เว็บไซต์ครูหลังเขา.คอม

วัฏจักรหิน (Rock cycle)  

คลิกชมคลิบก่อนอ่าน

      ลักษณะวัฏจักรของหิน          

            เมื่อหินหนืดร้อนภายในโลก (Magma) และ หินหนืดร้อนบนพื้นผิวโลก (Lava) เย็นตัวลงกลายเป็น “หินอัคนี”  ลมฟ้าอากาศ น้ำ และแสงแดด ทำให้หินผุพังสึกกร่อนเป็นตะกอน ทับถมกันเป็นเวลานานหลายล้านปี แรงดันและปฏิกิริยาเคมีทำให้เกิดการรวมตัวเป็น “หินตะกอน” หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า “หินชั้น”  การเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลกและความร้อนจากแมนเทิลข้างล่าง ทำให้เกิดการแปรสภาพเป็น “หินแปร”  กระบวนการเหล่านี้เกิดขึ้นเป็นวงรอบเรียกว่า “วัฏจักรหิน”

Rock cycle)  อย่างไรก็ตามกระบวนการไม่จำเป็นต้องเรียงลำดับ หินอัคนี หินชั้น และหินแปร     การเปลี่ยนแปลงประเภทหินอาจเกิดขึ้นย้อนกลับไปมาได้ ขึ้นอยู่กับปัจจัยแวดล้อม

สรุปของวัฏจักรหิน

แมกมาในชั้นแมนเทิล แทรกตัวขึ้นสู่เปลือกโลก เนื่องจากมีอุณหภูมิสูง ความหนาแน่นต่ำ แรงดันสูง   แมกมาที่ตกผลึกภายในเปลือกโลกกลายเป็นหินอัคนีแทรกซอน  (มีผลึกขนาดใหญ่) ส่วนแมกมาที่เย็นตัวบนพื้นผิวกลายเป็นหินอัคนีพุ (มีผลึกขนาดเล็ก) 

#  หินทุกชนิดเมื่อผุพัง สึกกร่อน จะถูกพัดพาให้เป็นตะกอน ทับถม และกลายเป็นหินตะกอน

#  หินทุกชนิดเมื่อถูกกดดัน หรือทำให้ร้อน เนื้อแร่จะตกผลึกใหม่  กลายเป็นหินแปร

#  หินทุกชนิดเมื่อหลอมละลาย จะกลายเป็นแมกมา เมื่อมันแทรกตัวขึ้นสู่เปลือกโลก จะเย็นตัวลงกลายเป็นหินอัคนี

หินที่มีซากดึกดำบรรพ์

เรามักพบซากดึกดำบรรพ์ฝังอยู่ในหินตะกอน  (Sedimentary rock) ซึ่งเป็นหินที่เกิดจากการทับถมของตะกอน  นอกจากนี้เราอาจพบซากดึกดำบรรพ์ในชั้นตะกอนที่ยังไม่แข็งตัวเป็นหิน หรือกึ่งแข็งตัว

หินตะกอนที่เรามักพบซากดึกดำบรรพ์จะมีลักษณะดังต่อไปนี้

1.ตะกอนดินเหนียว (Clay)  เป็นตะกอนเนื้อดินขนาดละเอียดมาก  ยังไม่แข็งตัวเป็นหิน 

มักมีรากพืช  และซากสิ่งมีชีวิตต่างปะปน  ตะกอนดินที่มีซากดึกดำบรรพ์อยู่มักมีสีเทาดำ  ซากดึก

ดำบรรพ์ที่พบมักสมบูรณ์ทั้งตัว  กระดูกหรือเปลือกเดิมมีการเปลี่ยนแปลงน้อยมาก

             2. ตะกอนหินชั้นภูเขาไฟ (Pyroclastic sediments)  เป็นตะกอนที่ภูเขาไฟพ่นออกมาอาจมีทั้งขนาดเล็กเป็นพวกเถ้าธุลีที่ร้อนจัด  ทั้งกรวด  ทั้งเศษหิน  ซึ่งอาจทับถมสิ่งมีชีวิตให้ล้มตายลงและกลายเป็นซากดึกดำบรรพ์ในเวลาต่อมา

             3. หินทราย (Sandstone)  เป็นหินซึ่งประกอบด้วยเม็ดทรายขนาดปานกลางถึงหยาบ ซากดึกดำบรรพ์ที่พบมักไม่ค่อยสมบูรณ์  เนื่องจากขณะตะกอนสะสมตัวนั้นกระแสน้ำค่อนข้างแรง  ทำให้ซากแตกหักได้ง่าย

             4. หินดินดาน (Shale)  เป็นหินเนื้อละเอียดมาก  มักจะมีรอยชั้นบางๆ เมื่อบิ หรือทุบจะแตกตามรอยชั้น  ขณะตะกอนเม็ดเล็กตกสะสมตัว  น้ำค่อนข้างนิ่ง  เมื่อแข็งตัวเป็นหินดินดานจึงสามารถเก็บรักษาซากดึกดำบรรพ์ได้ค่อนข้างสมบูรณ์ทั้งตัว  และมักจะนอนราบขนานกับรอยชั้น

             5. หินโคลน (Mudstone)  เป็นหินเนื้อละเอียดมากเช่นเดียวกับหินดินดาน  แต่เมื่อทุบจะแตกเป็นก้อน  หรือบล็อกเล็กๆ  ขณะที่ตะกอนเม็ดเล็กสะสมตัวน้ำจะค่อนข้างนิ่ง เมื่อแข็งตัวเป็นหินโคลนจึงสามารถเก็บรักษาซากดึกดำบรรพ์ได้สมบูรณ์ทั้งตัว

             6.หินกรวดมน ( Conglomerate)  เป็นหินซึ่งประกอบด้วยเม็ดกรวด  ซากดึกดำบรรพ์ในหินชนิดนี้มักแตกหักเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย  เนื่องจากตะกอนสะสมตัวในกระแสน้ำค่อนข้างแรง  บางครั้งอาจรุนแรงแบบกระแสน้ำวน

7.    หินปูน (Limestone)  เป็นหินที่เกิดจากการตกตะกอนทางเคมีของน้ำที่มีแคลเซียมคาร์บอเนตละลายอยู่มาก  ซากดึกดำบรรพ์ที่พบมักเป็นสัตว์ทะเล  มีทั้งสภาพที่สมบูรณ์ทั้งตัวและแตกหัก  ขึ้นอยู่กับสิ่งแวดล้อมขณะสะสมตัว  ถ้าคลื่นไม่แรงนักมักจะสมบูรณ์ทั้งตัว  แต่ถ้าคลื่นหรือกระแสน้ำรุนแรงมักจะให้ซากดึกดำบรรพ์ที่แตกหัก
    แร่ธาตุ

       แร่ (Mineral) คือ ธาตุแท้และสารประกอบทางเคมีที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติมีคุณสมบัติทางเคมีและฟิสิกส์ที่เฉพาะตัว เช่น สี ความวาว ความแข็ง หรือความเป็นแม่เหล็ก
             สารประกอบ    มักประกอบด้วยธาตุออกซิเจน กำมะถัน หรือซิลิคอน พบมากกว่า 2,000 ชนิด ทั้งในดิน หิน น้ำ และในอากาศ โดยพบ 4 ลักษณะ คือ
      1.  สารประกอบอนินทรีย์ที่เป็นของแข็ง แร่ส่วนใหญ่จะมีลักษณะเช่นนี้
       2. สารประกอบอนินทรีย์ที่เป็นของเหลว มี 3 ชนิด คือ ปรอท โบรมีน และน้ำ
       3. สารประกอบอินทรีย์ที่เกิดจากการแปรสภาพของสิ่งมีชีวิต ได้แก่ ปิโตรเลียม และลิกไนต์
       4. ธาตุแท้ ได้แก่ ทองคำ ทองคำขาว และเงิน
                การแบ่งประเภทของแร่  จำแนกโดยยึดหลักการใช้ประโยชน์และพิจารณาสมบัติทางด้านฟิสิกส์ ทำให้สามารถจำแนกออกเป็น 3 กลุ่มใหญ่ๆ                                                                                                          

        1.  แร่โลหะ ( Metalliferous mineral)                                                                                          

        2.  แร่อโลหะ (Non - metalliferous mineral)                                                                                      

        3.  แร่พลังงาน (Energy mineral)                                                                                                         

  แร่ธาตุแต่ละกลุ่มจะมีลักษณะและชนิดของแร่ธาตุดังนี้
        1. แร่โลหะเป็นแร่ที่มีความสำคัญและมีค่ามาก มีคุณสมบัติคือมีความเหนียว แข็ง รีดหรือตีออกเป็นแผ่นและหลอมตัวได้ มีความทึบแสง เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี เคาะมีเสียงดังกังวาน เช่น เหล็ก อะลูมิเนียม แมงกานีส แมกนีเซียม โครเมียม  ทองแดง ตะกั่ว สังกะสี นิกเกิล ทองคำ เงิน พลาตินัม วุลแฟรม ดีบุก เป็นต้น
         2. แร่อโลหะ เป็นแร่ที่มีลักษณะเปราะ แตก หรือหักง่าย โปร่งแสง ยอมให้แสงหรือรังสีผ่านได้ ไม่เป็นตัวนำความร้อนหรือไฟฟ้า เมื่อเคาะไม่มีเสียงดังกังวาน มีความสำคัญ ในการทำอุตสาหกรรมหลายชนิด เช่น อุตสาหกรรมทำปุ๋ย การก่อสร้าง เคมี เครื่องปั้นดินเผา และทำสี เป็นต้น มีหลายชนิด เช่น  ยิปซัม แบไรต์ ดินขาว  เกลือหรือแร่เกลือหิน  กำมะถัน ปูน เฟลสปาร์ ซิลิกา เพชร
            เกลือหรือแร่หินเกลือ ( Halite ) เกิดจากการตกตะกอนสะสมจากน้ำทะเลเกิดในบริเวณที่ลุ่มน้ำเค็มหรือที่ติดต่อกับทะเล หรือที่ที่เคยเป็นทะเลมาก่อน  เกลือธรรมชาติ   มีโซเดียมร้อยละ 39.3 และธาตุคลอรีนร้อยละ 60.7 แต่อาจมีแร่อื่นเจือปนอยู่บ้าง คือ แคลเซียมซัลเฟต แคลเซียมคาร์บอเนต และแมกนีเซียมคลอไรด์ แร่เกลือหินใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เป็นวัตถุดิบในการผลิตเคมีภัณฑ์  ผลิตโซดาแอช ฟอกและย้อมหนัง ทำปุ๋ย สบู่ ถลุงแร่ เก็บรักษา  ช่วยรักษาความเย็น
          ดินขาวหรือเกาลิน ( Kaolin )   ลักษณะคล้ายดินเหนียวมีสีขาวเกิดจากการแปรสภาพเนื่องมาจากการผุสลายของหินแกรนิตที่ถูกน้ำพัดพาไปทับถมตามแหล่งน้ำ จึงรวมตัวเป็นแหล่งดินขาวเป็นจำนวนมาก ใช้ทำเครื่องปั้นดินเผาทุกชนิด ทำอิฐ กระเบื้องเคลือบ อุตสาหกรรมทำกระดาษ ยางและสี
    3. แร่พลังงาน เป็นแร่ธรรมชาติที่นำมาทำเป็นเชื้อเพลิงเพื่อก่อให้เกิดพลังงาน ได้แก่ ถ่านหิน        ( Coal ) น้ำมันดิบ (Petroleum ) ก๊าซธรรมชาติ ( Nature gas ) และแร่นิวเคลียร์ ( Nuclear )
    ถ่านหิน เป็นแร่เชื้อเพลิงที่มีสถานะเป็นของแข็ง มีความเปราะมีสีต่างๆ เช่น สีดำ น้ำตาล น้ำตาลแกมดำ และน้ำตาลเข้ม เกิดจากการทับถมและแปรสภาพจากพืช มี 4 ชนิด คือ
     พีท เป็นถ่านหินขั้นเริ่มแรก เนื้อยังไม่แข็ง มีความพรุน มีคาร์บอนอยู่ประมาณ 60 % ใช้เป็นเชื้อเพลิงไม่ดีนัก
      ลิกไนต์ หรือถ่านหินสีน้ำตาลไม่ค่อยแข็ง เปราะ แตกหักง่าย มีเปอร์เซนต์ความชื้น ก๊าซและเขม่าควันมาก  ลิกไนต์จะเป็นถ่านหินที่มีอายุน้อยที่สุดและมีคุณภาพต่ำสุด มีคาร์บอนน้อยคือประมาณ 65 - 70 % จึงให้ความร้อนน้อยกว่าถ่านหินชนิดอื่นเผามีควันและเถ้า
    บิทูมินัส เป็นถ่านหินที่มีสีน้ำตาลแกมดำ มีคาร์บอนอยู่ประมาณ 80 % มีคุณภาพปานกลางอยู่ระหว่างลิกไนต์และแอนทราไซต์ให้ความร้อนสูงแต่มีเขม่าควันมาก กลิ่นแรง เปลวไฟสีเหลือง เป็นถ่านหินที่ใช้กันมากในโรงงานอุตสาหกรรมทั่วไป
  แอนทราไซท์ เป็นถ่านหินที่มีคุณภาพดีมาก มีสีดำ มีความแววเป็นมัน มีคาร์บอนร้อยละ 85 - 93 % ให้ความร้อนสูงสุดแต่ติดไฟยากกว่าชนิดอื่นๆ เกิดการลุกไหม้ช้าๆ และนานกว่าชนิดอื่น มีควันและ กลิ่นน้อย  เปลวไฟสีอ่อน จึงนิยมนำมาใช้ในเตาผิงในบ้านเขตอากาศหนาวเพื่อให้ความอบอุ่น
   น้ำมันดิบ เป็นแร่เชื้อเพลิงที่มีสถานะเป็นของเหลว มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นสารประกอบของไฮโดรเจนและคาร์บอน จึงถูกเรียกว่าเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอน  ที่พบบ่อยที่สุดมีสีน้ำตาลแกมเขียว สีอื่นที่พบ เช่น สีเหลืองเข้ม น้ำตาลเกือบ
        น้ำมันดิบเกิดจากการทับถมของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ในสมัยอดีต มีหินปูน ดินเหนียว ทราย

และอื่นๆ ตกตะกอนทับถมมาเป็นชั้นๆ ต่อมาเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงทางด้านของแรงกดดันและอุณหภูมิในชั้นหิน ทำให้เกิดการแปรสภาพทางเคมีและฟิสิกส์กลายเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอน เป็นน้ำมันดิบแทรกตัวอยู่ในเนื้อของหินดินดาน หินทรายและหินปูนที่มีเนื้อพรุน
   ก๊าซธรรมชาติ เกิดเช่นเดียวกับน้ำมันและถ่านหินเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่อยู่ในสถานะของก๊าซ ส่วนใหญ่ประกอบไปด้วยก๊าซมีเทน และะยังได้จากการกลั่นน้ำมันและอาจกลั่นหรือสกัด

จากขยะหรือโรงกำจัดของเสียต่างๆ

    แร่นิวเคลียร์ หมายถึง แร่ที่มีการแตกตัวของนิวเคลียสของธาตุซึ่งไม่เสถียร  เนื่องจากมีพลังงานส่วนเกินอยู่ภายในนิวเคลียสมากจึงต้องถ่ายเทพลังงานส่วนเกินนี้ออกมาเพื่อให้กลายเป็นอะตอมของธาตุที่เสถียร
       แร่นิวเคลียร์มี 2 ชนิดคือ
    1. แร่กัมมันตภาพรังสี เป็นแร่ที่มีสมบัติในการปล่อยรังสีออกจากตัวเองเป็นคลื่นสั้นอย่างต่อเนื่องตลอดเวลา ซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้แก่ ยูเรเนียม ทอเรียม
     2. แร่ที่ไม่ส่งกัมมันตภาพรังสีออกมา  ใช้ประโยชน์ในการควบคุมการแตกตัวของนิวเคลียสของแร่กัมมันตภาพรังสี ได้แก่ เมอริลและโคลัมเนียม