หินแปร
รายละเอียด
- การเกิดผลึกใหม (recrystallization) การตกผลึกใหมเพื่อใหไดขนาดที่หยาบกวา ซึ่งจะเกิดขึ้นในหินที่ประกอบดวยแรชนิดเดียว
- การจดเรียงตัวใหม่ (reorganization) การจัดส่วนประกอบของหินเดิมเพื่อให้ไดแร่ใหม่
- การรวมตัวกันใหม (recombination) การรวมตัวของหินเดิมกับสารที่เพิ่มเขาไปทําใหเกิดแรใหม
- การแทนที่ (replacement) การแทนที่แรในหินเดิมดวยสารที่เพิ่มเขาไปชวงการแปรสภาพ
- การบดของเม็ดแร (crushing and pulverization) แรในหินเดิมถูกบด ในกรณีที่เกิดรอยเลื่อน
- หินควอร์ตไซต์ (Quartzite) เป็นหินมีความคงทนมากที่สุดชนิดหนึ่ง ประกอบด้วยมวลเนื้อผลึกของเม็ดทรายที่ขนาดไล่เลี่ยกัน ประสานติดกันแนบแน่น เรียกว่า เนื้อเม็ดแปร (granoblastic) หากเกิดจากทรายแก้วบริสุทธิ์จะได้หินควอร์ตไซต์สีขาว แต่มักมีสิ่งเจือปนอาจย้อมให้หินมีสีแดง เหลืองหรือน้ำตาล
- หินอ่อน (Marble) เป็นหินเนื้อผลึก ค่อนข้างเม็ดหยาบ แปรสภาพมาจากหินปูนและหินโดโลไมต์ เกิดจากซากดึกดำบรรพ์โดยหินอ่อนบริสุทธิ์มีสีขาว หากมีสิ่งเจือปนจะทำให้หินอ่อนมีได้หลายสี นำมาทำหินประดับและหินก่อสร้าง ตลอดจนงานแกะสลัก
- หินฮอร์เฟลส์ (Hornfels)คือหินที่มีลักษณะของเนื้อหินที่เม็ดแร่ละเอียดมาก มีขนาดเท่ากัน เรียกว่า เนื้อละเอียดเดียวกัน(hornfelsic) ไม่มีการเรียงตัวของเนื้อหินและไม่สามารถมองเห็นผลึกด้วยตาเปล่าของมนุษย์
- หินชนวน (Slate) เป็นหินมีลักษณะเนื้อละเอียดมาก ผลึกแร่ตรวจไม่พบด้วยตาเปล่า แสดงแนวแตกเรียบแบบหินชนวน (slaty cleavage) และกะเทาะออกเป็นแผ่นเรียบบางได้ง่าย มีได้หลากสีแต่มักสี เทา ดำ เขียว แดง มีประโยชน์ในการนำมาปูทำหลังคา กระดานดำ และทางเท้า
- หินชีสต์ (Schist) มีเม็ดปานกลางถึงหยาบ เกิดขึ้นภายใต้ความดันมหาศาลกว่าหินชนวน ประกอบด้วยแร่ไมกาเป็นหลัก บางครั้งก็มี คลอไรต์ ทัลก์ แกรไฟต์ ฮีมาไทต์ เป็นต้น ที่เรียงตัวเกือบขนานกัน เรียกว่า แนวแตกแบบหินชีสต์(schistosity) บ่อยครั้งที่ปริแยกออกตามชั้นหรือแผ่นบางซึ่งคดงอและแตกหักได้ง่าย เพื่อระบุชื่อหินให้ชัดเจน จึงเรียกชื่อตามจุดเด่นของแร่ที่มองเห็นบนพื้นผิวหิน
- หินฟิลไลต์ (Phyllite) เป็นหินเม็ดละเอียดกว่าหินชีสต์ แต่หยาบกว่าหินชนวน ผิวที่แตกใหม่จะมีลักษณะวาวแบบไหมหรือเป็นมันเงา เนื่องจากมีแร่ไมกาเม็ดละเอียดอยู่ มักเปลี่ยนมาจากหินดินดาน ด้วยความดันมหาศาลกว่าที่หินชนวนได้รับ แต่ไม่รุนแรงเท่าที่เกิดกับหินชีสต์
- หินไนส์ (Gneiss) เป็นหินลายเม็ดหยาบที่เกิดจากแปรสภาพอย่างมาก มีลักษณะแร่สีอ่อน เช่น ควอตซ์ เฟลด์สปาร์ เรียงตัวเป็นแถบเป็นลายสลับกับแถบของแร่สีเข้ม เช่น แร่ไบโอไทต์ ฮอร์นเบลนด์ แถบมีการโค้งงอและบิดเบี้ยว เรียกว่า สภาพเรียงตัวแบบหินไนส์ (gneissosity)
หินแปร (Metamophic rock) คือหินที่แปรสภาพเนื่องจากความร้อน แรงดัน หรือปฏิกิริยาเคมี หินแปรบางชนิดยังคงแสดงเค้าเดิมของหินต้นกำเนิด แต่บางชนิดอาจมีลักษณะแตกต่างไปจากเดิมมากจนต้องอาศัยดูรายละเอียดเนื้อในหรือวิเคราะห์สภาพสิ่งแวดล้อมจึงจะทราบที่มา อย่างไรก็ตามหินแปรชนิดหนึ่งๆ จะมีองค์ประกอบเดียวกันกับหินต้นกำเนิด แต่อาจจะมีการตกผลึกของแร่ใหม่ เช่น หินชนวนแปรมาจากหินดินดาน หินอ่อนแปรมาจากหินปูน เป็นต้น หินแปรส่วนใหญ่เกิดขึ้นในระดับลึกใต้เปลือกโลกหลายกิโลเมตร ที่ซึ่งมีความดันสูงและอยู่ใกล้กลับหินหนืดร้อนในชั้นฐานธรณี อย่างไรก็ตามการแปรสภาพในบริเวณใกล้พื้นผิวโลกเนื่องจากสิ่งแวดล้อมโดยรอบก็ยังมี นักธรณีวิทยาแบ่งการแปรสภาพออกเป็น 4 ประเภท คือ
การแปรสภาพสัมผัส (Contact metamorphism) เป็นการแปรสภาพเพราะความร้อน เกิดขึ้น ณ บริเวณที่หินหนืดร้อนหรือแมกมาแทรกดันขึ้นมาสัมผัสกับหินท้องถิ่น ความร้อนจากแมกมาทำให้หินท้องถิ่นแปรสภาพผิดไปจากเดิม ตัวอย่างเช่น เมื่อหินปูนได้รับความร้อนจากหินอัคนีแทรกซอนซึ่งเกิดขึ้นจากแมกมาก็จะแปรสภาพเป็นหินอ่อน
การแปรสภาพแบบบด (Fault metamorphism) เกิดขึ้นบริเวณรอยเลื่อน แรงเสียดทานที่เกิดจากแผ่นธรณีเคลื่อนที่ผ่านกันทำให้เกิดความร้อนและความดันสูง หินแปรที่เกิดขึ้นโดยวิธีนี้่ ได้แก่ หินไมโลไนต์ หินกรวดเหลี่ยมบด
การแปรสภาพด้วยน้ำร้อน (Hydrothermal Metamorphism) เกิดขึ้นเมื่อน้ำที่ได้รับความร้อนจากหินอัคนีแทรกซอน นำพาประจุให้แทรกซึมเข้าไปในรอยแตกของหิน ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีกับแร่บางชนิดให้เปลี่ยนสภาพไป เช่น แร่เฟลด์สปาร์เปลี่ยนสภาพเป็นแร่เซริไซต์หรือดินขาว แร่ฮอร์นเบลนด์เปลี่ยนสภาพเป็นแร่คลอไรต์ เป็นต้น
ชนิดของหินแปร
1) หินแปรริ้วขนาน
หมายถึงหินแปรที่แสดงลักษณะของเนื้อหินที่มีแร่เรียงตัวขนานกัน เป็นแนวไปตามทิศทางที่ตั้งได้ฉากกับทิศ ทางที่แรงเค้นกระทำ เช่น
หินชนวน เป็นหินมีลักษณะเนื้อละเอียดมาก ผลึกแร่ตรวจไม่พบด้วยตาเปล่า แสดงแนวแตกเรียบแบบหินชนวน (slaty cleavage) และกะเทาะออกเป็นแผ่นเรียบบางได้ง่าย มีได้หลากสีแต่มักสี เทา ดำ เขียว แดง มีประโยชน์ในการนำมาปูทำหลังคา กระดานดำ และทางเท้า
หินชีสต์ มีเม็ดปานกลางถึงหยาบ เกิดขึ้นภายใต้ความดันมหาศาลกว่าหินชนวน ประกอบด้วยแร่ไมกาเป็นหลัก บางครั้งก็มี คลอไรต์ ทัลก์ แกรไฟต์ ฮีมาไทต์ เป็นต้น ที่เรียงตัวเกือบขนานกัน เรียกว่า แนวแตกแบบหินชีสต์(schistosity) บ่อยครั้งที่ปริแยกออกตามชั้นหรือแผ่นบางซึ่งคดงอและแตกหักได้ง่าย เพื่อระบุชื่อหินให้ชัดเจน จึงเรียกชื่อตามจุดเด่นของแร่ที่มองเห็นบนพื้นผิวหิน
หินฟิลไลต์ เป็นหินเม็ดละเอียดกว่าหินชีสต์ แต่หยาบกว่าหินชนวน ผิวที่แตกใหม่จะมีลักษณะวาวแบบไหมหรือเป็นมันเงา เนื่องจากมีแร่ไมกาเม็ดละเอียดอยู่ มักเปลี่ยนมาจากหินดินดาน ด้วยความดันมหาศาลกว่าที่หินชนวนได้รับ แต่ไม่รุนแรงเท่าที่เกิดกับหินชีสต์
หินไนส์ เป็นหินลายเม็ดหยาบที่เกิดจากแปรสภาพอย่างมาก มีลักษณะแร่สีอ่อน เช่น ควอตซ์ เฟลด์สปาร์ เรียงตัวเป็นแถบเป็นลายสลับกับแถบของแร่สีเข้ม เช่น แร่ไบโอไทต์ ฮอร์นเบลนด์ แถบมีการโค้งงอและบิดเบี้ยว เรียกว่า สภาพเรียงตัวแบบหินไนส์ หิทดา้หักดดด(gneissosity)
2) หินไม่เป็นริ้วขนาน
หมายถึงหินแปรที่แสดงลักษณะของเนื้อหินที่มีเม็ดแร่ขนาดเท่ากันทุกอนู ไม่มีการจัดเรียงตัว ทำให้เป็นเนื้อหินลักษณะสมานแน่น มักจะพบในหินที่ประกอบด้วยแร่ชนิดเดียวกัน เช่น
หินควอร์ตไซต์ เป็นหินมีความคงทนมากที่สุดชนิดหนึ่ง ประกอบด้วยมวลเนื้อผลึกของเม็ดทรายที่ขนาดไล่เลี่ยกัน ประสานติดกันแนบแน่น เรียกว่า เนื้อเม็ดแปร (granoblastic) หากเกิดจากทรายแก้วบริสุทธิ์จะได้หินควอร์ตไซต์สีขาว แต่มักมีสิ่งเจือปนอาจย้อมให้หินมีสีแดง เหลืองหรือน้ำตาล
หินอ่อน เป็นหินเนื้อผลึก ค่อนข้างเม็ดหยาบ แปรสภาพมาจากหินปูนและหินโดโลไมต์ เกิดจากซากดึกดำบรรพ์โดยหินอ่อนบริสุทธิ์มีสีขาว หากมีสิ่งเจือปนจะทำให้หินอ่อนมีได้หลายสี นำมาทำหินประดับและหินก่อสร้าง ตลอดจนงานแกะสลัก
หินฮอร์เฟลส์ คือหินที่มีลักษณะของเนื้อหินที่เม็ดแร่ละเอียดมาก มีขนาดเท่ากัน เรียกว่า เนื้อละเอียดเดียวกัน(hornfelsic) ไม่มีการเรียงตัวของเนื้อหินและไม่สามารถมองเห็นผลึกด้วยตาเปล่าของมนุษย์
การแปรสภาพบริเวณไพศาล คือหินที่เปลี่ยนสภาพโดยความดันหรือแรงดันสูง มักเกิดบริเวณส่วนกลางของเทือกเขาที่เกิดโดยการโค้งงอซึ่งถูกแรงอัด สูง หินแปรอาจเกิดจากหินอัคนี หินตะกอน หรือแม้แต่หินแปรเอง ขบวนการแปรสภาพหินแบบนี้ด้วยกัน 3 แบบคือ
1. การตกผลึกใหม่ (Recrystallization) หมายถึงขบวนการซึ่งแร่ในหินเดิมเปลี่ยนแปลงเป็นผลึกแร่เดิมที่มี ขนาดใหญ่ขึ้นด้วย ขบวนการนี้ทำให้หินปูนชนิดเนื้อเนียน ผลึกเล็กมากเกิดจาการตกผลึกใหม่เป็นผลึก Calcite ที่สานเกี่ยวกัน เห็นชัดขึ้นแปรเป็นหินอ่อน (Marble)
2. การรวมตัวทางเคมี (Chemical Recombination ) หมายถึงขบวนการที่ส่วนประกอบทางเคมีของแร่ ตั้งแต่สองชนิดในหินข้างเคียงเกิดการ รวมตัวจนเกิดเป็นแร่ใหม่ โดยไม่มีสารใหม่จากที่อื่นเข้ามาเกี่ยวข้องเช่นแร่ Quartz และ Calcite ในหินข้างเคียงนั้น ณ ที่อุณหภูมิและความดันที่สูง ๆ เปลี่ยนแปลงไปเป็นแร่ Wollastonite
3. การเข้าแทนที่ทางเคมี (Chemical Replacement) หมายถึง ขบวนการที่สารใหม่จากหินหนืดหลอมละลายเข้าไปแทนที่รวมกับแร่เดิมในหินข้างเคียงทำให้เกิดเป็นแร่ใหม่ขึ้น ในกรณีเช่นนี้สารหใม่โดยเฉพาะไอสาร ซึ่งอาจเป็นสาร จำพวกโลหะจากหินหนืดเข้าทำปฏิกริยากับหินข้างเคียงหรือเข้าแทนที่สารใน หินข้างเคียง ทำให้เกิดเป็นแร่ที่มีคุณค่าทาง เศรษฐกิจได้ เช่นแร่เหล็ก แร่ฟลูออไรด์
ปัจจัยที่ทำให้เกิดการแปรสภาพ มี 3 อย่างคือ
1. ความร้อน ทำให้แร่ภายในหินเกิดการตกผลึกใหม่ (recrystallization) ได้ผลึกแร่ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและเกาะกันแน่นขึ้นกว่าเดิม แหล่งที่ให้ความร้อนได้แก่ แมกมา ความร้อนภายในโลก
2. ความกดดัน ทำให้แร่ในหินเกิดการเปลี่ยนแปลง โดยอะตอมภานในแร่อาจถูกอัดกันแน่น เมื่อรวมกับผลของความร้อน อาจเกิดการตกผลึกใหม่ของแร่ที่เป็นแผ่นหรือเป็นแท่ง อาจมีการเรียงตัวกนอย่างเห็นได้ชัด ความกดดันจากน้ำหนักของตะกอนที่ปิดทับอยู่ด้านบน
3. สารว่องไวปฏิกิริยา (Chemically Active Fluid) เป็นสารละลายหรือก๊าซที่เหลือเป็นส่วนสุดท้ายจากการเย็นตัวของหินหลอมเหลว สารว่องไวปฏิกิริยานี้สามารถผ่านเข้าไปในเนื้อหินข้างเคียงและทำปฏิกิริยา ทำให้เกิดแร่ใหม่ขึ้น
การแปรสภาพ หมายถึง การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมีของหิน โดยเปลี่ยนเนื้อหิน โครงสราง และสวนประกอบทางแร เพื่อปรับตัวใหเขากับสภาวะแวดลอมภายในโลก ทังนี้ไม่รวมถึงการเปลี่ยนแปลงอันเป็นผลมาจากการผุพังบนพื้นนผิวโลก การแปรสภาพมีผลทำให้เกิดสิ่งต่างๆ เหล่านี้
ลักษณะการการแปรสภาพ (Metamorphism) มี 2 ลักษณะ ได้แก่
1. การแปรสภาพแบบสัมผัส (Contact Metamorphism) เกิดเนื่องจากหินหลอมเหลวแทรกเข้าไปในเปลือกโลก ความร้อนและสารละลายจากหินหลอมเหลวเข้าไปทำปฏิกิริยากับหินรอบๆ การแปรสภาพลักษณะนี้เกิดขึ้นเฉพาะรอบๆบริเวณที่ให้ความร้อนหรือสารละลาย ความรุนแรงของการแปรสภาพมากที่สุดที่จุดสัมผัสและลดลงเมื่อห่างออกไป
2. การแปรสภาพแบบภูมิภาค (Regional Metamorphism) เกิดขึ้นที่ระดับลึกใต้เปลือกโลก อาศัยทั้งความดันและอุณหภูมิสูงในการแปรสภาพ ขณะแปรสภาพจะมีแร่เกิดใหม่หลายชนิด มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและลักษณะการจัดเรียงตัวของเม็ดแร่ หินที่ได้จะแสดงลักษณะการเรียงตัว (Foloiation) ของเม็ดแร่ที่เป็นแผ่นหรือเป็นแท่งอย่างเป็นระเบียบ หรือมีการแยกเป็นชั้นของแร่สีเข้มและแร่สีจาง การแปรสภาพในลักษณะนี้จะเกิดเป็นบริเวณกว้าง
ลักษณะเนื้อหินของหินแปร (Texture of Metamorphic Rocks)
1. เนื้อหินไม่มีการเรียงตัว (Unfoliated Texture) อาจเป็นหินที่มีผลึกขนาดเล็กหรือใหญ่ก็ได้ ผลึกมักไม่เป็นแผ่นหรือเป็นแท่งที่จะสามารถทำให้เกิดการเรียงตัวให้เห็น แสดงลักษณะของเนื้อหินที่มีเม็ดแร่ขนาดเท่ากันทุกอนุล ไม่มีการจัดเรียงตัว ทำให้เป็นเนื้อหินลักษณะสมานแน่น มักจะพบในหินที่ประกอบด้วยแร่ชนิดเดียวกัน ได้แก่
2. เนื้อหินที่มีการเรียงตัว (Foliated Texture) แสดงลักษณะแนวแตกในหิน (Rock Cleavage) ซึ่งเกิดจากการที่แร่ที่เป็นแผ่นหรือเป็นแท่งมีการเรียงตัวหรือแยกเป็นชั้นของแร่สีจางและแร่สีเข้ม แสดงลักษณะของเนื้อหินที่มีแร่เรียงตัวขนานกัน เป็นแนวไปตามทิศทางที่ตั้งได้ฉากกับทิศ ทางที่แรงเค้นกระทำ ได้แก่
อ้างอิง
https://geonoi.wordpress.com/2015/12/11/หินแปร-metamorphic-rocks/
http://www.lesa.biz/earth/lithosphere/rocks/metamorphic-rocks
http://www.bwc.ac.th/e-learning/virachai/rock3.html
https://th.wikipedia.org/wiki/หินเเปร