หินตะกอน

หินตะกอน (Sedimentary rocks)

แม้ว่าหินจะเป็นของแข็ง แต่มันก็มิสามารถดำรงอยู่ได้อย่างถาวร หินเมื่อถูกแสงแดด ลมฟ้าอากาศ และน้ำ หรือ ถูกกระแทก ก็แตกเป็นก้อนเล็กๆ หรือผุกร่อน เสื่อมสภาพลง เศษหินที่ผุพังทั้งอนุภาคใหญ่และเล็กถูกพัดพาไปสะสมอัดตัวกัน เป็นชั้นๆ เกิดความกดดันและปฏิกิริยาเคมีจนกลับกลายเป็นหินอีกครั้ง หินที่เกิดใหม่นี้เราเรียกว่า “หินตะกอน” หรือ “หินชั้น” ปัจจัยที่ทำให้เกิดหินตะกอนหรือหินชั้น มีดังต่อไปนี้


การผุพัง (Weathering) คือ การที่หินผุพังทำลายลง (อยู่กับที่) ด้วยกรรมวิธีต่างๆ จากลมฟ้าอากาศ สารละลาย และรวมทั้งการกระทำของต้นไม้ แบคทีเรีย ตลอดจนการแตกตัวทางกลศาสตร์ มีการเพิ่มอุณหภูมิและลดอุณหภูมิสลับกันเป็นต้น ภาพที่ 5 แสดงให้เห็นถึงการผุพังของหินชั้นบน ประกอบกับการดันตัวจากใต้เปลือกโลก ทำให้เกิดภูเขาหินแกรนิต

                  

การกร่อน (Erosion) หมายถึง กระบวนการที่ทำให้สารเปลือกโลกหลุด ละลายไป หรือกร่อนไป (โดยมีการเคลื่อนที่กระจัดกระจายไปจากที่เดิม) โดยมีต้นเหตุคือตัวการธรรมชาติ ซึ่งได้แก่ ลมฟ้าอากาศ กระแสน้ำ ธารน้ำแข็ง การครูดถู ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง

                           

   การพัดพา (Transportation) หมายถึง การเคลื่อนที่ของมวลหิน ดิน ทราย โดยกระแสน้ำ กระแสลม หรือธารน้ำแข็ง ภายใต้แรงดึงดูดของโลก อนุภาคขนาดเล็กจะถูกพัดพาให้เคลื่อนที่ไปได้ไกลกว่าอนุภาคขนาดใหญ่

ตารางที่ 3 ขนาดของอนุภาคตะกอน

 

ขนาดอนุภาค(มิลลิเมตร)
ชื่อเรียก
ประเภทของตะกอน
ชนิดของหินตะกอน
>256
ก้อนหินใหญ่
กรวด
หินกรวดมน
หินกรวดเหลี่ยม
<256
ก้อนหินเล็ก
<64
กรวดมน
<2
อนุภาคทราย
ทราย
หินทราย
<0.02
อนุภาคทรายแป้ง
โคลน
หินดินดาน
หินโคลน
<0.002
อนุภาคดินเหนียว

 การทับถม (Deposit) เกิดขึ้นเมื่อตัวกลางซึ่งทำให้เกิดการพัดพา เช่น กระแสน้ำ กระแสลม หรือธารน้ำแข็ง อ่อนกำลังลงและยุติลง ตะกอนที่ถูกพัดพาจะสะสมตัวทับถมกัน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางอุณหภูมิ ความกดดัน ปฏิกิริยาเคมี และเกิดการตกผลึก หินตะกอนที่อยู่ชั้นล่างจะมีความหนาแน่นสูงและมีเนื้อละเอียดกว่าชั้นบน เนื่องจากแรงกดดันซึ่งเกิดขึ้นจากน้ำหนักตัวทับถมกันเป็นชั้นๆ (หมายเหตุ: การทับถมบางครั้งเกิดจากการระเหยของสารละลาย ส่วนที่เป็นน้ำระเหยไปในอากาศทิ้งสารที่เหลือให้ตกผลึกไว้เช่นเดียวกับการทำนาเกลือ)

             การกลับคืนเป็นหิน (Lithification) เมื่อเศษตะกอนทับถมกันจะเกิดโพรงขึ้นประมาณ 20 – 40% ของเนื้อตะกอน น้ำพาสารละลายเข้ามาแทนที่อากาศในโพรง เมื่อเกิดการทับถมกันจนมีน้ำหนักมากขึ้น เนื้อตะกอนจะถูกทำให้เรียงชิดติดกันทำให้โพรงจะมีขนาดเล็กลง จนน้ำที่เคยมีอยู่ถูกขับไล่ออกไป สารที่ตกค้างอยู่ทำหน้าที่เป็นซีเมนต์เชื่อมตะกอนเข้าด้วยกันกลับเป็นหินอีกครั้ง

ภาพที่ 8 ขั้นตอนที่ตะกอนกลับคืนเป็นหิน

 

ประเภทของหินตะกอน
นักธรณีวิทยาจำแนกหินตะกอนตามลักษณะการเกิดออกเป็น 3 กลุ่มคือ
           1. หินตะกอนอนุภาค (Clastic rocks) ได้แก่
                     o หินกรวดมน (Congromorate) เป็นหินเนื้อหยาบเกิดจากตะกอนซึ่งเป็นหิน กรวด ทราย ที่ถูกกระแสน้ำพัดพามาอยู่รวมกัน สารละลายในน้ำใต้ดินทำตัวเป็นซิเมนต์ประสานให้อนุภาคใหญ่เล็กเหล่านี้ เกาะตัวกันเป็นก้อนหิน
                     o หินทราย (Sandstone) เป็นหินตะกอนเนื้อละเอียดปานกลาง เกิดจากการทับถมตัวของทราย มีองค์ประกอบหลักเป็นแร่ควอรตซ์ คนโบราณใช้หินทรายแกะสลัก สร้างปราสาท และทำหินลับมีด
                     o หินดินดาน (Shale) เป็นหินตะกอนเนื้อละเอียดมาก เนื่องจากประกอบด้วยอนุภาคทรายแป้งและอนุภาคดินเหนียวทับถมกันเป็นชั้นบางๆ ขนานกัน เมื่อทุบหินจะแตกตัวตามรอยชั้น (ฟอสซิลมีอยู่ในหินดินดาน) ดินเหนียวที่เกิดดินดานใช้ทำเครื่องปั้นดินเผา

 


ภาพที่ 9 สัดส่วนของหินตะกอนบนเปลือกโลก

 

          2. หินตะกอนเคมี (Chemical sedimentary rocks) ได้แก่
                     o หินปูน (Limestone) เป็นหินตะกอนคาร์บอเนต เกิดจากการทับถมของตะกอนคาร์บอเนตในท้องทะเล ทั้งจากสารอนินทรีย์ และซากสิ่งมีชีวิต เช่น ปะการัง และกระดองของสัตว์ทะเล ซึ่งถับถมกันภายใต้ความกดดันและตกผลึกใหม่เป็นแร่แคลไซต์จึงทำปฏิกิริยากับกรด หินปูนใช้ทำเป็นปูนซิเมนต์ และใช้ในการก่อสร้าง
                     o หินเชิร์ต (Chert) หินตะกอนเนื้อแน่น แข็ง เกิดจากการตกผลึกใหม่ เนื่องจากน้ำพาสารละลายซิลิกาเข้าไปแล้วระเหยออก ทำให้เกิดผลึกซิลิกาแทนที่เนื้อหินเดิม หินเชิร์ตมักเกิดขึ้นใต้ท้องทะเล เนื่องจากแพลงตอนที่มีเปลือกเป็นซิลิกาตายลง เปลือกของมันจะจมลงทับถมกัน หินเชิร์ตจึงปะปะอยู่ในหินปูน

           3. หินตะกอนอินทรีย์ (Organic sedimentary rocks) ได้แก่
                     o ถ่านหิน (Coal) เกิดจากการทับถมของซากพืชที่ยังไม่เน่าเปื่อยไปหมดเนื่องจากสภาวะออกซิเจนต่ำ สภาวะเช่นนี้เกิดตามห้วยหนองคลองบึง ในแถบภูมิอากาศแบบเส้นศูนย์สูตร การทับถมทำให้เกิดการแรงกดดันที่จะระเหยขับไล่น้ำและสารละลายอื่นๆออกไป ยิ่งมีปริมาณคาร์บอนมากขึ้นถ่านหินจะยิ่งมีสีดำ ลิกไนต์ (Lignite) เป็นถ่านหินคุณภาพปานกลาง มีมากที่เหมืองแม่เมาะ จ.ลำปาง แอนทราไซต์ (Anthracite) เป็นถ่านหินคุณภาพสูง ต้องนำเข้าจากต่างประเทศ
หมายเหตุ น้ำมันและก๊าซเชื้อเพลิง เกิดจากการทับถมของสิ่งมีชีวิตเล็กๆ ในทะเล เช่น ไดอะตอม (Diatom) และสาหร่ายเซลล์เดียว (Algae) เกิดตะกอนใต้มหาสมุทร ตะกอนโคลนเหล่านี้ขาดการไหลถ่ายเทของน้ำ การเน่าเปื่อยผุพังจึงหยุดสิ้นก่อนเนื่องจากออกซิเจนหมดไป ตะกอนที่ถูกทับถมไว้ภายใต้ความกดดันและอุณภูมิสูง เป็นเวลานานหลายร้อยล้านปีจึงกลายเป็นน้ำมัน (Oil)

 

ตารางที่ 4 ตัวอย่างหินตะกอน

 

รูป
หิน
แร่หลัก
ลักษณะ
ที่มา
หินกรวดมน
Conglomerate

ขึ้นอยู่กับ

ก้อนกรวด

ซึ่งประกอบกัน

เป็นหิน

เนื้อหยาบ เป็นกรวดมนหลายก้อน

เชื่อมติดกัน

เม็ดกรวดที่ถูกพัดพา

โดยกระแสน้ำ และเกาะติดกันด้วย

วัสดุประสาน

หินทราย
Sandstone

ควอรตซ์

SiO2

เนื้อหยาบสีน้ำตาล

สีแดง

ควอรตซ์ใน

หินอัคนี ผุพังกลายเป็นเม็ดทราย

ทับถมกัน

หินดินดาน
Shale

แร่ดินเหนียว

Al2SiO5(OH) 4

เนื้อละเอียดมาก

สีเทา ผสมสีแดง

เนื่องจากแร่เหล็ก

เฟลด์สปาร์ใน

หินอัคนี ผุพังเป็นแร่ดินเหนียว

ทับถมกัน

หินปูน
Limestone

แคลไซต์

CaCO3

เนื้อละเอียดมีหลายสี ทำปฏิกิริยากับกรด

การทับถมกันของ

ตะกอนคาร์บอนเนต

ในท้องทะเล

หินเชิร์ต
Chert

ซิลิกา

SiO2

เนื้อละเอียด

แข็งสีอ่อน

การทับถมของซาก

สิ่งมีชีวิตเล็กๆ

ในท้องทะเล จนเกิดการ

ตกผลึกใหม่ของซิลิกา

 

แหล่งที่มา

http://www.navy.mi.th/sattahipbase/unit/wfrock/rock2.php