หินอัคนี

หินอัคนี (อังกฤษ: igneous มาจากภาษาละติน; ignis แปลว่า ไฟ) คือหนึ่งในหิน 3 ประเภทหลัก อีก 2 ประเภทได้แก่ หินตะกอน (sedimentary rock) และหินแปร (metamorphic rock) หินอัคนีเกิดจากการเย็นตัวและแข็งตัวของหินหนืด (magma) หรือหินหลอมเหลว (lava) หินอัคนีสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักได้แก่ หินอัคนีพุ (volcanic rock) และหินอัคนีแทรกซอน (Igneous rock)

ความสำคัญทางธรณีวิทยา

• ลักษณะของแร่และข้อมูลทางเคมีที่ได้จากหินอัคนี บ่งบอกถึงองค์ประกอบของแร่และเงื่อนไขทางด้านอุณหภูมิและความดัน ในการเกิดของหินอัคนีหรือหินต้นกำเนิดของหินอัคนี
• อายุหินที่แท้จริงสามารถหาได้จากหลายวิธีและสามารถนำมาเปรียบเทียบกับตารางธรณีกาล เพื่อหาลำดับการเกิดของเหตุการณ์ต่างๆ
• ลักษณะที่ปรากฏมักจะเป็นลักษณะเฉพาะของการแปรสัณฐาน (tectoic environment)
• ในสภาพแวดล้อมที่พิเศษ จะมีการตกสะสมตัวของแร่ที่สำคัญ เช่นแร่ทังสเตน, แร่ดีบุก และแร่ยูเรเนียม มักพบสัมพันธ์กับหินแกรนิตและหินไดออไรต์ ในขณะที่สายแร่โครเมียมและแพลทินัม มักพบสัมพันธ์กับหินแกบโบร

ลักษณะทางสัณฐานวิทยาและการเกิด

หินอัคนีแทรกซอน

 

Close-up of granite (an intrusive igneous rock) exposed in Chennai, India.

หินอัคนีแทรกซอนเกิดจากการเย็นตัวและแข็งตัวของหินหนืดภายใต้เปลือกโลกซึ่งถูกล้อมรอบด้วยหินต้นกำเนิด หินหนืดมีการเย็นตัวอย่างช้าๆทำให้เกิดเนื้อผลึกที่มีขนาดใหญ่และเนื้อหินหยาบ แร่องค์ประกอบในหินสามารถแยกได้ด้วยตาเปล่าและสามารถกินได้

หินอัคนีพุ

หินอัคนีพุเกิดการเย็นตัวและแข็งตัวของหินหนืดบนผิวโลก หินหนืดมีการเย็นตัวอย่างรวดเร็วทำให้เกิดเนื้อผลึกที่มีขนาดเล็กและเนื้อหินละเอียด หินหลอมละลายที่มีหรือไม่มีผลึกและฟองอากาศเรียกว่าหินหนืด (magma) หินหนืดโผล่ขึ้นมาที่ผิวโลกเนื่องจากมีความหนาแน่นน้อยกว่าหินต้นกำเนิด หินหนืดที่โผล่ขึ้นมาไม่ว่าจะอยู่ใต้น้ำหรือบนบก เรียกว่า หินหลอมเหลว (lava)

ปริมาณหินอัคนีพุที่ประทุจากการระเบิดของภูเขาไฟในแต่ละปีขึ้นอยู่กับการเกิดธรณีแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลก

• การเคลื่อนที่ออกจากกันของแผ่นเปลือกโลก: 73%
• การเคลื่อนที่เข้าหากันของแผ่นเหลือกโลก: 15%
• จุดร้อน (hotspot) : 12%

หินหนืดที่เกิดจากปะทุของภูเขาไฟมีลักษณะที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและองค์ประกอบ หินหนืดที่มีอุณหภูมิสูงมีส่วนประกอบบะซอลต์ซึ่งมีลักษณะคล้ายดินน้ำมันที่เย็นตัว หินหนืดที่มีองค์ประกอบปานกลางเช่นแอนดีไซต์มีแนวโน้มที่เกิดจากการผสมกันของกรวยกรวดภูเขาไฟ (เถ้าธุลีภูเขาไฟ, หินเถ้าภูเขาไฟ) หินหนืดที่มีสีอ่อนเช่นหินไรโอไลต์มักจะเกิดจากการปะทุที่อุณหภูมิต่ำ

หินหนืดสีอ่อนและสีปานกลางมักจะมีการปะทุที่รุนแรงซึ่งเกิดจากการปลดปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ การระเบิดของตะกอนภูเขาไฟรวมทั้งหินเถ้าภูเขาไฟและหินกรวดเหลี่ยมภูเขาไฟเรียกว่า เทบพรา (tephra) เถ้าธุลีตะกอนภูเขาไฟขนาดเล็กจะเกิดการระเบิดและแผ่ตัวตกสะสมในบริเวณกว้าง

เนื่องจากว่าหินหลอมเหลวเย็นตัวและตกผลึกอย่างรวดเร็วจึงได้ผลึกที่มีขนาดเล็ก ถ้าผลึกถูกรบกวนขณะเย็นตัวลักษณะที่ได้ส่วนใหญ่จะเป็นเนื้อแก้วเช่นหินออบซิเดียน ถ้าหินหลอมเหลวมีการเย็นตัวอย่างช้าๆผลึกที่ได้จะมีขนาดใหญ่

เนื่องจากแร่ส่วนใหญ่ของหินอัคนีพุมีขนาดเล็กจึงจำแนกประเภทได้ยากกว่าหินอัคนีแทรกซอน โดยทั่วไปแร่องค์ประกอบของหินอัคนีพุสามารถจำแนกภายใต้กล้องจุลทรรศน์(Microscope) โดยอาจใช้ LM ได้

หินอัคนีระดับตื้น

หินอัคนีระดับตื้นเกิดที่ความลึกระหว่างหินอัคนีพุและหินอัคนีแทรกซอน หินอัคนีระดับตื้นพบในปริมาณมากมักพบบริเวณพนังหิน (dike), พนักแทรกชั้น (sills) หรือหินอัคนีรูปเห็ด (laccoliths)

การจำแนกประเภทของหินอัคนี

การจำแนกหินอัคนีขึ้นอยู่กับการเกิด, เนื้อผลึก, แร่, องค์ประกอบทางเคมีและลักษณะสัณฐานของรูปร่างหินอัคนี

การจำแนกหินอัคนีมีหลากหลายวิธีซึ่งหินแต่ละประเภทก็ให้ข้อมูลเกี่ยวกับสภาพการเกิดที่แตกต่างกัน ลักษณะสำคัญ 2 ประการที่ใช้ในการจำแนกหินอัคนีคือขนาดผลึกซึ่งขึ้นอยู่กับการเย็นตัวของหิน และแร่องค์ประกอบ แร่ฟันม้า (feldspar), แร่เขี้ยวหนุมาน (quartz), แร่โอลิวีน (olivine), แร่ไพรอกซีน (pyroxene), แร่แอมฟีโบล (amphibole)และแร่กลีบหิน (mica) เป็นแร่ที่มีความสำคัญในการจำแนกประเภทของหินอัคนี

การจำแนกอย่างง่ายคือการแยกโดยใช้แร่ฟันม้าและแร่เขึ้ยวหนุมาน โดยหินที่มีปริมาณแร่เขี้ยวหนุมานสูงจัดเป็นแร่ที่มีปริมาณซิลิกาสูง (silica-oversaturated) และหินที่มีปริมาณแร่ฟันม้าสูงจัดเป็นแร่ที่มีปริมาณซิลิกาต่ำ (silica-undersaturated)

หินอัคนีที่มีผลึกขนาดใหญ่สามารถจำแนกได้ด้วยตาเปล่าเรียกว่า เนื้อทรรศน์ (phaneritic) และที่ไม่สามารถแยกได้ด้วยตาเปล่าเรียกว่า เนื้อจุล (aphanitic) โดยทั่วไปหินอัคนีแทรกซอนจะมีลักษณะเนื้อทรรศน์ และหินอัคนีพุจะมีลักษณะเนื้อจุล

 

Basic classification scheme for igneous rocks on their mineralogy. If the approximate volume fractions of minerals in the rock are known the rock name and silica content can be read off the diagram. This is not an exact method because the classification of igneous rocks also depends on other components than silica, yet in most cases it is a good first guess.

การจำแนกทางเคมี

ทางเคมี : ใช้ปริมาณทั้งหมดของแร่แอลคาไลและแร่ซิลิกาในการจำแนก

• หินที่มีความเป็นกรด หินอัคนีมีปริมาณแร่ซิลิกาสูงมากกว่า 63% เช่นหินแกรนิต และหินไรโอไลต์
• หินที่มีความเป็นกลาง หินอัคนีที่มีปริมาณแร่ซิลิการะหว่าง 52-63% เช่นหินแอนดีไซต์
• หินที่มีความเป็นเบส หินอัคนีที่มีปริมาณแร่ซิลิกาน้อยระหว่าง 45-52% และมีแร่เหล็ก-แร่แมกนีเซียม เช่นหินแกบโบร และหินบะซอลต์
• หินอัลตราเมฟิก หินอัคนีที่มีปริมาณแร่ซิลิกาน้อยกว่า 45%
• หินแอลคาลิก หินอัคนีที่ปริมาณแร่แอคลาไล 5-15% หรือมีอัตราส่วนระหว่างแร่แอลคาไลและแร่เขี้ยวหนุมานเท่ากับ 1:6

การจำแนกโดยแร่

สำหรับหินอัคนีภูเขาไฟ แร่จัดเป็นสิ่งสำคัญในการจำแนกและการตั้งชื่อหินหลอมเหลว สิ่งสำคัญในการแบ่งคือลักษณะของผลึกดอก(phenocryst)

ปริมาณแร่ - ระหว่างหินสีอ่อน(felsic)และหินสีเข้ม (mafic)

• หินสีอ่อน มีแร่เขี้ยวหนุมานและแร่ฟันม้าเป็นแร่หลัก เช่นหินแกรนิต และหินไรโอไรต์ มักมีสีอ่อนและมีความหนาแน่นต่ำ
• หินสีเข้ม มีแร่ไพรอกซีน, แร่โอลิวีนและแร่แพลคจิโอเครสเป็นแร่หลัก เช่นหินบะซอลต์และหินแกบโบร มักมีสีเข้มและมีความหนาแน่นสูงกว่าหินสีอ่อน
• หินอัลตราเมฟิก มีปริมาณแร่ซิลิกาน้อยมาก ในขณะที่มากกว่า 90% เป็นแร่สีเข้ม เช่นหินดันไนส์

ตัวอย่างการจำแนก

หินแกรนิต คือหินอัคนีแทรกซอนที่มีองค์ประกอบของแร่ส่วนใหญ่เป็นแร่เขี้ยวหนุมาน(แร่ควอร์ช)และแร่ฟันม้า(แร่เฟลด์สปาร์) มีเนื้อผลึกแบบเนื้อทรรศน์ คือสามารถมองเห็นแร่ได้ด้วยตาเปล่า

อ้างอิง

อ่านเพิ่ม

• R. W. Le Maitre (editor) (2002) Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms, Recommendations of the International Union of Geological Sciences, Subcommission of the Systematics of Igneous Rocks., Cambridge, Cambridge University Press ISBN 0-521-66215-X

แหล่งข้อมูลอื่น

• USGS Igneous Rocks