Igneous Rocks : หินอัคนี คำว่า Igneous จากภาษาลาติน Ignis มีความหมายว่า ไฟ หินอัคนีก่อนก่อตัว มีลักษณะเป็นของเหลว ขณะเกิดอาจไหลผ่านหินแข็งก็จะหลอมละลาย ไปด้วยกัน เรียกว่า Partial melting อย่างไรก็ตาม เราสามารถเรียกหินประเภทนี้ว่า Magma ได้ เหตุว่าต้นกำเนิด เกิดจาก Magma เป็นหลัก แต่ในกรณีไหลออกมาอยู่บนพื้นผิวดินเรียกว่า Lava เพราะฉะนั้น หินอัคนีคือการก่อตัวจาก Magma ใต้ดินใน ภูเขาไฟ ใกล้พื้นผิวโลก (Volcanic) หรือในภูเขาไฟลึกใต้เปลือกโลก (Plutonic) แล้วจึงไหลออกสู่ ภายนอกบนพื้นผิว

หินเหลวหลอมละลาย อยู่ใต้พื้นผิวโลก เรียกว่า Magma

ลักษณะของ Partial melting

Magma ไม่ใช่ของเหลวทั้งหมด มีองค์ประกอบส่วนผสมของก๊าซหลายชนิด มักมีไอน้ำ Carbon dioxide และ Sulfur dioxide หากไหลออกมาบนพื้นดิน จะเกิดฟองก๊าซ (Bubbles of gas) เย็นตัวลงอย่างรวดเร็วในไม่กี่วัน หากอยู่ใต้ดินลึกใช้เวลาเย็นตัวหลายปี การเย็นตัวลงเป็นปัจจัยทำให้เกิดแร่ (Minerals) สิ่งแรกคือ การตกผลึก (Crystallize) โดยจะก่อตัวเป็น Crystal nuclei จากขนาดเล็กจนใหญ่ขึ้น ทั้งนี้อยู่ที่ระยะเวลาโครงสร้างการ ตกผลึกดังกล่าว จะเกิดเป็นแร่ชนิดใด ก็จะขึ้นอยู่กับสารประกอบที่แปรผัน แตกต่างกันไป เช่น Aluminum Sodium Iron Magnesium Calcium เป็นต้น

หินเหลวหลอมละลาย ไหลออกมาบนพื้นโลก เรียกว่า Lava

หินอัคคี จะแตกต่างกันตามลักษณะการก่อตัว

การที่ Magma เย็นตัวช้าใช้เวลานับพันปี ทำให้การตกผลึกของอะตอมและ โมเลกุล มีเวลาเรียงตัวสร้างโครงสร้างและมีเป็นจำนวนมาก โดยที่ขนาดผลึก แต่ละชุดจะไม่ใหญ่ และจะมีช่องว่างความห่างของผลึก ถ้ายิ่งเย็นตัวช้ามากขึ้นเท่าไรก็มีขนาดที่ใหญ่ขึ้นมาก ตามลำดับของเวลา และเบียดตัวกันเป็นชิ้นเดียวกัน การก่อตัวที่ช้า แร่ก็จะเกิดขึ้นในระหว่างช่องว่าง ของผลึกนั้น โดยมี Magma เป็นส่วนประกอบ และ Magma เป็นตัวการที่ จะเปลียนแปลงจัดระเบียบจำนวนของ อะตอมและโมเลกุล เป็นการพัฒนาการ ของ Magma นั่นเองเป็นจุดที่แร่เริ่มกำเนิดขึ้น กรณีที่ Magma เย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว เนื่องอยู่ใกล้พื้นผิวโลกทำให้ Crystals nucleate เป็นสีคล้ำดำ เป็นการตกผลึกยังไม่สมบูรณ์เป็นจำนวนมาก การเย็นตัวแบบฉับพลัน แร่ยังไม่สามารถก่อตัวได้ เหตุจากวัตถุดิบจากภูเขาไฟ เมื่อแข็งจะเปลี่ยนสภาพเป็นแก้ว อนุภาพอะตอม และโมเลกุลไม่สามารถเกิดได้ในแก้ว เนื่องโครงสร้างภายในแก้วมีรูปทรงสัณฐาน ของโครงสร้างภายในที่ไม่แน่นอน มีจุดอ่อนที่ไม่สามารถจัดระบบการเรียงตัว ที่มีประสิทธิภาพได้

Crystal nuclei จุดกำเนิดก่อตัวของแร่ จากกล้อง Electron Microscope

สามารถแบ่งประเภทการพัฒนาก่อตัวของหินอัคนี ได้ 2 แบบคือ Intrusive (plutonic) rocks Plutonic rock คือ หินอัคนีก่อตัวจาก Magma ภายใต้เปลือกโลกแล้วเย็นตัวลง Extrusive (volcanic) rocks Volcanic rock คือ หินอัคนีก่อตัวจาก Magma ที่พุ่งระเบิดออกมาบนผิวเปลือกโลกแล้วเย็นตัวลง มี 2 ชนิด คือเกิดจาก Magma ที่ไหลออกมาเรียก Lavas และเกิดจากเถ้าถ่าน เศษผงอนุภาพในอากาศของภูเขาไฟ เรียกว่าหิน Pyroclastic หินอัคนี แบ่งลักษณะพื้นผิว (Texture) เป็น 3 ประเภท Phaneritic มองเห็นลักษณะผลึก ที่ประสานกันแน่น (Interlocking crystals) มักเกิดจากหิน Intrusive (plutonic) rocks ที่เย็นตัวช้ามาก Aphanitic มองไม่เห็นลักษณะผลึกที่ประสานกันแน่น (Interlocking crystals) มักเกิดจากหิน Extrusive (volcanic) rocks ที่เย็นตัวอย่างรวดเร็ว Glassy ลักษณะเหมือนแก้ว (Volcanic glass) จะไม่มีผลึกเพราะเย็นตัวอย่างฉับพลัน เช่น Obsidian มีผิวเรียบพบฟองก๊าซเล็กน้อย ส่วน Scoria ภายในมีรูพรุนมาก น้ำหนักจะเบา Volcanic ash เหมือนเศษแก้วชิ้นเล็กๆเพราะเกิดจากผงเถ้าถ่าน ของภูเขาไฟ เมื่อเกาะกันเป็นก้อนใหญ่ คือ หิน Pyroclastic

Phaneritic มองเห็นลักษณะผลึก ที่ประสานกันแน่น

Aphanitic มองไม่เห็นลักษณะผลึกที่ประสานกันแน่น

หิน Obsidian ที่พบมีสีน้ำตาล สีดำ และสีเขียวเข้ม

หิน Scoria มีรูพรุน ทำให้น้ำหนักเบาลอยน้ำได้ไม่จม

Volcannic ash ผงเถ้าถ่าน มีอันตรายต่อระบบหายใจเมื่อสูดดมจะเข้าไปเกาะเหมือนซีเมนต์ในปอด

องค์ประกอบที่ สำคัญของหินอัคนี 98% เป็น Silica บางกรณีอาจมีน้อยกว่านั้น แต่จะไม่น้อยไปกว่า 50% ส่วนที่เหลือมักเป็น Aluminum (Al) Calcium (Ca) Sodium (Na) Potassium (K) Magnesium (Mg) Iron (Fe) แบ่งเป็น 4 กลุ่มดังนี้ Felsic ประกอบด้วย Feldspar และ Silica (Felsic = Feldspar + Silca) จะรวมก่อตัวเป็น หิน Granitic บริเวณใกล้ชั้นพื้นผิวโลก หากเกิดจากลักษณะ แยกออกจากแผ่นเปลือกโลก จะเป็นหิน Rhyolite

หิน Granitic ในทะเล New Zealand

ภูเขาหิน Rhyolite ใน Iceland

Intermediate ประกอบด้วยระหว่างกลุ่ม Felsic และ Mafic โดยจะก่อตัวเป็น หิน Andesitic

ภูเขาไฟ Rainier ในอเมริการะเบิดครั้งสุดท้าย ประมาณ 1,000-2,300 ปีมาแล้ว เป็นหิน Andesitic

Mafic ประกอบด้วย Magnesium และ Iron (Mafic = Ma + Fe) จะรวมก่อตัวเป็น หิน Gabbro บริเวณพื้นทะเลชั้นล่างใกล้เปลือกโลกแล้วยกตัวขึ้น มักเกิดในแผ่นทวีป ส่วนลักษณะที่ก่อตัวบริเวณพื้นทะเลชั้นบนใกล้เปลือกโลก เป็นฐานรองรับทวีปจะเป็นแผ่นใหญ่แนวยาว เป็นการก่อตัวของหิน Basaltic

การยกตัวของหิน Gabbro ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 500 เมตร    Coast of Maine Southern New Hampshire

หิน Basaltic ที่เกาะ Campbell New Zealand

Ultramafic ประกอบด้วย Magnesium หรือ Iron อย่างหนึ่งอย่างใดในจำนวนที่มากกว่าได้ มักจะเกิดจากชั้น Mantle ของโลกพบว่า Silica จะน้อยมีส่วนผสมของหินเล็กๆ จากชั้น Mantle อยู่ภายใน (Mantle xenoliths) การก่อตัวของ หิน Peridotite และ หิน Komatiite ปัจจุบันไม่พบการก่อตัวใหม่ ่เป็นหินเก่าที่เกิดเมื่อยุค 2 พันล้านปี ช่วงเวลาครึ่งหนึ่งของการเกิดโลก บทสรุปที่มนุษย์ ต้องเข้าใจเพิ่มขึ้นจากการสำรวจคือ กว่าที่หินอัคนีเหล่านี้ จะมีโอกาสก่อตัวกำเนิดได้ ต้องใช้เวลานับพันล้านปี เพื่อมาเป็นทรัพยากรให้ สิ่งมีชีวิตทั้งหลายบนโลกโดยเฉพาะมนุษย์ ดำรงชีพอย่างสุขสบายนั้น เราได้ใช้อย่างประหยัด คุ้มค่าหรือไม่ เพราะเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในสิ่งของ ต่างๆมากมาย ในชีวิตประจำวันรอบๆตัวเราทั้งสิ้น

หิน Peridotite จะพบหินเล็ก Mantle xenoliths อยู่ภายใน

หิน Komatiite โบราณอายุไม่น้อยกว่า 2 พันล้านปี