นักธรณีวิทยาแบ่งหินออกตามลักษณะการเกิดได้ 3 ชนิด คือ หินอัคนี หินชั้น และหินแปร โดยมีรายละเอียดดังต่อไปนี้

 

1. หินอัคนี (igneous rocks)


           หินอัคนี (igneous rocks) igneous มาจากรากศัพท์ ignis แปลว่า ไฟ ซึ่งเกิดจากหินหลอมเหลว (แมกมา) จากใต้เปลือกโลกถูกดันแทรกขึ้นมาเย็นตัวและตกผลึกบนพื้นผิวโลก โดยทั่วไปหินอัคนีจะประกอบด้วยผลึกแร่ที่เกาะติดกันแบ่งเป็น 2 ชนิด คือ

        
1. เกิดจากการที่ลาวาเย็นตัว และตกผลึกอย่างรวดเร็ว กลายเป็นหินที่มีผลึกแร่ขนาดเล็กละเอียด เรียกว่า หินอัคนีพุ หรือ หินอัคนีภูเขาไฟ (vocalnic หรือ extrusive rocks) เย็นตัวบนเปลือกโลก หรือผิวโลก  เช่น  หินไรโอไลต์ (rhyolite)  หินบะซอลต์ (basalt)  หินแอนดีไซต์ (andesite) และ หินสคอเรีย (scoria) เป็นต้น

 

          หินแอนดีไซต์ (andesite)

   ภาพที่ 3.13 หินแอนดีไซต์
   ที่มา : www.library.csi.cuny.edu/.../ Andesi~8.jpg

 

          หินบะซอลต์ (basalt)

   ภาพที่ 3.14 หินบะซอลต์
   ที่มา : www.ig.uit.no/ geostudiesamling/magmatiske.htm

 

          หินสคอเรีย (scoria) สารประกอบเป็นหินบะซอลต์ แต่รูพรุนละเอียดมาก

   ภาพที่ 3.15 หินสคอเรีย
   ภาพถ่ายบริเวณเขากระโดง อ.เมือง จ.บุรีรัมย์
 

 

          หินภูเขาไฟเนื้อแก้ว ส่วนประกอบในหินเหมือนหินบะซอลต์ เช่น ออบซิเดียน (obsidian)

   ภาพที่ 3.16 หินแก้วภูเขาไฟเนื้อแก้ว
   ที่มา : กรมทรัพยากรธรณี

 

           หินบอมบ์ภูเขาไฟ (volcanic bomb) เป็นก้อนหินภูเขาไฟที่มีรูพรุนมาก ซึ่งเกิดจากลาวาถูกโยนขึ้นไปในอากาศระหว่างการระเบิดของภูเขาไฟ ผิวนอกแสดงลักษณะของของเหลวที่แข็งตัวในอากาศแล้วจึงตกลงมา มีลักษณะมน อาจมีรูปร่างได้หลายแบบ เช่น หัวท้ายแหลมคล้ายลูกรักบี้



   ภาพที่ 3.17 หินบอมบ์ภูเขาไฟ
   ภาพถ่ายบริเวณเขากระโดง อ.เมือง จ.บุรีรัมย์

 

          หินไรโอไลต์ (rhyolite) เป็นหินภูเขาไฟประเภทที่มีสีจาง มีธาตุซิลิกาเป็นองค์ประกอบสูง เนื้อละเอียด ส่วนประกอบทางเคมีคล้ายหินอัคนีแทรกซอนที่เป็นหินแกรนิต


   ภาพที่ 3.18 หินไรโอไลต์
   ที่มา : resourcescommittee.house.gov/ subcommittees/em...

 

          2. เกิดจากการที่แมกมาเย็นตัว และตกผลึกอย่างช้า ๆ กลายเป็นหินอัคนีที่มีผลึกแร่ขนาดใหญ่ เย็นตัวภายในเปลือกโลก เรียกว่า หินอัคนีแทรกซอน หรือหินอัคนีบาดาล ( plutonic หรือ intrusive rocks) เช่น หินแกบโบร (gabbro) หินแกรนิต (granite) และหินไดออไรต์ เป็นต้น

 

          หินแกบโบร (gabbro) เป็นหินเนื้อหยาบสีเข้มดำ ส่วนประกอบทางเคมีเหมือนหินอัคนีประเภทหินบะซอลต์

   ภาพที่ 3.19 หินแกบโบร
   ที่มา: www.drexel.edu/coe/ enggeo/rocks2/gabbro.JPG

 

          หินไดออไรต์ (diorite)

   ภาพที่ 3.20 หินไดออไรต์
   ที่มา: www.drexel.edu/coe/ enggeo/rocks1/diorite.JPG

 

          หินแกรนิต (granite)

   ภาพที่ 3.21 หินแกรนิต
   ที่มา: www.nilesaudio.com/ press/images/RS8-Granite.jpg แกรนิต

 


        การตกผลึกของหินหนืด (crystallization of magma)

          หินหนืดเป็นของเหลวร้อน มีไอออนเคลื่อนที่อยู่ภายในอย่างอิสระและไม่เป็นระเบียบ ขณะที่หินหนืดเย็นตัวลง การเคลื่อนที่ของไอออนจะช้ามาก และจะมีการจัดเรียงตัวเองให้เป็นระเบียบมากขึ้น กระบวนการนี้เรียกว่าการตกผลึก (crystallization)

          เอ็น แอล โบเวน (N.L.Sowen) และคณะได้ศึกษาลำดับการเกิดขึ้นของแร่ซิลิเกตที่พบทั่วๆ ไปโดยได้ทดลองเกี่ยวกับกระบวนการตกผลึก ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น และการหลอมของแร่ต่างๆ จนเมื่อ ค.ศ. 1928 จึงได้เสนอทฤษฎีที่เรียกว่า ชุดปฏิกิริยาของโบเวน (Bowen’s reaction series) ดังภาพที่ 3.22

 

 


ภาพที่ 3.22 ปฏิกิริยาของโบเวน
ที่มา : http://jersey.uoregon.edu/~mstrick/AskGeoMan/geoQuerry32.html

 

 

         เนื้อของหินอัคนี และส่วนประกอบของแร่ จะเป็นตัวกำหนดหรือบ่งบอกชนิดของหินอัคนี ต่าง ๆ ได้ กระบวนการในการแยกตัวของหินหนืด โดยมีการตกผลึกแยกส่วนเป็นหลัก 3 กลุ่มย่อยดังนี้


         1. felsic igneous rocks คือ หินอัคนีมีสีจาง
         2. intermediate igneous rocks คือ หินอัคนีมีสีปานกลาง
         3. mafic igneous rocks คือ หินอัคนีมีสีเข้ม

 

          หินอัคนีทั้ง 2 ชนิด คือ หินอัคนีพุ และหินอัคนีแทรกซอน สามารถนำมาจัดกลุ่มได้ 3 กลุ่ม แต่ละกลุ่มจะมีความเหมือนกันในแง่ของส่วนประกอบทางแร่ (เนื้อหินต่างกัน) ตัวอย่างเช่น

 

ชนิดของหิน
หินอัคนีพุ
หินอัคนีแทรกซอน
felsic igneous rocks
ไรโอไลต์
แกรนิต
intermediate igneous rocks
แอนดีไซต์
ไดออไรต์
mafic igneous rocks
บะซอลต์
แกบโบร

 

          แต่ในความเป็นจริงนั้น บางครั้งการตกผลึกของแร่ ณ ช่วงอุณหภูมิหนึ่งนั้นมักคาบเกี่ยวกัน (overlapping ) ดังนั้นจึงเป็นการยากที่จะกำหนดให้ชัดเจนว่าหินอัคนีแต่ละชนิดนั้นประกอบด้วยแร่ใดได้บ้าง ยกตัวอย่างเช่น แร่ฮอร์นเบลน (hornblende) เกิดใน intermediate rock เป็นส่วนใหญ่แต่ก็อาจเกิดใน felsic หรือ mafic rocks ได้บ้าง อย่างไรก็ตาม แร่ที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่ามักไม่เกิดปะปนอยู่กับแร่ที่เกิดในอุณหภูมิต่ำ

 

2. หินชั้น (sedimentary rock)    


          เกิดจากการสะสม และทับถมตัวกันของตะกอนจำพวกเศษหิน แร่ กรวด ทราย ดิน โคลน ที่ผุพังจากหินเดิม ทั้งหินอัคนี และหินแปร โดยตัวการต่างๆ คือ น้ำ ลม น้ำแข็ง คลื่นในทะเล และมหาสมุทร ตะกอนอาจตกจมก่อนหลัง ตามที่ต่างๆ แล้วแต่ขนาด และกระแสน้ำ ตะกอนขนาดใหญ่กว่าจะทับถมกลายเป็นหินกรวด หินทราย และโคลน และถูกพัดพาไปไกล กลายป็นหินดินดาน โดยตะกอนที่ละลายไปกับน้ำจะตกผลึกทับถมกันเป็นชั้นๆ กลายเป็นหินปูน โดยน้ำที่มีแร่ธาตุละลาย จะแทรกซึมลงไปในระหว่างเม็ดตะกอน จะเป็นตัวเชื่อมประสาน ประกอบกับน้ำหนักกดอัดของชั้นตะกอนเองก็จะทำให้ชั้นตะกอนกลายเป็นหินแข็ง ดังนั้นหินตะกอนจึงมีสภาพเป็นส่วนที่ปกคลุมอยู่บนผิวโลกในลักษณะชั้นบาง ๆ เท่านั้น และจับตัวแข็งกลายเป็นหินตะกอน ได้แก่ หินปูน และหินดินดาน หินตะกอนแบ่งเป็น 3 กลุ่มใหญ่คือ

         1. หินตะกอนชนิดแตกหลุด หรือ clastic (sedimentary ) rocks หมายถึง หินตะกอนที่ประกอบด้วยมวลอนุภาคที่แตกหลุดและพัดพามาจากที่อื่นบางที่เรียกว่า terrigenous (sedimentary) rocks หรือ detritus rocks เช่น หินทราย

ภาพที่ 3.23 หินทราย
ที่มา : www.beg.utexas.edu/.../ graphics/sandstone.htm

 

        2. หินตะกอนชนิดตกผลึก หรือ chemical (sedimentary) rocks หมายถึง หินตะกอนที่เกิดจากการตกผลึกจากสารละลายทางเคมี ณ อุณหภูมิต่ำ บางทีเรียกว่า precipitated (sedimentary) rocks หรือ nonclastic rocks เช่น หินปูน

 

ภาพที่ 3. 24 หินปูน
ที่มา : www.geol.sci.hiroshima-u.ac.jp/.../ limestone.jpg

 

       3. หินตะกอนอินทรีย์ หรือ biological (sedimentary) rocks หมายถึงหินตะกอนที่เกิดจากการสะสมสารอินทรีย์วัตถุโดยส่วนใหญ่ หรือ organic (sedimentary) rocks เช่น ถ่านหิน

 

ภาพที่ 3. 25 ถ่านหิน
ที่มา : www.library.csi.cuny.edu/ dept/as/sed/Coal.jpg

 

 

         นักธรณีวิทยาให้ความสำคัญกับหินชั้นหรือหินตะกอนอย่างยิ่ง เพราะเป็นหินที่บ่งบอกถึงประวัติความเป็นมาของโลกในอดีตได้เป็นอย่างดี ขั้นตอนในการเกิดหินตะกอนนั้นอาจแบ่งได้เป็น 4 กระบวนการ คือ


         1. กระบวนการผุพังสลายตัว (weathering processes) ทำให้หินดั้งเดิมเกิดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ   เช่น   การแตก   หัก  ยุ่ย  สลาย   ผุพัง

        2. กระบวนการกัดกร่อนและพัดพา (erosional and transportational processes) เป็นการเคลื่อนย้ายอนุภาคที่ได้จากกระบวนการผุพัง โดยมีตัวการ เช่น ลม น้ำ ธารน้ำแข็ง แรงโน้มถ่วง หรือจากสิ่งมีชีวิต การเคลื่อนย้ายมี 3 รูปแบบ คือ แบบสารละลาย แบบแขวนลอย และแบบของแข็ง

       3. กระบวนการสะสมตัว ( depositional processes ) กระบวนการนี้มวลอนุภาคทั้งที่เป็นของแข็งและสารละลายที่ถูกพัดพามาจะถูกนำมาสะสมตัวหรือตกตะกอนทับถมกันเรื่อย ๆ

       4. กระบวนการอัดเกาะแน่น ( diagenesis ) หลังจากที่เกิดการตกตะกอนไม่ว่าจะโดยทางเคมีหรือทางกายภาพ ตะกอนเหล่านั้นก็อัดตัวกันแน่น หรือเชื่อมประสานตัวกัน กลายเป็นมวลสารที่เกาะตัวแน่นจนกลายเป็นหินตะกอน

        วัสดุประสานในหินตะกอนได้แก่ ซิลิกา เหล็กออกไซด์ อะลูมิเนียมออกไซด์และแคลเซียมคาร์บอเนต ยกตัวอย่างหินชั้น ได้แก่ หินทราย หินเชิร์ต หินดินดาน และหินกรวดมน เป็นต้น


 

          หินทราย (sandstone)

   ภาพที่ 3.26 หินทราย
   ที่มา : กรมทรัพยากรธรณ

 

          หินเชิร์ต (chert)

   ภาพที่ 3.27 หินเชิร์ต (chert)
   ที่มา : earthnet.bio.ns.ca/ english/glossary/c/chert.html

 

          หินดินดาน (shale)

   ภาพที่ 3.28 หินดินดาน (shale)
   ที่มา : connexion-lanaudiere.qc.ca/. ../images/shale.jpg

          หินกรวดมน (conglomerate)

   ภาพที่ 3.29 หินกรวดมน (conglomerate)
   ที่มา : www.aradon.com.au/ Gemstones1.htm

 

 

          เนื่องจากนักธรณีวิทยาให้ความสำคัญกับหินชั้นมาก ดังนั้นจึงมีวิธีสังเกตลักษณะต่างๆ ที่มักพบกับหินชั้นด้วย เพื่อใช้เป็นตัวบ่งบอกถึงประวัติ และความเป็นมาของโลกในอดีตได้    ตัวอย่างของลักษณะต่างๆ ที่มักจะพบในหินชั้นได้แก่

 

          1. มีการเรียงตัวเป็นชั้น (stratification)

   ภาพที่ 3.30 แสดงการเรียงตัวเป็นชั้นของหินทราย (stratification)
   ภาพถ่ายบริเวณเขื่อนลำปาว จ.กาฬสินธุ์

 

          2. มีริ้วคลื่น (ripple mark)

   ภาพที่ 3.31 แสดงรอยริ้วคลื่น (ripple mark)
   ภาพถ่ายบริเวณลานป่าหินงาม จ.ชัยภูมิ

 

          3. มีรอยระแหง (mud crack)

   ภาพที่ 3.32 แสดงรอยระแหง (mud crack)
   ภาพถ่ายบริเวณอุทยานป่าหินงาม จ.ชัยภูมิ
 

 

          4. มีรอยชั้นเฉียงระดับ (cross bedding)

   ภาพที่ 3.33 แสดงรอยชั้นเฉียงระดับ (cross bedding)
   ภาพถ่ายบริเวณลานป่าหินงาม จ.ชัยภูมิ

 

          5. มีซากดึกดำบรรพ์ (fossil) ของปะการังประเภทต่างๆ

   ภาพที่ 3.34 ซากดึกดำบรรพ์ (fossil) ของปะการัง
   ภาพถ่ายบริเวณเขตห้ามล่าสัตว์เขาสมโภชน์ จ.ลพบุรี
 

 

 

หินชั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร

 

3. หินแปร (metamorphic rock)    

          หินแปรเป็นหินที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงทั้งทางกายภาพ ( อุณหภูมิ ความดัน) และทางเคมี กล่าวคือ เมื่อหินดั้งเดิมถูกแปรสภาพโดยอิทธิพลของความร้อน และความดัน หรืออย่างใดอย่างหนึ่งหรือทั้งสองอย่าง กระบวนการแปรสภาพนี้จะเกิดขึ้นอย่างช้า ๆ

          • การแปรสภาพแบบสัมผัส คือ หินที่เปลี่ยนสภาพโดยความร้อน เช่น หินอัคนีแทรกซอนในเปลือกโลก หรือโดยสัมผัสกับลาวา
          • การแปรสภาพแบบบริเวณไพศาล คือ หินที่เปลี่ยนสภาพโดยความดันหรือแรงดันสูง มักเกิดบริเวณส่วนกลางของเทือกเขาที่เกิดโดยการโค้งงอซึ่งถูกแรงอัดสูง หินแปรอาจเกิดจากหินอัคนี หินตะกอน หรือแม้แต่หินแปรเอง ขบวนการแปรสภาพหินแบบนี้มีด้วยกัน 3 แบบคือ

          1. การตกผลึกใหม่ (recrystallization)  หมายถึง  กระบวนการซึ่งแร่ในหินเดิมเปลี่ยนแปลงเป็นผลึกแร่เดิมที่มีขนาดใหญ่ขึ้นด้วย กระบวนการนี้ให้หินปูนชนิดเนื้อเนียน ผลึกเล็กมากเกิดจากการตกผลึกใหม่เป็นผลึก calcite ที่สานเกี่ยวกันเห็นชัดขึ้นแปรเปลี่ยนไปเป็นหินอ่อน (marble)

          2. การรวมตัวทางเคมี (chemical recombination )  หมายถึง  กระบวนการที่ส่วนประกอบทางเคมีของแร่ตั้งแต่สองชนิดในหินข้างเคียงเกิดการรวมตัวจนเกิดเป็นแร่ใหม่ โดยไม่มีสารใหม่จากที่อื่นเข้ามาเกี่ยวข้อง เช่นแร่ควอตซ์ (quartz) และแคลไซต์ (calcite) ในหินข้างเคียงนั้น ที่อุณหภูมิ และความดันสูงจะเกิดการเปลี่ยนแปลงไปเป็นแร่โวลลาสโทไนต์ (wollastonite)

          3. การเข้าแทนที่ทางเคมี (chemical replacement)  หมายถึง  กระบวนการที่สารใหม่จากหินหนืดหลอมละลายเข้าไปแทนที่รวมกับแร่เดิมในหินข้างเคียงทำให้เกิดเป็นแร่ใหม่ขึ้น    ในกรณีเช่นนี้สารใหม่โดยเฉพาะไอสาร   ซึ่งอาจเป็นสารจำพวกโลหะจากหินหนืดเข้าทำปฏิกริยากับหินข้างเคียง หรือเข้าแทนที่สารในหินข้างเคียง ทำให้เกิดเป็นแร่ที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจได้  เช่น  แร่เหล็ก  และแร่ฟลูออไรต์

ตัวอย่างของหินแปร เช่น หินชนวน หินไนส์ หินอ่อน หินควอตซ์ไซต์ เป็นต้น


           หินชนวน
   ภาพที่ 3.35 หินชนวน
    ภาพถ่ายบริเวณเขาบันไดม้า อ.ปากช่อง จ.นครราชสีมา

          หินไนส์ (gneiss)
   ภาพที่ 3.36 หินไนส์
   ที่มา : กรมทรัพยากรธรณี

          หินแคลก์-ซิลิเกต (calc-silicate)
   ภาพที่ 3.37 หินแคลก์-ซิลิเกต (calc-silicate)
   ที่มา: กรมทรัพยากรธรณ


          ควอตซ์ไซต์ (quartzite)
   ภาพที่ 3.38 ควอตซ์ไซต์ (quartzite)
   ที่มา : www.mii.org/Minerals/ photoqtz2.html
 
          หินอ่อน (marble)
   ภาพที่ 3.39 หินอ่อน (marble)
   ที่มา : www.pitt.edu/.../ Marble/MarbleWhite.jpg
 
          หินชีสต์ (schist)
   ภาพที่ 3.40 หินชีสต์ (schist)
   ที่มา : eprentice.sdsu.edu/.../ images/SCHIST.JPG
 
      
     หินแต่ละชนิด มีลักษณะทางกายภาพค่อนข้างเป็นเอกลักษณ์ตามสมบัติทางกายภาพของแร่ประกอบหินต่างๆ สัดส่วนของแร่ประกอบหินเนื้อหิน และโครงสร้างหิน หินที่ประกอบด้วยแร่หลักๆ เพียงหนึ่งชนิด สมบัติทางกายภาพของแร่ประกอบ หินนั้นก็จะเป็นสมบัติทางกายภาพของหินนั้นด้วย ในการตรวจสอบและจำแนกชนิดของหินนั้นเราจำเป็นต้องใช้การพินิจพิเคราะห์ เช่นเดียวกับการจำแนกหิน แต่อาจจะซับซ้อนกว่าบ้างเพราะหินส่วนใหญ่ประกอบด้วยแร่หลายชนิด เศษหินชนิดต่างๆ เศษตะกอน ความแข็ง สี ลักษณะเนื้อหิน การเรียงตัวของเม็ดแร่ ฯลฯ

 

 

จงอธิบายการเกิดของหินแปร ตามความเข้าใจ และลองตรวจสอบคำตอบของท่านในวัฏจักรหินดูนะครับ