หิน หมายถึง สสารหรือวัตถุแข็งที่ประกอบด้วยแร่ตั้งแต่หนึ่งชนิดขึ้นไป อย่างไรก็ตามมีหินบางชนิดที่ไม่ได้ประกอบด้วย แร่ เช่น หินออบซิเดียน "obsidian" หรือหินแก้วภูเขาไฟ ส่วนพีท (peat) ถ่านหิน (coal) และหินปูน (บางกลุ่ม) เป็นหินที่ประกอบด้วยเม็ดสารอินทรีย์ของพืชและสัตว์

 

            กระบวนการเกิดหินนั้นเกิดขึ้นตลอดเวลา ทั้งบริเวณผิวโลก หรือลึกลงไปใต้เปลือกโลก หินนับเป็นทรัพยากรธรรมชาติที่มีประโยชน์ต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์ทั้งด้านการเกษตร อุตสาหกรรม คมนาคม สาธารณสุข และอื่นๆ หินสามารถจำแนกตามลักษณะการกำเนิดออกเป็น 3 กลุ่มใหญ่ๆ ได้แก่ หินอัคนี หินตะกอนหรือหินชั้น และหินแปร

           หินอัคนี หรือ หินหลอมเหลว (magma) เมื่อเย็นลงจะแข็งตัว กระบวนการนี้เรียกว่า การตกผลึก ถ้าเกิดขึ้นบนผิวโลก เรียกหินที่เกิดขึ้นว่า หินภูเขาไฟ (ภาพที่ 3.1)

 

 

ภาพที่ 3.1 หินอัคนี เมื่อเย็นลงจะแข็งตัว และตกผลึกบนผิวโลกกลายเป็นหินภูเขาไฟ เช่น หินบะซอลต์

 


แต่ถ้าการเย็นตัวเกิดที่ใต้ผิวโลก เรียกว่า หินแกรนิต (ภาพที่ 3.2)

 

ภาพที่ 3.2 หินอัคนี เมื่อเย็นตัวใต้โลก กลายเป็นหินแกรนิต

 

 

          การเกิดหินชั้น และหินแปรจากหินอัคนี


          เมื่อเวลาผ่านไป หินอัคนีดันตัวแทรกขึ้นมา และเกิดการผุพังโดยกระบวนการต่างๆ (ภาพที่3.3) เช่น การที่น้ำกลายเป็นน้ำแข็ง (freezing) การละลายของน้ำแข็ง (thawing) หลังจากนั้นหินก็จะผุพัง โดยอิทธิพลของลม คลื่น  ตะกอนถูกพัดพามาทับถมกันกลายเป็นหินชั้นต่อไป (ภาพที่ 3.3)

 

ภาพที่ 3.3 การผุพังโดยกระบวนการต่างๆ ของหินอัคนี

 


          ตะกอนที่ถูกทับถมก่อนจะอยู่ด้านล่าง และมีขนาดเล็ก เนื่องจากถูกบีบอัดจากตะกอนที่เกิดขึ้นใหม่จากด้านบน เมื่อเวลาผ่านไปจะได้ตะกอนที่มีชั้นหินที่ใหญ่ขึ้นดังภาพที่ 3.4


 

ภาพที่ 3.4 การบีบอัด และทับถมกันของตะกอนขนาดเล็กจนได้ตะกอนที่มีชั้นหินเพิ่มขึ้น

 


            ตะกอนจะถูกทับถม จนในที่สุดแข็งตัวกลายเป็นหิน และมีการเชื่อมประสานของตะกอนกับสารประกอบแร่เข้าด้วยกัน (ภาพที่ 3.5)


 

 


ภาพที่ 3.5 การเชื่อมประสานกันของตะกอนกับสารประกอบแร่

 


            โดยสรุปหินชั้นจะเกิดจากตะกอนทับถมกันเป็นชั้นบนผิวโลก ส่วนหินแปรก็จะเกิดอยู่ด้านล่างอีกทีโดยอาศัยความร้อน และแรงดันที่มากทำให้หินชั้นแปรเปลี่ยนสภาพไปเป็นหินแปร (ภาพที่ 3.6)

 

 


ภาพที่ 3.6 ความร้อนและแรงดันที่มีมากทำให้หินชั้นเปลี่ยนสภาพไปเป็นหินแปร

 

 

           อุณหภูมิที่สูงมากๆ จะทำให้หินเกิดเป็นลักษณะที่มีรอยคดโค้งเกิดขึ้น ในที่สุดหินชั้นจะเคลื่อนที่ลงมายังใต้เปลือกโลกถูกหลอมละลายเป็นแมกมาต่อไป (ภาพที่ 3.7)

 

ภาพที่ 3.7 หินชั้นถูกหลอมละลายกลายเป็นแมกมา

 


            การระเบิดของภูเขาไฟ (volcanic eruption) เกิดจากการที่แมกมา หรือ หินหลอมเหลวเคลื่อนที่ขึ้นไปยังผิวโลก ทั้งนี้เพราะว่าแมกมามีแรงดันที่น้อยกว่าแรงดันรอบๆ ตัว จึงถูกดันขึ้นไปสู่ผิวโลกทางปล่องภูเขาไฟ (ภาพที่ 3.8)

 

ภาพที่ 3.8 แสดงการระเบิดของภูเขาไฟ (volcanic eruption)

 

 

           หินอัคนี เกิดจากลาวาที่เย็นตัวลงบนผิวโลก เรียกว่า extrusive หรือ volcanic rock (หินภูเขาไฟ) ดังภาพที่3.9

 

ภาพที่ 3.9 ลาวาที่เย็นตัวลงบนผิวโลก (extrusive rock)

 


           ส่วน แมกมา (magma) ที่เย็นตัวใต้โลก เรียกว่า intrusive หรือ plutonic rock (ภาพที่ 3.10)

 

ภาพที่ 3.10 แมกมาที่เย็นตัวใต้โลก (intrusive rock)

 

 

 แมกมา กับ ลาวา แตกต่างกันอย่างไร

 

 

          เมื่อแมกมาใต้ผิวโลก ถูกดันตัวขึ้นมา บางส่วนจะมีการเคลื่อนที่ และแแทรกเข้าไปยังที่ต่างๆ เกิดเป็นภูเขาลักษณะต่างๆ (ภาพที่3.11)

 

ภาพที่ 3.11แมกมาใต้โลกถูกยกตัว และเคลื่อนที่กลายเป็นภูเขาลักษณะต่างๆ
          

          รูปร่างมวลหินที่แข็งตัวจากหินหนืดใต้ผิวโลก

            มวลหินอัคนีที่แข็งตัวใต้โลกจากการแทรกดันของแมกมา เรียกว่า พลูตอน (pluton) ซึ่งมีรูปร่างหลายลักษณะหลายขนาด รวมทั้งมีความสัมพันธ์กับหินที่อยู่โดยรอบ มวลหินอัคนีจัดเป็น 2 ประเภท ตามลักษณะการแทรกตัวของแมกมาเข้าไปในหินข้างเคียง กล่าวคือ ถ้ามวลหินอัคนีมีทิศทางขนานกับชั้นหินที่มันแทรกตัวเข้าไป เรียกว่า การแทรกซอนร่วมแนว (concordant intrusion) แต่ถ้ามวลหินอัคนีมีทิศทางตัดกับชั้นหินที่มันแทรกเข้าไป เรียกว่า การแทรกซอนไม่ร่วมแนว (discordant intrusion)

          รูปร่างของพลูตอนที่พบมีหลายแบบ

            1. พลูตอนที่เกิดจากการแทรกซอนร่วมแนว ได้แก่ พนังแทรกชั้น (sill) หินอัคนีรูปเห็ด (laccolith)
            2. พลูตอนที่เกิดจากการแทรกซอนไม่ร่วมแนว ได้แก่ พนัง (dike หรือ dyke) ไดก์สวอม (dike swarm) โวลเคนิคเนค (volcanic neck) และหินอัคนีมวลไพศาล (batholith)
           การเปลี่ยนแปลงไปมาระหว่างหินชนิดต่างๆ ดังที่กล่าวมานี้ อาจสรุปได้ในวัฏจักรหิน

 

 

วัฎจักรหิน

           เมื่อก่อนมนุษย์มีความเชื่อว่า หินชนิดหนึ่งไม่สามารถเปลี่ยนเป็นอีกชนิดได้ แต่อันที่จริงแล้วหินมีการเปลี่ยนแปลงเป็นวัฏจักร คือ สามารถเปลี่ยนจากชนิดหนึ่งไปเป็นอีกชนิดหนึ่งได้แต่ทั้งนี้ต้องอาศัยระยะเวลาในการเปลี่ยนแปลง (ดังรายละเอียดในภาพที่ 3.12)

 

 

ภาพที่ 3.12 วัฏจักรหิน

        จากภาพ อธิบายได้ว่าเมื่อหินอัคนี หินชั้น หรือหินแปรผุพังจะเกิดการเคลื่อนที่ และเกิดทับถมตัวกันของตะกอนจนกลายเป็นหิน

          ในกระบวนการแข็งเป็นหิน เกิดเป็นหินชั้น ต่อมาหินชั้นได้รับความร้อน และแรงดันใต้โลก จึงทำให้เปลี่ยนเป็นหินแปร จากนั้นแมกมาใต้โลกดันตัวขึ้นมาบนโลกเกิดการเย็นตัว และตกผลึกกลายเป็นหินอัคนีต่อไป