หินและแร่ธาตุระดับมัธยมต้น

หิน (Rocks) 

คือมวลของแข็งที่ประกอบไปด้วยแร่ชนิดเดียวกันหรือหลายชนิดรวมตัวกันอยู่ตามธรรมชาติเปลือกโลกส่วนใหญ่มักเป็นแร่ตระกูลซิลิเกตนอกจากนั้นยังมีแร่ตระกูลคาร์บอเนตเนื่องจากบรรยากาศโลกในอดีตส่วนใหญ่เป็นคาร์บอนไดออกไซด์น้ำฝนได้ละลายคาร์บอนไดออกไซด์บนบรรยากาศลงมาสะสมบนพื้นดินและมหาสมุทรสิ่งมีชีวิตอาศัยคาร์บอนสร้างธาตุอาหารและร่างกายแพลงตอนบางชนิดอาศัยซิลิกาสร้างเปลือกเมื่อตายลงทับถมกันเป็นตะกอน

วัฏจักรหิน (Rock cycle)

เมื่อหินหนืดร้อนภายในโลก(Magma)และหินหนืดร้อนบนพื้นผิวโลก(Lava)เย็นตัวลงกลายเป็น หินอัคนี ลมฟ้าอากาศ น้ำ และแสงแดด ทำให้หินผุพังสึกกร่อนเป็นตะกอน ทับถมกันเป็นเวลานานหลายล้านปีแรงดันและปฏิกิริยาเคมีทำให้เกิดการรวมตัวเป็นหินตะกอนหรือหินชั้นการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลกและความร้อนจากแมนเทิลข้างล่างทำให้เกิดการแปรสภาพเป็นหินแปรกระบวนการเหล่านี้เกิดขึ้นเป็นวงรอบเรียกว่าวัฏจักรหิน(Rockcycle)อย่างไรก็ตามกระบวนการไม่จำเป็นต้องเรียงลำดับ หินอัคนี หินชั้น และหินแปร การเปลี่ยนแปลงประเภทหินอาจเกิดขึ้นย้อนกลับไปมาได้ ขึ้นอยู่กับปัจจัยแวดล้อม

ประเภทของหิน

นักธรณีวิทยาแบ่งหินออกเป็น 3 ประเภท ตามลักษณะการเกิด คือ

• หินอัคนี
• หินแปร
• หินตะกอน

หินอัคนี

   หินอัคนี (Igneous rocks) 
เป็นหินที่เกิดจากการแข็งตัวของหินหนืด (Magma) จากชั้นแมนเทิลที่โผล่ขึ้นมา เราแบ่งหินอัคนีตามแหล่งที่มาออกเป็น 2 ประเภท คือ

• หินอัคนีแทรกซอน (Intrusive igneous rocks) เป็นหินที่เกิดจากหินหนืดที่เย็นตัวลงภายในเปลือกโลกอย่างช้าๆ ทำให้ผลึกแร่มีขนาดใหญ่ และเนื้อหยาบ เช่น หินแกรนิต หินไดออไรต์ และหินแกรโบร
• หินอัคนีพุ (Extrusive ingneous rocks) บางทีเรียกว่า หินภูเขาไฟ เป็นหินหนืดที่เกิดจากลาวาบนพื้นผิวโลกเย็นตัวอย่างรวดเร็ว ทำให้ผลึกมีขนาดเล็ก และเนื้อละเอียด เช่น หินบะซอลต์ หินไรออไรต์ และหินแอนดีไซต์

หินตะกอน

    หินตะกอน หรือ หินชั้น (Sedimentary rocks) 
เป็น หินที่ถูกแสงแดด ลมฟ้าอากาศ และน้ำ หรือ ถูกกระแทก แล้วแตกเป็นก้อนเล็กๆ หรือผุกร่อน เสื่อมสภาพลง เศษหินที่ผุพังทั้งอนุภาคใหญ่และเล็กถูกพัดพาไปสะสมอัดตัวกัน เป็นชั้นๆ เกิดความกดดันและปฏิกิริยาเคมีจนกลับกลายเป็นหินอีกครั้ง ซึ่งปัจจัยที่ทำให้เกิดหินตะกอนหรือหินชั้น คือ การผุพัง (Weathering) การกร่อน (Erosion) และการพัดพา (Transportation)

หินแปร

    หินแปร (metamorphic rocks)
คือ หินที่แปรสภาพไปจากโดยการกระทำของความร้อน แรงดัน และปฏิกิริยาเคมี หินแปรบางชนิดยังแสดงเค้าเดิม บางชนิดผิดไปจากเดิมมากจนต้องอาศัยดูรายละเอียดของเนื้อใน หรือสภาพสิ่งแวดล้อมจึงจะทราบที่มา อย่างไรก็ตามหินแปรชนิดหนึ่งๆ จะมีองค์ประกอบเดียวกันกับหินต้นกำเนิด แต่อาจจะมีการตกผลึกของแร่ใหม่ เช่น หินชนวนแปรมาจากหินดินดาน หินอ่อนแปรมาจากหินปูน เป็นต้น หินแปรส่วนใหญ่เกิดขึ้นในระดับลึกใต้เปลือกโลกหลายกิโลเมตร ที่ซึ่งมีความดันสูงและอยู่ใกล้กลับหินหนืดร้อนในชั้นแอสทีโนสเฟียร์ แต่การแปรสภาพในบริเวณใกล้พื้นผิวโลกเนื่องจากสิ่งแวดล้อมโดยรอบก็คงมี นักธรณีวิทยาแบ่งการแปรสภาพออกเป็น 2 ประเภท

1. การแปรสภาพแบบสัมผัส (Contact Metamorphism) 
เกิดเนื่องจากหินหลอมเหลวแทรกเข้าไปในเปลือกโลก ความร้อนและสารละลายจากหินหลอมเหลวเข้าไปทำปฏิกิริยากับหินรอบๆ การแปรสภาพลักษณะนี้เกิดขึ้นเฉพาะรอบๆบริเวณที่ให้ความร้อนหรือสารละลาย ความรุนแรงของการแปรสภาพมากที่สุดที่จุดสัมผัสและลดลงเมื่อห่างออกไป

2. การแปรสภาพแบบภูมิภาค (Regional Metamorphism) 
เกิดขึ้นที่ระดับลึกใต้เปลือกโลก อาศัยทั้งความดันและอุณหภูมิสูงในการแปรสภาพ ขณะแปรสภาพจะมีแร่เกิดใหม่หลายชนิด มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและลักษณะการจัดเรียงตัวของเม็ดแร่ หินที่ได้จะแสดงลักษณะการเรียงตัว (Foloiation) ของเม็ดแร่ที่เป็นแผ่นหรือเป็นแท่งอย่างเป็นระเบียบ หรือมีการแยกเป็นชั้นของแร่สีเข้มและแร่สีจาง การแปรสภาพในลักษณะนี้จะเกิดเป็นบริเวณกว้าง

แร่

    แร่ (Mineral) 
หมายถึง ธาตุหรือสารประกอบอนินทรีย์ ( ไม่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต) ที่มีสถานะเป็นของแข็ง เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติและมีโครงสร้างภายในที่เป็นผลึก มีสูตรเคมีและสมบัติอื่นๆ ที่แน่นอนหรือเปลี่ยนแปลงได้ในวงจำกัด ตัวอย่างเช่น แร่เฮไลต์ ( เกลือ) เป็นสารประกอบ (Compound) ซึ่งประกอบด้วยอะตอมของโซเดียมและคลอรีนจำนวนเท่ากัน เกาะตัวกันอยู่ ทั้งนี้ผลึกเกลือขนาดเท่าหัวเข็มหมุด ประกอบด้วยโซเดียมคลอไรด์หลายล้านโมเลกุล

คุณสมบัติทางกายภาพของแร่

• ผลึก (Crystal) 

หมายถึง ของแข็งที่มีเนื้อเดียวกัน มีรูปทรงสามมิติ ผิวหน้าแต่ด้านเป็นระนาบ ซึ่งเป็นผลมาจากการจัดตัวของอะตอมหรือโมเลกุลของธาตุที่ประกอบอยู่ในของแข็งนั้นอย่างมีแบบแผน

• แนวแตกเรียบ (Clevage) 

หมายถึง รอยที่แตกเป็นระนาบเรียบตามโครงสร้างอะตอมในผลึกแร่

• แนวแตกประชิด (Fracture) 

หมายถึง แนวแตกบางๆ ซึ่งปรากฏเป็นแนวขนานบางๆ หลายแนวบนเนื้อแร่ และมิได้อยู่ในระนาบเดียวกับแนวแตกเรียบ

• ความถ่วงจำเพาะ (Specific Gravity) 

เป็นอัตราส่วนระหว่างน้ำหนักของสสารต่อน้ำหนักของน้ำ ณ อุณหภูมิหนึ่งๆ

• ความแข็ง (Hardness) 

มาตราความแข็งของแร่ตามระบบสเกลของโมล (Mol’s scale) ประกอบด้วยแร่มาตรฐาน 10 ชนิด เรียงลำดับตั้งแต่แร่ที่ทนทานต่อการขูดขีดน้อยที่สุด ถึงมากที่สุด ตามตาราง

• สี (Color) 

เป็นคุณสมบัติที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดแต่เชื่อถือไม่ได้ แร่บางชนิดเช่น แร่ควอรตซ์ (SiO2) ปกติใสไม่มีสี แต่ที่พบเห็นส่วนมากจะมีสีขาว เหลือง ชมพู หรือดำ เนื่องมีสารอื่นเจือปนทำให้ไม่บริสุทธิ์ แร่คอรันดัม (Al2O3) โดยปกติมีสีขาวอมน้ำตาลขุ่น แต่เมื่อมีธาตุโครเมียมจำนวนเล็กน้อยเจือปน ก็จะมีสีแดงเรียกว่า “ ทับทิม” (Ruby) หรือถ้ามีธาตุเหล็กเจือปน ก็จะมีสีน้ำเงินเรียกว่า “ ไพลิน” (Sapphire)

• สีผงละเอียด (Streak) 

เป็นคุณสมบัติเฉพาะตัวของแร่แต่ละชนิด เมื่อนำแร่มาขีดบนแผ่นกระเบื้อง ( ที่ไม่เคลือบ) จะเห็นสีของรอยขีดติดอยู่แผ่นกระเบื้อง ซึ่งอาจมีสีไม่เหมือนกับชิ้นแร่ก็ได้

• ความวาว (Luster) 

หมายถึง คุณสมบัติในการสะท้อนแสงของผิวแร่ ความวาวมีหลายแบบ เช่น วาวแบบโลหะ แบบมุก แบบเพชร แบบน้ำมัน แบบแก้ว เป็นต้น

• ความเป็นโลหะและอโลหะ (Metal and Nonmetal) 

เป็นสมบัติพื้นฐานของแร่ ต่างๆ ที่มีความแตกต่างกันในด้านสมบัติ ความเป็นโลหะและอโลหะ เช่น การนำไฟฟ้า การนำความร้อน การเกิดสารประกอบ เป็นต้น

แหล่งที่มา. http://www.nakhamwit.ac.th/pingpong_web/Soil_Rock.htm