรที่เกิดเปนแทงสีเขียวพบมากบริเวณเปลือกโลกสวนมหาสมุทรและพบบางบนทวีป (4% ในเปลือกโลก)

แรสําคัญชื่อ ออไจต (augite)

แอมฟโบล

ประกอบดวยรูปสามเหลี่ยมสี่ดาน

ของซิลิเกตตอกันเปนสายคู

มีสวนประกอบยุงยากที่สุดสูตรทั่วไป =

A2B5(Si4O11)2(OH)2A = Ca,Mg ; B = Mg,Fe และcations อื่นๆ

แรเกิดเปนแทงสีดําหรือเขียวเขมพบมากบนเปลือกโลกสวนทวีป (5 %)แรสําคัญคือ ฮอรนเบลนด (hornblende)

แรไมกา (Micas)

แรไมกามีหลายสีแตที่พบมากในหนิจะมีสีขาวและสีดํา

มัสโคไวต KAl2[AlSi3O10(OH)2]

ไบโอไทต K(Mg,Fe)3[AlSi3O10(OH)2]

ทั้งสองชนิดจะ เหนียว งอได และหลอมละลายที่

อุณหภูมสิงู ถงึแมจะพบเพียง 4%ในเปลือกโลก แต

กพ็บในหินทั้งสามประเภท

ไมกาเกิดจากการจับตัวของสามเหลี่ยมสี่ดาน

ของซลิิเกตเปนแผน (Sheet silicate)

แตละแผนจะยึดติดกันโดยไอออนของธาตุตางๆ

การจับตัวเปนแผนนี้ยังทําใหเกิดแรที่สําคัญ

อกีหลายชนิดอาทิ :

แรดิน (Clay mineral)เปนแรที่มีสามเหลี่ยมสี่ดานของซลิิเกตจับตัว

เปนแผนเดี่ยว แรตัวสําคัญที่สุดคือ เคโอลิไนต(แรดินขาว)

มีสูตรเปน Al4Si4O1o (OH)8 โดยมี Alเปนตัวทําใหประจุสมดุลย แรดินเปนแรที่พบมากในหินตะกอน

4

k

r

ภาพแรดินเกาะรอบเม็ดกรวดทราย และภาพขยาย 1000 และ 2000 เทาของผลึกแรดนิ

ควอตซควอตซ (Quartz)(Quartz)

ควอตซ เปนแรทีป่ระกอบดวยซิลิกอนและออกซิเจนลวน(SiO2)

>รูปสามเหลี่ยมสีด่านของซิลิเกตจะจับ

ตัวเปนโครงขายสามมิต ิเปนโครงสรางที่

แข็งแรงและไมมีประจุ

>ควอตซมักเกิดเปนผลึกรูปหกเหลี่ยม

มีสีสวยงามหลายสี

พบในหินทุกประเภท

บริเวณเปลือกโลก (18%)

F.S SingharajwarapanChiang Mai University

หิน (Rock)

หิน คือ •ของแข็งที่เกดิขึ้นตามธรรมชาติ

•ประกอบดวยมวลสารเปนเมด็ยึดเกาะกันแนน

-ระหวางแรตั้งแตหนึ่งชนดิขึ้นไป

-ระหวางแรกับแกวธรรมชาติ หรือแกวลวนๆ

-และ ระหวางแรกับสารอนิทรีย

แบงออกเปน 3 ชนดิตามกําเนดิ

1. หินอัคนี (Igneous Rock)

2. หินตะกอน (Sedimentary Rock)

3. หินแปร (Metamorphic Rock)

(Hamblin,1994)

F.S SingharajwarapanChiang Mai University

หินอัคนี (Igneous Rock)

•ตกผลึกจากหินหลอมเหลว (Magma หรือ Lava)

•พบประมาณ 60-70 % ของเปลือกโลก

หินตะกอน (Sedimentary Rock)

•ตะกอนถูกพัดพามาสะสมตัว เชื่อมประสาน แข็งตัว

•หรือตกตะกอนทางเคมีจากสารละลาย

•พบประมาณ 8 % ของเปลือกโลก และ 75 % บนผิวโลก

หินแปร (Metamorphic Rock)

•หินเดิม ตกอยูภายใตสภาวะที่ ความรอน และ/หรือ ความดันสูง

•ทนไมไดเกิดการเปลี่ยนแปลง

•ไดแรชนิดใหม-หินชนดิใหมโดยยังไมถึงจุดหลอมเหลว

Rock cycle

หินอัคนี (Igneous Rockห)

คือ หินที่เกดิจากการเย็นตัวและตกผลกึ ของแมกมาหรือลาวา

แมกมา แข็งตวัใตผิวโลก พลูโทน = หินอัคนีแทรกซอน (Plutonic rock)ลาวา แข็งตัวบนผิวโลก ภูเขาไฟ = หินภูเขาไฟ (Volcanic rock)

Who is in Attendance?

แมกมา/ลาวา แบงเปนสามชนิดตามปริมาณซิลกิา (SiO2) คือ

Basaltic magma มีซิลิกาประมาณ 50% 80%หินในเปลอืกโลก

Andesitic magma “ “ 60% 10% “ “

Rhyolitic magma “ “ 70% 10% “ “

ปริมาณซิลิกาและอุณหภูมิ มีผลตอความหนืด (viscosity) ของแมกมา

แมกมาเกิดจากการมุดตัวของแผนธรณีภาค

ตามทฤษฎี PLATE TECTONICS

แมกมาขึน้มาจากสวนลางของแมนเทิล

= MANTLE PLUME

แมกมาเกิดในเปลือกโลก

หรือแมนเทิลบริเวณที่มี

ความรอนสูงกวาปกติ

ภูเขาไฟ (VOLCANO)

การระเบิดของภูเขาไฟ (Volcanic eruption)

เกดิจากลาวาขึ้นสูผิวโลกทางทอ (vent) ทําใหเกิดภูเขารูปกรวยปากปลองเปนแอง (crater) การระเบิดจะรุนแรงหากมีแกสมาก หากระเบิดหลายครั้งแองจะมีขนาดใหญมาก = caldera

ภูเขาไฟที่ระเบิดรุนแรงอาจพนลาวาขึ้นไปเปนชิ้นสวน =

เศษหินภูเขาไฟ (pyroclasts) ขนาด <0.25 มม.= dust ;

0.25-4 มม.= ash ; 4-32 มม.= lapilli ; >32 มม.= bomb, block

แมกมายังอาจขึ้นมาตามรอยแตกขนาดใหญ (Fissure eruption)

ลาวาที่ไหลออกมาทําใหเกิด ที่ราบสูงบะซอลต (Basalt plateau)

ชนดิของภูเขาไฟ

แบงตามชนิดของวัสดุ ที่ประกอบขึ้นเปนภูเขาไฟ :

Shield volcano กวาง>สูง ประกอบดวยลาวาลวน Cinder cone รูปกรวย มุมที่ฐานสูง เปนเศษหินภูเขาไฟลวนComposite volcano รูปกรวยสูงใหญ เปนลาวาสลับเศษหินภูเขาไฟ

การแทรกตัวของแมกมาการแทรกตัวของแมกมา

Intrusion of MagmaIntrusion of Magmaแมกมาที่แข็งตัวใตผิวโลก มขีนาดและรูปรางตางๆกนั

เรียกรวมๆวา มวลหินอัคนีแทรกซอน (pluton)ชนดิบาง+แทรกตดัชัน้หินตะกอน = dike

ขนานชัน้หินตะกอน = sillชนดิหนา+ขนานชัน้หิน = laccolith (รูปดอกเห็ด)

lopolith (รูปฝกบัว)

ตดัชัน้หิน = batholith ขนาดใหญมาก>>ปรากฏเปนทิวเขาขนาดใหญ

stock ขนาดเล็ก < 100 ตร.กม.

การแทรกตวัของหินอัคนี

Who is in Attendance?

การแข็งตัวของแมกมา (ลาวา)

แมกมาแตละแหงสามารถตกผลึกใหหินอัคนีไดหลายชนิด

แรตางชนิดจะตกผลึกที่อุณหภูมิตางกันและมีสวนประกอบตางกัน

สารละลายที่เหลืออยูในแมกมาจะเปลี่ยนสวนประกอบไปเชนกนั

ลําดับการตกผลึกในแมกมาเกิดจากปฏิกิริยาระหวางผลึกกับสาร ละลาย= ชุดปฏิกริิยาของโบเวน (BOWEN’S REACTION SERIES) แบงเปน : ชุดปฏิกิริยาไมตอเนื่อง (Discontinuous reaction series)

ชุดปฏิกิริยาตอเนื่อง (Continuous reaction series)

หินตะกอน (SEDIMENTARY ROCKS)คือ หินซึ่งเกิดจากการสะสมของตะกอน (sedimentation)

หรือเกิดจากการตกตะกอนทางเคมีในน้าํ แลวเกิดการ

แข็งตัว (lithification) กลายเปนหิน

การพัดพา (Transportation) การพาใหตะกอนเคลือ่นที่ไป โดยทางน้ํา ลม และธารน้ําแข็ง

ตะกอน (Sediments) วัสดทุี่สะสมโดยกระบวนการที่ผิวโลก จากหินที่เกิดขึน้กอนแลวมาอยูใกลผิวโลก

การผพุังอยูกับที่ (Weathering) หนิตนกําเนิดที่ผิวโลกเกิดผุพัง

ทางกลและ/หรือทางเคมี

การพดัพา (Transportation) การพดัพาใหตะกอนเคลื่อนที่ไป

โดยทางน้ํา ลม และธารน้ําแข็ง

การทับถม (Deposition) ตะกอนจะตกทับถมเมื่อตัวกลางออนกาํลังลง ในสามบริเวณ คือ บนแผนดนิ > แผนดนิตอกับทะเล > ในทะเล

การเปลี่ยนไปเปนหิน (Lithification) ตะกอนจะเปลี่ยนไปเปนหินอยางชาๆหลังการสะสมตัว โดย การกดอดั (compaction) การเชื่อมประสาน (cementation)

ลักษณะของหินตะกอน

การเกิดเปนชั้น (Bedding)

ตะกอนจะตกทับถมเรยีง

กันเปนชัน้

แตละชั้น = 1 bed

• เกิดจากตะกอนตางชนิดกันหรือตางขนาด

เกิดการจัดขนาด แยกตามขนาดหรือถ.พ.ของตะกอน

ตะกอนที่ตกทับถมในน้ําจะวางตัวขนานกัน

ในแนวระดบั ตามกฎ Law of Horizontality

ชั้นตะกอนอาจตัดกนัและทํามุมกับ

แนวระดับ = Cross-bedding

top

bottom

top

ชั้นตะกอนทีป่ระกอบดวยตะกอนหลายขนาด เรียงไลขนาดจากใหญไปเล็ก= Graded bedding

Mud cracks

Ripple marks

ซากดึกดําบรรพ (Fossils)Fossil fuels

Petrified wood

plant

Mold & Cast

turtleDirect preservation

หินกรวด

หินทราย

หินโคลน

หินแปร (METAMORPHIC ROCKS)คือ หินซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงทางสวนประกอบของแร และ/หรือการเปลี่ยนแปลง

โครงสรางหรือเนื้อหินของหินเดิม เนื่องจากความรอนหรือความรอนและความกดดัน

ภายใตผิวโลก

การเกิด : การแปรสภาพแบบสัมผัส (Contact Metamorphism)

การแปรสภาพแบบภูมิภาค (Regional Metamorphism)

การแปรสภาพแบบสัมผัส

Contact Metamorphism

การแปรสภาพแบบภูมิภาค

Regional Metamorphism

เพลท เทคโทนิกส สามารถอธิบายการเกิดการแปรสภาพทั้งสองแบบบริเวณธรณีภาคชั้นนอก

ธรณีภาคชั้นนอก

เฟลดสปาร (FELDSPAR)

เปนกลุมแรทีม่ีมากที่สุดในเปลอืกโลก (64%)

เปนแรที่ยุงยากและมีสวนประกอบเปลี่ยนแปลงเปนชวงกวาง

โพแทสเซียมเฟลดสปาร K(Si3Al)O8

มีแรที่มีสูตรเดียวกันแตผลึกตางรูปอยูสามตัว คือ

ออรโทเคลส ไมโครไคลน และ ซานิดีน

แพลจิโอเคลส (Plagioclase)

มีชวงสวนประกอบเปลี่ยนแปลงอยางตอเนื่อง (Solid

Solution) จาก อะนอรไทต [Ca(Si2Al2)O8] ไปเปน >>

แอลไบต [Na(Si3Al)O8]

เฟลดสปารพบมากทั้งในเปลือกโลกสวนทวีปและมหาสมุทร