Metamorphic Rocks : หินแปร เป็นลักษณะเกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง ทางธรณีวิทยาของหินในทาง กายภาพ (Physical) และทางเคมี (Chemical) โดยมีเงื่อนไขและองค์ประกอบ ที่แตกต่างกัน จากหินที่กำเนิดเดิม (Originally formed) การเปลี่ยนแปลง มักเกิดบริเวณพื้นผิวที่หนาเป็นแผ่นปึก ด้วยการสะสมความร้อน และความกดดัน หากสภาวะแวดล้อมทางเคมีีเหมาะสม ก็เกิดการเปลี่ยนแปลง รูปแบบของผลึก (Re-crystallization) จากการผสมรวมกับแร่ (Mineral) เปลี่ยนเป็นหินใหม่ขึ้น ซึ่งคำว่า Metamorphic มาจากภาษากรีก มีความหมายว่า เป็นการเปลี่ยนแปลงรูปทรง

ภูเขาหินแปร สังเกตุมีลักษณะเป็นริ้วแถบอยู่ด้านหลัง

ตารางแสดงระดับการเกิดของหินแปร ระหว่างความลึก และอุณหภูมิ

การเกิดของหินแปรเป็นการเกิด จากหินด้วยกันด้วย องค์ประกอบจากอุณหภูมิ ความร้อนและความกดดันเป็นหลัก จึงแบ่งระดับของหินแปร ด้วยข้อแตกต่าง จากเงื่อนไข ระดับความลึกความกดดันและความลึกจากพื้นผิวโลก Grade of Metamorphism Low-grade metamorphism เกิดระหว่างอุณหภูมิ 50 -300 องศา C ในสภาพความกดดันต่ำโดยทั่วไป จะมองไม่เห็นส่วนประกอบของเกร็ดแร่ด้วยตาเปล่า(หรือแว่นขยายขนาดเล็ก) มักพบรอยกะเทาะแตก มีสีทึบ Intermediate-grade metamorphism เกิดระหว่างอุณหภูมิ 300-450 องศา C สภาพความกดดันระดับกลาง สามารถมองเห็น ส่วนประกอบของเกร็ด Mica หรือแร่อื่นๆ เห็นการสะท้อนแสง ของเกร็ดแร่เล็กๆ มักผิวหยาบ สีสว่าง แจ่มใส High-grade metamorphism เกิดขึ้นมากกว่า อุณหภูมิ 450 องศา C ขึ้นไปในสภาพความกดดันสูง จะมองเห็นแถบริ้วเป็นชั้นสีสว่างและสีคล้ำของแร่ชัดเจน Types of Metamorphism การก่อตัวของหินแปร มีความสัมพันธ์อย่างหลากลายกับสภาพแวดล้อมโลก จึงแบ่งออกเป็นประเภทจากการเกิดดังนี้ Contact Metamorphism เกิดบริเวณแนวหินที่มาชนบรรจบกัน ชั้นที่ตื้นบนแผ่นเปลือกโลกโดยความร้อน ที่สูงแทรกซึมจากแมกม่า (Magma) สู่หินที่เย็นกว่า ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง กรณีความร้อนขึ้นสู่ขีดสูงสุดมักจะเกิดของเหลวไหลละลาย ก่อให้เกิดส่งผลด้าน เคมีและแร่ เข้าร่วมเป็นองค์ประกอบของเหลวเหล่านั้น เป็นสารประกอบถ่านหิน (Carbonate rocks) มักพบเมล็ดหินใส (Fine-grained rocks) เป็นแร่ผสม รวมอยู่ เช่น Quartz, Feldspars, Epidote อย่างหลากหลายเรียกว่า Hornfels แต่ในชั้นนี้มีกดทับของซากอินทรีย์สารน้อย จึงไม่ค่อยพบในหินดังกล่าว

แถบของหิน Marble (ขวา) ชนบรรจบกับ หินอัคนี Nepheline syenite (ซ้าย) ทำให้เกิด    สารประกอบทางเคมีของ Magma พาดบนแนวแถบหิน Marble ซึ่งเป็นลักษณะการเกิด แร่ใหม่

ลวยลายต่างๆที่สวยงามบนหิน Marble จะแตกต่างกันไป เป็นผลจากปฏิกิริยา    ทางเคมี ใต้พื้นผิวของโลกในแต่ละแห่ง

Regional Metamorphism เกิดบริเวณพื้นที่ี ภูเขาขนาดใหญ่ พื้นที่ใหญ่ โดยทั่วไปมักไม่พบส่วนประกอบ ของหินอัคนีและไม่มี Hydrous minerals ด้วยน้ำหนักของภูเขาเกิดการกดทับ เป็นแรงเค้นลงสู่ด้านล่าง จึงมีลักษณะเป็นแผ่นบางแข็ง เช่น หิน Slates, Schists, Gniesses ขณะที่พลังงานแรงเค้นจากบริเวณ ภูเขาไฟ ใต้เปลือกโลกที่มีความต่างกัน ทำให้มวลของแผ่นเปลือกโลกเกิดการชนกัน ตามแนวรอยพับ หรือแนวซอกเขา การกดอัดมาก ทำให้หินเพิ่มความข้นหนาเหมือนเปลือกแข็งภายใต้ผิวนั้นยิ่ง เพิ่มพูนความร้อน ความกดดันที่ละน้อย จนเพิ่มสูงขึ้นเรื่อยๆตามลำดับจาก ระยะเวลาที่ยาวนาน

หิน ที่ถูกแรงเค้นกดทับ และแสดงให้เห็นถึงร่องรอย ของเหลวสารประกอบทางเคมี ี   เป็นการพัฒนาการเปลี่ยนแปลงทางออก และความกดดันอย่างไม่เป็นระเบียบ

ภาพถ่ายทางอากาศแสดงพื้นที่ขนาดใหญ่ (เส้นแถบขาว-แดง = 20 กม.)     แสดงลักษณะมวลของเปลือกโลกชนกัน Regional Metamorphism เกิดขึ้นตามแนวรอยพับ

Cataclastic Metamorphism เกิดโดยเงื่อนไขทางกลศาสตร์ (Mechanical) ที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง เช่น ก้อนหิน 2 ก้อนไถลเข้าหากันทำให้ พื้นที่บริเวณดังกล่าวเปลี่ยนรูปไป ขณะไถล เกิดการเสียดสีมีความร้อน เกิดการกระแทก หลุดออกออกเป็นผง และมักเกิดในบริเวณเฉพาะ พื้นที่มุมลาดดิ่ง (Narrow zone) ที่มีระยะความยาว

ลักษณะมุมลาดดิ่งของบริเวณภูเขา เป็นเงื่อนไขทางกลศาสตร์

Hydrothermal Metamorphism เกิดบริเวณพื้นที่ ที่มีการผันแปรของอุณหภูมิสูงและความกดดันที่เพียงพอ จึงเปลี่ยนเป็น ของเหลวในสารประกอบของแร่ (Hydrous minerals) แล้วแข็ง ตัวฝังแน่นอยู่ในหิน มักพบมากใน หิน Talc, Chlorite, Serpentine, Actinolite, Tremolite, Eolites, Clay minerals และในแร่ต่างๆ

ก้อนแร่ Peridotite บริสุทธิ์ ฝังแน่นอยู่ใน Hydrothermal Metamorphism

ภาพขยายกำลังสูง ขบวนการเริ่มต้นสร้าง kaolinite หรือ Clay minerals    (ดินขาวสำหรับทำถ้วยชาม)กับสารประกอบของแร่ Felspars ในก้อนหินอัคนี

Burial Metamorphism การที่หินตะกอน (Sedimentary rocks) ถูกทับถมลึกใต้พื้นผิวนับพันเมตร จะมีสภาพความร้อนมากกว่า 300 องศา C เกิดแรงกดทับและแตกแยกออก ทำให้สามารถเกิด แร่ใหม่ได้แต่หินไม่ได้เปลี่ยนแปลงรูป โดยหลักแล้วแร่มีองค์ประกอบจาก Zeolites โดยซ้อนเหลื่อม (Overlaps) เป็นลักษณะเปลี่ยนแปลงการในลักษณะกระจายตัว Shock Metamorphism (Impact Metamorphism) เกิดจาก ดาวหาง อุกกาบาต หรือวัตถุจากอวกาศวิ่งชนปะทะโลกหรือกรณี ภูเขาไฟขนาดใหญ่ระเบิด เกิดคลื่นความกดดันมหาศาล ส่งผลให้พื้นผิวของแร่ เปลี่ยนแปลงการเกิดของหินประเภท Shock Metamorphism จากคลื่นดังกล่าว

ภาพขยายกำลังสูง การรวมตัวของ แร่ Sapphirine (สีน้ำเงิน) และ Quartz (สีใส)    โดยซ้อนเหลื่อม อยู่ในหินตะกอน สภาพความร้อนสูง 1,040 องศา C

ร่องรอยหลุมอุกกาบาตเก่า

ลักษณะหิน ที่เปลี่ยนแปลงรูปจากคลื่นความกดดัน

ภาพรวมของประเภทหินแปร ภายใต้อิทธิพลความร้อน ความกดดัน และปฏิกิริยาทางเคมี เป็นเงื่อนไขการเปลี่ยนแปลง ต้นทางก่อตัวของแร่ใหม่ ที่มีองค์ประกอบด้านดุลยภาพ ในสภาพแวดล้อมเป็นปัจจัยร่วมด้วย ต้องนำมาพิจารณา คือ ลักษณะริ้วรอยพื้นผิว (Texture) ลักษณะร่องรอยการเปลี่ยนแปลงมูลฐานเดิม (Protolith) องค์ประกอบทางเคมี (Chemical composition) จึงแบ่งเบื้องต้นออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ ดังนี้ กลุ่ม Foliated metamorphic rocks มีลักษณะของแร่หนาแน่น หรือมีแถบแร่ในชั้นหิน เช่น หิน Slate มีองค์ประกอบของ Mica ก่อตัวจากหิน Shales และ Muds ลักษณะพิเศษมักพบบริเวณรอยแยกของพื้นผิวโลก หิน Schist มีองค์ประกอบของ Quartz – Mica ก่อตัวจากหิน Slate ลักษณะพิเศษเป็นลอนลูกคลื่น หิน Gneiss มีองค์ประกอบของ Quartz – Mica – Feldapar ก่อตัวจาก หิน Schist ลักษณะพิเศษสีคล้ำหรือแถบชั้นแร่เป็นริ้ว กลุ่ม Non Foliated metamorphic rocks มีลักษณะเปลี่ยนแปลงรูปแบบของผลึก (Re-crystallization) แต่ไม่มีแร่เป็น สารประกอบ เช่น หิน Quartzite มีองค์ประกอบของ Quartz ก่อตัวจาก Sandstone ลักษณะพิเศษ ผลึกใส ที่ประสานกันแน่น (Interlocking crystals) เป็นส่วนใหญ่ มีรูซึมน้อยหรือไม่มีเลย หิน Marble มีองค์ประกอบของ Calcite ก่อตัวจากหิน Limestone ลักษณะที่ พิเศษผลึกใสประสานกันแน่น (Interlocking crystals) เนื้อหยาบ เป็นส่วนใหญ่ มีรูซึมน้อยหรือไม่มีเลย

ลักษณะในธรรมชาติของหิน Slate

ธรรมชาติของหิน Schist ลักษณะพิเศษมีลอนลูกคลื่น

ลักษณะในธรรมชาติของหิน Gneiss

ลักษณะในธรรมชาติของหิน Quartzite

ลักษณะในธรรมชาติของหิน Marble

ข้อสรุปของ หินแปร นับว่าเป็นเรื่องซับซ้อน มากในด้านรายละเอียดยังสามารถ แตกแขนงของกลุ่มหิน ออกไปได้อีกมายมากการสำรวจจากแต่ละแหล่งหิน มีความแตกต่างกัน ทั้งด้านสีสัน ส่วนผสมที่ถูกปรับเปลี่ยนด้านเคมี ตามแต่ สภาพแวดล้อม ความกดดัน ความร้อนที่ถูกสะสม การเคลื่อนไหวทางกลศาสตร์ นั้นย่อมหมายความตลอดเวลาแห่งการดำรงชีพของทุกสรรพสิ่งบนโลก หินที่มนุษย์มองว่าเป็นสิ่งไม่มีชีวิตก็ยังไม่เคยหยุดทำงานเลย มีการเปลี่ยนแปลง พัฒนาการเรื่อยไป แล้วตัวเรา ควรที่จะปฏิบัติต่อสังคมโลกอย่างไรบ้าง