ความรู้เกี่ยวกับธรณีวิทยา

วัฏจักรหิน (Rock Cycle)
จากการที่เปลือกโลกมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ทำให้หินประเภทหนึ่งเปลี่ยนไปตามหินอีกประเภทหนึ่งได้โดยเริ่มต้นจากหินหนืดได้เย็นตัวลงกลายเป็น หินอัคนีเมื่อหินอัคนีเกิดการผุกร่อนเนื่องจากธรรมชาติ และการกระทำของมนุษย์ โดยมีกระแสลมและกระแสน้ำช่วยพัดพาตะกอนไปทับถมกัน และมีวัตถุประสานเกิดเป็นหินตะกอนขึ้น เมื่อหินอัศนีและหินตะกอนได้รับความร้อนและแรงกดดันภายในโลกเปลี่ยนเป็นหินแปรและหินแปรที่ถูกแรงอัดให้ลึกลงไปใต้ผิวโลก จะหลอมเหลวกลับเป็นหินหนืดได้อีก กระบวนการเกิดการเปลี่ยนแปลงและการหมุนเวียนของหินอัศนีหินตะกอนและหินแปรเช่นนี้เรียกว่า วัฏจักรของหิน

ธรณีวิทยา เป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับโลก สสารต่าง ๆ ที่เป็นส่วนประกอบของโลก เช่น แร่ หิน ดินและน้ำ รวมทั้งกระบวนการเปลี่ยนแปลงภายในโลก ที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ ตั้งแต่กำเนิดโลกจนถึงปัจจุบัน เป็นการศึกษาทั้งในระดับโครงสร้าง ส่วนประกอบทางกายภาพ เคมี และชีววิทยา ทำให้รู้ถึงประวัติความเป็นมา และสภาวะแวดล้อมในอดีตจนถึงปัจจุบัน ศึกษาปัจจัยต่าง ๆ ทั้งภายใน และภายนอกที่มีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพพื้นผิว วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ตลอดจนรูปแบบ และวิธีการนำเอาทรัพยากรธรรมชาติ มาใช้ประโยชน์อย่างยั่งยืนอีกด้วย
นักธรณีวิทยาศึกษาพบว่าโลกมีอายุประมาณ 4,500 ล้านปี (4.5x109 ปี) และเห็นตรงกันว่าเปลือกโลกแยกออกเป็นหลายแผ่น เรียกว่าแผ่นเปลือกโลก แต่ละแผ่นเคลื่อนที่อยู่เหนือเนื้อโลกหรือแมนเทิลที่มีสภาวะกึ่งหลอมเหลว เรียกกระบวนการนี้ว่าการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก นอกจากนี้ นักธรณีวิทยายังทำหน้าที่ระบุตำแหน่งและจัดการกับทรัพยากรธรรมชาติ เช่น แหล่งหิน แหล่งแร่ แหล่งปิโตรเลียมเช่น น้ำมันและถ่านหิน รวมทั้งโลหะอย่างเหล็ก ทองแดง และยูเรเนียม

วิชาธรณีวิทยา มีความเกี่ยวข้องกับหลากหลายสาขาวิชา เช่น ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา คณิตศาสตร์ มีการบูรณการความรู้จากหลากหลายวิชา เพื่อวิเคราะห์หาคำตอบเกี่ยวกับสิ่งต่างๆที่เกิดขึ้นบนโลก โดยสามารถแบ่งออกเป็นหลากหลายสาขาวิชา เช่น ธรณีวิทยากายภาพ (Physical Geology) ธรณีวิทยาโครงสร้าง (Structural Geology) ธรณีวิทยาแปรสัณฐาน (Geotectonics, Tectonics) ตะกอนวิทยา (Sedimentology) ธรณีสัณฐานวิทยา (Geomorphology) ธรณีเคมี (Geochemistry) ธรณีฟิสิกส์ (Geophysics) ธรณีอุทกวิทยา (Geohydrology) บรรพชีวินวิทยา (Paleontology) เป็นต้น

ธรณีวิทยาทั่วไป

เกิดจากการเคลื่อนไหวของรอยเลื่อนใหญ่ ได้แก่ รอยเลื่อยแม่ปิง(ต่อเลยไปเกือบเชื่อมกับรอยเลื่อนเมย)รอยเลื่อนอุตรดิตถ์(น้ำปาด)และรอยเลื่อนเจดีย์สามองศ์ ในยุคครีเทเซียสตอนปลายถึงยุเทอร์เชียรี และการเกิดแอ่งเทอร์เชียรีในบริเวณภาคเหนือและภาควันตกตอนบนและตามด้วยการเกิดรอยเลื่อนในแนวเหนือ-ใต้ Bunopas,1981
ลำดับชั้นหินทั่วไป
หินมหายุคพาลีโอโซอิกตอนล่าง หินยุคไซลูเรียน-ดีโวเนียน พบบริเวณรอบ ๆ จังหวัดนครสวรรค์ ประกอบด้วย หินทัฟฟ์ บริเวณเขาหลวงด้านตะวันตกของอำเภอเมืองนครสวรรค์ หินปูนบริเวณเขาขาด เขามโน ในเขตอำเภอสลกบาตร จังหวัดกำแพงเพชร
นอกจากนี้ยังมีหินเชิร์ต เช่น ที่บริเวณอำเภอขาณุวรลักษบุรี จังหวัดกำแพงเพชร เขากบอำเภอเมืองกำแพงเพชร และบริเวณเขาเล็กๆ ด้านทิศใต้ของจังหวัดนครสวรรค์ และนอกจากนั้นยังพบเป็นแนวเขาสั้นๆ บริเวณขอบแอ่งเจ้าพระยาด้านตะวันตกอีกด้วย
หินมหายุคพาลีโอโซอิกตอนบน หินยุคคาร์บอนิเฟอรัสส่วนใหญ่ เป็นหินทรายสีแดง มีหินดินดาน และหินทรายแป้งสีแดงแทรกสลับ พบบริเวณอำเภอตาคลี จังหวัดนครสวรรค์และบริเวณจังหวัดชัยนาท เช่น หินทรายบริเวณเขาตาคลี อำเภอตาคลี
หินมหายุคมีโซโซอิก ในมหายุคมีโซโซอิกตอนต้นเป็นหินตะกอนภูเขาไฟแทรกสลับกับหินปูน ซึ่งถูกปิดทับแบบไม่ต่อเนื่องด้วยชั้นหินแดงของกลุ่มหินโคราช หินเหล่านี้วางตัวในแนวประมาณทิศเหนือ-ใต้ บริเวณขอบที่ราบภาคกลางด้านตะวันออก และพบอยู่น้อยมากบริเวณขอบด้านตะวันตก
หินมหายุคซีโนโซอิกหินยุคเทอร์เชียรีในที่ราบลุ่มภาคกลางพบถูกปิดทับโดยตะกอนควอเทอร์นารีทั้งแอ่ง ข้อมูลทางธรณีวิทยาจึงได้มาจากการเจาะสำรวจและข้อมูลทางธรณีฟิสิกส์ พบเป็นแอ่งขนาดใหญ่ 3 แอ่ง คือ แอ่งพิษณุโลก แอ่งสุพรรณบุรี และแอ่งธนบุร
หินอัคนีที่พบทางด้านทิศใต้จังหวัดนครสวรรค์ลงมาทางจังหวัดอุทัยธานีและทางทิศตะวันออกของจังหวัดนครสวรรค์ ส่วนใหญ่อยู่ในแนวเหนือ-ใต้

ธรณีวิทยาประเทศไทย

ลำดับชั้นหินในประเทศไทย
แบ่งหินออกเป็นยุคต่างๆ โดยใช้วิธีการจัดลำดับตามอายุกาล(Chronostratigraphic system)ประเทศไทยมีหินตั้งแต่ อายุพรีแคมเบรียน(อายุมากสุด)จนถึงอายุควอเตอร์นารี(Quaternar)พบเห็น หินอัศนี (lgneous rocks)หินตะกอน(sedimentary rocks)หินแปร(Metamorphic rocks)
ภูมิสัณฐานของประเท่ศไทยแบ่งออกได้ 7 ลักษณะ
1.บริเวณภาคเหนือและภาคตะวันตกตอนบน
2.ที่ราบลุ่มภาคกลางหรือที่ราบลุ่มเจ้าพระยา
3.ธรณีวิทยาบริเวณเทือกเขาเลย-เพชรบูรณ์
4.ที่ราบสูงโคราช หรือที่ราบสูงตะวันออกเฉียงเหนือ
5.ภาคตะวันออก
6.ธรณีวิทยาบริเวณภาคตะวันตกตอนล่างและภาคใต้
7.ลักษณะภูมิประเทศและภูมิสัณฐานบริเวณอ่าวไทยและธรณีวิทยาบริเวณทะเลอันดามัน

ทฤษฎีทวีปเลื่อน(Continental Drift Theorly )

ทฤษฎีทวีปเลื่อน(Continental Drift Theorly )
ในปี ค.ศ.1915 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันชื่อ alfred Wegener ได้เสนอสมมติฐานทวีปเลื่อนขึ้นและได้รับการยอมรับในปี ค.ศ.1940 สมมติฐานกล่าวได้ว่า เมื่อราว 250 ล้านปีก่อนทวีปต่างๆเคยติดกันเป็นทวีปใหญ่เรียกว่า พันเจีย(Pangea)ต่อมามีการเคลื่อนตัวแยกออกจากกัน
หลักฐานที่เชื่อว่าแผ่นทวีปเคลื่อนที่นีคือ
1.ในปัจจุบันได้พบชนิดหิน ที่เกิดในสภาวะแวดล้อมเดียวกันแต่อยู่คนละทวีปซึ่งไกลกันมากเป็นหินอายุเดียวกัน
2.หินที่อยู่ต่างทวีปกันมีรูปแบบสนามแม่เหล็กโลกโบรา
3.คล้ายคลึงกันขอบของทวีปสามารถเชื่อมตัวประสานแนบสนิทเข้าด้วยกันได้
แต่ยังมีการเพิ่มขึ้นของอัลติจูต(Altitude)แต่ภาคพื้นทวีปไม่เคยสูงขึ้นขณะที่มันเคลื่อนที่แพลทที่มาจากหินที่หนักเช่นหินบะซอลท์(basalt) ส่วนหินในภาคพื้นทวีปเบากว่า(เช่นหินแกรนิต Granite) ลอยอยู่ด้านบนของหินบะซอลท์คล้ายกับคนที่โดยสารอยู่บนแพ แพลทในทวีปอเมริกาเหนือตัวอย่างเช่น ที่ขยายขอบเขตจากตอนกลางของมหาสมุทรแอทแลนติก(Atlantic Ocean) ไปยังฝั่งตะวันตกของสหรัฐอเมริกา ไปบรรจบเลื่อน San Andreas ในรัฐคาลิฟอเนีย (California) แพลททางแปซิฟิก ในอีกทางหนึ่งไม่มีหินที่ลอยอยู่เลย เป็นแพลทที่เป็นด้านล่างของมหาสมุทร

หินและแร่

หินและแร่

หิน คือ ก้อนวัตถุแข็งที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของเปลือกโลก ประกอบด้วยแร่ที่เกาะรวมตัวกันอยู่ หินแต่ละชนิดมีสมบัติทางกายภาพแตกต่างกัน เช่น เนื้อ สี โครงสร้าง วิธีการเกิด และความแข็งแกร่งทนต่อการกัดเซาะพังทลาย เป็นต้น
นักธรณีวิทยาแบ่งหินตามการเกิดหรือวิธีการเกิดออกเป็น 3 ประเภท คือ หินอัคนี หินตะกอน หินแปร
หิน เป็นของแข็งที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นสารผสมที่เกิดจากการเกาะตัวกันแน่นของแร่ตั้งแต่ 1 ชนิดขึ้นไป หรือ เป็นสารผสมของแร่กับแก้วภูเขาไฟ หรือ แร่กับซากดึกดำบรรพ์ หรือก้อนวัตถุแข็งที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของเปลือกโลก ประกอบด้วยแร่ที่เกาะรวมตัวกันอยู่ หินแต่ละชนิดมีสมบัติทางกายภาพแตกต่างกัน เช่น เนื้อ สี โครงสร้าง วิธีการเกิด และความแข็งแกร่งทนต่อการกัดเซาะพังทลาย เป็นต้น
เราสามารถจำแนกหินที่อยู่บนเปลือกโลกทางธรณีวิทยาออกได้เป็น 3 พวกใหญ่ ๆ คือ
หินอัคนี (Igneous Rocks)
หินตะกอน (Sedimentary Rocks)
หินแปร (Metamorphic Rocks)
แต่เนื่องจากลักษณะที่หินตะกอนในประเทศไทยเรามักแสดงลักษณะชั้น (bed) เนื่องจากการตกตะกอนให้เห็นเด่นชัด จึงทำให้ในอดีตมีหลายท่านเรียกชื่อหินตะกอนเหล่านี้อีกอย่างหนึ่งว่า หินชั้น แต่ในปัจจุบันพบว่าการเรียกชื่อหินตะกอนว่าหินชั้นนั้น ไม่ค่อยได้รับการนิยมเท่าใดนัก เนื่องจากนักธรณีวิทยาพบว่ามีหลายครั้งๆ ที่หินอัคนีหรือหินแปรก็แสดงลักษณะเป็นชั้นๆเช่นกัน เช่น ชั้นลาวาของหินบะซอลต์ หรือริ้วรอยชั้นเนื่องจากการแปรสภาพของหินไนท์ และในบางครั้งหินตะกอนก็ไม่แสดงลักษณะเป็นชั้นๆก็มี
ดังนั้นทางด้านการศึกษาธรณีวิทยาของประเทศไทยจึงพยายามรณรงค์ให้กลุ่มนิสิตนักศึกษาและประชาชนทั่วไปให้ใช้ชื่อ หินตะกอน ในการเรียกชื่อหินตะกอนแทนคำว่า หินชั้น
หิน คือ มวลของแข็งที่ประกอบไปด้วยแร่ชนิดเดียวกัน หรือหลายชนิดรวมตัวกันอยู่ตามธรรมชาติ เนื่องจากองค์ประกอบของเปลือกโลกส่วนใหญ่เป็นสารประกอบซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO2) ดังนั้นเปลือกโลกส่วนใหญ่มักเป็นแร่ตระกูล ซิลิเกต นอกจากนั้นยังมีแร่ตระกูลคาร์บอเนต เนื่องจากบรรยากาศโลกในอดีตส่วนใหญ่เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำฝนได้ละลายคาร์บอนไดออกไซด์บนบรรยากาศลงมาสะสมบนพื้นดินและมหาสมุทร สิ่งมีชีวิตอาศัยคาร์บอนสร้างธาตุอาหารและร่างกาย แพลงตอนบางชนิดอาศัยซิลิกาสร้างเปลือก เมื่อตายลงทับถมกันเป็นตะกอน หินส่วนใหญ่บนเปลือกโลกจึงประกอบด้วยแร่ต่างๆ
แร่ประกอบหิน
ตระกูลซิลิเกต
เฟลด์สปาร์ (Feldspar) เป็นกลุ่มแร่ที่มีมากกว่าร้อยละ 50 ของเปลือกโลก ซึ่งเป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ของหินหลายชนิดในเปลือกโลก เฟลด์สปาร์มีองค์ประกอบหลักเป็นอะลูมิเนียมซิลิเกต รูปผลึกหลายชนิด เมื่อเฟลด์สปาร์ผุพังจะกลายเป็นอนุภาคดินเหนียว (Clay minerals)
ควอรตซ์ (SiO2) เป็นซิลิกาไดออกไซด์บริสุทธิ์ มีรูปผลึกทรงหกเหลี่ยมยอดแหลม มีอยู่ทั่วไปในเปลือกทวีป แต่หาได้ยากในเปลือกมหาสมุทรและแมนเทิล เมื่อควอรตซ์ผุพังจะกลายเป็นอนุภาคทราย (Sand) ควอรตซ์มีความแข็งแรงมาก ขูดแก้วเป็นรอย
ไมก้า (Mica) เป็นกลุ่มแร่ซึ่งมีรูปผลึกเป็นแผ่นบาง มีองค์ประกอบเป็นอะลูมิเนียมซิลิเกตไฮดรอกไซด์ มีอยู่ทั่วไปในเปลือกทวีป ไมก้ามีโครงสร้างเช่นเดียวกับ แร่ดินเหนียว (Clay minerals) ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของดิน
แอมฟิโบล (Amphibole group) มีลักษณะคล้ายเฟลด์สปาร์แต่มีสีเข้ม มีองค์ประกอบเป็นอะลูมิเนียมซิลิเกตไฮดรอกไซด์ ที่มีแมกนีเซียม เหล็ก หรือ แคลเซียม เจือปนอยู่ มีอยู่แต่ในเปลือกทวีป ตัวอย่างของกลุ่มแอมฟิโบลที่พบเห็นทั่วไปคือ แร่ฮอร์นเบลนด์ ซึ่งอยู่ในหินแกรนิต
ไพร็อกซีน (Pyroxene group) มีสีเข้ม มีองค์ประกอบที่เป็นแมกนีเซียมและเหล็กซิลิเกตอยู่มาก มีลักษณะคล้ายแอมฟิโบล มีอยู่แต่ในเปลือกมหาสมุทร
โอลิวีน (Olivine) มีองค์ประกอบหลักเป็นแมกนีเซียมและเหล็กซิลิเกต มีอยู่น้อยมากบนเปลือกโลก กำเนิดจากแมนเทิลใต้เปลือกโลก
ตระกูลคาร์บอเนต
แคลไซต์ (Calcite) เป็นแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) เป็นองค์ประกอบหลักของหินปูนและหินอ่อน โดโลไมต์ (Dolomite) ซึ่งเป็นแร่คาร์บอเนตอีกประเภทหนึ่งที่มีแมงกานีสผสมอยู่ CaMg(CO3) 2 แร่คาร์บอเนตทำปฏิกิริยากับกรดเป็นฟองฟู่ให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา

แร่(Minerals)

แร่เป็นสารประกอบอินทรีย์ หรือ ธาตุที่เกิดโดยธรรมชาติ รวมทั้งสารประกอบอินทรีย์บางอย่าง เช่น ถ่านหินและน้ำมัน ที่พบได้ทั้งในดิน ในหิน ในน้ำและในอากาศ แร่พบในลักษณะที่เป็นธาตุ ได้แก่ ทองคำ ทองคำขาว และเงิน ส่วนใหญ่แล้วจะพบในรูปของสารประกอบอนินทรีย์ เช่น สารประกอบออกไซด์ ( มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบอยู่ ) สารประกอบซัลไฟด์ ( มีกำมะถันเป็นองค์ประกอบ ) และสารประกอบคาร์บอเนต แร่เป็นทรัพยากรธรรมชาติที่ใช้แล้วหมดไป สามารถจำแนกได้ 4 ประเภท

1. แร่โลหะและแร่อโลหะ จัดเป็นแร่ที่พบอยู่ในหินทั่วๆไป

2. แร่รัตนชาติ เป็นแร่อโลหะที่มีรูปผลึกที่สามารถนำมาเจียระไนหรืขัดมันให้เกิดความสวยงาม

3. แร่กัมมันตรังสี เป็นแร่ที่มีสถาพของนิวเคลียสไม่เสถียรจะมีการปล่อยรังสีออกจากอะตอมอยู่ตลอดเวลาและเมื่อสิ้นสุดการสลายตัวจะได้ธาตุใหม่เกิดขึ้น

4. แร่เชื้อเพลิง เป็นแร่ที่จัดว่าเป็นทรัพยากรธรรมชาติที่สำคัญต่อเศรษฐกิจ