การกำเนิด ของ หินแกรนิต

ภาพถ่ายระยะใกล้ของหินแกรนิตในเจนไน ประเทศอินเดีย

แกรนิตเป็นหินอัคนีเกิดขึ้นจากแมกมา แมกมาเนื้อแกรนิตมีต้นกำเนิดที่หลากหลายแต่มันต้องแทรกดันผ่านหินอื่นขึ้นมา การแทรกดันของแกรนิตทั้งหลายเกิดขึ้นที่ความลึกใต้ผิวโลกซึ่งปรกติแล้วจะลึกมากกว่า 1.5 กิโลเมตรและอาจลึกมากถึง 50 กิโลเมตรอยู่ในชั้นเปลือกโลกในส่วนของทวีป การกำเนิดของหินแกรนิตนั้นยังมีการโต้แย้งกันซึ่งนำไปสู่รูปแบบการจำแนกที่หลากหลาย การจำแนกนั้นถูกแบ่งออกตามภูมิภาคของโลก มีทั้งแบบฝรั่งเศส แบบอังกฤษ และแบบของอเมริกา ความสับสนนี้เกิดขึ้นเพราะว่ารูปแบบการจำแนกนั้นกำหนดให้แกรนิตมีความหมายที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้วการจำแนกแบบ “อัลฟาเบ็ตซุป” (alphabet soup) นั้นมักถูกนำมาใช้เนื่องจากการจำแนกของมันอยู่บนพื้นฐานของการกำเนิดของแมกมา

การกำเนิดทางธรณีเคมี

แกรนิตอยด์เป็นองค์ประกอบของชั้นเปลือกโลกที่มีอยู่ทั่วไป มันตกผลึกจากแมกมาที่มีองค์ประกอบอยู่ที่จุดหรือใกล้ๆกับจุดยูเทคติก (eutectic point) (หรือที่จุดต่ำสุดของอุณหภูมิบนเส้นกราฟโคเทคติก) แมกมาจะวิวัฒน์ไปสู่จุดยูเทคติกเนื่องจากการแยกส่วนทางอัคนี (igneous differentiation) หรือเพราะว่ามันอยู่ที่ระดับล่างๆของการหลอมละลายบางส่วน การตกผลึกแบบแยกส่วนนี้ทำให้เกิดการลดลงในการหลอมเหลวของเหล็ก แมกนีเซียม ไททาเนียม แคลเซียม และโซเดียม และเพิ่มการหลอมเหลวของโปแตสเซียมและซิลิก้อน – แอลคาไลน์เฟลด์สปาร์ (อุดมไปด้วยโปแตสเซียม) และควอตซ์ (SiO2) ถือเป็นเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของแกรนิต

กระบวนการนี้ดำเนินไปโดยไม่คำนึงถึงแหล่งของแมกมาต้นกำเนิดที่จะพัฒนาไปเป็นแกรนิต และไม่คำนึงถึงองค์ประกอบทางเคมีของมันด้วย อย่างไรก็ตามแหล่งและองค์ประกอบของแมกมาที่ได้เปลี่ยนแปลงไปเป็นแกรนิตนั้นได้ทิ้งหลักฐานทางแร่และธรณีเคมีที่แน่นอนชัดเจนเอาไว้ที่จะระบุถึงหินต้นกำเนิดของแกรนิตนั้นได้ วิทยาแร่ เนื้อหิน และองค์ประกอบทางเคมีสุดท้ายของหินแกรนิตหนึ่งๆปรกติแล้วจะมีลักษณะเฉพาะตามหินต้นกำเนิด ยกตัวอย่างเช่นหินแกรนิตที่เกิดจากการหลอมละลายของตะกอนอาจมีแอลคาไลน์เฟลด์สปาร์สูง ขณะที่แกรนิตที่เกิดจากการหลอมมาจากหินบะซอลต์อาจอุดมไปด้วยแพลจิโอเคลสเฟลด์สปาร์ มันอยู่บนพื้นฐานนี้ที่ว่าการจำแนกแบบอัลฟาเบ็ตสมัยใหม่ได้ถูกนำมาใช้เป็นเกณฑ์

การจำแนกแบบอัลฟาเบ็ตซุพ

การจำแนกแบบอัลฟาเบ็ตซุพของ Chappell & White นั้น ในช่วงแรกๆถูกเสนอขึ้นมาเพื่อแบ่งแกรนิตออกเป็น 2 ประเภทคือ แกรนิต I-type หรือแกรนิตที่มีหินต้นกำเนิด เป็นหินอัคนี (igneous protolith) กับแกรนิต S-type หรือหินแกรนิตที่มีหินต้นกำเนิดเป็นหินตะกอน (sedimentary protolith)[3] หินแกรนิตทั้งสองประเภทนี้เกิดขึ้นจากการหลอมละลายของหินแปรเกรดสูงหรือไม่ก็จากหินแกรนิตอื่นๆหรือหินอัคนีแทรกซอนสีเข้ม หรือตะกอนที่ปิดทับ ตามลำดับ

หินแกรนิต M-type หรือแกรนิตที่มีวัตถุต้นกำเนิดมาจากแมนเทิลนั้นถูกเสนอขึ้นมาภายหลังเพื่อให้ครอบคลุมหินแกรนิตทั้งหลายที่มีแหล่งกำเนิดที่ชัดเจนจากแมกมาสีเข้มที่ตกผลึกซึ่งโดยทั่วไปจะมีแหล่งมาจากแมนเทิล หินแกรนิตชนิดนี้พบได้น้อยเนื่องจากเป็นการยากที่จะเปลี่ยนบะซอลต์ไปเป็นแกรนิตผ่านการตกผลึกแบบแยกส่วน

หินแกรนิต A-type (anoroganic granite) เกิดขึ้นบริเวณเหนือการประทุของภูเขาไฟฮอตสปอตและจะมีองค์ประกอบทางแร่และธรณีเคมีที่แปลกๆ แกรนิตเหล่านี้เกิดขึ้นจากการหลอมละลายที่ส่วนล่างของเปลือกโลกภายใต้สภาพที่ปรกติแล้วจะแห้งอย่างยิ่งยวด หินไรโอไรต์แห่งโพลงยุบที่เยลโลสโตนเป็นตัวอย่างของหินภูเขาไฟที่มีองค์ประกอบเปรียบเทียบได้กับหินแกรนิต A-type นี้[4][5]

การเกิดหินแกรนิต

ทฤษฎีการเกิดหินแกรนิตที่เก่าแก่ทฤษฎีหนึ่งที่ได้ลดการยอมรับไปมากแล้ว กล่าวเอาไว้ว่า แกรนิตนั้นเกิดขึ้นในที่ที่มีกระบวนการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงโดยมีของไหลที่นำธาตุบางชนิดเข้าไป เช่น โปแตสเซียม แล้วดึงเอาธาตุอื่นๆออกมา เช่น แคลเซี่ยมแล้วเปลี่ยนหินแปรไปเป็นหินแกรนิต กระบวนการนี้คาดว่าจะเกิดขึ้นได้ตามแนวด้านหน้าของการเคลื่อนย้าย การเกิดหินแกรนิตโดยความร้อนจากการแปรสภาพนั้นเป็นสิ่งยากยิ่งแต่ก็สังเกตได้ว่าเกิดขึ้นได้บริเวณภาคพื้นแอมฟิโบไลต์และแกรนูไลต์ การเกิดหินแกรนิตแบบอยู่กับที่ (in-situ granitisation) หรือการหลอมละลายโดยกระบวนการแปรสภาพนั้นยากยิ่งที่จะรับรู้ได้เว้นเสียแต่เนื้อหินแบบลิวโคโซม (leucosome) และเมลาโนโซม (melanosome) จะปรากฏให้เห็นอยู่ในหินไนส์ ทันทีที่หินแปรหนึ่งๆเกิดการหลอมละลายมันก็จะไม่เป็นหินแปรอีกต่อไปแต่จะเปลี่ยนไปเป็นแมกมา ดังนั้นหินเหล่านี้ก็จะดูมีลักษณะก้ำกึ่งระหว่างทั้งสอง แต่ในทางเทคนิคแล้วไม่ถือว่าเป็นหินแกรนิต ด้วยจริงๆแล้วมันไม่ได้แทรกซอนเข้าไปในหินอื่นๆ ทั้งหลายทั้งปวงนั้นการหลอมละลายของหินแข็งนั้นต้องการอุณหภูมิที่สูงและมีน้ำเป็นส่วนเกี่ยวข้อง หรือสารระเหยอื่นๆซึ่งจะทำตัวเองเป็นสารกระตุ้นช่วยในการลดจุดหลอมเหลวของหินลงมา