43 Geology Geology of Mineral Deposits รูปที่ 7.4 ภาคตัดขวางแหล2งแร2ทองแดงเนื้อดอกที่เกิดร2วมกับ Au และ Mo ที่สะสมบริเวณตรงกลางอยู2ในหินเนื้อดอก หลายเฟสที่แทรกตัดเขAามาในหินทAองที่ (R. Sillitoe, 2010)
44 Assistant Professor Dr. Vimoltip Singtuen 6/16 Porphyry Copper Deposits แหล0งแร0ดีบุกเนื้อดอก (Porphyry Tin Deposits) แหล2งแร2ดีบุกเนื้อดอกมักเกิดสัมพันธXกับหินกึ่งภูเขาไฟ (subvolcanics) โดยเฉพาะในแถบดูรูโร (Ourura) ซึ่ง เปaนปริมณฑลแร2ดีบุกของโบลิเวีย (รูปที่ 7.5) โดยที่ในหลายลักษณะมีความคลAายคลึงกับแหล2งแร2ทองแดงเนื้อดอก ซึ่ง มีปริมาณมากและมีความสมบูรณXของแร2ดีบุกประมาณ 0.2-0.3% Sn อีกทั้งมีลักษณะของการแปรเปลี่ยนทางแร2 คลAายกัน คือ มีวง sericitic อยู2ขAางในส2วนดAานนอกเปaนวง propylitic และ pyritic ยกเวAนที่ไม2พบคือวง potassic alteration เหมือนของแหล2งทองแดงเนื้อดอก เปaนที่น2าสังเกตว2านอกจากการแปลงเปลี่ยนและความใหญ2โตของ แหล2ง แร2 (large tonnage)แลAว ลักษณะอื่น เช2น ความสัมพันธXกับหินกึ่งภูเขาไฟ และหินกรวดเหลี่ยมจากการ แปรเปลี่ยนก็คลAายกับแหล2งแร2ทองแดงเนื้อดอกอีกดAวย ตัวอย2างที่ดีของแหล2งแร2ดังกล2าว ไดAแก2 แหล2งโครอลกี (Chorolque deposit) และแหล2งโปโตซิ (Potosi) ของโบลิเวีย ในแหล2งแร2ดีบุกดังกล2าว นอกจากแร2ดีบุกแลAวยังมีแร2 โลหะหลายชนิดซึ่งมีแร2วิทยาซับซAอนอยู2ดAวย โดยเฉพาะพวกเหล็ก ตะกั่ว สังกะสี และเงิน เปaนตAน เทคนิคการจำแนกแหล0งแร0ทองคำเนื้อดอก แหล2งแร2ทองเนื้อดอกจะมีขนาดที่ใหญ2 แต2ว2า low grade จะมี gold grade ตั้งแต2 0.001-1 g/t Au และถAา ตาม Sillitoe (1979) แหล2งไหนจะเปaน porphyry-rich gold ไดAตAองมี gold grade ที่มากกว2า 0.4 g/t Au ขึ้นไป สำหรับในไทยและแถบเพื่อนบAาน ณ ตอนนี้ เท2าที่เก็บขAอมูลมา ไม2มี porphyry gold เลย แมAแต2แหล2งแร2 porphyry แบบอื่น ความจริงก็ยังไม2ชัดเจนเท2าไร ส2วนใหญ2จะค2อนไปทาง skarn (เช2น ภูเทพ ภูเบี้ย) กับ sedimented-hosted gold (เช2น เซโปน) ส2วนใหญ2เราจะแบ2งแหล2งแร2แบบนี้ตามโลหะ เช2น (1) porphyry Cu (2) porhyry Cu-Au (3) porphyry Cu-Mo (4) porphyry Mo หรือ (5) porphyry Au การแบ2งอีกแบบก็จะยึดตาม chemistry ของ intrusion เช2น calc-alkalic porphyries กับ alkalic porphyries แหล2งแร2เนื้อดอกส2วนใหญ2จะเปaน calc-alkalic เช2นที่เกิดในแถบ western Americas (e.g. Bingham Canyon, Pebble, Bajo de la Alumbrera) SW pacific (e.g. OK Tedi, Golpu, Frieda River) และ SE asia (e.g. Batu Hijau, Grasberg) ดังแสดงในรูปที่ 7.3 ซึ่งสอดคลAองกับกระบวนการเทคโทนิกสXในรูปที่ 7.5 ส2วนนAอยจะ เปaนแบบ alkalic ที่มีขนาดแหล2งที่เล็กกว2าเกิดอยู2ไม2กี่ที่ เช2นที่ New South Wales (e.g. Cadai, North Parkes) กับที่ British Columbia (e.g. Galore Creek, Mt. Polley) ทั้ง calc-alkalic กับ alkalic นี้จะมีส2วนที่ต2างกันใน เรื่องของเทคโทนิกสXโซนการแปรเปลี่ยน และสายแร2ควอตซX เทคโทนิกส` เทคโทนิกสXที่ทำใหAเกิดแหล2งแร2เนื้อดอกส2วนใหญ2จะเปaนเขตการมุดตัวของแผ2นเปลือกโลก (subduction) แลAวก็แบบช2วงหลังการมุดตัวของแผ2นเปลือกโลกหรือที่เรียกว2า post-subduction (e.g. subduction reversal, arc collision, continent-continent collision, post-collisional rifting) ส2วนใหญ2 calc-alkalic porphyry จะ เกิดในเขตการมุดตัวของแผ2นเปลือกโลกและ alkalic porphyry จะสัมพันธXกับช2วงหลังการมุดตัวของแผ2นเปลือกโลก มากกว2า
45 Geology Geology of Mineral Deposits รูปที่ 7.5 ภาคตัดขวางแหล2งแร2เนื้อดอกหลายชนิดที่เกิดร2วมกันบนบริเวณการมุดตัวของแผ2นเปลือกโลก (Buchanon, 1981; White and Hedenquist, 1995; Seedorff et al., 2005; Simmons et al., 2005; Berger et al., 2008)
46 Assistant Professor Dr. Vimoltip Singtuen การกระจายตัว แหล<งแร<แบบนี้ส<วนใหญ<จะเกิดแบบเกิดเปwนกลุ<มกัน (clusters) แล:วก็เกิดแบบเกิดแบบทางยาวขนาน ไปกับแนวการมุดตัวที่มันอยู< (alignments) ตัวอย2างแบบ clusters เช2นที่ Cadia ออสเตรเลีย กับ Oyo Tolgoi มองโกเลีย และแบบ alignments เช2นที่ Chuquicamata ชิลี (แหล2งนี้จะ copper-rich ไม2ค2อยมีทอง) การเกิดแบบ นี้จะง2ายกับการสำรวจ เพราะถAาเจอ 1 แหล2งแลAวก็มักจะเจออีกหลายแหล2งอยู2ใกลAกัน ในไทยกับลาวก็จะมีแบบ cluster (แต2ยังไม2ชัดเจนเท2าที่ควร) เช2นที่ ภูเทพ ภูเบี้ย เซโปน เปaนตAน กุญแจสำคัญจะเปaนเฟสของหินอัคนีแทรกซอน เพราะแหล2งแบบนี้จะมีการแทรกวอนไดAหลายเฟสมาก แต2 จะมีแค2 1-2 เฟสที่จะทำใหAเกิดแหล2งแร2ขึ้นมาและ กุญแจสำคัญอีกอย2างที่นึกออกคือการสะสมตัวที่เกิดร2วมดAวย เมื่อ เจอแหล2งแร2เนื้อดอกแลAวก็มักจะเจอแหล2งแร2แบบอื่นร2วมอยู2ดAวย เช2น skarn carboanate-replacement แลAวก็ sediment-hosted gold ส2วนแหล2งแร2ที่มีการสะสมอยู2บนแหล2งแร2เนื้อดอกก็จะมีแค2แหล2งแร2แบบสายแร2น้ำรAอน อีพิเทอรXมอลซัลไฟดXสูงและปานกลางเท2านั้น (รูปที่ 7.2) ศึกษาเพิ่มเติมในบทถัดไป คุณสมบัติและลักษณะการเกิด อันนี้จะสำคัญมากตอนอยู2ในภาคสนาม ลักษณะที่พบเห็นอยู2ในภาคสนาม เช2น โซนการแปรเปลี่ยน และ ชนิดของสายแร2จะมีความสัมพันธXเกี่ยวขAองกับปฏิกิริยาทางเคมีมาก จึงใชAบ2งบอกถึงแหล2งแร2เนื้อดอกใน ถAานับจากใน สุดไปนอกสุดก็จะมี 1) potassic (secondary orthoclase, secondary biotite, magnetite) จะเด2นมากกถAาแหล2งนั่นเปaน แหล2งที่มีทองคำมาก 2) propylitic (actinolite-epidote-chlorite-carbonate) 3) phyllic (sericite-quartz-pyrite) 4) advanced argillic (quartz-alunite-kaolinite-pyrophyllite) 5) phyllic กับ advanced argillic จะเกิดอยู2บน potassic จะมีพวกโลหะผสมอยู2ในโซนบAาง ส2วน propylitic จะเกิดอยู2รอบ ๆ potassic จะไม2มีโลหะหรือมีนAอยมากกผสมอยู2ในโซน แต2ถAาเปaน alkalic porphyry ก็จะมีโซนที่อยู2ขAางในเพิ่มมาเปaน calc-potassic โซนนี้จะเหมือนกับ potassic แค2มีแร2พวก garnet, actinolite กับ epidote เพิ่มเขAามา อีกอย2างก็จะไม2ค2อยพบเห็นโซนของ phyllic กับ advanced argillic หรือที่เรียกกันรวมว2า lithocap การเกิดเปaนโซนขึ้นมานี้ไม2ใช2แค2มีแต2การแปรเปลี่ยน (alteration) พวกซัลไฟดXก็มักจะเกิดเปaนโซนดAวย เช2น โซนของ potassic ก็จะมีพวก bornite-gold มากกว2า chalcopyrite (CuFeS₂) ถัดขึ้นไปรอบนอก chalcopyrite ก็จะเด2นขึ้นมา และโซนนอกกสุดจะมี pyrite (FeS₂) เด2นอยู2อย2างเดียว 6/16 Porphyry Copper Deposits
ประเภทของสายแร2จะแบ2งตามอุณหภูมิที่เกิด จะมีอยู2 4 แบบ ประกอบดAวย 1. high-temperature veins จะมีพวก magnetite ± actinolite veins (M-vein), early biotite veins (EBvein) กับ sulphide-bearing sugary quartz veins (A-vein) สายแร2กลุ2มนี้จะมี copper-gold และ gold แต2 ไม2ค2อยมี alteration halos ที่เด2นชัดนัก และสายแร2จะอยู2ในโซนของ potassic alteration 2. moderately high-temperature veins จะมีพวก quartz veins ที่ไม2มี alteration halos (B-vein) กับ banded quartz veins สายแร2กลุ2มนี้ก็จะมี molyb เปaนหลัก gold กับ copper จะไม2เด2นนัก และสายแร2 จะอย2ูในโซนหรืออยู2ใกลA potassic alteration 3. moderate temperature veins จะมีพวก crystalline quartz-pyrite veins ที่มี feldspar-destructive halos (D-vein) กับสายแร2ที่มีพวก epidote, chlorite เปaนหลัก สายแร2กลุ2มนี้ก็จะเกิดในโซนของ phyllic กับ propylitic alteration 4. low temperature veins จะมีพวก base-metal veins กับ barren veins ที่ไม2มี alteration halos สายแร2 กลุ2มนี้จะอยู2ขAางนอกสุดเลย ลักษณะสำคัญอีกแบบของ alkalic porphyry ที่เกี่ยวขAองกับสายแร2คือบางแหล2งจะไม2มีสายแร2ควอตซX เกิดขึ้นเลย เช2นที่ Galore Creek แคนาดา 47 Geology Geology of Mineral Deposits รูปที่ 7.6 ภาคตัดขวางและปฏิกิริยาของสายแร2ที่แบ2งตามอุณหภูมิการเกิด (R. Sillitoe, 2010)
แหล$งแร$แบบสายแร$น้ำรKอน Hydrothermal Deposits แหล2งแร2แบบสายแร2น้ำรAอน (hydrothermal deposit) คือแหล2งแร2ที่เกิดจากสารละลายของน้ำรAอนละลายแร2โลหะมี ค2าจากใตAดินขึ้นมาในรูปแบบของสายแร2น้ำรAอน (hydrothermal vein) แทรกตัวตามรอยแตกของหินและทำปฏิกิริยา กับหินกลายเปaนแหล2งแร2 ซึ่งโดยส2วนใหญ2พบในบริเวณที่แผ2นเปลือกโลกแยกตัวออกจากกัน โดยน้ำทะเลไหลลงไป ตามรอยแตก ละลายแร2ดAานล2างและถูกผลักดันใหAขึ้นมาอีกครั้ง เช2น แร2ซัลไฟดXที่สะสมตัวบริเวณ ปล2องควันดำใตA มหาสมุทร (black smoker) ตามแนวสันเขากลางมหาสมุทร (รูปที่ 3.1 และรูปที่ 3.2) แร2ที่เกิดแบบนี้ ไดAแก2 ทองคำ เงิน ตะกั่ว ดีบุก สังกะสี แหล2งแร2แบบสายแร2น้ำรAอนสามารถแบ2งตามความลึกและอุณหภูมิไดA 3 กลุ2ม 1) Hypothermal deposits แหล2งแร2แบบสายแร2น้ำรAอนที่สะสมตัวที่ระดับลึกมากกว2า 4.5 กิโลเมตร ความดันและอุณหภูมิสูง หรืออยู2ในช2วง 300-500 องศาเซลเซียส 2) Mesothermal deposits แหล2งแร2แบบสายแร2น้ำรAอนที่สะสมตัวที่ระดับลึกปานกลางประมาณ 1.5- 4.5 กิโลเมตร ความดันและอุณหภูมิปานกลางหรืออยู2ในช2วง 200-300 องศาเซลเซียส 3) Epithermal deposits แหล2งแร2แบบสายแร2น้ำรAอนที่สะสมตัวที่ระดับตื้นหรือลึกจากระดับผิวโลก นAอยกว2า 1.5 กิโลเมตร ความดันและอุณหภูมิต่ำ หรืออยู2ในช2วง 50-200 องศาเซลเซียส ซึ่งจัดเปaนกลุ2ม ที่นิยมผลิตสินแร2มีค2ามากที่สุด เนื่องจากการลงทุนทำเหมืองระดับตื้นมีมูลค2าไม2สูงมากนัก นอกจากนี้แหล2งแร2แบบสายแร2น้ำรAอนระดับตื้น สามารถแบ2งไดAเปaน 2 กลุ2ม ตามความเขAมขAนของสารละลาย ซัลไฟดX คือแหล2งแร2แบบสายแร2น้ำรAอนอีพิเทอรXมอลซัลไฟดXต่ำ (low sulfidation epithermal deposits) แหล2งแร2 แบบสายแร2น้ำรAอนอีพิเทอรXมอลซัลไฟดXสูง (high sulphidation epithermal deposits) (รูปที่ 6.1 และรูปที่ 6.2) 1. แหล2งแร2แบบสายแร2น้ำรAอนอีพิเทอรXมอลซัลไฟดXต่ำ (low sulfidation เขียนเปaน sulphidation ก็ไดA ต2อไปจะ เขียนย2อเปaน LS) ยังแบ2งออกไดAอีกเยอะ แต2รวมๆ คือ แบ2งตามชนิดของสายแร2 (vein type) ละกัน โดยทุก แบบย2อยจะเกิดเปaนสายแร2ควอตซX (quartz vein) ซึ่งจะมีแร2ประกอบสายแร2ที่แตกต2างกันส2วนสำคัญสุดของ แหล2งแร2ประเภทนี้คือ เกิดในที่ตื้นใกลAผิวโลก อุณหภูมิต่ำ (180-250 o C) ความเค็ม (salinity) ต่ำ เนื่องจากมี การผสมกันกันระหว2างของเหลวรAอน (magmatic fluid) ที่แยกตัวมาจากการแข็งตัวของหินหนืดกับน้ำใตAดินที่ ซึมลงมาจากผิวโลก (รูปที่ 6.1 และรูปที่ 6.2) 2. แหล2งแร2แบบสายแร2น้ำรAอนอีพิเทอรXมอลซัลไฟดXสูง (HS) ในบAานเรายังไม2เห็นที่มันชัดๆ ครับ จริงๆ แลAวจัดเปaน แหล2งแร2แบบฝÜงประ (disseminated type) เหมือนกัน เพราะทองจะเกิดร2วมกับแร2ซัลไฟดX (sulfides) หลักๆ คือ แร2อีนารXไจตX(enargite) แร2ลูซอไนตX(luzonite) และแร2ไพไรตX(pyrite)ในโซนกลางของแหล2งแร2ที่เปaนโซน ที่เรียกว2า vuggy silica หรือ residual silica เลยออกไปจนถึงโซนที่มีการแปรเปลี่ยนแบบ advance argillic ทองบางส2วนที่เกิดเปaน inclusion ขนาดเล็กมากอยู2ในแร2ควอตซX ทำใหAแต2งยาก มีผลทำใหA recovery ต่ำ (หมายเหตุ: Recovery% คือเปอรXเซนตXของน้ำหนักแร2ทองคำที่ผลิตไดAจากโรงแต2ง เมื่อเปรียบกับค2าที่วิเคราะหX จากหAองปฏิบัติการ เช2น หิน 1 ตัน วิเคราะหXแลAวไดAค2าเฉลี่ย 1 กรัมต2อตัน (g/t) แต2เมื่อนำไปผ2านขบวนการแต2ง แร2แลAว สามารถผลิตแร2ออกมาไดAจริง ๆ แค2 0.8 กรัม แสดงว2าค2า recovery คือ 80%) บทที่ 7 Geology of Mineral Deposits 49
50 7/16 Hydrothermal Deposits Assistant Professor Dr. Vimoltip Singtuen รูปที่ 6.1 แผนภาพแสดงรูปแบบแหล2งแร2แบบสายแร2น้ำรAอนแบบสายแร2น้ำรAอนอีพิเทอรXมอลซัลไฟดXต่ำและแบบสาย แร2น้ำรAอนอีพิเทอรXมอลซัลไฟดXสูง (www.cec.uchile.cl)
สิ่งสำคัญสุดของแหล2งแร2แบบ HS คือ ตAองมีโครงสรAางที่เกิดลึกๆ (deep seated structure) เพื่อนำน้ำแร2 ขึ้นมาจากหินหนืดดAานล2าง โดยน้ำแร2ที่แยกออกมาจากหินหนืดจะแยกตัวออกเปaน กêาซ+ไอน้ำ และ สารละลาย กêาซ+ไอน้ำที่สามารถขึ้นมาไดAเร็วกว2าจะทำปฏิกิริยากับน้ำผิวดิน เกิดเปaนกรดเขAมขAน (2-3 pH) แลAวไปละลายแร2อื่นๆ ออกจากหินเหลือไวAแต2แร2ซิลิกา (silica) ทำใหAไดAหินที่มีลักษณะเปaนโพรงที่มีรูพรุนที่ประกอบดAวยแร2ซิลิกาลAวนๆ ที่ เรียกว2า vuggy silica นั้นเอง ถัดจากโซนนี้ออกไป ความเปaนกรดจะจางลงเหลือ pH 3-4 ซึ่งจะทำใหAไดAโซน advance argillic ทำใหAไดAแร2พวกอะลูไนตX (alunite) แร2ไพโรฟìลไลตX (pyrophyllite) แร2ดิกไคตX (dickite) ถัด ออกไปจะเปaนโซน phyllic และ propyitic alteration ตามลำดับ (รูปที่ 6.3) ดังนั้นสิ่งที่จะบ2งบอกว2าเรากำลังยืน อยู2บนแหล2งแร2แบบ HS คือ การแปรเปลี่ยน ซึ่งก็คือ vuggy silica และ advance argillic แลAว อีกสิ่งหนึ่งก็คือแร2อี นารXไจตXซึ่งเปaนแร2ที่เกิดเฉพาะในสภาพที่เปaนกรด ในแหล2งแร2แบบ HS เท2านั้น แหล2งแร2ที่เกี่ยวขAองกับกระบวนการสายแร2น้ำรAอนจากหินหนืด (Magmatic-hydrothermal processes) กลุ2มนี้เราจะคุAนเคยกันที่สุดและมีรูปแบบ (model) การเกิดที่ค2อนขAางเขAาใจกันดี แหล2งแร2ทองคำในกลุ2มนี้จะมีพวก แหล2งแร2ที่เกิดกับน้ำแร2รAอนอุณหภูมิต่ำ (epithermal deposit) แหล2งแร2พอรXไพรี (porphyry deposit) แหล2งแร2 สการXน (skarn deposit) แหล2งแร2เหล็กออกไซดX-ทองแดง-ทอง (iron oxide-copper-gold deposit หรือ IOCG) และแร2ทองคำที่เกิดจากการแทรกซอนของหินอัคนี (intrusion-related gold deposit) ในเมืองไทยเท2าที่ทราบจะมีเหมืองทองแบบพวกแหล2งแร2ที่เกิดกับน้ำแร2รAอน อุณหภูมิต่ำ เช2นที่ เหมืองทอง ชาตรี จังหวัดพิจิตร กับแหล2งแร2สการXน เช2นที่ เหมืองภูทับฟèา จังหวัดเลย และส2วนนAอยที่มาจากแหล2งแร2พอรXไพรี เช2นที่ เหมืองภูเทพ จังหวัดเลย แหล2งแร2 IOCG กับ intrusion-related gold จะพบเจอที่เพื่อนบAานเรามากกว2า 51 Geology รูปที่ 6.2 แผนภาพแสดงปฏิกิริยาเคมีของแหล2งแร2แบบสายแร2น้ำรAอนแบบสายแร2น้ำรAอนอีพิเทอรXมอลซัลไฟดXต่ำและ แบบสายแร2น้ำรAอนอีพิเทอรXมอลซัลไฟดXสูง (www.cec.uchile.cl) Geology of Mineral Deposits
52 Assistant Professor Dr. Vimoltip Singtuen รูปที่ 6.3 แผนภาพแสดงโซนปฏิกิริยาการแปรเปลี่ยนดAวยสายแร2น้ำรAอน (Lowell and Guilbert, 1970) แหล2งแร2ในกลุ2มนี้เปaนที่เขAาใจกันว2า จะมี 3 ขั้นตอน (stages) ใหญ2 ๆ ที่จะทำใหAไดAเปaนแหล2งแร2ทองขึ้นมา 1. ขั้นเริ่มตAน (Magmatic stage) ขั้นตอนนี้จะทำใหAไดAหินหนืดที่มีสารละลายทองคำเขAมขAนสะสมอยู2 (gold preconcentrations) ซึ่งเกี่ยวขAองกับการดึงพวกธาตุโลหะไซเดอรXโรไฟลX siderophile เช2นในทองคำ กับธาตุ คาลโคไฟลX (chalcophile) เช2น ในทองแดง ออกมาจากแร2ซัลไฟดXที่มาจากชั้นแมนเทิล หรือหลักง2ายๆ คือ บริเวณที่มีการหลอมเนื่องจากการมุดตัวของเปลือกโลก (slab melting) และบริเวณที่มีการขับน้ำออกจาก เปลือกโลกที่มุดตัว (slab dehydrating) สองบริเวณนี้จะเปaนแหล2งตAนกำเนิดของแร2โลหะ (metal sources) ที่ดั้งเดิมมาจากเปลือกโลกมหาสมุทร (oceanic crust) กับตะกอนที่ปกคลุมอยู2ดAานบน โดยกระบวนการทั้ง สองจะไปทำใหAเกิดการอêอกซิเดชัน (oxidation) ในชั้นเนื้อโลกในเขตการมุดตัว ยิ่งเกิดการออกซิเดชันไดAมากก็ ยิ่งไปทำใหAแร2ซัลไฟลXแตกตัวมาก ดึงพวกธาตุโลหะประกอบทองคำกับทองแดงใหAไปอยู2กับหินหนืดที่ไดAผ2าน กระบวนการ แปรสภาพแบบแทนที่ของชั้นเนื้อโลก (mantle metasomatism) และคอยที่จะขึ้นไปสู2พื้นผิว ต2อไป จริง ๆ จะค2อนขAางซับซAอนกว2านี้ 7/16 Hydrothermal Deposits
53 Geology 2. ขั้นการแยกตัว (Magmatic-hydrothermal stage) จะเกิดการแยกตัว (exsolution) ไดAเปaนสารละลายน้ำ รAอน (hydrothermal fluids) ขึ้นมา จากขั้นตอนแรกหินหนืดจะขึ้นไปขAางบนไปอยู2ในเปลือกโลกระดับตื้น (mid-to upper-crust) ซึ่งบริเวณนี้พวกความดันและอุณหภูมิก็จะลดลง ทำใหAเกิดกระบวนการแยกตัวที่ เรียกว2า exsolution โดยจะเปaนการแยกตัวทำใหAไดA 2 สถานะ (phases) หรือมากกว2านั้น โดยปรกติก็จะเปaน การแยกตัวของพวกสารละลายของน้ำ (aqueous fluids) ออกมาจากหินหนืดที่มีน้ำแทรกอยู2 (hydrous magmas) นอกจากนี้ยังมีการศึกษากันว2าขั้นตอนนี้จะเกิดอยู2ที่ความลึก 5-10 กิโลเมตร สำหรับในส2วนฐาน ของหินอัคนีมวลไพศาล (batholithic roots) เนื้อหิน (texture) ที่จะบอกไดAว2ามีขั้นตอน magmatichydrothemal transition นี้เกิดขึ้นก็คือเนื้อหินแบบมีช2องว2าง (miarolitic cavities) กับเนื้อหินที่แสดงการ เติบโตของผลึกในทิศทางเดียวกัน (unidirectional solidification textures หรือ UST’s) 3. ขั้นสะสมตัว (Hydrothermal stage) จะเกิดเขตการแปรเปลี่ยน (alteration zones) ต2าง ๆ ขึ้นมา และทำ ใหAมีการสะสมของทองคำหรือโลหะอื่น ๆ ขั้นตอนนี้ เราน2าจะคุAนเคยกันดีกว2า 2 ขั้นตอนแรก เมื่อไดA สารละลายน้ำรAอนที่มีทองคำหรือโลหะอยู2จากหินหนืด สารละลายเหล2านี้ก็จะมีการเคลื่อนที่ไปตามช2องว2าง ภายในหินจนถึงชั้นเปลือก โลกระดับตื้น (shallow crust) ที่ความลึกนAอยกว2า 5 กิโลเมตร ในระหว2างที่ เคลื่อนยAายไปก็ทำปฏิกิริยากับหินขAางเคียงไปดAวย ทำใหAไดAเขตการแปรเปลี่ยนต2าง ๆ ขึ้นมา ส2วนจะไดAเขต แปรเปลี่ยนแบบไหนก็ขึ้นอยู2กับสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของหิน ขAางเคียงของหินขAางเคียงและของ สารละลายน้ำรAอนดAวย จนสุดทAายสารละลายน้ำรAอนก็จะเกิดการสะสมในโครงสรAางปกปìด (trap) ขึ้นมา จุดที่ มีการสะสมตัวนี้ พวกโครงสรAางในเปลือกโลกจะมีส2วนช2วยพอสมควร และเมื่อมีสัดส2วนอุณหภูมิและสถานะ ทางเคมี (thermo-chemical gradients) ที่เหมาะสม เช2น redox, pH, fluid activity (boiling, mixing, cooling) ที่พรAอมก็จะเกิดการลดความดัน ลดอุณหภูมิ ทำใหAทองคำหรือโลหะอื่นๆ ที่ละลายอยู2ในสารละลาย น้ำรAอนนั้น มีการตกสะสมตัว (precipitate) ที่จุดที่โดนกักเก็บ Geology of Mineral Deposits
แหล$งแร$ดีบุก-ทังสะเตน-แกรโนไฟลด7ในแนวคดโค;งแปรสัณฐาน Sn-W-Granophyle Deposits in Fold Belts แหล2งแร2ดีบุก-ทังสะเตนพบว2ามีกำเนิดในแนวคดโคAงแปรสัณฐานนี้มักเกิดร2วมอยู2กับแกรนิตและหินแกรนิตขาว (leuco-granites) ซึ่งมักเปaนแกรนิตที่เกิดอยู2ในระดับลึกถึงลึกปานกลาง (จนถึงตื้น) และมักประกอบดAวยกลุ2มธาตุ แกรโนไฟตXและรวมทั้งธาตุหายาก (REE หรือ rare-earth elements) ดAวย แหล2งแร2ชนิดนี้ประกอบดAวยแหล2งแร2ย2อย 4 ชนิด ประกอบดAวย 1) แหล2งแร2ฝÜงปะในหิน (disseminated deposits) 2) แหล2งแร2ไกรเซน (greisen deposits) 3) แหล2งแร2สาย และร2างแห (vein & stockwork deposits) 4) แหล2งแร2สายสมบูรณX (lode deposits) โดยทั่วไปแหล2งแร2 1) และ 2) เปaนแหล2งแร2ที่เกิดในตัวแกรนิต (intragranitic) ส2วน 3) และ 4) เกิดไดAทั้งใน ตัวแกรนิตตรงขอบ (perigranitic) และนอกตัวแกรนิต (exogranitic) นอกเหนือจากแร2ดีบุก-ทัง สะเตนแลAว ใน ปÜจจุบันแหล2งแร2ดังกล2าวยังเปaนสินแร2สำคัญของแร2แทนทาไลตX-โคลัมไบตX ไนโอเบียม (Nb) ลิเทียม (Li) โมลิปดีนัม (Mo) ควอตซX และเฟลสปารXอีกดAวย หินแกรนิตส2วนใหญ2ที่พบเกิดอยู2ร2วมกับแหล2งแร2ดังกล2าวนี้มักมีสีจางและมีเนื้อผลึกที่ค2อนขAางหยาบจนถึง หยาบปานกลาง ในบางครั้งแสดงเนื้อดอก ซึ่งโดยมากประกอบดAวยเฟลสปารX(อาจถึง 60% โดยปริมาตร) และควอตซX (30%) ที่เหลือเปaนแร2ไมกา (muscovite และ biotite) นอกจากนั้นอาจมีแร2ฮอนเบลนดXอยู2ดAวย จากการศึกษา แกรนิตจากหลายแห2งของโลกพบว2า หินแกรนิตมีกำเนิดไดAใน 4 ลักษณะ ดังต2อไปนี้ 1) จากการหลอมละลายบางส2วนในชั้นเปลือกโลกตอนล2าง (ใกลAกับชั้นเนื้อโลก) หรือ "anatexis" 2) จากการหลอมละลายของแผ2นเปลือกโลกที่เกิดการมุดตัวลงไปขAางใตAของอีกแผ2นหรือ "subduction" 3) จากการแยกลำดับส2วน "differentiation" จากหินหนืดชนิดบะซอลตXโทลิไอดX(tholeiitic basalt) 4) จากการแปรสภาพขั้นสูง (high-grade metamorphism) ในบริเวณมิกมาไทตX(migmatite) ไม2ใช2ว2าหินแกรนิตหรือแกรนิตอยดXทุกชนิดที่ใหAกำเนิดแหล2งแร2เสมอไป ทั้งนี้ขึ้นกับลักษณะเฉพาะทางธรณี เคมีของหินแกรนิต ทั้งนี้มีสาเหตุมาจากลักษณะที่เกิดความสมบูรณXของธาตุที่ไม2เขAาพวกกัน (incompatible elements) จากสารหลอมละลายแรกเริ่มธรรมดา โดยผ2านกระบวนการตกผลึกลำดับส2วน (fractional crystallization หรือ magmatic differentiation theory) หรืออาจเกิดจากสารหลอมละลายที่รับช2วงเอาลักษณะ พิเศษทางธรณีเคมี อันเปaนผลมาจากการหลอมละลายบางส2วนจากหินเดิม และต2อมาจึงเกิดวิวัฒนาการของหินหนืด เพื่อช2วยเพิ่มลักษณะผิดปกติจากเดิมขึ้นมา (geochemical heritage theory) เปaนที่น2าสังเกตว2ามวลหินหนืดชนิด แกรนิตที่เคลื่อนตัวขึ้นมาจากที่ลึกสู2เปลือกโลกระดับตื้น อันเปaนผลเนื่องมาจากกระบวนการตกผลึกลำดับส2วน ดังนั้น สำหรับนักสำรวจเราจึงควรใหAความสำคัญของหินแกรนิตระดับตื้น (high-level, highly evolved & postkinematic granites) มากกว2าหินแกรนิตระดับลึก (low-level, less-evolved & syn-kinematic granites) 55 บทที่ 8 Geology of Mineral Deposits
แหล2งแร2ประเภทนี้มักเกิดร2วมกับหินแกรนิตสีขาว ซึ่งมีแร2ควอตซXอยู2ดAวยมาก และมักมีกลุ2มธาตุที่เรียกแกรโน ไฟลXอยู2ดAวย ซึ่งในที่นี้เราจัดแบ2งเปaน 3 ประเภท ไดAแก2 1) กลุ2มแคทไอออนประจุใหญ2 เช2น Sn4+ W6+ U4+ Mo6+ ซึ่งเรียกว2า "กลุ2ม SWUM" 2) กลุ2มแคทไอออนประจุเล็ก เช2น Be2+ B3+ Li+ P5+ ซึ่งเรียกว2า "กลุ2ม BEBLIP” 3) กลุ2มแอนไอออนเชิงซAอน เช2น CO3 2- Cl- F- รวมทั้ง As และ H2O ดAวย ซึ่งเรียกว2า "กลุ2ม CCF" สำหรับนักสำรวจแร2กลุ2มแรก ยังประกอบดAวยธาตุที่สำคัญทางเศรษฐกิจตัวอื่นอีก เช2น Nb, Ta, Bi, และ Ag ดังแสดงในตัวอย2างแหล2งที่ประเทศสเปน (รูปที่ 8.1) ส2วนกลุ2มที่สองประกอบดAวยแร2ที่พบในหินไกรเซน เช2น Na, Rb, Cs และ REE และกลุ2มสุดทAายคือกลุ2มที่สามยังอาจรวมถึงพวกซัลไฟตXและไฮดรอกซิลเชิงซAอนบางตัว ซึ่งปÜจจุบันเขAาใจ ว2าเปaนตัวกลางในการพาเอากลุ2มธาตุสองจำพวกแรกคือ SWUM & BEBLIP มา และยังเชื่อว2าทั้ง BEBLIP & CCF ยัง แสดงบทสำคัญในการควบคุมการเกิดสารหลอมละลาย (หรือหินหนืด) และการตกผลึกเปaนหินอัคนีแทรกซอนชนิด ต2าง ๆ ดAวย ส2วนกลุ2มแรก (SWUM) เปaนพวกที่ทำใหAเกิดแหล2งแร2มีค2าทางเศรษฐกิจเปaนส2วนใหญ2 อุณหภูมิ ความลึก (ความดัน) และปริมาณน้ำในหินหลอมละลายมีผลต2อการตกผลึกของแร2ธาตุเศรษฐกิจที่สำคัญ นอกจาก ลักษณะเฉพาะทางธรณีเคมีและวิทยาแร2ของแกรนิตจะมีความสำคัญต2อการสำรวจแร2แลAว นักสำรวจยังควรใส2ใจถึง พารามิเตอรXหรือปÜจจัยตัวอื่นอีกดAวย ที่สำคัญคืออุณหภูมิ ความดัน ปริมาณออกซิเจนและสารระเหิด (volatiles) ใน สารหลอมละลาย และการแปรเปลี่ยน โดยเฉพาะพวกที่สามารถสังเกตไดAง2ายจากสนาม หรือภายใตAกลAองจุลทรรศนXฯ 56 8/16 Sn-W-Granophyle Deposits in Fold Belts Assistant Professor Dr. Vimoltip Singtuen Ishihara (1977, ศาสตราจารยXจากกรมทรัพยากรธรณีญี่ปุ°น) อาจนับไดAว2าเปaนคนแรกซึ่งใหAความกระจ2างใน เรื่องปริมาณออกซิเจนในสารหลอมละลาย (หรือหินหนืด) ความจริงเขาไดAรับอิทธิพลจากแนวความคิดของ ดร.โพยม อรัณยกานนทX (Aranyakanon, 1964) ราชบัณฑิตศึกษาธรณีวิทยาเกี่ยวกับหินแกรนิตและกำเนิดแร2ดีบุกแบบหาดสAม แปèน (Haad Sompan-type mineralization) จังหวัดระนอง ซึ่งทำใหA Ishihara สามารถแบ2งหินแกรนิตในโลกอย2าง ง2ายออกเปaน 2 ชุดใหญ2 คือ แกรนิตชุดอิลมิไนตX(ilmenite-series) และชุดแมกนิไทตX(magnetite-series) รูปที่ 8.1 แผนภาพแสดงโซนการเกิดแร2ของแหล2ง Logrosán Sn–(W) ประเทศสเปน (Chicharro et al., 2015)
57 Geology Geology of Mineral Deposits เขาคAนพบเห็นในญี่ปุ°นว2าการเกิดแหล2งแร2ดีบุกที่นั่นและในเอเชียตะวันออกเฉียงใตAมักมีความสัมพันธXกับ หินแกรนิตชุดอิลมิไนตXส2วนแหล2งแร2ทองแดงเนื้อดอกและโมลิปตินัมมักสัมพันธXหรือเกิดร2วมกับหินแกรนิตชุดแมกนิ ไทตXเขายังเชื่อว2าที่ญี่ปุ°นแกรนิตที่ใดที่หนึ่งที่เกิดเฉพาะในยุคหนึ่งจะเปaนแกรนิตชุดเดียวกัน ดAวยเหตุนี้ในแง2นักสำรวจ แร2หินแกรนิตดังกล2าวจึงเปaนประโยชนXมากต2อการทำแผนที่ Ishihara (1977) ไดAสรุปว2าดีบุกในสภาพหินหลอมละลายยังคงสภาพของประจุอยู2ในสภาพ tetravalent หรือ bivalent ไดAขึ้นอยู2กับปริมาณออกซิเจน (oxygen fugacity) ของการหลอมละลายนั้น ดAวยเหตุนี้Sn4+ จึงเขAา ไปแทนที่ Ti4+ หรือ Fe3+ ไดAในแร2ที่มีดีบุกอยู2ดAวย เช2น สฟäน (sphene) อิลมีไนตXแมกนีไทตXแร2ไบโอไทตX (biotite) และฮอนเบลนดX(hornblende) ในสภาพที่เต็มไปดAวยออกซิเจน (รูปที่ 8.2) ดAวยเหตุนี้เมื่อดีบุกถูกนำไปใชAในการเกิด แร2ดังกล2าวจนเกือบหมด จึงมีปริมาณดีบุก (จริงๆ) เหลืออยู2นAอยในสารหลอมละลายที่เหลือ (residual melts) แต2ใน สภาวะขาดออกซิเจน ดีบุกและธาตุ SWUM ตัวอื่น ไม2สามารถเขAาไปอยู2ในแร2ไดAจึงเหลือคAางอยู2ในสารละลายส2วนที่ เหลือต2อไปจนถึงภาวะอุณหภูมิหนึ่ง จึงตกผลึกเปaนแร2ดีบุก (cassiterite, SnO2) ไดA ก2อนหนAานั้นศาสตราจารยXจากมหาวิทยาลัย La Trobe ในประเทศออสเตรเลีย 2 ท2านคือ Chappel & White (1974) (ดูPacific Geology, 8, 173-174) ไดAทำการศึกษาหินแกรนิตในบริเวณออสเตรเลียตะวันออก (แถบ New England, New South Wales, และ Tasmania) และไดAจำแนกหินแกรนิตออกเปaน 2 พวกใหญ2 คือ แกรนิต ตะกอน (S-type granite) และแกรนิตอัคนี(I-type granite) รูปที่ 8.2 แผนภาพแสดงโซนการเกิดแร2ของแหล2ง Sn–W–Mo ในหินไกรเซนบริเวณแนวของแกรนิต Mount Douglas ประเทศแคนาดา (Mohammadi et al., 2020)
58 Assistant Professor Dr. Vimoltip Singtuen 8/16 Sn-W-Granophyle Deposits in Fold Belts ซึ่งเมื่อทำการเปรียบเทียบ พบว2าหินแกรนิตตะกอนสามารถเทียบเคียงไดAกับหินแกรนิตชุดอิลมิไนตXส2วน หินแกรนิตอัคนีสามารถเทียบเคียงไดAกับหินแกรนิตชุดแมกนิไทตXของท2านศาสตราจารยX Ishihara ไดA เมื่อทำการศึกษา แกรนิตในแถบบริเวณดังกล2าวในเวลาต2อมา Hine และคณะ (1978 ดู Contrib. Mineral. Petrol., 80, 189-200) และ Collin และคณะ (1982, ใน J. Geol. Soc. Austr., 25, 210-234) พบว2าในการกำเนิดเปaนแหล2งแร2ดีบุก (กลุ2ม แร2 SWUM) ตัวอื่นๆ ไม2จำเปaนตAองสัมพันธXกับแกรนิตชุดอิลมิไตตX(หรือแกรนิตตะกอน) เสมอแต2มักมีความใกลAชิดกับ หินแกรนิตชนิดที่ลำดับส2วนมาเปaนพิเศษ (special & more fractionated) จากหินแกรนิตเดิม ซึ่งอาจเปaนแกรนิต ตะกอน (S-type) แกรนิตอัคนี (I-type) และแกรนิตไรAการแปรสัณฐาน (A-type) อย2างใดอย2างหนึ่งก็ไดA ในภาคสนาม นักสำรวจจึงจำเปaนตAองแยกแยะใหAออกว2าเรากำลังศึกษาแกรนิตอะไรอยู2 และจะมีโอกาสสัมพันธXกับแหล2งแร2ชนิดใด ในส2วนขAางล2างนี้ เปaนการสรุปโดยย2อของหินแกรนิต ประเภทต2าง ๆ 1) แกรนิตตะกอน (S-type granites) เนื้อหิน โดยมากมักเปaนเนื้อคละขนาด (heterogeneous) ในหินโผล2 และมีปริมาณของสาร แปลกปลอมเหลือคAาง (restite inclusion) มากถึง 50% สารแปลกปลอมส2วนใหญ2มีลักษณะ เปaนเหลี่ยมและบางครั้งแสดงริ้วลายขนาน (foliation) วิทยาแร2 ประกอบดAวยแร2จำพวกอะลูมิโน-ซิลิเกต เช2น การXเนต คอรXเดียไรตXแร2ไบโอไทตXมักมีขอบแดงๆ แร2มัสโดไวตXเด2น ส2วนแร2ฮอนเบลนดXไม2มี และแร2โปแตสเฟลสปารXเด2นกว2าแร2แพลจิโอเคลส ธรณีเคมี มักใหAปริมาณแร2ทองเคมีที่เปaนคอรXนดัม (corundum norm) ซึ่งแสดงถึงสถานะที่มีอลูมินัม มาก (peraluminous) และมีปริมาณ K2O โอครับไม2ใช2ศูนยXมากกว2า Na2O 2) แกรนิตอัคนี (I-type granites) เนื้อหิน โดยมากเปaนเนื้อขนาดเดียว (homogeneous) ตลอดทั้งหินโผล2 และมักมีสารแปลกปลอมที่ มี ลักษณะกลม และไม2แสดงริ้วลายขนานิ วิทยาแร2 มักประกอบดAวยแร2ที่มี Ca เปaนองคXประกอบ เช2น ฮอนเบลนดXสฟäน และอะลาไนตXแร2ไบโอไทตX มักเปaนสีชอกโกเลตจนถึงดำ ธรณีเคมี มักมีปริมาณ Na2O มากกว2า K2O และปราศจากปริมาณแร2ทางเคมีของคอรXนคัม 3) แกรนิตไรBการแปรสัณฐาน (A-type granite) เนื้อหิน โดยมากเปaนเนื้อเอกพันธX คลAายของแกรนิตอัคนี แต2แทบไม2พบสารแปลกปลอมเลย วิทยาแร2 แร2โปแตสเซียมเฟลสปารXมักเปaนสีสAมแดงถึงชมพู ซึ่งอาจเปaนผลเนื่องมาจากการมีเหล็กออกไซตX จึงจัดว2าเปaนหินแกรนิตจริง เพราะปริมาณโปแทสเซียมเฟลสปารXโดยมากอยู2ในช2วง 30-50% และไบโอไตตXเปaนพวกแร2แอนไนตXที่มีเหล็กสูง ธรณีเคมี ในแง2ธาตุพบนAอย อาจสรุปไดAว2าประกอบดAวยแคทไอออนประจุสูง เช2น Nb และ Ga จากงานวิจัยแกรนิตของออสเตเรียพบว2า การเกิดแหล2งแร2ดีบุก (และกลุ2มแร2 SWUM) อาจเกิดกับหินแกรนิต อะไรก็ไดA แต2สำหรับประเทศไทยพบว2าหินแกรนิตที่ใหAแหล2งแร2ดีบุก-ทังสะเตน มักเปaนหินแกรนิตตะกอน หรือแกรนิต ชุดอิลมิไนตXเปaนส2วนใหญ2 (ดูรายละเอียดในปÜญญา จารุศิริ และคณะ, 2539)
59 Geology Geology of Mineral Deposits อย2างไรก็ตาม ธรณีเคมีของธาตุปริมาณนAอยอาจจัดไดAว2าเปaนเครื่องมือที่ตรงไปตรงมาที่สุดในการหาแหล2งแร2 ดังกล2าวนี้ อัตราส2วนของธาตุสำคัญๆ ไดAแก2 Rb/Sr, Rb/Ba, K/Rb, TiO2/Sn, Rb/Sr-Sn และ TiO2/Ta ในออสเตรเลีย พบว2าถAาแกรนิตมีปริมาณ Rb ประมาณ 400 ppm ก็ใหAจัดว2าแกรนิตนั้นแสดงค2าที่อยู2ระหว2างพวกที่ตกผลึกลำดับส2วน (fractionated) ไปแลAว กับพวกที่ไม2เปaนเช2นนั้น (non-fractionated) แต2ก็นั่นแหละสำหรับนักสำรวจที่มีความ ชำนาญ เขาย2อมรูAดีว2าหลักการดังกล2าวใชAกับการเกิดเปaนแหล2งแร2ดีบุกเนื้อดอก (tin porphyry) ของโบลิเวียไม2ไดA การ ตกผลึกลำดับส2วนย2อมเปaนที่ทราบกันดีว2ามีผลสำคัญต2อความสมบูรณXของดีบุก แต2ปริมาณดีบุกในตอนแรกเริ่มก็เปaน ตัวกำหนดความสำคัญทางเศรษฐกิจดAวยเหมือนกัน แหล2งแร2ดีบุก-ทังสะเตน (และ Nb-Ta) หรือแกรโนไฟลดXตัวอื่นๆ ไม2ไดAมีการกระจายตัวอยู2ในทุกพื้นที่ที่มี หินแกรนิต และลักษณะการเกิดมีความแตกต2างกันไปในแต2ละทิศ ก. แหล0ง Krusne-hory (ของ Erzgebirge) ในยุโรปกลาง เปaนแหล2งแร2ไกรเซนที่สำคัญ หินแกรนิตที่โผล2ในพื้นที่เปaน แกรนิตแบบหนึ่งของ Erzgebirge Pluton (รูปที่ 8.3) ซึ่งเกิดในช2วงอายุ Hercynian (เฮอรXไซเนียน) หรือ Variscan (วาริสกัน) ซึ่งครอบคลุมพื้นที่มากถึง 180x75กม และแทรกดันเขAามาในหินขAางเคียงซึ่งเปaนหินตะกอนน้ำลึกและมีการ แปรสภาพอายุตั้งแต2พรีไกรเซน นอกจากนั้นยังมีพวกโลหะพื้นฐานซัลไฟดXซิงคXวาลไดดX (zinnwaldite) ฟลูออไรตXโท แพส (topaz) และทัวมาลีน (รูปที่8.4) ข. แหล0งคอนวอลล`(Great Britain) จัดว2าเปaนแหล2งแร2สายสมบูรณX(vein lode deposits) ที่มีชื่อเสียงในอดีต โดย มีแกรนิตที่โผล2ใหAเห็นเปaนบริเวณกวAาง 5 บริเวณ (รูปที่ 8.3) แต2ละบริเวณอาจมีแขนงแกรนิตเล็ก ๆ แยกโผล2ออกอีก ต2างหาก (รูปที่ 8.4) แทรกดันเขAามาในหินดีโวเนียนถึงคารXบอนเฟอรัส จำพวกตะกอนเม็ด (ที่เรียก the killas) ซึ่ง แสดงการเปลี่ยนลักษณะอย2างมากมาย รูปที่ 8.3 แผนที่แสดงแหล2งศักยภาพดีบุกที่สำคัญของโลก (Bernd Lehmann, 2021)
60 Assistant Professor Dr. Vimoltip Singtuen 8/16 Sn-W-Granophyle Deposits in Fold Belts เชื่อกันว2าแกรนิตที่โผล2นี้แทAจริงแลAวคงเชื่อมต2อกันเปaนตัวเดียวกันขAางใตAลึกลงไปเปaนปºªนหินอัคนีมวลไพศาล (batholith) ซึ่งน2าจะมีความยาวรวมกันประมาณ 400 กิโลเมตร ในตัวแกรนิตเองมีสายคราหรือเพกมาไทตXและแอ ไพลตXเล็ก ๆ ซึ่งไม2ใหAแหล2งแร2มากมาย นอกจากนั้นยังมีพนังหินเนื้อดอก และแกรนิตผลึกละเอียด (ที่เรียก "elvans" หนาถึง 30 เมตรและยาวหลายกิโลเมตร) เอลแวนสX(Elvans) นี้ คือสายแร2เศรษฐกิจที่สำคัญของ (คอนวอลลX (Cornwall) ที่ใหAแร2ดีบุกและทังสะเตนมากมายมหาศาลและเกิดในตัวไกรเซนในสภาพสายแร2ร2างแหติดกับยอดและ ขอบแกรนิต และส2วนที่แทรกเขAาไปในหินขAางเคียง (Killas) ดAวย เปaนสินแร2สายสมบูรณXซับซAอน ตัวอย2างแหล2งแร2 ดีบุกประเภทนี้ ไดAแก2 St. Austell (เซนตXออสเทล) ที่มีชื่อของคอนวอลลX นอกจากนั้นยังมีแหล2ง Storey's Cree (Sn,W) ใน Tasmania (ออสเตรเลีย) Sungei Lembing (Sn) ในมาเลเซีย และแหล2งสะเมิง (เชียงใหม2) ค. แหล0ง Panasquiera (โปตุเกส) เปaนแหล2งแร2ชนิดสายแร2แผ2น (sheeted vein) ชนิดพิเศษจำพวก W-Sn-Cu ที่ เรียกว2าเปaนชนิดพิเศษเพราะสายแร2อยู2ในแนวเกือบระดับ จัดว2าเปaนแหล2งทังสะเตนที่ใหญ2ที่สุดของยุโรป (ใน สมัยก2อน) มีประวัติการผลิตมากถึง 100,000 ตัน (WO3) Greisen is a highly altered granitic rock or pegmatite, usually composed predominantly of quartz and micas (mostly muscovite). Greisen is formed by self-generated alteration of a granite and is a class of moderate- to high-temperature magmatic-hydrothermal alteration related to the late-stage release of volatiles dissolved in a magma during the solidification of that magma. รูปที่ 8.4 (ซAาย) สายแร2ไกรเซนที่มากดAวยทัวรXมาลีนและแร2ออกไซดXแทรกตัดมาในหินแกรนิต และ (ขวา) สายแร2ไกร เซนที่มีแร2วุลเฟรมไมตX(WO₄) แทรกตัดเขAามาในหินแกรนิตคอนวอลลX(Great Britain) ภาพจาก https://www.alexstrekeisen.it/english/pluto/greisen.php What is Greisen?
61 Geology Geology of Mineral Deposits Apivut Veeravinantanakul, 2021
แหล$งแร$สายคราหรือเพกมาไทต. Pegmatite Deposits หินเพกมาไทตXหรือที่คนเหมืองโดยเฉพาะแถบทางใตAของประเทศไทยเรียกสายครา เปaนหินอัคนีแทรกซอนจำพวก แกรนิตที่มีผลึกใหญ2มากเปaนพิเศษ โดยผลึกมีการสานเกี่ยวกันและมักเกิดขึ้นมาในลักษณะพนังหินหรือสายแร2 โดยเฉพาะอย2างยิ่งตรงขอบของหินแกรนิต โดยทั่วไปผลึกหลายผลึกมีขนาดใหญ2กว2า 1 เซนติเมตร ในที่นี้เราจำแนก หินเพกมาไทตXออกเปaน 2 พวก ไดAแก2 1) พวกที่อยู2ภายในหรือภายนอกตัวหินอัคนีแทรกซอน ซึ่งมีความใกลAชิดกับหินอัคนีดังกล2าว แต2ไม2 จำเปaนตAองมีส2วนประกอบอย2างหินแกรนิตนั้น บางท2านเรียกว2า "perigranite pegmatites" หรือสาย คราแกรนิต 2) พวกที่เกิดในบริเวณที่หินมีการแปรสภาพอย2างมาก แต2ไม2มีความเกี่ยวพันกับหินแกรนิต ซึ่งส2วนประกอบ ส2วนใหญ2กลับมีลักษณะคลAายหินแกรนิต พวกหลังนี้เกิดไดAต2อเมื่อส2วนประกอบซึ่งไดAแก2 กลุ2มแร2ควอตซX -เฟลสปารXซึ่งเคลื่อนตัวไดAง2ายกว2ามาสะสมตัวใน บริเวณช2องเปìดที่กวAางออก (dilation openings) ในตอนช2วงการแปรสภาพลำดับส2วน ทำใหAไดAสายคราหรือเพกมา ไทตXที่ไม2มีแนว และอาจเรียก "homogeneous pegmatites” หรือสายคราเนื้อเดียว ส2วนพวกแรก (หรือ perigranite pegmatite) มักไดAแก2 สารหลอมละลายซิลิกาซึ่งมีน้ำมาก จากหินหนืดสีเขAมปานกลางจนถึงสีขาว จึง เชื่อกันว2าเปaนสารหลอมละลายที่เหลือคAาง ซึ่งมีปริมาณซิลิกา อะลูมินา น้ำ สารฮาโลเจนสXตลอดจนแอลคาไลตXและ ลิโทไฟลX (lithophile) ซึ่งมักไม2ค2อยพบเห็นในหินอัคนีทั่วไป ลักษณะเด2นของหินคราหรือเพกมาไทตXพวกนี้คือ มักแสดงแถบภายในชัดเจน (distinct internal zoning) โดยทั่วไปมักพบเห็นเปaน 3 แถบใหญ2) คือ ก) แถบนอก (border zone) ซึ่งเปaนช2วงต2อระหว2างหินรอบขAางกับตัวสายคราหรือเพกมาไทตXโดยมาก ประกอบดAวยแร2ควอตซX ข) แถบผนัง (wall zone) โดยทั่วไปมีลักษณะทางแร2คลAายแถบนอก แต2ประกอบดAวยผลึกที่หยาบกว2า แต2 ไม2พบส2วนที่เหลือของหินรอบขAางในสนามมักพบว2า นอกเหนือจากแร2ควอตซX แลAวยังประกอบดAวยแร2 แพลจิโอเคลสกับมัสโคไวตX ค) แถบตอนกลาง (intermediate zone) พบว2ามักมีผลึกหยาบ จัดว2าเปaนส2วนสำคัญของมวลเพกมาไทตX โดยมากประกอบดAวยแร2ควอตซX เพอรXไทตX(perthite) แพลจิโอเคลส และแร2ธาตุทางเศรษฐกิจที่สำคัญ เช2น เบรีล (Beryl-Be3Al2Si6O18) และสปอดูมีน (spodumene-LiAlSi2O6) โพลูไซตX(Cs-Al-silicate ที่ มีน้ำ) พีทาไลตX(petalite-LiAlSi4O12X, แอมบริโกไนตX(amblygonite-LiAl(F,OH3,PO4) แทนทาไลตX (tantalite-(Fe,Mn) (Nb,Ta) 2O6) ง) แถบใจกลาง (core zone) ส2วนใหญ2มักเปaนมวลแร2ควอตซXในใจกลางสุด และอาจมีแร2บางตัวปรากฏตรง ขอบไดA เช2น เบรีล (beryl) แทนทาไลตXทัวมาลีน และสปอดูมีน เปaนตAน 63 บทที่ 9 Geology of Mineral Deposits
เมื่อพิจารณาถึงกลุ2มแร2ที่มักปรากฏในสายเพกมาไทตXจนมีลักษณะเห็นเปaนแถบจากส2วนนอกจนมาถึงแถบใจ กลาง อาจจัดแบ2งไดAเปaน 9 กลุ2มดังนี้ 64 9/16 Pegmatite Deposits Assistant Professor Dr. Vimoltip Singtuen รูปที่ 9.1 แผนภาพตัวอย2างโซนการเกิดแร2ของแหล2งแร2เพกมาไทตX(Antonio Olimpio Gonçalves et al., 2019)
สำหรับสายแร2เพกมาไทตXที่เกิดรอบหินแกรนิตตะกอน (S-type) มักแสดงแนวแร2ชัดเจน ในแถบจังหวัดทางใตA ของไทย เช2น ภูเก็ต พังงา ระนอง มักพบว2าสายเพกมาไทตXที่อยู2ในหินแกรนิตมักเปaนสายเล็กและไดAแร2ทางเศรษฐกิจ นAอยกว2าพวกที่แทรกตัดเขAามาในหินขAางเดียวที่เปaนตะกอนเม็ด (clastics) อาจกล2าวไดAว2าสายคราหรือเพกมาไตตXไม2ใช2เปèาหมายสำคัญของการสำรวจ มักจะเปaนแหล2งที่เล็ก และรูปร2าง ไม2แน2นอน (คาดการณXไดAยาก) แต2ก็อาจมีหลายแหล2งที่สายเพกมาไตตXใหญ2มากพอทำเหมืองใหญ2ไดA เช2น แหล2งพะโตêะ (ชุมพร) แหล2ง Kamatiri (Zimbabwe) แหล2ง Gatumba (Rwanda) หรือแหล2ง Manono (Zaire) แหล2งหลังสุดนี้ ผลิตแร2ดีบุกไดAมากถึง 127,000 ตัน) สำหรับประเทศไทยปÜจจุบัน สายคราหรือเพกมาไทตXเหมาะมากที่เปaนแหล2งผลิต แร2เฟลสปารXทั้งชนิดโปแตสเซียมสูง และโซเดียมสูง เช2น ที่ทองผาภูมิ (กาญจนบุรี) สวนผึ้ง (ราชบุรี) ขุนยวม (แม2ฮ2องสอน) สำหรับแถบโครงสรAางของสายคราหรือเพกมาไทตXและการบานออก (centripetal) ของกลุ2มแร2 เชื่อกันว2า เปaนผลมาจากกระบวนการงอกเงยจากแถบนอกก2อนค2อย ๆ เขAาสู2แถบใจกลาง จะเห็นไดAว2าส2วนใหญ2กลุ2มแร2ภายในสุด มักแสดงถึงผลจากการหลอมละลายเปaนหินแกรนิตอยดX(granitoids) ขั้นสุดทAายที่มีปริมาณสารระเหิดไดAมาก (เช2น Li, Be, และ OH) และธาตุที่มักไม2เขAาไปมีส2วนร2วมในการเกิดเปaนแร2อุณหภูมิสูงในตอนแรก (เช2น Sn Ta และ Wo) ยิ่งกว2านั้นสายคราหรือเพกมาไทตXจากหลายสายยังแสดงลักษณะเนื้อแทนที่ (replacement texture) ซึ่งพบเห็น ตัดขวางแถบโครงสรAางสายคราหรือเพกมาไทตXเดิมในหลายแห2งพบว2าสาย คราที่แสดงเนื้อหินแทนที่มักมีผลึกละเอียด กว2าพวกที่สายคราที่ถูกเขAาไปแทนที่ ทำใหAพบว2าในสายแร2ครามีลักษณะทางวิทยาแร2และโครงสรAางทางธรณีวิทยาที่ ซับซAอนมาก เช2นที่เห็นแถบโรดิเซีย (ที่เรียก Bikita pegmatite) ระวานดAาและคองโก ทางตอนกลางของแอฟริกา แนวทางการสำรวจ การสำรวจหาแหล2งแร2สายคราหรือเพกมาไทตXนั้นอาจยากมากกว2าแหล2งแร2แบบอื่นโดยเฉพาะในสายตาของ นักสำรวจจากยุโรปและอเมริกา เพราะตำแหน2งของแหล2งแร2คาดการณXไดAยาก อีกทั้งมีรูปร2างก็ไม2แน2นอน ในบางครั้ง ผูAสำรวจไม2ทราบดAวยซ้ำดAวย ขณะนี้ตัวเองอยู2ส2วนใดของสาย แมAจะเลยสายไปแลAวก็ตาม ก็ไม2รูAว2าจะเปaนส2วนบนหรือ ส2วนล2าง อย2างไรก็ตามในบริเวณที่มีการผุพังสูง เช2นประเทศไทย สายคราหรือสายเพกมาไทตXอาจหาไดAง2ายกว2า ถAา อาศัยแร2หนัก ตามส2วนต2าง ๆ ที่เปaนที่ต่ำ เช2น พื้นหุบเขา ลำน้ำ หรือเชิงเขา ในหลายแห2งเพราะอิทธิพลของการผุพังทำ ใหAเกิดลานแร2ที่สะสมตัวมาจากการชะลAางสายเพกมาไทตXที่ใหAแร2ในส2วนที่อยู2สูงขึ้นไป (เช2น แหล2งแทนทาไลตXในบราซิล แหล2งดีบุกในแอฟริกากลาง) สายครามักประกอบดAวยแร2มีค2าทางเศรษฐกิจมากกว2า 1 แร2 ดังนั้นในทางธรณีวิทยาจึงมี ส2วนช2วยในการสำรวจ แต2อาจไม2เปaนผลดีต2อการแต2งแร2เท2าที่ควร เช2นกรณีแหล2งประกอบดAวย แร2ดีบุก-ทังสะเตน-แทน ทาไลตXเปaนตAน เพราะตAองเสียค2าใชAจ2ายสูงในการแต2งแร2 65 Geology Geology of Mineral Deposits
แหล$งแร$สการ.น Skarn Deposits คำว2า skarn (สการXน) มาจากภาษาสวีเดน ใชAในความหมายถึงแร2ซิลิเกตที่ไม2มีค2า (silicate gangue) เช2น แอมฟìโบล ไพรอกซีน และการXเน็ตของแหล2งแร2เหล็กหรือซัลไฟตXในยุคอารXเคียน (ยุคที่แก2ที่สุดของมหายุคพรีแคมเบรียน) โดยเฉพาะอย2างยิ่งพวกที่เขAามาแทนที่หินปูนและหินโดโลไมตXต2อมาคำนี้ไดAถูกใชAแพร2หลายครอบคลุมไปถึงหินจำพวก แคลกXซิลเกต (calc-silicate) ซึ่งมีอายุเท2าใดก็ไดA แต2มีกำเนิดมาจากการเขAาแทนที่หินปูนและโดโลไมตXทั้งที่บริสุทธิ์ และไม2บริเสุทธิ์(impure) โดยการเขAามาทำปฏิกิริยาของ Si Al Fe และ Mg สำหรับอเมริกาใชAคำว2า tactite ใน ความหมายเดียวกับ skarn (ดู AGI Glossary of Gology) แต2ไม2ค2อยไดAรับความนิยมเท2า ในที่นี้เราใหAความหมายของคำว2า "sharn” ว2าเปaนแหล2งแร2ที่เกิดจากการแปรสัมผัส โดยเฉพาะจากการสลับ เปลี่ยนสภาพ (metasomatism) ซึ่งเกิดจากการทำปฏิกิริยาระหว2างไอรAอนจากหินหนืด (magmatic emanation) กับหินคารXบอเนตซึ่งเปaนหินขAางเคียงตัวหลัก ผลที่ไดAมักทำใหAเกิดวงแปรสภาพแบบสัมผัส (contact-metamorphic aureoles) รอบหินอัคนีอันเปaนที่รูAจักกันดี ซึ่งอาจทำใหAไดAหินผลึกค2อนขAางละเอียดมากสีเขAมที่เรียกฮอนเฟลลX (hornfels) แต2กระบวนการแปรสภาพดังกล2าวนี้เปaนกระบวนการปìด ไม2มีการสูญเสียหรือรับสารจากระบบภายนอก เปaนการแปรสภาพคงรูปทางเคมี (isochemical metamorphism) แต2เมื่อไหร2ที่หินขAางเคียงประกอบดAวยแร2ที่ไม2อยู2 เฉยทางเคมี เช2น แคลไซตXโดโลไมตXและแร2ดิน ก็มักไดAหินใหม2ที่มีผลึกใหญ2ขึ้น ที่เรียก สการXน (skarn) และเกิดการ สลับเปลี่ยนสภาพครั้งใหญ2 ทั้งในสภาพการแทนที่และแทรกเขAาไปตกผลึกในรอยแตก (รูปที่ 10.1) เนื่องจากไอรAอน จากหินหนืด ซึ่งมักมีสารประกอบจำพวกกêาซ เช2น F Cl หรือ OH และโลหะในรูปไอรAอนในหินหนืด (เช2น Cu, Fe, Pb, Zn, Mo, Sn, W, Au และ Ag) ตลอดจน Si เอง จนทำใหAเกิดการโยกยAายถ2ายเทสารดังกล2าวขึ้นไดA ซึ่งมักเปaนสาร เหลือคAาง (residual melts หรือ liquids) จากการแข็งตัวของหินหนืด เขAาไปในส2วนที่เปaนรอยแตกหรือช2องว2าง ทั้งที่ อยู2ในหินขAางเคียง หรือหินอัคนีเอง โดยเฉพาะในหินคารXบอเนตช2องว2างใหญ2ๆ นี้ ก็คือ โพรงคาสตX(karst opening) นั่นเอง ในที่สุดจึงไดAชนิดของแร2หินแปรต2าง ๆ แยกเปaนกลุ2ม ๆ เมื่อห2างจากหินแกรนิตหรือหินอัคนีสีจากถึงสีเขAมปาน กลางออกไป (รูปที่ 10.1) โดยทั่วไปเราแบ2งหินสการXนออกเปaน 2 ประเภทตามชนิดของหินเดิม (รูปที่ 10.2) คือสการXนชนิดแคลเซียม (หินเดิมมีแคลไซตXปริมาณมาก) และสการXนชนิดแมกนีเซียม (หินเดิมมีโดโลไมตXปริมาณมาก) นอกจากนี้ยังจำแนกจาก โซนการเกิดไดAเปaน 2 พวก ประกอบดAวย 1) สการXนนอกหินแกรนิต (Exogranitic skarns) จัดเปaนหินสการXนที่ไม2ไดAเกิดภายในตัวหินอัคนี ซึ่งเปaน ชนิดสีจางจนถึงสีเขAมปานกลาง จนบางท2านเชื่อว2าอาจไม2มีความสัมพันธXกับหินแกรนิตที่อยู2ขAางใตAหรือมี ก็มีนAอยมาก (อาจเปaนเพียงตัวใหAความรAอนเท2านั้น) 2) สการXนรอบหินแกรนิต (Perigranitic skarns) ซึ่งไดAแก2หินสการXนที่เกิดบริเวณแนวสัมผัสกับหินแกรนิต จนบางครั้งเกิดอยู2ในหินขAางเคียงที่ติดกับหรือใกลAกับหินแกรนิต (exoskarn หรือ exocontact) หรือ เกิดอยู2ในขอบในหินแกรนิตที่ติดกับหินขAางเคียง (endoskarn หรือ endocontact) โดยที่ชนิดหลังนี้ เปaนผลมาจากการรับเอา Ca และ Mg จากหินคารXบอเนต (รูปที่ 10.2) บทที่ 10 Geology of Mineral Deposits 67
68 10/16 Skarn Deposits Assistant Professor Dr. Vimoltip Singtuen รูปที่ 10.1 แผนภาพแสดงวิวัฒนาการของสการXนบริเวณแหล2งแร2 Pb-Zn-Ag Trepča ประเทศ Kosovo ทางตอนใตA ของยุโรป (S. S. Palinkaš et al., 2013)
69 Geology Geology of Mineral Deposits กรณีสการXนรอบหินแกรนิตนี้ มักเกิดการตกผลึกใหม2เปaนหินแปรของพวกหินปูน หินโดโลไมตXหรือหินดิน ปูน (marl) เสียก2อน ต2อมาจึงเกิดการปรากฏของแร2จำพวก Ca-Si และ Ca-Mg-Si และจึงเกิดแร2ซัลไฟตX(ของพวก Cu Fe Zn Pb Mo และ Sn) ทั้งในหินอัคนีและหินคารXบอเนต และเกิดแร2ออกไซตX(ของพวก Sn, W และ Fe) ใน ส2วนที่เปaนสการXน เช2น ที่เหมืองอีรี (Ely) ในรัฐเนวาดา ซึ่งมีปริมาณสำรองถึง 200 ลAานตัน ณ ที่ความสมบูรณXของ ทองแดงที่ 0.8% Cu แหล2งแร2สการXนมักมีรูปร2างที่ไม2แน2นอน โดยทั่วไปมีขนาดเล็ก และโดยมากเปaนแหล2งแร2 ตัดขวางลAอมชั้น (stratabound) อันเปaนผลเนื่องจากการสลับชั้นระหว2างแร2 Ca นAอย กับแร2 Ca มาก (รูปที่ 10.2) อย2างไรก็ตามพบว2ามีแหล2งแร2โลหะหลายชนิดที่พบในสการXน ไดAแก2 (ตำแหน2งแต2ละแหล2งอยู2ในแผนที่แนบทAายบท) 1) แหล2งแร2สการXนเหล็ก (Fe Skarn) ซึ่งส2วนใหญ2เปaนแร2เหล็กดำ (magnetite หรือ Fe2+Fe3+ 2O4) และ แร2เหล็กแดง (hematite หรือ Fe3+ 2O3) ซึ่งอาจมีแร2ไพไรตXและแคลไคไพไรตX(chalcopyrite) ร2วมอยู2 ดAวย นอกจากนั้นยังพบแร2บางชนิดที่มีเหล็กในตัวอยู2แลAว เช2น olivine hedenburgite andradite (การXเนตตัวหนึ่ง) และ ilvaite เปaนตAน ตัวอย2างแหล2งแร2เหล็กที่สำคัญ คือ ที่เทือกเขายูราล (Ural ใน รัสเซีย) เกาะเอลบAา (Alba ของอิตาลี) สำหรับเมืองไทยมีแถบเขาทับควาย (ลพบุรี) และภูควายเหล็ก ภูเหล็ก (จังหวัดเลย) รูปที่ 10.2 แบบจำลองภาคตัดขวางสการXนตามทฤษฎีคลาสสิกทั่วไป ภาพจาก www.geologyistheway.com
70 Assistant Professor Dr. Vimoltip Singtuen 10/16 Skarn Deposits 2) แหล2งแร2สการXนดีบุก (Sn-skarn) มีแร2ที่สำคัญ คือ แร2ดีบุก (cassiterite หรือ SnO2) และแร2เกิดร2วม เช2น แร2ตระกูลทังสเตน - scheelite wolframite และแร2ที่มี Bi, Zn, และ F เปaนองคXประกอบแหล2ง สำคัญ เช2น แหล2งเอิคสXจีเบิรXก (Erzgebirge ในสาธารณเช็ก) แหล2งแทสมาเนีย (Tasmania) ใน ออสเตเรีย นามิเบีย (แอฟริกา) และฝรั่งเศส ในไทยแหล2งแร2ทังสะเตนดอกหมอก (เปaน scheelite skarn ดAวย ณ อำเภอเวียงป°าเปèา จังหวัดเชียงราย) และแหล2งปìนเยาะ (จังหวัดยะลา) มีแร2ดีบุกซัล ไฟตXที่ชื่อมาลายาไอตX- Malayaite และแหล2งแร2สะเมิง (เชียงใหม2 เปaน scheelite-tungsten skarn ดAวย) 3) แหล2งแร2สการXนทังสะเตน (W-skarn) ซึ่งแร2ทังสะเตนในที่นี้คือ แร2ชีไลตX(scheelite- CaWO4) ซึ่งเกิด ร2วมกับแร2ซัลไฟตXของ Fe, Mo, Bi, Cu, และ Pb แหล2งแร2สำคัญ เช2น ที่ Nevada และ California (สหรัฐ) British Columbia (คานาดา) แหล2ง King Island (Australia) แหล2ง Azegour (มอรอคโค) หรือบราซิลตะวันออกเฉียงเหนือ สการXนแหล2ง Costabonne (เทือกเขา Pyrreness, ฝรั่งเศส) และ แหล2ง Maykhura (รัสเซีย) 4) แหล2งแร2สการXนโมลิดินัม (Mo-skarn) ใหAสินแร2จากแร2โมลิปดิไนตX(molybdenite หรือ MoS2) โดยมี แร2เพื่อน (associated minerals) ของ Fe, Cu, Zn และแร2ออกไซดXบางตัว ปÜจจุบันพบไม2มาก นับว2า เปaนเหมืองแร2เล็ก ๆ ที่ไม2สำคัญนัก 5) แหล2งแแร2สการXนทองแดง (Cu-skarn) ส2วนใหญ2มักมาจากแร2คาลโคไพไรตX(chalcopyrite หรือ CuFeS2) และทองแดง ซัลไฟดXตัวอื่น (เช2น bornite malachite chalcocite ฯลฯ) และซัลไฟดXของ แร2 Fe, Zn และ Mo และเกิดร2วมกับออกไซตXแร2เหล็ก เช2น แร2เหล็กดำ และแร2เหล็กแดง แหล2งที่ สำคัญ คือ แหล2ง Ertsburg (เอสเบิรXก) ของนิวกินี Roumania ในเม็กซิโก และตะวันตกของอเมริกา ในไทยพบที่ภูทองแดง ภูโลAน ภูขี้ไก2 (เลย) 6) แหล2งแร2สการXนสังกะสี (Zn-skarn) ไดAจากแร2สฟาเลอไรตX(sphalerite หรือ ZnS) โดยเกิดร2วมกับแร2 ซัลไฟดXของ Pb และ Fe และออกไซตXของ Fe เช2น แร2เหล็กดำ แหล2งที่เปaนเหมืองแลAว เช2น ที่ Coeur d'Alene รัฐไอดาโฮ และนิวเม็กซิโก (สหรัฐ) แหล2งที่เมืองออสโล (นอรXเวยX) 7) แหล2งสการXนตะกั่ว (Pb-skarn) จากสินแร2ของกาลีนา (Galena หรือ PbS) โดยเกิดร2วมกับออกไซดX ของ Fe เช2น แร2เหล็กดำ และซัลไฟตXของ Fe, Zn, และ Cu ปÜจจุบันยังไม2ปรากฏเหมืองแร2ใหญ2 ๆ 8) แหล2งแร2สการXนทอง-เงิน (Au-Ag skarn) ใหAแร2โลหะเงินและโลหะทอง โดยมีแร2เพื่อนที่สำคัญคือแร2อา ซิโนไพไรตX(arsenopyrite-FeAsS) เปaนแร2ที่ไม2ค2อยพบมากเท2าใด แต2ที่ทำเหมืองแลAว คือ ที่บริติส โคลัมเบีย (คานาดา) เมืองไทยพบอยู2บAาง เช2น (แหล2งทองนาลAอม) ที่ปราจีนบุรี 9) แหล2งแร2สการXนกราไฟตX(C-skarn) มักมาจากแร2แกรไฟตXในหินแคลซิลิเกต โดยมากพบเปaนแหล2ง ขนาดเล็ก แต2มีมากพอควร
71 Geology Geology of Mineral Deposits แต2ก็มีแหล2งแร2คลAายสการ$น (skarn-like deposits) แต2ไม2มีความเกี่ยวขAองกับหินอัคนีแต2อย2างใด โดยเฉพาะอย2างยิ่งที่สวีเดน อันเปaนชื่อที่คำนี้ไดAมา คือ เปaนแหล2ง magmetite-maganese (หรือ Fe-Mn) เกิดในหิน แปรอารXเคียน และแหล2งสังกะสีที่มีชื่อของอเมริกา Franklin Furnace ในรัฐนิวเจอรXซี อันเปaนที่มาของแร2 franklinite (Fe,Zn,Mo)O(Fe,Mn) 2O3 ซึ่งถือว2าเปaนแร2เหล็กดำที่มีสังกะสีมาก และอีกแร2คือ willemite (Zn2SiO4) (โดยไดAชื่อมาจากกษัตริยXวิลเลม I ของเนเธอรXแลนดX) แหล2งแร2ที่กล2าวมานี้พบว2าไม2มีความสัมพันธXทั้งทางเนื้อหินและ แร2วิทยากับกระบวนการสลับเปลี่ยนสภาพ (metasomatism) เลย เพราะไม2พบหินอัคนีปรากฏในบริเวณนั้น แต2 กลับพบว2าหินบริเวณนั้นเกิดการแปรสภาพไพศาลแทน หลายคนเชื่อว2าเปaนเพราะหินดั้งเดิม ซึ่งเปaนหินที่มาจากภูเขา ไฟคงมีส2วนประกอบทางแร2เหมาะสมมากพอที่จะทำใหAเกิดแหล2งแร2สการ$นไดA แนวทางการสำรวจ เปaนที่ยอมรับกันแน2ว2าแหล2งแร2สการ$นมักไม2ใหAสินแร2ขนาดใหญ2 และมีรูปร2างไม2แน2นอน อีกทั้งความสมบูรณX ก็ไม2คงที่ ในแง2ของนักสำรวจจึงไม2เปaนที่ดึงดูดใจเท2าใด แต2บางครั้งก็อาจพบว2าแมAแหล2งจะเล็ก แต2ก็มีบAางที่มีความ สมบูรณXมาก (แบบสุดขีด) เมื่อก2อนไทยเราก็ทำเหมืองทองแดงบริเวณจังหวัดเลย ซึ่งลAวนมาจากสการXนแทบทั้งสิ้น ทำใหAการออกอาชญาบัตรของกรมทรัพยากรธรณีเพื่อการสำรวจแร2ทองแดงของจังหวัดเลยในปÜจจุบันไม2เคยขาดปä เลย เปaนที่แน2ชัดว2าการสำรวจตAองอาศัยการศึกษาในภาคสนามอย2างละเอียด ตลอดจนทำการเก็บและตรวจสอบ ตัวอย2างตะกอนทAองน้ำและดินอย2างดี (แต2ตAองหลังจากทำการสำรวจเบื้องตAนแลAวพบว2ามีแร2) อาจจำเปaนตAองใชAธรณี ฟìสิกสXภาคพื้นดินเขAาช2วย (ที่ดีมากคือวัดความเขAมสนามแม2เหล็ก-magnetometer) เพราะแหล2งสการXนมักใหAแร2 เหล็กดำ และเหล็กพิโรไทตXเสมอ และแน2นอนควรมั่นใจว2าเราสำรวจพบหินแกรนิตซึ่งมีการลำดับส2วนตั้งแต2 หินแกรนิตไปจนถึงหินแกรโนไดโอไรตX(หรือไดโอไรตX) และมีหินขAางเคียงเปaนหินคารXบอเนต อีกทั้งตAองเชื่อมั่นว2ามี แนวรอยแตกเด2นชัดมากพอที่จะมีการเคลื่อนที่ของสารละลายน้ำแร2รAอนไดA (คือ ตัวสรAางระบบเปìดตAองมี) แต2ดAวยที่มี ความสมบูรณXไม2แน2นอน แถมรูปร2างไม2มีระบบตายตัว จึงเปaนการยากสำหรับมืออาชีพทั้งหลาย เพราะเสียเงินค2า เจาะมากมาย ในบริเวณแถบลาส ซานตอส (Las Santos) ซึ่งเปaนสการXนทังสะเตน มีปริมาณสำรองของแร2ทังสะเตน 2 ลAานตัน ตAองอาศัยหลุมเจาะคิดเปaนความยาวทั้งหมด 14,000 เมตร บนพื้นที่ตารางกริดระยะห2าง 30 เมตร เพื่อ คำนวณหาปริมาณสำรอง (อยากทราบว2าจะเสียเงินเท2าใด ก็ลองเอา 2,500 บาท - 2,800 บาท ต2อเมตร ซึ่งเปaนค2า เจาะหลุมยาว 1 เมตร คูณดูก็ไดA!)
72 Assistant Professor Dr. Vimoltip Singtuen 10/16 Skarn Deposits Huan Xie et al., 2022
73 Geology Geology of Mineral Deposits Teera Kamvong and Khin Zaw, 2009
แหล$งแร$ดีบุกในพนังหินวงแหวน Tin Deposits with Ring Complex โคนหินแกรนิต (ระดับตื้นหรือ granitc plugs) ของไนจีเรีย ที่เรียก "ที่ราบสูงจอส" (Jos Plateau) และแถบรอนโด เนีย (Rondonia) ทางตะวันตกของบราซิล ประกอบดAวยแร2ดีบุกและสินแร2อื่นที่เกี่ยวขAองในปริมาณมากในรูป SnO2 (หรือ cassiterite) ซึ่งต2อมาเกิดสะสมตัวในที่ลุ2มจนเกิดเปaนแหล2งลานแร2 (placer deposits) ในพื้นที่ทั้งสองที่กล2าวมา นี้ มักพบหินแกรนิตและหินภูเขาไฟสีจางเกิดเปaนกลุ2ม ๆ จัดเรียงตัวกันเปaนแนวเกือบตรง จากการหาอายุหินพบว2ามี อายุอ2อนกว2าหินที่อยู2โดยรอบมาก เช2น ที่รอนโดเนีย อายุสินแร2 900 ลAาน แต2หินโดยรอบมีอายุ 2,500 ลAานปä และที่ ราบสูงจอส อายุแร2ประมาณจูแรสซิค แต2หินรอบขAางอายุถึงพรีแคมเบรียน (รูปที่ 11.1) ดAวยเหตุนี้ Grant (1981) จึง เชื่อวว2าแกรนิตที่สัมพันธXกับแหล2งแร2น2าจะเปaนหินแกรนิตไรAบรรพตรังสรรคX และมีสภาพความเปaนแอลคาไลดXมาก โดย เฉพาะที่ที่ราบสูงจอสในไนจีเรีย ซึ่งมีพื้นที่ที่แกรนิตโผล2ตั้งแต2 3 ตารางกิโลเมตร จนถึง 900 ตารางกิโลเมตร และ หินแกรนิตที่นี้องคXประกอบที่แตกต2างกันมากโดยเฉพาะว2าเกือบ 60% เปaนแกรนิตมีไบโอไทตXและอีก 20% เปaน แกรนิตมีรีเบคไกตX(riebeckite) แกรนิตมีแอมฟìโบล และแกรนิตมีฟายาไลตX(ซึ่งนับว2าเปaนแกรนิตพวกที่เกิดไดAยาก) อนึ่งสำหรับลักษณะและสภาพทางธรณีวิทยารอบ ๆ แหล2งแร2ดังกล2าว มีความซับซAอนมาก เพราะเชื่อกันว2า เริ่มตAนจากการปะทุอย2างรุนแรงของภูเขาไฟขนาดใหญ2 จนไดAหินละลายไรโอไลตXขนาดมหึมา รวมทั้งหินตะกอนภูเขา ไฟที่เกี่ยวขAองดAวย และมีหินแอนดิไซตXและบะซอลตXอยู2บAาง ต2อมาภูเขาไฟเหล2านี้เกิดการยุบตัว (subsidence) จึงรอด พAนจากการกัดกร2อน หินละลายที่ปล2อยออกจากปล2องต2อมาแทรกดันออกมาตามรอยแตกวงแหวน (ring fractures) ที่มีรากลงไปถึงกระเปาะหินหนืด ณ ระดับลึก การปะทุของหินละลายไรโอไลตXเกิดขึ้นมาอีกหลายครั้งหลังจากเกิดการยุบตัวตามแนวรอยแตก/รอยเลื่อนวง แหวนนั้น ในขั้นต2อมาจึงเกิดการแทรกดันของหินอัคนีแทรกซอน (รุ2นหลัง) โดยแทรกตัดเขAามาในหินละลายไรโอไลตXใน ลักษณะพนังหินสีจาง รูปกรวย หนาประมาณ 5 เซนติเมตร ถึง 65 เซนติเมตร และในช2วงปลายของวิวัฒนาการการ เกิดแหล2งแร2เปaนการแทรกดันของพนังหินวงแหวนซึ่งมีส2วนประกอบจำพวกหินแกรนิตแอลคาไลตXเขAามาตามแนวรอย แตกเกือบวงกลม และโดยการตะกรุยแทรกดัน (stoping) และในขั้นสุดทAายจึงเกิดการแทรกดันของแกรนิตปกติถึง เบสที่มีมวลขนาดใหญ2 โดยเริ่มตAนจากการเกิดรอยเลื่อนวงแหวน แลAวจึงเกิดการทรุดตัว (cauldron subsidence) สำหรับที่ราบสูงจอสในไนจีเรียมีความสมบูรณXสินแร2ประมาณ 5% ของดีบุกและโคลัมไบตX โดยมาจากสายหิน คราหรือเพกมาไตตXซึ่งสัมพันธXกับ "หินแกรนิตเชิงซAอนยุคเก2า" (Older Granite Complex) ซึ่งสัมพันธXกับการแปร สัณฐานช2วง 700 ลAานปä หรือที่เรียกแพน-แอฟริกา (Pan-African Tectonic) สายคราดังกล2าวที่ใหAแร2วางตัวในแนว ตะวันออกเฉียงเหนือ-ตะวันตกเฉียงใตA และดูเหมือนว2ามาสิ้นสุดตรงที่ราบสูงจอสนั่นเอง ซึ่งเปaนอาณาบริเวณที่มี "แกรนิตยุคใหม2" (Younger Granites) เกิดอยู2และ ณ ที่นี้จึงเกิดเปaนแหล2งแร2ที่สะสมตัวโดยทางน้ำหรือลานแร2 (alluvial deposit) สำหรับที่รอนโดเนียของบราซิล แหล2งแร2ดีบุกเกิดในสายแร2ไกรเซน ซึ่งใหAแร2ดีบุก (cassiterite) นอกจากนั้นยังมีแร2ธาตุหายากตัวสำคัญ เช2น Ta-Nb-W ดังแสดงในรูปที่ 11.2 โดยเกิดร2วมอยู2กับแร2โทปาส (topaz) มากมาย ณ ที่นี้แหล2งแร2ก็จัดเปaนพวกลานแร2อีกเหมือนกัน บทที่ 11 Geology of Mineral Deposits 75
76 11/16 Tin Deposits with Ring Complex Assistant Professor Dr. Vimoltip Singtuen รูปที่ 11.1 (a) แผนที่แสดงการกระจายตัวของหินภูเขาไฟในทวีปแอฟริกา และ (b) แผนที่ธรณีวิทยาและแหล2งแร2 ในประเทศไนจีเรียและที่ราบสูงจอส (Abdulgafar Kayode Amuda et al., 2022)
77 Geology Geology of Mineral Deposits แนวทางการสำรวจ แมAแหล2งแร2ดังกล2าวอาจมีโอกาสพบนAอยในไทย เนื่องจากบริเวณเขตหินเก2าแก2ของเรามีขนาดเล็กและอยู2 กระจัดกระจาย แต2ก็น2าสนใจในแง2การสำรวจ โดยเริ่มจากขAอมูลโทรสัมผัส ซึ่งเปaนภาพจากดาวเทียม เพื่อหาแนว รอยแตกรูปทรงกลม และเทียบสัมพันธXกับขAอมูลภาพถ2ายทางอากาศ ซึ่งทำใหAเราสามารถกำหนดตำแหน2งหินอัคนี แทรกซอนรูปทรงกลมไดAอย2างดี ต2อมาจึงทำการตรวจสอบอย2างละเอียดเพื่อหาหลักฐานในสนาม ตามดAวยการเก็บ ตัวอย2างดินและตะกอนทAองน้ำ เพื่อหาทางพิสูจนXดูว2ามีแร2ดีบุกหรือไม2 โดยดีบุกทำหนAาที่เปaนแร2แม2สื่อ (path finder minerals) นำเราไปสู2แร2ธาตุหายาก ซึ่งมีค2าทางเศรษฐกิจมากกว2ามากในปÜจจุบัน รูปที่ 11.2 แบบจำลองภาคตัดขวางของแหล2งแร2 Mount Pleasant เมือง New Brunswick ประเทศแคนาดา (W. David Sinclair et al., 2006)
แหล$งแร$ศิลาแลง Laterite-type Deposit แหล2งแร2ศิลาแลงเปaนแหล2งแร2ที่พบไดAทั่วไปในสภาพภูมิอากาศอบอุ2นชุ2มชื้น ตั้งแต2อดีตกาลจนถึงปÜจจุบัน ซึ่งส2วนใหญ2 แสดงลักษณะสภาพภูมิประเทศที่ปกคลุมดAวยชั้นดินตะกอนที่แสดงหนAาตัดแซบโบรไลตX (saprolite profile) ซึ่งมีชั้น ศิลาแลงของเหล็กและอะลูมินัมเปaนชั้นสะสมตัวหลัก (รูปที่ 12.1) ในส2วนตอนบนแสดงถึงชั้นที่เกิดการสะสมตัวดAวย ตัวเอง (autochtonous) ซึ่งมักพบว2ามีปริมาณเหล็กสูงหรืออะลูมินัมสูงหรือทั้งสองอย2าง และดังนั้นจึงเปaนส2วนที่แข็ง และทำใหAเกิดเปaนสภาพภูมิประเทศที่ยากต2อการกัดเซาะ ลักษณะส2วนประกอบสำคัญในเนื้อตะกอนที่ผุพังมา ไดAแก2 1) แร2ที่ทนต2อการผุพังของหินแม2หรือหินตAนกาเนิด(parent rocks) เช2น ผลึกควอตซXหยาบ รูไทลX (rutile) เซอรXคอน อิลมิไนตXดีบุก เพชร เปaนตAน แร2ทุกตัวที่กล2าวพบไดAทั่วไปในชั้นสะสมตัว (ไม2ว2าจะเปaนชั้นศิลา แลงหรือไม2) 2) ผลิตผลจากสารละลายที่ไม2ผสมกันไดAเช2น แร2ดินขาว (kaolinite) ซึ่งมักพบเห็นไดAในชั้นแซปโปรไลตX 3) แร2เกิดใหม2 เช2น แร2ออกไซดXและไฮดรอกไซดXของเหล็กและอะลูมินัม ซึ่งมักพบในชั้นสะสมตัวและเกิดเปaน ศิลาแลง (laterite) จริงๆ ("sensu stricto") โดยมีปริมาณ Ni สูงกว2าปกติเพราะหินดั้งเดิมเปaนพวกหิน อัคนีสีเขAมถึงเขAมจัด (รูปที่12.1) ตะกอนหรือหินตะกอนเปaนแหล2งทรัพยากรทางแร2ที่สำคัญของมนุษยX ไม2ว2าจะเปaนน้ำมัน ถ2านหิน กêาซ ธรรมชาติ หรือน้ำบาดาล นักสำรวจแร2โลหะก็ใหAความสนใจเรื่องราวโดยเฉพาะสภาพแวดลAอมของการตกตะกอน เหมือนกัน เพราะอยากรูAว2าแร2โลหะที่มีค2าทางเศรษฐกิจนั้นสะสมตัวก2อนหลังหรือพรAอมกับการสะสมตัวของตะกอน เหล2านั้น เช2น การศึกษาหินคารXบอเนตผืนราบ (platform carbonates) เพื่อดูความสัมพันธXกับการเกิดแหล2งแร2 ตะกั่ว-สังกะสีหรือการสะสมตัวของหินดินดานเพื่อเทียบกับการเกิดแร2ทองแดงในหิน เปaนตAน หลายคนอาจมองว2าการศึกษาเรื่องเศรษฐธรณีวิทยา (economic geology) นั้นมีความหมายไม2ต2างกับ การศึกษาถึงแหล2งแร2สารละลายน้ำแร2รAอนในทุกเรื่อง (ซึ่งเปaนความเขAาใจที่คลาดเคลื่อนมาก) และแมAแต2พวกที่เกิดใน อุณหภูมิที่ค2อนขAางต่ำมาก เมื่อเทียบกับที่เกิดในสภาพแวดลAอมของหินอัคนีและหินแปร โดยเฉพาะอย2างยิ่งพวกที่อยู2 ในทวีปอเมริกาเหนือ แต2ในปÜจจุบันการศึกษาถึงความสัมพันธXในเรื่องการเกิดตะกอนและหินตะกอนกับการเกิดสินแร2 และแหล2งแร2ดูจะมีความสำคัญขึ้น ดAวยเหตุนี้นักสำรวจแร2 (โลหะ) ซึ่งปกติมักมีพื้นความรูAดAานหินแข็ง (hard rocks) จึงควรมีความรูAพื้นฐานทางดAานศิลาตะกอน (soft rocks) ดAวย และนอกเหนือจากเนื้อหินและโครงสรAางแลAว ควรรูAถึง ที่เกี่ยวกับสภาพแวดลAอมการตกตะกอน แอ2งสะสมตะกอน และวิวัฒนาการของแอ2งดAวย เปaนตAน โดยทั่วไปศิลาแลงมักมีส2วนประกอบและเนื้อหินที่ไม2คงที่ ซึ่งทั้งนี้เนื่องจากตัวการสำคัญก็คือตัวหินแม2ที่มี ส2วนประกอบที่ไม2คงที่ และอาจเปaนผลจากลักษณะธารน้ำที่ต2างกัน หรือมีลักษณะการปลูกพืชที่ต2างกัน รวมทั้งตอน แรกมีความลาดเอียงของพื้นเขAามาเกี่ยวขAองดAวย ในรายงานของ IGCP 192 ไดAเสนอว2าเนื่องจากมีการเรียกชื่อศิลาแลง ในหลายแบบเพื่อใหAเปaนแบบแผนเดียวกัน เราจึงควรใชAการจำแนกและการตั้งชื่อศิลาแลง แต2ถAาเปaนการจำแนกเนื้อหิน และโครงสรAางศิลาแลงพบว2ายังไม2มีผูAใดคิดทำ บทที่ 12 Geology of Mineral Deposits 79
80 12/16 Laterite-type Deposit Assistant Professor Dr. Vimoltip Singtuen จากการศึกษาในหลายแห2ง พบว2าศิลาแลงที่ใหAมูลค2าสำคัญทางเศรษฐกิจ ไดAแก2 1) ศิลาแลงอะลูมินัม ซึ่งสลายตัวมาจากหินแกรนิต หินไซยีไนตX(syenite) หินโฟโนไลตX(phonolite) และโดยมี หินโดยรอบเปaนบะซอลตXหรือตะกอน 2) ศิลาแลงนิเกิล ซึ่งเกิดจากการสลายตัวของหินเพอรXริโดไทตXและหินเซอรXเพนทีไนตX 3) แหล2งแร2เหล็กและแมงกานีสมีความสมบูรณXขึ้นเมื่อผ2านกระบวนการเกิดศิลาแลง 4) ชั้นศิลาแลงแข็งหรือค2อนขAางแข็ง เพื่อการก2อสรAาง เช2น ทาถนน ฐานราก อิฐบล็อก และตึก 5) แหล2งศิลาแลงปนทองคำ รูปที่ 12.1 แบบจำลองภาคตัดขวางแสดงลำดับชั้นแร2และปริมาณธาตุของแหล2งแร2 Ni ในศิลาแลง Falcondo ประเทศโดมินิกัน (Cristina Villanova-de-Benavent et al., 2014)
81 Geology Geology of Mineral Deposits 1) แหล0งแร0อะลูมินัมศิลาแลง (Lateritic Bauxite Deposits) บêอกไซดX(bauxites) หมายถึง ศิลาแลง ซึ่งมีปริมาณซิลากา (Si) และเหล็ก (Fe) รวมกันนAอยกว2า 10% ในหิน แหล2งบêอกไซตXจัดว2าเปaนแหล2งสะสมตัวของแร2อะลูมินัมไฮดรอกไซตXไดAแก2 แร2จิบไซตX(gibbsite-AlO2.3H2O) โดยทั่วไป เศรษฐศาสตรXของแหล2งขนาด ที่ตั้ง ความยากง2ายของการทาเหมือง ถูกกำหนดดAวยปริมาณ Si และ Fe ที่ปรากฏ ซิลิ กา (SiO2) ที่มักปรากฏในแร2ดินขาว (Al2O3.2SiO2.2H2O) มีปริมาณไม2เกิน 4-6% ส2วนเหล็กออกไซดXปรากฏในรูปแร2 เหล็กแดง (hematite-Fe2O3) หรือเหล็กใบไมAแก2 (limonite-Fe2O3.H2O) มีปริมาณสูงถึง 35% ในบางกรณี แต2ส2วน ใหญ2อยู2ในช2วงประมาณ 10-25% ซิลิกาอิสระเช2นแร2ควอตซXมักมีนAอยกว2า 10% ซึ่งแมAไม2ใช2เม็ดที่แตกหลุดมา กล2าว อย2างง2ายแหล2งแร2บêอกไซตXส2วนใหญ2เปaนศิลาแลงปนบêอกไซตXแต2ไม2ใช2บêอกไซตXจริง บêอกไซตXหรือศิลาแลงอะลูมินัมที่มีความสมบูรณXพอเหมาะต2อการสกัดเอาสินแร2เพื่อการพาณิชยXนั้นมีอยู2 มากมายหลายแห2ง (รูปที่ 12.2) แต2ส2วนใหญ2มีการกระจายตัวในบริเวณที่มีภูมิอากาศรAอนชื้น ในปÜจจุบันมีพบหลาย แห2งในทวีปยุโรป ซึ่งเปaนเขตอบอุ2นแต2ที่มีบêอกไซตXและศิลาแลงอาจเปaนเพราะอิทธิพลการหมุนตัวของแผ2นธรณี สัณฐาน ทำใหAทวีปยุโรปเดิมซึ่งอยู2บริเวณแถบรAอนชื้นมีศิลาแลงและแหล2งแร2ดังกล2าวไดA ความตAองการอะลูมินัมจากแหล2งบêอกไซตXและศิลาแลงบêอกไซตXหาไดAจากการแต2งแร2 (refining process) ซึ่ง ทำใหAไดA Al2O3 บริสุทธิ์หรืออะลูมินัมจากผลิตภัณฑXของเหมือง ซึ่งตัวที่สำคัญที่สุดในกระบวนการนี้คือ โซเดียมไฮดรอก ไซตX(NaOH) ซึ่งเปaนตัวทำใหAซิลิกาจากแร2ดินขาวตกตะกอนในช2วงตAนของกระบวนการ แหล2งอะลูมินัมชนิดคาสตX(karst bauxite) เหตุที่ตAองแยกแหล2งบêอกไซตXชนิด คาสตXมาอธิบายต2างหากเปaน เพราะแหล2งดังกล2าวมีลักษณะพิเศษ เพราะเปaนแหล2งเกิดในโพรงคาสตXที่มีผนังชันมากโดยที่มีหินรอบขAางเปaนหินปูน แต2หินปูนเหล2านี้ไม2ใช2เปaนตัวแหล2งที่ใหAแร2บêอกไซตXเพราะมีปริมาณ Al และ Fe นAอยเกินกว2าที่จะใหAบêอกไซตXไดA ใน ปÜจจุบันเปaนที่ยอมรับว2าแทAจริงแลAวแหล2งบêอกไซตXไดAมาจากส2วนของหิน Alumino-silicate ที่เดิมอยู2กับหินปูนแต2 ปÜจจุบันเหลือคAางรอดจากการชะลAางและกัดกร2อน รูปที่ 12.2 แผนที่แสดงการกระจายตัวของแหล2งแร2บêอกไซตXทั่วโลก (Schulte, R.F., and Foley, N.K., 2014)
82 Assistant Professor Dr. Vimoltip Singtuen 12/16 Laterite-type Deposit 2) แหล0งแร0ศิลาแลงนิเกิล แหล2งแร2ศิลาแลงนิเกิล หมายถึง ศิลาแลงที่เกิดหรือพัฒนาอยู2บนหินแม2ที่มีปริมาณนิเกิลอยู2สูง เช2น หินอัคนีสี เขAมจัดทั้งหลาย (รูปที่ 12.1) แสดงหนAาตัดของชั้นศิลาแลงที่แสดงปริมาณธาตุนิเกิล และเปaนที่น2าสังเกตว2าช2วงค2าที่ Ni สูงอยู2ขAางใตAช2วงค2าที่ Fe และ Co สูง ทำนองเดียวกันปริมาณ Si สูงขึ้นในช2วงบน แต2 Al กลับลดลง ส2วนที่เรียก ชั้นสินแร2 คือ ช2วงที่ Ni มีค2ามากกว2า 2% ซึ่งในบางแห2งอาจมากถึง 7% โดยแผนที่แสดงแหล2งแร2ศิลาแลงนิเกิลทั่วโลก แนบอยู2ทAายบท 3) แหล0งแร0ศิลาแลงเหล็กและแมงกานีส แหล2งแร2ศิลาแลงเหล็กและแมงกานีสนี้นับว2าเปaนแหล2งที่ทำใหAเกิดเหมืองแร2เหล็กที่ใหญ2สุดในปÜจจุบันและเปaน แหล2งที่มีปริมาณสำรองสูงมาก จัดไดAว2าแหล2งดังกล2าวเปaนแบบแซนโปรไลตX(saprolite-type) ซึ่งส2วนใหญ2มีการนำ หรือชะลAางเอาธาตุส2วนใหญ2ออกไป ยกเวAน Al (ซึ่งมักมีปริมาณนAอยในสินแร2ที่ไม2ผุพัง) ส2วน Fe Ni และซิลิกาบางส2วน อาจเปลี่ยนแปลงแหล2งแร2ตะกอนปฐมภูมิ ซึ่งไม2มีค2าทางเศรษฐศาสตรX (เช2น หมวดเหล็กเปaนชั้น เหล็กและแมงกานีสซิ ลิเกต และเหล็กคารXบอเนต) ใหAเปaนแหล2งแร2ออกไซตXที่มีค2าทางเศรษฐศาสตรX ตัวอย2างแหล2งแร2เหล็กที่สำคัญ คือ แหล2ง Hammersley (ออสเตเรีย) แหล2ง Bolivar (เวเนซูเอลา) และแหล2งแร2แมงกานีสที่สำคัญ คือ แหล2ง Serra do Navio ของบราซิล 4) แหล0งศิลาแลง เพื่อการก0อสรBาง(laterite building materrials) ศิลาแลงเปaนวัสดุก2อสรAางที่ดี การนำเอาศิลาแลงมาใชAจึงเปaนวัฒนธรรมที่เก2าแก2ที่สุดแบบหนึ่งของโลก อาจ เปaนดAวยการใชAประโยชนXของศิลาแลงนี่เองทำใหAเราไดAชื่อนี้มาใชA ปä ค.ศ. 1807 Buchanan ไดAอธิบายถึงวัสดุ ประหลาดที่มักใชAในอินเดีย เพื่อมาทำบล็อกอิฐสำหรับก2อสรAาง เขาไดAเลือกภาษาละตินสำหรับอิฐนั้น ซึ่งต2อมาจึงเกิด คำว2า “laterite” ขึ้น การทำศิลาแลงก็ทำไดAง2ายโดยเปìดหนAาดินแลAวตัดใหAเปaนรูปทรงสี่เหลี่ยม จากชั้นที่มีการสะสม เหล็กของแซบโปรไลตXเมื่อตากใหAแหAงแบบผึ่งลมผึ่งแดดแลAว ก็จะแข็งตัวกลายเปaนหินแข็งเอามาทำเปaนวัสดุก2อสรAาง ไดAดี ดังนั้นจึงนิยมใชAตั้งแต2สรAางราชวังไปจนถึงปูทางเดินตามถนน ในประเทศไทยก็พบมากมาย ตั้งแต2ประสาทหินพิ มายจนถึงวัดในสมัยปÜจจุบัน แหล2งศิลาแลงสำหรับก2อสรAางที่มีชื่อเชียงในไทย ไดAแก2 กำแพงเพชร ลำพูน ปราจีนบุรี เปaนตAน 5) แหล0งศิลาแลงปนทองคา (Auriferous Laterite) การคAนพบที่มีชื่อเสียงอีกอันหนึ่ง คือ การคAนพบแหล2งทองที่อยู2ในชั้นศิลาแลง ทองคำคงมีการเคลื่อนตัวไปใน บริเวณที่เกิดการผุพังจนไดAศิลาแลง และเกิดการสะสมตัวใหม2จนไดAเปaนชั้นหนึ่งโดยเฉพาะ ณ เมืองบุดดิ่งตัน ทาง ตะวันตกของออสเตรเลีย ซึ่งแต2เดิมจัดว2าเปaนบริเวณที่ทำบêอกไซตXแต2ต2อมากลับกลายเปaนแหล2งทองใหญ2ที่สุดแห2ง หนึ่งของออสเตรเลีย (โดยประมาณว2าจะทำการผลิตไดA 200,000 ทรอยXดอาวสXต2อปä นอกจากนั้นยังพบที่บราซิลและ แอฟริกาตะวันตก
83 Geology Geology of Mineral Deposits U.S. Geological Survey, 2011
แหล.งแร.เกรอะกรังและแหล.งสมบูรณ5ยิ่งยวด Gossan & Supergene Enrichment Deposits โดยทั่วไปหินแม2หรือหินดั้งเดิมที่เกิดการผุพังมักเปaนหินจำพวกซิลิเกตและประกอบดAวยแร2ประกอบหิน ซึ่งก็คือกลุ2มแร2 ซิลิเกต โดยมีตัวเร2งปฏิกิริยา ไดAแก2 น้ำฝน อากาศ ออกซิเจน-คารXบอนไดออกไซตXและกรดอินทรียX ผลที่ไดAแมAจะ ต2อเนื่องและเชื่องชAา ซึ่งในที่สุดก็จะไดAแซบโบรไลตXกับซิลิเกตจำพวกมีน้ำและสะสมตัวเปaนชั้นของออกไซดXจำพวกเหล็ก อะลูมินัม แมงกานีส หรือนิเกิล แต2ที่มีคุณค2าทางเศรษฐกิจมากกว2า คือ สิ่งที่ไดAจากการผุพังอันเปaนผลมาจากการเปลี่ยนสภาพในหิน ซึ่งทำใหA มีปริมาณธาตุจาพวก Au Ag Cu และ Fe มากขึ้น โดยที่ธาตุเหล2านี้เกิดในรูปของแร2ซัลไฟดX และการผุพังแร2เหล2านี้ เกิดขึ้นแบบรวดเร็วและรุนแรง จนในที่สุดแร2ซัลไฟดXที่เกิดการออกซิไดตXไดAโดยง2ายจะปล2อยกรดมามาก ซึ่ง กระบวนการนี้เกิดรวดเร็วกว2าในหินซิลิเกตหลายเท2า ผลิตผลจากการผุพังเปaนลักษณะที่ช2วยการสำรวจหาสินแร2โลหะต2าง ๆ ไดAและยังเปaนตัวใหAแร2ในแหล2งแร2 ประเภทนี้ดAวย การทำเหมืองเมื่อประมาณ 5,000 ปäมาแลAว ก็ทำจากแหล2งแร2กอสซานนี้ ในเหมืองแร2ทองคำที่อำเภอ เมืองเลย (บริษัททุ2งคำ) ก็วางแผนการในการหาทองคำจากบริเวณกอสซาน (แหล2งแร2เกรอะกรัง) ที่เกิดจากการผุพัง อย2างรุนแรงนี้ (ลึกที่สุดถึง 50 เมตรจากผิวดิน) ในที่นี้เราจึงพยายามบัญญัติและนิยมคำศัพทXที่สำคัญเกี่ยวกับเรื่องนี้ ดังนี้ 1) หมวก (hat หรือ iron cap และคำที่ไม2ใช2ภาษาอังกฤษ คือ Chapeau de fer, sombrero de hierro) ซึ่งเปaนผลิตผลที่โผล2ใหAเห็นและไดAจากการผุพังทางเคมีอย2างรุนแรงในหินเดิมที่มีเหล็กอยู2 เช2น ซิลิเกต และคารXบอเนต เราอาจเรียกว2า "หมวกเหล็ก” ก็ไดA(รูปที่ 13.1) 2) Gossan (กอสซาน) หรือเปaนผลผลิตที่มีเหล็กเหลืออยู2หลังจากเกิดการผุพังทางเคมีคAางอยู2เหนือบริเวณ แหล2งแร2ซัลไฟดX (รูปที่ 13.1) ดังนั้นกอสซานจึงประกอบดAวยออกไซดXของเหล็กที่มีน้ำเปaนองคXประกอบ เช2น limonite goethite และบางครั้งมีแร2ธาตุจำพวกออกไซดXของ Cu Zn Pb Au และ Ag ปะปนอยู2 ดAวย บางท2านเรียกว2า "แร2เกรอะกรัง” (ตามพจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตฯ พ.ศ.2525 คำว2าเกรอะกรังใชA ในความหมายว2า หมักหมมแหAงติดคAางอยู2) 3) Supergene enrichment (สมบูรณXยิ่งยวด) คือ บริเวณสะสมตัวของธาตุหรือสินแร2บางตัวอัน เนื่องมาจากแร2ที่อยู2ขAางบน มักอยู2ใตAระดับน้ำใตAดิน (รูปที่ 13.1) บริเวณนี้วางตัวอยู2ขAางใตAบริเวณสมบูรณX ของแร2ซิลิเกตและออกไซดX โดยส2วนใหญ2แลAวเปaนบริเวณที่แร2ซัลไซดXเดิมในสายแร2เกิดการออกซิไดซXนั่นเอง กระบวนการเกิดแหล2งกอสซานหรือผืนแร2เกรอะกรังและแหล2งสมบูรณXยิ่งยวดนี้ขึ้นอยู2กับออกซิเดชั่นของแร2 ซัลไฟดX ดังนั้นกระบวนการนี้จึงเปaนกระบวนการอิเลคโตรไลติกซึ่งเกิดขึ้นต2อเนื่องไดAเรื่อยๆ จนกว2าแร2ซัลไซตXถูกใชAไป จนหมด บทที่ 13 Geology of Mineral Deposits 85
ตัวอย2างขAางล2างนี้เปaนปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับการเปลี่ยนแร2ไพไรตXไปเปaนแร2เกอไทดX(goethite) 86 13/16 Gossan & Supergene Enrichment Deposits Assistant Professor Dr. Vimoltip Singtuen รูปที่ 13.1 แบบจำลองภาคตัดขวางและโซนการเกิดแร2ในแหล2งแร2เกรอะกรังและแหล2งสมบูรณXยิ่งยวดในแร2กลุ2ม ซัลไฟดX (http://en.archaeometallurgie.de/gossan-iron-cap/) กระบวนการดังกล2าวยังผลใหAปริมาตรของแหล2งลดลงไปประมาณ 13% ในกรณีของแร2ไพไรตXโดยการกำจัด กามะถัน (S) ออกไป ทำใหAเราไดAลักษณะโครงร2างสานเกี่ยว (boxwork) นั่นเอง นอกจากนั้นหลายคนเชื่อว2า กระบวนการอิเลคโตรไลตXนี้ขึ้นอยู2กับค2าความเปaนกรดด2าง (pH) ซึ่งถูกควบคุมโดย 1) ส2วนประกอบของแร2ซัลไฟดXที่ปรากฏ คือยิ่งมีกำมะถัน (S) มากยิ่งทำใหAมีH+ หรือความเปaนกรดมากขึ้น 2) ชนิดของแร2แกงกXและหินขAางเคียง ถAาหินขAางเคียงเปaนคารXบอเนตจะทำใหAเกิดปฏิกิริยาผุพังที่ตAานความ เปaนกรด (acid-buffering weathering reactions) 3) สภาพโดยรวมของระบบ เช2น ความเร็ว และปริมาณที่น้ำไหล
87 Geology Geology of Mineral Deposits โดยทั่วไป นักสำรวจมักใชAวิธีการตามล2าหินโผล2 (outcrop-hunting) จากผืนแร2เกรอะกรังหรือกอสซานเหล2านี้ เพราะที่มักปรากฏบนผิวดินคือคราบแร2หรือผืนแร2เหล็กเหลือง (limonite sheet) ซึ่งผสมกันระหว2างออกไซดXและไฮ ดรอกไซดXและมักพบซิลิกาในลักษณะอัญรูปหรือเปaนลักษณะผลึกที่ละเอียดมาก โครงสรAางผืนแร2เหล็กเหลืองเหล2านี้มี ทั้งพวกที่แข็ง อ2อน หรือเปºáอยยุ2ยก็ไดA ทั้งนี้ขึ้นกับปริมาณของซิลิกาในผืนแร2หรือกAอนแร2นั้น ๆ จากการศึกษาวิจัยพบว2าผืนแร2เหล็กเหลือง หรือผืนแร2เกรอะกรังที่สำคัญมี 3 ชนิด คือ 1) พวกอยู2กับที่ (Indigeneous) เปaนแร2เหล็กเหลืองที่สะสมตัวในบริเวณที่แร2มีการผุพังทางเคมี ทำใหAไดAเนื้อ หินหรือโครงสรAางหินเดิมเหลือคAาง (relicts) ในรูปโครงร2างสานเกี่ยว (boxworks) ซึ่งเปaนลักษณะเด2นไดA ผืนแร2ดังกล2าวมักเกิดอยู2กับที่ (in situ หรือ residual deposit) 2) พวกพัดพามา (Transported) ไดAแก2 แร2เหล็กเหลืองพบอยู2นอกบริเวณที่แร2มีการผุพังทางเคมีไม2ไกลจาก พวกแรกเท2าใดนัก เช2น 2-4 เมตร จึงมักใหAเปaนวงสีแดง (reddish halo) รอบบริเวณที่ผุพังนั้น 3) พวกต2างถิ่นหรือแปลกปลอมมา (Exotic) อาจเรียกไดAว2าเปaนพวกที่ถูกพัดพามาแบบหนึ่งและปรากฎพบ นอกแหล2งแร2ซัลไฟดX บางครั้งอาจเปaนระยะทางไกลถึง 100 เมตร (Aleva& Westerholf, 1989) จึงมักไดA หินที่เรียกรวม ๆ กันว2า "ironstone” หรือหินเหล็ก และบางครั้งอาจมีซิลิกาปะปนในหินเหล็กดAวย เรียก หินแจสเปอรXหรือหินเหล็กแดง (Jasper) พวกที่เปaนผืนแร2เกรอะกรัง “จริงๆ” (true gossan) นี้ จึงแตกต2างจากหินเหล็กตรงที่มักประกอบดAวยปริมาณ โลหะมากกว2าที่จะปรากฎในแหล2งซัลไฟดX ดังนั้นในการสำรวจหาแหล2งแร2โลหะพื้นฐานในบริเวณที่รูAถึงสภาพภูมิอากาศ แลAว การศึกษาถึงธรณีเคมีของผืนแร2เกรอะกรังนี้จึงเปaนแนวทางการสำรวจที่สำคัญ โดยทั่วไปถAาสภาพภูมิอากาศแหAง เกินไป โอกาสจะใหAผืนแร2เกรอะกรัง อาจเกิดไดAยาก และถAาหากสภาพภูมิอากาศชื้นจัดจนเกินไป ผลก็ทำใหAผืนแร2 เกรอะกรังสูญเสียโลหะพื้นฐานไปจนเกือบหมด ในแหล2งแร2ซัลไฟดXฝÜงประแบบทองแดงเนื้อดอก การเกิดแหล2งแร2สมบูรณXยิ่งยวดในบางบริเวณอาจทำใหAไดA ปริมาณสินแร2 เช2น ทองแดงสูงกว2าเดิมหลายเท2า ดAวยเหตุนี้การทำเหมือง เช2น เหมืองเปìดเพื่อสกัดเอาแร2ทองแดงจาก แหล2งแร2สมบูรณXยิ่งยวดที่มีความสมบูรณX 1.2% Cu เพียงไม2กี่ปä ก็อาจมีรายไดAมากพอที่จะเอาไปเปìดเหมืองขนาดใหญ2 แต2มีความสมบูรณXของแหล2งที่ต่ำกว2าเช2น บริเวณทองแดงเนื้อดอกไดAในที่ความสมบูรณXเฉลี่ยเพียง 0.4% ของทองแดง ตัวอย2างที่เห็นชัดเจนไดAแก2 แหล2ง Ok Tedi ในปาปÜวนิวกีนีที่ใหAทองคำสมบูรณXมากในบริเวณส2วนที่ผุพังของแหล2งแร2 จนทำใหAเกิดปÜญหาขัดแยAงหลายปäระหว2างรัฐบาลของปาปÜวนิวกีนีกับเจAาของเหมืองว2าควรจะทำเฉพาะบริเวณส2วนที่ สมบูรณXยิ่งยวดที่ใหAทองมาก หรือจะทำทั้งแหล2งดี
แหล$งแร$แบบลานแร$ Placer Deposits คำว2า “ลานแร2” มาจากภาษาสเปน ซึ่งในครั้งนั้นใชAในความหมายเฉพาะกับสันทราย (sand bar) ในแม2น้ำซึ่งเปaน สถานที่ที่พวกลี้ภัยชาวสเปนในทวีปอเมริกามาพบทองคำ แต2ในปÜจจุบันหมายถึงแหล2งแร2ตะกอนร2วนที่มีการสะสมตัว ไม2เปaนหินแข็ง (unconsolidated deposit) โดยกระบวนการทางกายภาพในสภาพปกติ แร2ที่หยาบกว2าหนักกว2า มัก เคลื่อนที่ไดAยากกว2าพวกที่ละเอียดและเบากว2า ดังแสดงในรูปที่ 14.1 ในการสะสมตัวเปaนลานแร2 มีสิ่งสำคัญที่สัมพันธXกัน 4 ประการที่ควรคำนึงถึงคือ 1) แหล2งกำเนิด (source) ของแร2หนัก ซึ่งมักเปaนแร2ปฐมภูมิ (primary mineral) เช2น แร2ตระกูลแทนทาไลตX-โคลัม ไบตX จากสายคราหรือเพกมาไทตXหรืออาจเปaนแร2ทุติยภูมิ (secondary mineral) เช2น แร2อิลมิไนตXหรือแร2การX เน็ต (โกเมน) ในหินไนสX-หินชิสตXหรืออาจเปaนลานแร2เดิมที่ถูกพัดพาไปอีกที่ (old placers) เช2น ที่มักพบเห็น ในแหล2งแร2ทองคำ 2) การผุพังกัดกร2อนหรือการปลดปล2อยแร2 (liberation) ไปสู2ลานแร2จากแหล2งกำเนิด โดยปราศจากการแตกสลาย ของแร2ไปจนมีขนาดเล็ก แร2ยิ่งเม็ดละเอียดโอกาสที่จะสะสมตัวในลานแร2ยิ่งทำไดAยาก ดังนั้นบางครั้งนักสำรวจ จึงใหAความสำคัญไปที่แหล2งแร2 ณ จุดกำเนิด เช2น แซบโบรไลตXเพราะที่ตรงนั้น แร2ทุกแร2ในหินผุพังสลายตัวไป เปaนดินเกือบหมด ยกเวAนแร2ควอตซX กับสินแร2ที่เราสนใจที่เหลือคAางเปaนเม็ดขนาดเล็ก ฝÜงปะหรือสะสมตัวเปaน กระจุกอยู2 3) การสะสมตัว (concentration) การสะสมตัวของแร2ที่ตAองการหรือสินแร2ใหAเปaนแหล2งแร2ที่มีขนาดของแหล2ง และความสมบูรณXของแหล2งพอเหมาะเชิงพาณิชยXเปaนเรื่องสำคัญ ตัวกลางสำคัญในการสะสมตัวไม2ใช2น้ำฝน เนื่องจากทำใหAเกิดการสะสมที่มีขนาดเล็กเท2านั้น ลมก็มีความเร็วแปรปรวนและทิศทางที่ไม2แน2นอน แต2น้ำผิว ดินอาจทำใหAเกิดโอกาสที่ดีที่สุดสำหรับเรื่องนี้ แต2ก็กลับพบว2าเราทราบเรื่องการสะสมตัวโดยน้ำจนเปaนแหล2งแร2 นAอยมาก แต2ที่เรารูAก็คือแหล2งสะสมตัวมักอยู2ตามหุบเขา การสะสมมักเปaนชั้นเหนือพื้นหุบเขา ส2วนใหญ2มักมี ขนาดใหญ2เท2าเม็ดกรวดและยังเปaนเหลี่ยม (angular) และมักเรียกว2า lag gravel (กรวดหลAา) ซึ่งมักถูกพัดพา มาชAากว2าพวกอื่น (ที่มีขนาดเท2ากัน) ในช2วงระยะเวลาของการพัดพา 4) การปèองกัน (protection) เมื่อแร2ที่สนใจเกิดการสะสมตัวในลานแร2 จำเปaนตAองมีการปèองกันไม2ใหAเกิดการกัด กร2อนผุพัง ซึ่งอาจทำไดAโดยการสะสมตัวของตะกอนรุ2นใหม2ที่เขAามาปìดทับ เช2น ลานแร2ดีบุกของไทย แถบทะเล อันดามัน หรืออาจเปaนหินแข็ง เช2น หินบะซอลตXอย2างของประเทศไนจีเรีย โดยทั่วไปแร2ในลานแร2มักมีความคงทนต2อการผุพังไดAดี มีความถ2วงจาเพาะค2อนขAางมาก มีความแข็งสูงหรือทุบตี เปaนแผ2นไดAดี ดAวยความคงทนอย2างมากต2อการกัดกร2อนจึงทำใหAแร2เหล2านั้นถูกพัดพาไปไดAไกลอาจเปaนพันกิโลเมตร (Aleva and Westerhof, 1989) ก2อนที่จะมาถึงหาดทรายทำใหAเกิดการสะสมตัวเปaนลานแร2ไดAหลายรูปแบบ ส2วน ทองคำและทองคำขาว (platinum) แมAมีความแข็งไม2มากนัก แต2ดAวยความสามารถในการแผ2เปaนแผ2นไดAดีและมีความ คงทนต2อการผุพังทางเคมีไดAมากจึงพัดพาไปไดAไกล และบางครั้งพบว2ามีขนาดใหญ2ขึ้นเมื่อพัดพาไปยังที่ไกล ๆ ไดA เนื่องจากรวมตัวกับเม็ดทองอื่น ดAวยเหตุนี้ทองคำในลานแร2จึงถูกพัดพาไปสะสมตัวใหม2ในชั้นตะกอนมี่มีอายุอ2อนกว2าไดA เช2น ลานแร2ทองคำเมืองโอตาโก (Otago) ในนิวซีแลนดX บทที่ 14 Geology of Mineral Deposits 89
ตัวอย0างลานแร0สำคัญของโลก 1) ลานแร0ดีบุกของเอเชียตะวันออกเฉียงใตB (SE Asia Tin Belts) ลานแร2ที่ว2านี้เกิดมาในช2วงอายุไพลโอซีนถึงไพลสโตซีน ยาวมากวางตัวในแนวเหนือ-ใตA ตั้งแต2พม2าเขAามาในไทย (ทางทิศตะวันตก) ต2อเลยไปทางมาเลเซียและอินโดนีเซีย (แถบเกาะสุมาตรา) ที่เรียกหมู2เกาะบังกAาและมิลิงตัง ลานแร2 ดีบุกในไทยส2วนใหญ2เปaนลานแร2อยู2กับที่หรือพลัดไปในระยะสั้น ๆ ส2วนใหญ2เปaนลานแร2ธารน้ำ แต2ก็มีบAางที่เปaนลานแร2 หาดทราย เช2น แถบประจวบคีรีขันธXถึงชุมพร ส2วนในมาเลเซียลานแร2มักเกิดจากธารน้ำเหมือนกัน แต2มีการพัดพาไป จากแหล2งที่ไกลกว2าและมีชั้นกะสะ (pay dirt) หลายชั้นสะสมตัวในร2องของหุบเขา ที่อินโดโนีเซียมักพบเปaนลานแร2 ดีบุกเกิดกับที่หรือพลัดไปสั้น ๆ เหมือนของไทย (<500 เมตร) แต2ชั้นกะสะมักพบบริเวณพื้นหุบเขา ส2วนใหญ2จึงเปaน พวกแหล2งกรวดหลAา ซึ่งแหล2งมักเกิดอยู2รอบ ๆ เขาแกรนิต สำหรับแร2ดีบุกที่สะสมในลานแร2หุบเขาขนาดใหญ2หรือลาน แร2นอกชายฝÜáงมักถูกปìดทับดAวยตะกอนรุ2นหลัง ซึ่งอาจเปaนตะกอนบกหรือทะเลก็ไดA อาจเรียกไดAว2าแหล2งสะสมตัวแบบ ลานแร2เหล2านี้เปaนลานแร2เก2า (paleo-placcrs) กว2าสภาพภูมิประเทศที่พบเห็นในปÜจจุบัน 2) ลานแร0ทองคาวิทวอเตอร`สะแรนด`(Witwatersrand Gold Placers) ลานแร2นี้มีอายุแก2มาก คือ อาเคียน (หรือพรีแคมเปรียน ช2วงล2าง ~2.7 พันลAานปä ชั้นหินที่มีทองประกอบดAวย กรวดที่เปaนควอตซXอัดตัวกันแน2น โดยในช2องว2างมีแร2ไพไรตXแทรกอยู2 แร2ทองคำนี้อยู2ในแร2ไพไรตXอีกที (เสAนผ2าน ศูนยXกลางเฉลี่ยประมาณ 5 มิลลิเมตร) จากการทำแผนที่ธรณีวิทยาเหมืองใตAดินอย2างละเอียดพบว2าปริมาณความ สมบูรณXของทองคำมีความสำคัญกับทAองน้ำในอดีต จากลักษณะนี้ทำใหAไดAขAอมูลปริมาณสำรองใหม2ที่ถูกตAองมากขึ้น จนไปถึงขนาดความลึก 3,000 เมตร โดยอาศัยขAอมูลหลุมเจาะ นอกจากแร2ทองคำแลAวยังพบว2าลานแร2ดังกล2าวยังใหAแร2 ยูเรเนียมอีกดAวย 90 14/16 Placer Deposits Assistant Professor Dr. Vimoltip Singtuen รูปที่ 14.1 แบบจำลองกระบวนการการเกิดแหล2งแร2แบบลานแร2ในแต2ละโซน (ที่มา Dr. Ing. Michael Priester)
91 แนวทางการสำรวจ หลักสำคัญในการสำรวจหาลานแร2คือ ใหAดูว2าบริเวณที่ตAองการสำรวจหานั้นประกอบดAวยขAอพื้นฐาน 4 ขAอ หรือไม2 ซึ่งไดAแก2 แหล2งกำเนิด การปลดปล2อย การสะสมตัว และการปกปèอง นอกจากนั้นการศึกษาชั้นหนAาตัดแซบ โปรไลตXในพื้นที่ลาดเอียงยังอาจเปaนตัวกำหนดแนวทางหรือวิธีการสำรวจหนAาตัดของสิ่งผุพังบริเวณที่ลาดชันนAอย แมA จะไม2สมดุลยXแต2การยAายมวลอาจพัดพาตะกอนส2วนบนใหAเคลื่อนตัวลงไปตามที่ลาดชันไดA (ที่เรียก solifluxion หรือ creep) จนในที่สุดก็ยAายวัสดุทั้งหมดลงในระบบแม2น้ำลาธารไดA ชั้นจากแซบโปรไลตXไรAโครงสรAางจึงเลื่อนขึ้นสู2ขAางบน มาอยู2เหนือชั้นแซบโปรไลตXมีโครงสรAาง แร2ธาตุที่คงทน เช2น แร2ควอตซXจากสายแร2 ก็สะสมตัวเปaนชั้นหิน (stone layer) ซึ่งทำหนAาที่ปกคลุมแซบโปร ไลตXและมีโครงสรAางตามที่เรียก “พรมหิน” (carpedolith) การเก็บตัวอย2างอาจทำไดAโดยการขุดหลุม (pits หรือ drilled holes) ซึ่งไม2แพงและรวดเร็ว มักใหAขAอมูลที่เกี่ยวกับแร2ที่ทนทานว2าปรากฎหรือไม2จากตำแหน2งเก็บตัวอย2าง การสำรวจหาลานแร2ตAองมีการมองละเอียดถึงวิวัฒนาการของสภาพธรณีสัณฐานของระบบธารน้ำเก2า (paleodrainage system) ดAวย แร2หนักที่สะสมตัวบนผิวดินไม2ลึกนักสามารถตรวจจับไดAดAวยเครื่องแกมมาเรยXทาง อากาศ หรือซินทิโลมิเตอรXภาคพื้นดิน ในทางธรณีเคมีการร2อนแร2ดAวยจานร2อน (pan) อาจทำไดAผลดี อย2างไรก็ตาม นักสำรวจหลายคนยังเชื่อว2าการตรวจหาดAวยวิธีธรณีเคมีของตะกอนทAองน้ำใชAไม2ค2อยไดAผลดีนัก ในหลายกรณีชั้นกรวดใหAแร2ที่วางตัวขAางบนสายแร2ที่ถูกทับไวA และต2อมาปกคลุมดAวยตะกอนเนื้อหินเม็ด ละเอียด (เช2น ดินเหนียว ถ2าน ทราย) และการตรวจสอบขAอมูลลานแร2สามารถพิสูจนXไดAจากการเจาะหลุมบังกAา หรือ ถAาทำไดAคือขุดหลุมแนวดิ่ง (pitting) Geology Geology of Mineral Deposits