Physical Geology (205103): Igneous Rock and its Formation

Modified by R. Fongngern

September 2018

Modified from http://www.authorstream.com/Presentation/kcollazo-170754-igneous-rocks-science-education-ppt-powerpoint/

1

All igneous rocks have a random fabric of fused

mineral grains.

Igneous from the Latin meaning “Fire formed”.

•หนอคนคอหนทเกดจากการเยนตวและตกผลกของหนหลอมเหลว(Igneous rocks form when magma cools & hardens)•หนหลอมเหลวทเคลอนทอยใตผวโลก เรยกวา หนหนด (magma)•หนหนดทเคลอนตวออกมาสผวโลก เรยกวา ลาวา (lava)

All igneous rocks have a random fabric of fused

mineral grains.

2

•หนหนด เปนสารเหลวรอนทเกดตามธรรมชาต อยภายในโลก และเคลอนทได

•หนหนดไมไดเปนของเหลวทงหมด แตเปนสารผสมของ ของเหลว ของแขง (ผลกแรและเศษหน) และกาซตางๆ

•หนหลอมเหลว (molten rock) เกดจากการหลอมตวของหนภายใตสภาวะทเหมาะสมทระดบลกลงไปใตผวโลก

• ม T อยระหวาง 700 C ถง 1200 C

หนหนด หรอ แมกมา (magma)

3

การเคลอนทของหนหลอมเหลว (Igneous Activity)• การเคลอนทของหนหลอมเหลวมกเกดตามขอบของแผนเปลอกโลก (plate) ซงไดแก• บรเวณสนเขาใตสมทร (oceanic ridge) • และแนวมดตวของแผนเปลอกโลก (subduction zone)

4

• จดก าเนดของแมกมาอยในบรเวณทเปน เปลอกโลกตอนลางและเนอโลกตอนบน

• บรเวณทจะใหแมกมาอยทระดบใกลผวโลกทประมาณ 50 กโลเมตร ในบรเวณเปลอกโลกตอนลาง ลกลงไปจนถงระดบความลกประมาณ 200 กโลเมตร ในบรเวณเนอโลกตอนบน หนในบรเวณดงกลาวมการหลอมเปนบางสวน

• หนจะเรมหลอมเมออณหภมสงขน หรอ ความดนลดลง และเมอทงอณหภมและความดนเปลยนแปลงไปในทางทจะท าใหหนเกดการหลอม แรตางๆทประกอบขนเปนหนกจะเรมหลอม

• เมอหนหลอมจะเกดการขยายตวเพมขนประมาณ 10% ท าใหหนหลอมมความหนาแนนนอยกวาหนทถกหลอม ท าใหหนหลอมลอยตวขนสผวโลกได

จดก าเนดของแมกมา

5

• หนหนดสวนใหญเปนชนดซลเกต เนองจากประกอบดวยธาตซลคอนและออกซเจน เปนสวนใหญ รองลงมาคอ อะลมนา ทเหลอเปน ธาตหลก (major element) เชน ไทเทเนยม (Ti) เหลก (Fe) แมงกานส (Mn) แมกนเซยม (Mg) ; ธาตรองรอย (Trace element) เชน สตรอนเทยม (Sr) แบเรยม (Ba) โครเมยม (Cr) นกเกล (Ni); และกาซ (ไอน า และกาซคารบอนไดออกไซต เปนสวนใหญ)

6

การตกผลกของหนหนด (Crystallization of Magma)

• ปจจยทควบคมการตกผลกของหนหนด• อตราการเยนตวของหนหนด (fast vs. slow)• ความหนดของหนหนด (acid vs. basic)• สวนประกอบทางเคมของหนหนด ความดน และความดนไอ

7

• Intrusive (Plutonic) rocks form inside the Earth (underground) when magma cools slowly to create large crystals.

• (Intrusive = Inside)

• Extrusive (Volcanic) rocks form on the Earth’s surface (above ground) when lava cools quickly to create small crystals.

• (Extrusive = Exit/outside)

ชนดของหนอคน(Types of Igneous Rocks)

8

Intrusive: Large crystals Extrusive: Small crystals

Which is which? How do you know?

9

Igneous Rocks

There are 3 types of igneous rocks1. Felsic = Light color, high in silica, viscous (thick and slow), low in

iron, calcium or magnesiumFelsic = Feldspar + Silica

2. Intermediate3. Mafic = Dark color, low in silica, not viscous (thin and watery), high

in iron, calcium and magnesiumMafic = Magnesium + Iron (Fe)

4. Ultramafic = Very dark in Color

10

11

Felsic: Light overall color Mafic: Dark overall color

Which is which? How do you know?

12

Texture refers to the crystal size. Textures are divided into five main types:

1. Fine-grained (aphanitic) • Crystals are invisible or hard to see w/t naked eye• They often have cooling cracks.• They make poor building materials.• Such as basalt

Igneous Rock Textures

13

2. Coarse-grained (Phaneritic)• Crystals are easily visible (granite)• Crystals fit together • They are generally the strongest igneous rocks due to interlocking btw grains• Such as granite

Igneous Rock Textures

14

Coarse Grained: Large crystals

Fine Grained: Small crystals

Which is which? How do you know?

15

3. Porphyritic texture

• is a rock with large crystals surrounded by fine-grained crystals.

• Large and small crystal are not touching each other. It is easy to confuse a porphyritic rock with a phaneritic rock.

• Porphyritic rocks are both intrusive and extrusive.

16

Porphyritic Texture:

17

4. Glassy texture

• like broken glass, and you can’t see any grains, no matter how hard you try (no crystal).

• The magma cools so quickly that crystals have no time to form at all.

• Glasses are not very stable, since they are not crystalline. They are not a good aggregate for concrete or good building stones, because they take on water.

Igneous Rock Textures

18

Volcanic Glass/Obsidian: is usually mafic. Even when felsic it appears dark nonetheless because the small % of mafic minerals in the rock form a homogenous solution with the felsic minerals tinting the overall color to dark. Notice the conchoidal fracture.

Glassy Texture:

19

5. Vesicular:

• Vesicle means hole, so a vesicular rock is a “holey” rock.

• The holes are formed when gas and other volatiles escape the lava before it hardens.

• Vesicular rocks are extrusive origin.

• The holes make the rock weak, and it is therefore a poor building material.

Igneous Rock Textures

20

Pumice: Fine grained, felsic, vesicular volcanic igneous rock.

Scoria: Fine grained, mafic, vesicular volcanic igneous rock.

Vesicular Texture:

21

รปแบบมวลหนอคนแทรกซอนแบบไมรวมแนว

มลกษณะส าคญ คอ มรอยสมผสตดผานระนาบชนหนหรอรวขนานของหนทองท (country rock) ไดแก

• พนง (dike)

• พนงวงแหวน (ring dike)

• แผนกรวย (cone sheet)

• พลโทน (pluton)

23

พนง (Dike)• มลกษณะเปนแผนหนา (tabula body) เกดจากหนหนดแทรกซอนเขาไปตามรอยราวของ

เปลอกโลกและแขงตวเปนหนอยในรอยราวนน สวนใหญมความหนานอยกวา 10 ซม. ถง 100 ม.

• หนหนดเกดเปนพนงมกเปนหนหนดทมความหนดนอย (basic magma)

24

• พนงทเกดเปนกลม เรยกวา กลมพนง (dike swarm) • กลมพนงทมการวางตวคลายรศม เรยกวา กลมพนงรศม (radial dike swarms)• ถามการวางตวของพนงแตละตวขนานกน เรยกวา กลมพนงขนาน (parallel

dike swarms)

25

พนงวงแหวน (Ring Dike)

• พนงวงแหวน เปนมวลหนอคนทมลกษณะคลายผนงของทอน าขนาดใหญ มความหนาไมแนนอน และอาจไมมความตอเนอง มเสนผานศนยกลางในแนวราบหลายกโลเมตร และมรอยสมผสอยในแนวเกอบดง

• อาจเกดจากการทรดตวของหนทองท แลวหนหนดแทรกซอนเขาไปแทนทหรอ เกดจากหนหนดแทรกซอนเขาไปตามแนวรอยเลอนวงแหวน

26

พนงแผนรปกรวย (Cone Sheet)

• เปนมวลหนอคนทมลกษณะคลายกรวยหงายซอนๆ กนอย โดยมรอยสมผสของกรวยอยนอกสดเอยงเทเปนมมไมมาก เมอเปรยบเทยบกบรอยสมผสของกรวยทอยดานใน พนงแผนรปกรวยแตละอนมความหนา 2-3 ม. แผนกรวยเกดจากการแทรกซอนของหนหนดทมสวนประกอบทางเคมคลายหนบะซอลต เขาไปตามรอยแตกรปกรวย เชอวา บรเวณทเปนสวนปลายแหลมของกรวยเปนต าแหนงของแหลงกกเกบหนหนด

27

พลโทน (Pluton) • พลโทนเปนมวลหนอคนขนาดใหญ มรปรางไมแนนอน มมมเอยงเทตามขอบชน และไมม

ฐานปรากฏใหเหน

• ถาพนทของมวลหนในระดบราบนอยกวา 100 ตร.กม. เรยกวา ล าหนอคน (Stock)

• ถาพนทของมวลหนในระดบราบมากกวา 100 ตร.กม. เรยกวา หนอคนมวลไพศาล (Batholith)

หนหนดทท าใหเกดพลโทน มกเปนหนหนด acid เชนหนหนดแกรนต

28

มวลหนอคนแทรกซอนรวมแนวลกษณะส าคญคอ มรอยสมผสขนานหรอเกอบขนานกบระนาบชน หนหรอรวขนานของหนทองท (country rock) ทส าคญๆ ไดแก

พนงแทรกชน (Sill) หนอคนรปเหด (Laccolith) หนอคนรปฝกบว (Lopolith)

29

1. พนงแทรกชน (sill) มลกษณะเปนแผนหนา ทหนาไมแนนอน ตงแตนอยกวา 1 ม.ถงหลายรอยเมตร กระจายตวครอบคลมพนท 250x2 กม. หนหนดทท าใหเกดพนงแทรกชนมกเปนหนหนดทมสวนประกอบทางเคมเหมอนหนบะซอลต

30

2. หนอคนรปเหด (Laccolith) เปนมวลทมลกษณะคลายเหด โดยดานบนเปนผวโคงคว า สวนผวดานลางคอนขางราบ เกดจากการแทรกซอนของหนหนดทมความหนดปานกลาง ท าใหหนทองทเกดการโกงตวขน หนอคนรปเหดมเสนผานศนยกลางยาวถง 1-8 กม. มความสงถง 1 กม. มสวนประกอบทางเคมเหมอนกบหนแอนดไซต

Laccolith

Lopolith

31

3. หนอคนรปฝกบว (Lopolith) เปนมวลหนอคนทมลกษณะคลายฝกบวขนาดใหญ ผวดานบนมกเวาลงไป บางทมลกษณะคลายกรวยหงาย เกดจากการแทรกซอนของหนหนดทมความหนดนอย เขาไปในระนาบของชนหนทไมมการโคงงอ หรอโคงเลกนอย มขนาดของเสนผานศนยกลางตงแตหลายสบกโลเมตรถงหลายรอยกโลเมตร หนาไมกรอยเมตร

Laccolith

Lopolith

32

รปแบบการแทรกตวของแมกมา

33

ภเขาไฟ (Volcanoes)

ชองทาง ทเปดบนพนผวโลก ทใหหนหลอมเหลวเคลอนตวขนสผวโลกผานชองทาง ทเรยกวา vent หรอ pipe กอใหเกดเปนเนนเตยๆ เมอมการระเบดหลายครงเขา เนนเหลานกจะมความสงเพมขนจนกลายเปนภเขาไฟ

34

การปะทของภเขาไฟ(Volcanic Eruption)

การปะทของภเขาไฟขนมาสผวโลกม 2 แบบ ไดแก การปะทแบบเงยบและการปะทแบบมการระเบด

1. ถาหนหนดมความหนดนอยและมปรมาณกาซตางๆ นอย จะเปนการปะทแบบเงยบ เกดลาวาหลาก (Lava flow)

2. ถาหนหนดมความหนดมากและมปรมาณกาซตางๆ มาก จะเกดการระเบด ท าใหเกดหนตะกอนภเขาไฟ (Pyroclastic rock) และลาวาหลาก (lava flow)

35

รปแบบมวลหนลาวาหลากและหนชนภเขาไฟ

ลาวาหลาก เกดขนเมอภเขาไฟมการปะทแบบเงยบ หนหนดจะเออลนและไหลไปยงบรเวณทต ากวา จะใหไดหนลาวาหลาก 1 ชน

• หนลาวาหลากบะซอลต เปนหนหนดทมความหนดนอย จะมการแผกระจายคลมพนทมาก แตหนานอย (ยาว 10-30 กม., หนา 3 ม.)

• หนลาวาหลากแอนดไซต เปนหนหนดทมความหนดปานกลาง จะมการแผคลมพนทมากปานกลาง (ยาวไมเกน 10-30 กม., หนามากถง 30 ม.)

• หนลาวาหลากไรโอไรต เปนหนหนดทมความหนดมาก จะมการแผคลมพนทนอย (ยาวไมเกน 1-2 กม., หนาถงรอยเมตร)

36

• ผลกแปลกปลอม (Xenocryst) คอ เศษแรทเขาไปอยในหนลาวาหลาก

• หนแปลกปลอม (Xenolith) คอ เศษหนทเขาไปอยในลาวาหลาก

37

หนลาวาหลากบะซอลตทเกดบนบกจ าแนกออกเปน 2 ชนดใหญโดยอาศยลกษณะผวของหนลากวาหลาก

1. หนลาวาหลากปาฮอยฮอย (pahoehoe lava flow)

2. หนลาวาหลากอาอา (Aa lava flow)

38

หนลาวาหลากปาฮอยฮอย(Pahoehoe lava flow)

• เปนหนลาวาหลากบะซอลตทมผวเปนแกวเรยบและมรอยยนเปนแหงๆบางทกมลกษณะคลายเกลยวเชอก

• เกดจาก การไหลของหนหนดทมความหนดนอย ผวสวนบนเยนตวเรวกวาสวนทอยขางใน เมอลาวาสวนในไหลไปกจะดงผวสวนบนของลาวาใหยนเปนคลน

39

หนลาวาหลากอาอา (Aa lava flow)• เปนหนลาวาหลากบะซอลตทมผวประกอบดวยเศษหน ทมขนาดเลกกวา 15 ซม. มผว

ขรขระ และมรพรนเปนปรมาณมาก

• เกดจากการไหลของหนหนดทมสวนประกอบเหมอนกบหนบะซอลต และมกาซปนอยมาก (หนดมาก)

40https://www.cbsnews.com/pictures/volcanic-eruption-in-hawaii-kilauea-volcano/

การปะทของหนหนดท าใหเกดธรณสณฐานหลายรปแบบ ทส าคญไดแก

1. ทราบสงลาวา (Lava plateau)

2. ภเขาไฟรปโล (Shield volcano)

3. กรวยภเขาไฟ (Cinder cone)

4. กรวยภเขาไฟสลบชน (Composite volcano หรอ stratovolcano)

41

1. ทราบสงลาวา (lava plateau)• ประกอบดวยลาวาหลากบะซอลต เกดจากการปะทแบบเงยบจากแนวแยกของ

ลาวาทมความหนดนอย ทสามารถไหลปกคลมพนทกวางได

Deccan Plateau, India (newscientist.com)wikipedia

42

2. ภเขาไฟรปโล (shield volcano)

Shield volcano เปนภเขาไฟทมลกษณะคลายโลห มความชนทยอดไมเกน 10 องศา มความชนทฐานนอย ไมเกน 2 องศา ประกอบดวยหนลาวาหลากบะซอลต มความหนดต า ปะทไมรนแรง ตวอยางเชน หมเกาะฮาวาย

43

เปนภเขาไฟทรงสง รปรางสมมาตร สงประมาณ 500 เมตร มความชนทฐาน 30 ถง 40 องศาเสนผาศนยกลางประมาณ 2 กโลเมตร ประกอบดวย ตะกอนภเขาไฟลวน หรอ หนลาวาหลากลวน

3. Cinder volcano (กรวยภเขาไฟ)

44

3. Cinder volcano (กรวยภเขาไฟ)

45

เปนภเขาไฟทรงสง มความชนทยอดเกอบ 30 องศา และทฐานประมาณ 5 องศาประกอบดวยชนสลบกนระหวาง หนตะกอนภเขาไฟและ ลาวา เกดการปะทแบบระเบด ตวอยางทส าคญเชน Fuji (Japan) Vesuvius (Italy), Meyon (Philippines) เปนตน

4. Composite volcano or Stratovolcano

46

47

• ปลองภเขาไฟมกมรปรางคลายกรวย อยบนยอด มขนาดแตกตางกน ถาปลองดงกลาว มเสนผาศนยกลางนอยกวา 300 เมตร และ ลกประมาณ 100 เมตร มผนงชน เรยกวา crater

Taal Volcano, Philippines) 48

• เมอภเขาไฟมการระเบดหลายครง ปลองภเขาไฟจะมขนาดกวางขน ถามเสนผาศนยกลางมากกวา 1,500 เมตร และลก 200 ถง 300 เมตร ไมมผนงชน เรยกวา caldera

calderaforms.com 49

การเกดทะเลสาบปลองภเขาไฟ (caldera)

50

เศษหนทไดจากการระเบดของภเขาไฟและถกพนออกจากปลองภเขาไฟ เรยกวา pyroclastic debris มขนาดและรปรางแตกตางกน ทเสนอโดยสมาคมธรณวทยานานาชาตแบงออกไดเปน

1.ฝนภเขาไฟ (dust) มขนาดเลกกวา 0.25 มลลเมตร เมอถกพนไปในอากาศ สามารถลอยอยในอากาศไดเปนเวลานานและเคลอนทไดเปนระยะทางไกลๆ2. ธลภเขาไฟ (volcanic ash) ขนาดระหวาง 0.25 มลลเมตร ถง 4 มลลเมตร มลกษณะเปนเหลยมแหลม ประกอบดวยแกว

Pyroclastic debris

51

3. มลภเขาไฟ (lapilli) เปนเศษหนขนาด 2-64 มม.

4. บลอกภเขาไฟ (block) ขนาดใหญกวา 64 มม. มลกษณะเปนเหลยม เกดจากการแตกของหนทเกดกอน

5. บอมบภเขาไฟ (bomb) ขนาดใหญกวา 64 มลลเมตร ถกดนขนไปและแขงตวขณะทหมนตวในอากาศ เกดเปนกอนกลมขนาดใหญ

6. สแพทเตอร (Spatter) มลกษณะกลมและแบนคลายมลวว เกดจากการตกลงมากระทบพนของหนหนดทแขงเปนบางสวนในอากาศ

7. พมมซ (Pumice) เปนชนสวนของหนหลอมเหลวซงมน าและกาซปนอยมาก เมอแขงตวน าและกาซหนออกไป ไดเปนหนเนอแกว มรพรนมาก น าหนกเบา ลอยน าได

Pyroclastic debris

52

53

54

การจ าแนกภเขาไฟซงอาศยบนทกการเกดประทของภเขาไฟ แบงภเขาไฟออกไดเปน 3 พวก คอ

1. Active volcano เปนภเขาไฟทปจจบนยงมการประทอย

2. Dormant volcano เปนภเขาไฟทเคยประท แตปจจบนไมมการประท แตอาจเกดการประทอกได

3. Extinct volcano เปนภเขาไฟทดบแลว ไมมการประทอก

• ในปจจบนมภเขาไฟทยงมพลงอยประมาณ 6,000 ลก ทงในสวนทอยบนแผนดนและตามเกาะตาง• ประมาณ 600 ลก ทเกดการประทในชวงทมการบนทกในประวตศาสตร• ประมาณ 2 ใน 3 ของภเขาไฟเหลาน อยในบรเวณทเรยกวา Circum-Pacific Belt หรอ Ring of

Fire • ภเขาไฟอกหลายพนลกซงไมพบวามการประทในชวงทมการบนทกในประวตศาสตร แตปรากฏวาม

การผพงนอยมาก ซงเชอวาเปนภเขาไฟทพงเกดขนไมนานนก และอาจเกดการระเบดขนไดอก• ยงมภเขาไฟอก 50,000 ลกทพบบนพนมหาสมทรแปซฟก

55

Where are Volcanos?

56

Where are Volcanos?

57

Text

ures

Mineralogy

58

Warming up!!

Let’s try some examples, tell me if the following rock samples are:

1. Felsic or Mafic

2. Fine grained or Coarse grained

3. Intrusive or Extrusive

Be sure to tell me how you knew.

59

BasaltMafic = Dark color

Fine grained= Small crystals

Extrusive = Small crystals = Formed on surface

60

Diorite

Felsic = Light color

Coarse grained= Large crystals

Intrusive = Large crystals = Formed underground

61

GabbroMafic = Dark color

Coarse grained= Large crystals

Intrusive = Large crystals = formed underground

62

Pumice Felsic = Light color

Fine grained= Small crystals

Extrusive = Small crystals = Formed above ground

63

Scoria Mafic = Dark color

Fine grained= Small crystals

Extrusive = Small crystals = Formed above ground

64