ศิลาวรรณนาและธรณีเคมีของแร่ไบโอไทต์ในหินแกรนิตของประเทศไทย

Abstract

แร่ไบโอไทต์เป็นแร่สีเข้มที่เป็นแร่ประกอบหินที่สำคัญในหินแกรนิต เป็นแร่หนึ่งในกลุ่มแร่ไมกา มีสูตร K(Mg, Fe2+ )₃(Al, Fe3+)Si₃O10(OH)₂ มีรูปผลึกอยู่ในระบบหนึ่งแกนเอียง มีความหนาแน่น 2.7-3.3 ความแข็ง 2-3 มีสีดำ น้ำตาลแก่ หรือเขียวแก่ มีแนวแตกเรียบ ในแนว {001} ชัดเจน มีสมบัติการเปลี่ยนสี ลักษณะศิลาวรรณนาและธรณีเคมีได้นำมาใช้ในการศึกษาแร่ไบโอไทต์ในหินยุคมีโซโซอิคแกรนิตของประเทศไทยในครั้งนี้ ผลจากการศึกษาทางด้านศิลาวรรณนาทำให้สามารถจำแนกแร่ไบโอไทต์ออกเป็น 2 กลุ่มตามลักษณะสีพลีโอโคอิคที่ปรากฏ ได้แก่ กลุ่มพลีโอโคอิคสีน้ำตาลถึงน้ำตาลเข้ม และกลุ่มที่มีสีเขียวอมน้ำตาลถึงน้ำตาลอมเขียว จากผลวิเคราะห์องค์ประกอบเคมีของแร่ไบโอไทต์โดยเครื่อง EPMA สามารถจำแนกแร่ไบโอไทต์ออกเป็น 3 กลุ่มที่มีลักษณะเฉพาะ คือ กลุ่ม Fe-Al biotite, Fe-biotite และ Mg-biotite โดยในกลุ่มของ Fe-Al biotite มีปริมาณของ Fe และ Al สูง ขณะที่ปริมาณของ Si มีค่าน้อย ประกอบด้วย 34.18±1.28% SiO₂, 3.28±0.96% TiO₂, 19.19±1.33 Al₂O3, 22.91±1.19 FeO, 0.47±0.11% MnO, 8.64±0.89 MgO และ 10.20±0.45% K₂O จากผลดังกล่าวบ่งบอกว่าแร่ในกลุ่ม Fe-Al biotite นี้เกิดจากการตกผลึกจาก peraluminous magma โดยการหลอมละลายบางส่วน (partial melting) จากแผ่นเปลือกโลกทวีป ซึ่งเชื่อว่าหินแกรนิตที่มีแร่ไบโอไทต์ในกลุ่มนี้ มีความสัมพันธ์กับ S-type granites แร่ไบโอไทต์กลุ่มนี้แสดงพลีโอโคอิคสีน้ำตาล ในกลุ่มของ Fe-biotite เป็นกลุ่มที่มีปริมาณของ FeO มากที่สุด โดยมีองค์ประกอบ 36.61±1.01% SiO₂, 3.17±0.92% TiO₂, 14.41±1.71 Al₂O₃, 28.32±3.38 FeO, 0.64±0.35% MnO, 7.50±0.91 MgO และ 7.85±2.63% K₂O เกิดจากการตกผลึกที่มาจากหลายแหล่งเช่น แผ่นเปลือกโลกมหาสมุทร และแผ่นเปลือกโลกทวีป (S/I-type granites) แร่ไบโอไทต์ในกลุ่มนี้แสดงพลีโอโคอิคสีเขียวอมน้ำตาลถึงน้ำตาลอมเขียว สำหรับ Mg-biotite มีปริมาณของ MgO สูงสุด โดยมีปริมาณธาตุองค์ประกอบอยู่ 37.26±0.61% SiO₂, 2.79±0.90% TiO₂, 15.24±1.56 Al₂O₃, 17.47±1.81 FeO, 1.98±0.50% MnO, 13.64±0.77 MgO และ 9.49±0.59% K2O กลุ่มแร่ไบโอไทต์ที่มีปริมาณ Mg สูงนี้เกิดจากตกผลึกจาก calc-alkaline magma (I-type granites) และในกลุ่มนี้จะมีพลีโอโคอิคเหมือนกับกลุ่ม Fe-biotite