ทรายดำ

ทรายดำ () เป็นตะกอนเม็ดทรายสีดำที่พบสะสมตัวบริเวณชายหาด ที่มีการสะสมตัวของเม็ดทรายสีดำที่มีความทนทานต่อการผุพังสลายตัว และมีความหนาแน่นมากกว่าแร่ควอตซ์ เป็นชายหาดที่มีกำลังคลื่นมากเพียงพอที่จะพัดพาเอาวัตถุที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าออกไป โดยที่วัตถุที่มีความหนาแน่มากกว่าจะถูกพัดพาออกไปได้ช้ากว่าหรือยังคงตกสะสมตัวอยู่กับที่ สะสมตัวจนเกิดเป็นชายหาดที่มีทรายสีดำสะสมตัวเป็นหลัก หาดทรายดำอาจเกิดจากการตกสะสมตะกอนที่แตกหักมาจากหินต้นกำเนิด แล้วถูกพัดพาไปสะสมตัวบริเวณชายหาด (placer deposit) หรืออาจเกิดจากการที่ลาวาร้อนไหลลงไปสัมผัสกับน้ำทะเลอย่างฉับพลัน จนทำให้เกิดการระเบิดอย่างรุนแรง (steam explosion หรือ littoral explosion) ทำให้เกิดเม็ดทรายและถูกพัดพาไปสะสมตัวเป็นหาดทรายสีดำ

การสะสมตะกอนแบบเพลเซอร์ 

ทรายดำจะถูกใช้โดยชาวเหมืองและนักสำรวจในการบ่งชี้การปรากฏของแหล่งเพลเซอร์ การทำเหมืองเพลเซอร์จะผลิตทรายดำเข้มข้นล้วน ๆ ซึ่งปรกติจะมีสิ่งมีค่าที่ไม่ใช่โลหะมีค่า อย่างเช่นธาตุหายาก (rare earth elements) ทอเรียม ไททาเนียม ทังสเตน เซอร์โคเนียม และอื่น ๆ ซึ่งปรกติจะเกิดจากการแยกตัวออกมาจากกระบวนการแยกส่วนทางอัคนีไปเป็นแร่ธรรมดา ๆ ที่จะกลายเป็นทรายดำหลังจากการผุพังและกัดกร่อน  

เพชรพลอยหลายชนิดอย่างเช่นการ์เนต โทแพซ ทับทิม แซฟไฟร์ และเพชรถูกพบในเพลเซอร์และในช่วงที่ดำเนินการทำเหมืองเพลเซอร์ เม็ดทรายของเพชรพลอยเหล่านี้ก็อาจถูกพบในทรายดำ การ์เนตสีบานเย็นหรือสีทับทิมมักพบบนพื้นผิวลูกคลื่นที่สะสมตัวเป็นเพลเซอร์บริเวณชายหาดทะเล

เศษตะกอนจากลาวา 
ลาวาจากการปะทุไหลเอ่อลงไปบนพื้นทะเลตื้น ๆ หรือไหลจากผืนดินลงไปในทะเลอาจเกิดการเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วจนเกิดการระเบิดแตกออกเป็นเศษชิ้นตะกอนของหินเล็ก ๆ (littoral explosion หรือ steam explosion)  ผลก็คือเกิดเศษชิ้นตะกอนหินภูเขาไฟขนาดเท่าเม็ดทรายจำนวนมหาศาลของหินบะซอลต์ที่มีองค์ประกอบของแร่เหล็กสูงและมีแร่ซิลิกาต่ำ เมื่อเกิดการผุพังก็ยังคงมีสีดำของแร่หนักทำให้คลื่นชายฝั่งพัดพาเอาตะกอนที่เบากว่าออกไปโดยทิ้งไว้เฉพาะทรายดำที่มีน้ำหนักมากกว่า  หาดทรายดำที่มีชื่อเสียงของฮาวายอย่างเช่น หาดทรายดำ Punaluu ซึ่งเกิดขึ้นอย่างทันทีทันใดโดยปฏิสัมพันธ์อย่างรุนแรงระหว่างลาวาร้อนกับน้ำทะเล 

ทรายดำบริเวณชายหาดด้านตะวันตกของเกาะเหนือหลายแห่งในประเทศนิวซีแลนด์มีคุณสมบัติดูดติดกับแม่เหล็กได้ ทรายเหล่านี้เกิดจากการผุพังจากหินภูเขาไฟ Taranaki และแถบพื้นที่ Taupo แล้วถูกพัดพาไปกับแม่น้ำลงทะเลสะสมตัวบริเวณชายหาดและก้นทะเล ทรายเหล่านี้ประกอบไปด้วยแร่เหล็ก (magnetite และ hematite) ไททาเนียม และวานาเดียม ทรายเหล่านี้ถือว่ามีองค์ประกอบของแร่เหล็กสูงถึง 20–25% โดยน้ำเหล็ก โดยมีแร่หลักเป็น titanomagnetite ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มแร่สปิเนลประกอบด้วย magnetite (Fe3O4) และ ulvospinel (Fe2TiO4)

หาดทรายดำบนชายหาดแคบ ๆ แห่งหนึ่งใกล้เมือง Westpoint บนชายฝั่งด้านตะวันตกของเกาะใต้ในประเทศนิวซีแลนด์อุดมไปด้วยแร่ อิลเมไนต์ (ilmenite – iron titanium oxide: FeTiO3) ซึ่งถูกพัดพามาโดยแม่น้ำและสะสมตัวเป็นชายหาด แต่ปริมาณของแร่อิลเมไนต์บนชายหาดและลานตะพักที่สูงขึ้นไปจะมีปริมาณไม่คุ้มค่าในการทำเหมืองเพื่อทำการแยกธาตุไททาเนียม

อย่างไรก็ตามทรายดำจากหาด Boracay ในจังหวัด Cagayan บนเกาะลูซอน ของประเทศฟิลิปปินส์ เป็นทรายดำที่มีสินแร่ magnetite ถึง 70% ซึ่งมีชาวเกาหลีใต้เข้าไปดำเนินการขุดตักส่งกลับเกาหลีใต้ ผลการตักทรายดำทำให้น้ำทะเลหนุนเข้าไปในพื้นที่กสิกรรมสร้างความเดือดร้อนจนประชาชนในท้องที่มีท่าทีคัดค้าน

แหล่งหาดทรายดำของโลก 
หาดทรายดำเกิดขึ้นได้ทั่วไปบริเวณที่มีการระเบิดของภูเขาไฟหรือมีแหล่งหินภูเขาไฟใกล้บริเวณชายหาด พบในหลายประเทศทั่วโลกซึ่งมักจะพบสัมพันธ์กับแนวตะเข็บรอยต่อระหว่างแผ่นเปลือกโลกที่มีการประทุของภูเขาไฟรวมถึงเกาะภูเขาไฟต่าง ๆ ในมหาสมุทรด้วย ดังตัวอย่างต่อไปนี้
 กัวเตมาลา หาดทรายดำ Monterrico บนชายฝั่งมหาสมุทรแปซิฟิก
 สาธารณรัฐโดมินิกัน หาดทรายดำระหว่าง Calibishie กับ Wesley
 คอสตาริกา หาดทรายดำ Cabinas เมืองปูเอร์โตบิเอโฮ (Puerto Viejo) ชายฝั่งมหาสมุทรแอตแลนติก และหาดทรายดำ Playa Ocotal บนชายฝั่งแปซิฟิก
 เซนต์คิตส์และเนวิส หาดทรายดำที่เกาะเซนต์คิตส์ ในเซนต์คิตส์และเนวิส]] ในทะเลแคริบเบียน
 เปอร์โตริโก หาดทรายดำ Playa Negrita ที่เกาะบิเอเกส (Vieques) ในทะเลแคริบเบียน
 นิการากัว หาดทรายดำบนเกาะ Ometepe ซึ่งเป็นเกาะภูเขาไฟกลางทะเลสาบ Big Lake Nicaragua
 ปานามา หาดทรายดำ Anse Céron ที่เกาะ Martinique ในทะเลแคริบเบียน
 บราซิล หาดทรายดำ Ilha Grande ในรีโอเดจาเนโร
 เอกวาดอร์ หาดทรายดำที่หมู่เกาะกาลาปาโกส นอกชายฝั่งเอกวาดอร์ในมหาสมุทรแปซิฟิก
 เอลซัลวาดอร์ หาดทรายดำ Playa el Tunco เมืองลาลิเบร์ตัด (La Libertad) บนชายฝั่งมหาสมุทรแปซิฟิก
 ชิลี หาดทรายดำ Playa Grande เมืองปูกอน (Pucon) ชายฝั่งมหาสมุทรแปซิฟิก
 อะแลสกา หาดทรายดำ Prince William Sound หาดทรายดำในเมือง Ketchikan Gateway Borough
 แคลิฟอร์เนีย หาดทรายดำ Lost coast
 ฮาวาย บนเกาะฮาวายประกอบด้วยหาดทรายดำ Pololu Valley หาดทรายดำ Kehena หาดทรายดำ Kaimu และหาดทรายดำ Punaluu  บนเกาะมออิประกอบด้วยหาดทรายดำ Oneuli หาดทรายดำ Honokalani และหาดทรายดำ Waianapanapa ซึ่งมีความสวยงามที่ล้วนติดอันดับหาดทรายดำสวยงามสิบอันดับของโลก
 เฮติ หาดทรายดำ Congo เมือง Jacmel ทะเลแคริบเบียน
 ตาฮีตี หาดทรายดำบนเกาะตาฮีตี ซึ่งเป็นเกาะที่ใหญ่ที่สุดในหมู่เกาะโซไซเอตีของเฟรนช์โปลินีเซีย ทางตอนใต้ของมหาสมุทรแปซิฟิก
 หมู่เกาะนอร์เทิร์นมาเรียนา หาดทรายดำ Pagan ทางตอนเหนือของหมู่เกาะนอร์เทิร์นมาเรียนา ทางด้านตะวันตกเฉียงเหนือของมหาสมุทรแปซิฟิก
 รัสเซีย หาดทรายดำที่คาบสมุทรคัมชัตคา
 เกาหลีใต้ หาดทรายดำ Samyang ที่เกาะเชจู
 ญี่ปุ่น หาดทรายดำในจังหวัด Hyuga ที่เกาะคีวชูทางตอนใต้ของญี่ปุ่น
 ไต้หวัน หาดทรายดำ Jici เมือง Hualien อุทยานแห่งชาติ Taroko
 ฟิลิปปินส์ หาดทรายดำที่ Bacacay, Sto. Domingo และ Tiwi เมือง Legazpi ของจังหวัด Albay รวมถึงหาดทรายดำที่เมือง Buguey จังหวัด Cagayan ที่เกาะลูซอน และหาดทรายดำที่เกาะเนโกรส และหาดทรายดำที่หมู่บ้าน Ajuy ในจังหวัดอีโลอีโล (Iloilo) ทางตะวันออกเฉียงใต้ของเกาะปาไนย์
 อินโดนีเซีย หาดทรายดำ Kusamba และหาดทรายดำ Soka ที่เกาะบาหลี หาดทรายดำ Kukup และหาดทรายดำ Baron ที่เกาะชวา
 มาเลเซีย หาดทรายดำที่เกาะลังกาวี
 ไทย หาดทรายดำแหลมงอบ จังหวัดตราด
 นิวซีแลนด์ หาดทรายดำ Taranaki และหาดทรายดำใกล้กับ Kawhia หาดทรายดำ Pihaเกาะเหนือบนชายฝั่งทะเลแทสมัน
 กรีซ หาดทรายดำ Perissa หาด Vourvoulos และหาด Baxedes บนเกาะ Santorini
 อิตาลี หาดทรายดำบนหมู่เกาะอีโอเลีย (Aeolian Islands) ใกล้กับเกาะซิซิลี
 นอร์เวย์ หาดทรายดำที่เกาะยานไมเอนและหมู่เกาะสฟาลบาร์ในมหาสมุทรอาร์กติก
 โปรตุเกส หาดทรายดำบนหมู่เกาะอะโซร์ส และหมู่เกาะมาเดรา ในมหาสมุทรแอตแลนติก
 สเปน หาดทรายดำ Arena ที่เกาะเตเนริเฟ ของกานาเรียสในมหาสมุทรแอตแลนติก 
 ไอซ์แลนด์ หาดทรายดำใกล้เมือง Vik ทางตอนใต้ของไอซ์แลนด์ในมหาสมุทรแอตแลนติก
 กาบูเวร์ดี หาดทรายดำที่เกาะเซาฟึลีปึ (São Filipe) ของกาบูเวร์ดีในมหาสมุทรแอตแลนติก
 แอนตาร์กติกา หาดทรายดำบนเกาะ Deception นอกชายฝั่งแอนตาร์กติกา

หาดทรายดำในประเทศไทย 

สำหรับในประเทศไทยมีการพบหาดทรายดำบริเวณแนวชายฝั่งจากบ้านยายม่อมต่อเนื่องไปทางทิศตะวันออกไปเป็นระยะทางประมาณ 900 เมตรอยู่ในเขตสถานีพัฒนาทรัพยากรป่าชายเลนที่ 4 (น้ำเชี่ยว ตราด) อำเภอแหลมงอบ จังหวัดตราด ที่พบตะกอนทรายดำสะสมตัวอยู่บนพื้นโคลนชายฝั่งทะเลทั้งนอกชายฝั่งออกไปและในเขตพื้นที่ป่าชายเลน

ในปี พ.ศ. 2553 วิฆเนศ ทรงธรรม และคณะ และ เจนจิรา สระทองยุ้ง ได้รายงานผลการศึกษาวิจัยการสะสมตัวของทรายดำที่อำเภอแหลมงอบ ด้วยการเก็บตัวอย่างทรายดำและทำการร่อนคัดแยกขนาดของเม็ดตะกอนและศึกษารูปร่างและขนาดของเม็ดตะกอนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดส่องกราด พบว่าเม็ดทรายส่วนใหญ่มีขนาดทรายละเอียดและมีรูปร่างเป็นทรงกลมถึงรูปร่างทรงไข่ มีพื้นผิวตะกอนเรียบ จากผลการวิเคราะห์ด้วย XRD ของตะกอนทรายดำพบว่ามีองค์ประกอบเป็นแร่เหล็กออกไซด์ชนิดเกอไทต์ (Goethite,  FeO(OH))และแร่ควอตซ์ (SiO2) จากการศึกษาตัวอย่างหินโผล่ใต้ทะเลใกล้ชายฝั่งที่คาดว่าจะเป็นหินต้นกำเนิดทรายดำจากแผ่นหินบางด้วยกล้องจุลทรรศน์พบว่าส่วนใหญ่ประกอบไปด้วยผลึกของแร่ควอตซ์ขนาดจุลทั้งชนิดปฐมภูมิและทุติยภูมิและมีร่องรอยของเหล็กออกไซด์ทุติยภูมิ จากการวิเคราะห์ตัวอย่างหินหาองค์ประกอบทางเคมีด้วยเครื่อง XRF พบว่าหินประกอบไปด้วยซิลิกาถึงร้อยละ 96 และมีเหล็กออกไซด์ปะปนอยู่ร้อยละ 1.93 กล่าวได้ว่าตัวอย่างหินนั้นเป็นหินเชิร์ต

พบรูปแบบการตกสะสมตะกอนในพื้นที่ระหว่างแนวหินโสโครกกับแนวชายฝั่ง แบ่งออกได้เป็น 4 โซนเรียงลำดับจากแนวหินโสโครกถึงแนวชายฝั่งป่าชายเลนคือ โซนเศษตะกอนแตกหัก โซนตะกอนลูกรังสีน้ำตาลเหลือง โซนทรายดำบนพื้นโคลนชายฝั่ง และโซนทรายดำในป่าชายเลน จากรูปแบบการตกสะสมตะกอนนี้และจากผลการวิเคราะห์ตัวอย่างหินและตะกอนทรายดำแปลความหมายได้ว่า ในช่วงแรกเหล็กจะละลายออกมาจากหินเชิร์ตก่อน เกิดเป็นผลผลิตจากการผุพังที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบ แล้วต่อมาเกิดการตกสะสมตัวเป็นแร่เฟอริฮายไดรต์ (Ferrihydrite, 5Fe2O3.9H2O) และ/หรือแร่วัสไทต์ (Wustite, FeO) แล้วท้ายที่สุดก็เกิดการผุพังกลายเป็นทรายซิลิกาที่มีแร่เหล็กเกอไทต์พอกตัวอยู่เป็นตะกอนรูปทรงกลมถึงรูปทรงไข่ การผุพังสลายตัวของแนวหินโสโครกนี้ เกิดจากคลื่นทะเลที่พัดไปในทิศทางตะวันออกเฉียงเหนือ ควบคู่ไปกับอิทธิพลของน้ำขึ้นน้ำลงได้พัดพาเอาตะกอนทรายดำไปตกสะสมตัวเป็นชั้นบาง ๆ บริเวณพื้นโคลนชายฝั่ง แล้วบางส่วนถูกพัดพาต่อเนื่องไปสะสมตัวเป็นชั้นตะกอนทรายดำที่หนากว่าที่บริเวณขอบแนวป่าชายเลนใต้ต้นโกงกางเป็นระยะทางประมาณ 900 เมตร และกว้างประมาณ 2–4 เมตร

หาดทรายดำที่แหลมงอบถือเป็นชนิดใหม่ที่ยังไม่เคยมีรายงานการค้นพบมาก่อน กล่าวคือไม่ได้เป็นชนิดที่ตกสะสมตัวแบบเพลเซอร์ และไม่ได้เป็นชนิดที่เกิดจากการระเบิดของลาวาร้อนเมื่อไหลไปสัมผัสกับน้ำทะเล แต่เป็นชนิดที่เกิดจากการผุพังทางเคมีจากหินที่มีแร่เหล็กเป็นองค์ประกอบ โดยมีปฏิกิริยาการพอกตัวของแร่เหล็กชนิดเกอไทต์ลงบนพื้นผิวของตะกอนทรายซิลิกาขนาดละเอียด เกิดเป็นตะกอนทรายสีดำแกมน้ำตาลที่มีรูปทรงกลมมน

ดูเพิ่ม 
 เพชร
 การทำเหมืองแร่
 Placer deposit
 Heavy mineral sands ore deposits
 Ironsand

อ้างอิง

บรรณานุกรม 
 Cudennec, Y. and Lecerf, A. (2006). The transformation of ferrihydrite into goethite or hematite, revisited. Journal of Solid State Chemistry 179(3): 716–722.
 Schwertmann, U. and Murad, E. (1983). Effect of pH on the formation of goethite and hematite from ferrihydrite. Clays and Clay Minerals 31(4): 277–284.
 Scheidegger, A., Borkovec, M. and Sticher, H. (สิงหาคม 1993). Coating of silica sand with goethite: preparation and analytical identification. Geoderma 58: 43–65. . .
 Songtham, W., Sratongyung, J., Chompusri, S. และคณะ (2011). Provenance of a black sand beach in Laem Ngob district, Trat province, eastern Thailand. Journal of the Geological Society of Thailand 1: 1–6. .
 Yokoyama, T. and Nakashima, S. (2005). Color development of iron oxides during rhyolite weathering over 52,000 years. Chemical Geology 219: 309–320. .

แหล่งข้อมูลอื่น 
 

ธรณีวิทยา
ตะกอน
เศรษฐธรณีวิทยา