หิน การลำดับชั้นหิน
posted on 04 Jul 2008 23:59 by uglypandaหินอัคนี (Igneous Rock)
เกิดจากหินหนืดที่อยู่ใต้เปลือกโลกแทรกดันขึ้นมาแล้วตกผลึกเป็นแร่ต่างๆ และเย็นตัวลงจับตัวแน่นเป็นหินที่ผิวโลก แบ่งเป็น 2 ชนิดคือ- หินอัคนีแทรกซอน (Intrusive Igneous Rock) เกิดจากการเย็นตัวลงอย่างช้า ๆ ของหินหนืดใต้เปลือกโลก มีผลึกแร่ขนาดใหญ่ (>1 มิลลิเมตร) เช่นหินแกรนิต (Granite) หินไดออไรต์ (Diorite) หินแกบโบร (Gabbro)
- หินอัคนีพุ (Extruisive Igneous Rock) หรือหินภูเขาไฟ (Volcanic Rock) เกิดจากการเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วของหินหนืดที่ดันตัวพุออกมานอกผิวโลกเป็นลาวา (Lava) ผลึกแร่มีขนาดเล็กหรือไม่เกิดผลึกเลยเช่น หินบะซอลต์ (Basalt) หินแอนดีไซต์ (Andesite) หินไรโอไลต์ (Rhyolite)
หินชั้นหรือหินตะกอน (Sedimentary Rock)
เกิดจากการทับถม และสะสมตัวของตะกอนต่างๆ ได้แก่ เศษหิน แร่ กรวด ทราย ดินที่ผุพังหรือสึกกร่อนถูกชะละลายมาจากหินเดิม โดยตัวการธรรมชาติ คือ ธารน้ำ ลม ธารน้ำแข็งหรือคลื่นในทะเล พัดพาไปทับถมและแข็งตัวเป็นหินในแอ่งสะสมตัวหินชนิดนี้แบ่งตามลักษณะเนื้อหินได้ 2 ชนิดใหญ่ ๆ คือ
- หินชั้นเนื้อประสม (Clastic Sedimentary Rock) เป็นหินชั้นที่เนื้อเดิมของตะกอน พวกกรวด ทราย เศษหินและดิน ยังคงสภาพอยู่ให้พิสูจน์ได้ เช่น หินทราย (Sandstone) หินดินดาน (Shale) หินกรวดมน (Conglomerate) เป็นต้น
- หินเนื้อประสาน (Nonclastic Sedimentary Rock) เป็นหินที่เกิดจากการตกผลึกทางเคมี หรือจากสิ่งมีชีวิต มีเนื้อประสานกันแน่นไม่สามารถพิสูจน์สภาพเดิมได้ เช่น หินปูน (Limestone) หินเชิร์ต (Chert) เกลือหิน (Rock Salte) ถ่านหิน (Coal) เป็นต้น
หินแปร (Metamorphic Rock)
เกิดจากการแปรสภาพโดยการกระทำของความร้อน ความดันและปฏิกิริยาทางเคมี ทำให้เนื้อหิน แร่ประกอบหินและโครงสร้างเปลี่ยนไปจากเดิม การแปรสภาพของหินจะอยู่ในสถานะของของแข็ง ซึ่งจัดแบ่งออกเป็น 2 แบบ คือ
- การแปรสภาพบริเวณไพศาล (Regional metamorphism) เกิดเป็นบริเวณกว้างโดยมีความร้อนและความดันทำให้เกิดแร่ใหม่หรือผลึกใหม่เกิดขึ้น มีการจัดเรียงตัวของแร่ใหม่ และแสดงริ้วขนาน (Foliation) อันเนื่องมาจากแร่เดิมถูกบีบอัดจนเรียงตัวเป็นแนวหรือแถบขนานกัน เช่น หินไนส์ (Gneiss) หินชีสต์ (Schist) และหินชนวน (Slate) เป็นต้น
- การแปรสภาพสัมผัส (Contact metamorphism) เกิดจากการแปรสภาพโดยความร้อนและปฏิกิริยาทางเคมีของสารละลายที่ขึ้นมากับหินหนืดมาสัมผัสกับหินท้องที่ ไม่มีอิทธิพลของความดันมากนัก ปฏิกิริยาทางเคมีอาจทำให้ได้แร่ใหม่บางส่วนหรือเกิดแร่ใหม่แทนที่แร่ในหินเดิม หินแปรที่เกิดขึ้นจะมีการจัดเรียงตัวของแร่ใหม่ ไม่แสดงริ้วขนาน (Nonfoliation) เช่น หินอ่อน (Marble) หินควอตไซต์ (Quartzite) อายุของหิน ในช่วงแรกที่ได้มีการศึกษาทางธรณีวิทยาแบบวิทยาศาสตร์ คนส่วนใหญ่เชื่อว่าโลกมีอายุเพียงไม่กี่พันปี ต่อมาช่วงกลางปี ค.ศ.1800 นักวิทยาศาสตร์ทราบว่าโลกมีอายุเก่าแก่กว่านั้นมาก แต่ไม่มีใครทราบว่าโลกมีอายุเท่าใดแน่และไม่ได้เป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์ จนเมื่อ ชาร์ล ดาร์วิน ตีพิมพ์บทความ Origin of Species ในปีค.ศ.1859 ซึ่งระบุว่าโลกมีอายุหลายร้อยล้านปี จึงทำให้นักธรณีวิทยาทั้งหลายเริ่มตรวจสอบอายุของโลก ในปี 1860 นักธรณีวิทยาชื่อ จอห์น ฟิลลิป ได้พยายามตรวจวัดอายุของโลกอย่างจริงจังเป็นครั้งแรก เขาประมาณว่าเปลือกโลกได้เกิดขึ้นเมื่อประมาณ 96 ล้านปีที่แล้ว ทฤษฎีนี้ขัดแย้งกับแนวคิดของชาร์ล ดาร์วิน และอีกไม่กี่ปีต่อมาเมื่อนักฟิสิกส์ชาวสก๊อตชื่อวิลเลียม ทอมสันซึ่งต่อมาได้เป็นลอร์ดเคลวิน ได้ทำการคำนวณอายุของโลกโดยอาศัยเวลาที่ดาวเคราะห์ใช้ในการเย็นตัวลงจากสภาพร้อนหลอมเหลวในระยะเริ่มต้นจนถึงอุณหภูมิปัจจุบัน ซึ่งเขาก็ได้ตัวเลขเท่ากับ 98 ล้านปี แต่ 30 ปีต่อมาเขาได้ลดการประมาณของเขาเป็น 24 ล้านปี จะเห็นได้ว่าการประมาณอายุของโลกในระยะแรกๆ นี้มีความแตกต่างหลากหลายมาก และในปัจจุบันนี้เราทราบกันแล้วว่าส่วนใหญ่ไม่ถูกต้อง การค้นพบC-14ซึ่งใช้ในการหาอายุของโลกได้ในช่วงต้นคริสศตวรรษที่ 20 ทำให้สามารถประมาณอายุของโลกได้ถูกต้องมากยิ่งขึ้น และทุกวันนี้นักวิทยาศาสตร์โดยทั่วไปยอมรับว่าโลกเรามีอายุประมาณ 4.5 พันล้านปี
การวัดอายุโดยวิธีกัมมันตรังสี (radioactive dating) เป็นวิธีตรวจสอบอายุที่ใช้กันโดยทั่วไป อย่างไรก็ดีแม้ว่าวิธีจะมีประโยชน์มากในการประมาณอายุของหินต่างๆ แต่วิธีนี้ต้องใช้เทคนิคต่างๆที่ต้องการความแม่นยำอย่างสูง และสามารถใช้หาอายุได้เฉพาะในช่วงขอบเขตหนึ่งเท่านั้น(เพิ่มขึ้นตามอายุหินที่นำมาตรวจสอบ) ยิ่งไปกว่านั้นวิธีนี้ไม่สามารถบอกถึงเหตุการณ์จริงที่เกิดขึ้นขณะนั้นได้ ด้วยเหตุผลเหล่านี้นักธรณีวิทยาจึงยังคงใช้วิธีเก่าเช่น การศึกษาชั้นหิน การศึกษาซากดึกดำบรรพ์และศึกษาจากกระบวนการทางธรณีวิทยาที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ในโลกตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบันเช่น การเกิดการสึกกร่อน การพัดพาทับถม การเกิดหินชั้น หรือการเกิดภูเขาไฟระเบิด และจากการศึกษาวิเคราะห์หินในเปลือกโลก มาช่วยในการทำนายสภาวะแวดล้อมของโลกหรือเหตุการณ์ในอดีต
ลำดับชั้นหิน
บนพื้นผิวโลกของเรา มีหินที่เกิดเป็นชั้น ๆ คลุมพื้นที่ประมาณสามในสี่ของพื้นที่ทั้งหมด ดังนั้นหินชั้นและการจัดเรียงลำดับของมันจึงมีความสำคัญเป็นอย่างมากและเป็นข้อมูลพื้นฐานแก่วิชาธรณีวิทยาสาขาอื่น ๆ เนื่องจากปรากฏการณ์ต่าง ๆ ในอดีตจะถูกบันทึกไว้ในชั้นหิน การศึกษาลำดับชั้นหินจึงสามารถทำให้เราเข้าใจเกี่ยวกับธรณีวิทยาประวัติในบริเวณนั้นๆ และนำไปสู่การค้นพบแหล่งแร่เศรษฐกิจและแหล่งเชื้อเพลิงธรรมชาติ เช่น น้ำมันดิบและก๊าซธรรมชาติได้ เมื่อเราสามารถอ่านปรากฏการณ์ต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นในอดีตตามลำดับการเกิดก่อนหลังแล้ว เราก็ได้ลำดับเวลา (time sequence) ของปรากฏการณ์นั้น ๆ ซึ่งเป็นตารางเวลาเปรียบเทียบ (relative time scale) แสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์หนึ่ง ๆ เกิดขึ้นก่อนหรือหลังปรากฏการณ์อื่น ๆ อย่างไร ในการคำนวณหาว่าปรากฏการณ์ในอดีตได้เกิดขึ้นมาแล้วนานเท่าใดนั้น เราต้องวัดถอยหลัง ไปจากปรากฏการณ์หนึ่งๆ ที่ทราบอายุแน่นอนก่อน เช่น เราอาจจะหาอายุปรากฏการณ์ในอดีตโดยเทียบกับยุคปัจจุบันเราเรียกวิธีการนี้ว่าการหาเวลาหรืออายุที่วัดได้(Measured time scale) ซึ่งเวลาที่วัดได้นี้จะบอกเราว่าปรากฏการณ์ในอดีตนั้น ๆ ได้เกิดขึ้นมานานเท่าใดแล้วจากยุคปัจจุบัน หลักการเบื้องต้นของการเรียงลำดับชั้นหินการศึกษาวิจัย เกี่ยวกับลำดับชั้นหินอาศัยหลักการวางตัวซ้อนทับ (Law of Superposition)ประโยชน์ของหิน
-หินพัมมิซ (Pumice) เป็นหินแก้วภูเขาไฟชนิดหนึ่งซึ่งมีฟองก๊าซเล็กๆ อยู่ในเนื้อมากมายจนโพรกคล้ายฟองน้ำ มีส่วนประกอบเหมือนหินไรโอไลต์ มีน้ำหนักเบา ลอยน้ำได้ ชาวบ้านเรียกว่า หินส้ม ใช้ขัดถูภาชนะทำให้มีผิววาว
-หินควอร์ตไซต์ (Quartzite) เกิดจากการแปรสภาพของหินทราย ใช้เป็นวัสดุก่อสร้างและ ใช้ในอุตสาหกรรมแก้ว
-หินชนวน (Slate) เกิดจากการแปรสภาพของหินดินดาน ประโยชน์ : กระดานชนวน แผ่นมุงหลังคา
-หินแกรนิต หินอัคนีแทรกซอน ลายดอก สีชมพู เกิดจากหินหนืดเย็นตัวที่ระดับลึกใต้ดิน ประโยชน์ : วัสดุก่อสร้าง หินประดับ ครกหิน
-หินบะซอลต์ (Basalt) เป็นหินอัคนีพุ สีเข้ม เกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟ ประโยชน์ : เป็นแหล่งพลอย ทำถนน
-หินแอนดีไซต์ (Andesite) หินอัคนีพุ สีเข้มปานกลาง เกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟ ประโยชน์ : วัสดุก่อสร้าง หินประดับ ครกหิน
-หินอ่อน (Marble) เกิดจากการแปรสภาพของหินปูน ประโยชน์ : หินประดับ แก้ดินเปรี้ยว บดเป็นผงผสมยาสีฟัน กระดาษ สี และอาหารสัตว์
-หินสบู่ (Soapstone) เกิดจากการแปรสภาพของหินอัคนีแทรกซอนที่มีธาตุแมกนีเซียมสูง ประโยชน์ : ทำแป้งผัดหน้า แป้งเด็ก วัสดุทนไฟ เครื่องปั้นดินเผา
-หินกรวดมน (Congromorate) เป็นหินเนื้อหยาบเกิดจากตะกอนซึ่งเป็นหิน กรวด ทราย ที่ถูกกระแสน้ำพัดพามาอยู่รวมกัน สารละลายในน้ำใต้ดินทำตัวเป็นซิเมนต์ประสานให้อนุภาคใหญ่เล็กเหล่านี้ เกาะตัวกันเป็นก้อนหิน
- หินทราย (Sandstone) เป็นหินตะกอนเนื้อละเอียดปานกลาง เกิดจากการทับถมตัวของทราย มีองค์ประกอบหลักเป็นแร่ควอรตซ์ คนโบราณใช้หินทรายแกะสลัก สร้างปราสาท และทำหินลับมีด
-หินดินดาน (Shale) เป็นหินตะกอนเนื้อละเอียดมาก เนื่องจากประกอบด้วยอนุภาคทรายแป้งและอนุภาคดินเหนียวทับถมกันเป็นชั้นบางๆ ขนานกัน เมื่อทุบหินจะแตกตัวตามรอยชั้น (ฟอสซิลมีอยู่ในหินดินดาน) ดินเหนียวที่เกิดดินดานใช้ทำเครื่องปั้นดินเผา
-หินปูน (Limestone) เป็นหินตะกอนคาร์บอเนต เกิดจากการทับถมของตะกอนคาร์บอเนตในท้องทะเล ทั้งจากสารอนินทรีย์ และซากสิ่งมีชีวิต เช่น ปะการัง และกระดองของสัตว์ทะเล ซึ่งถับถมกันภายใต้ความกดดันและตกผลึกใหม่เป็นแร่แคลไซต์จึงทำปฏิกิริยากับกรด หินปูนใช้ทำเป็นปูนซิเมนต์ และใช้ในการก่อสร้าง