บทที่4ธรณีประวัติ

วัฎจักรของหิน

วัฏจักรของหิน (Rock cycle) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงของหินทั้ง 3 ชนิด จากหินชนิดหนึ่งไปเป็นอีกชนิดหนึ่งหรืออาจเปลี่ยนกลับไปเป็นหินชนิดเดิมอีก ก็ได้ กล่าวคือ เมื่อ หินหนืดเย็นตัวลงจะตกผลึกได้เป็นหินอัคนี เมื่อหินอัคนีผ่านกระบวนการผุพังอยู่กับที่และการกร่อนจนกลายเป็นตะกอนมี กระแสน้ำ ลม ธารน้ำแข็ง หรือคลื่นในทะเล พัดพาไปสะสมตัวและเกิดการแข็งตัวกลายเป็นหิน อันเนื่องมาจากแรงบีบอัดหรือมีสารละลายเข้าไปประสานตะกอนเกิดเป็น หินชั้นขึ้น เมื่อหินชั้นได้รับความร้อนและแรงกดอัดสูงจะเกิดการแปรสภาพกลายเป็นหินแปร และหินแปรเมื่อได้รับความร้อนสูงมากจนหลอมละลาย ก็จะกลายสภาพเป็นหินหนืด ซึ่งเมื่อเย็นตัวลงก็จะตกผลึกเป็นหินอัคนีอีกครั้งหนึ่งวนเวียนเช่นนี้เรื่อยไป

ซากดึกดำบรรพ์

ซากดึกดำบรรพ์ คือ ซากและร่องรอยของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ที่เคยอาศัยอยู่ในบริเวณนั้น เมื่อตายลงซากก็ถูก ทับถมและฝังตัวอยู่ในชั้นหินตะกอน นักธรณีวิทยา ใช้ซากดึกดำบรรพ์เป็นหลักฐานบอกกล่าวถึงประวัติความเป็นมาของ พื้นที่ต่าง ๆ ซึ่งสามารถบอกถึงสภาพแวดล้อมในอดีตว่าเป็นบนบก หรอในทะเล เป็นต้น นอกจากนั้นซากดึกดำบรรพ์ ยัง สามารถบอกช่วงอายุของหินชนิดอื่นที่เกิดอยู่ร่วมกับหินตะกอนเหล่านั้นได้ด้วย

ซากดึกดำบรรพ์ดัชนี (index fossil) เป็นซากดึกดำบรรพ์ที่มีวิวัฒนาการทางโครงสร้างและรูปร่างอย่างรวดเร็ว มีความแตกต่างในแต่ละช่วงอย่างเห็นได้ชัด และปรากฏให้เห็นเพียงช่วงอายุหนึ่งแล้วก็สูญพันธุ์ไป ได้แก่ ไทรโลไบต์ แกรพโตไลต์ ฟิวซูลินิด เป็นต้น การพบซากดึกดำบรรพ์ไทโลไบต์ในหินทรายแดงที่เกาะตะรุเตา จังหวัดสตูล ทำให้นักธรณี วิทยาบอกได้ว่าหินทรายแดงนั้นเป็นหินที่มีอายุประมาณ 570 – 505 ล้านปี หรือการพบซากดึกดำบรรพ์ฟิวซูลินิดในหินปูน ที่บริเวณจังหวัดสระบุรี ก็ทำให้นักธรณีวิทยาบอกได้ว่าหินปูนนั้นเป็นหินที่มีอายุประมาณ 286 – 245 ล้านปี เป็นต้น

         ซากดึกดำบรรพ์ที่ค้นพบเทียบกับตารางธรณีกาล

จะเห็นว่าซากดึกดำบรรพ์เป็นส่วนที่เหลือของสัตว์และพืช ซึ่งส่วนมากจะกลายเป็นหิน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมใน การเกิดซากนั้น เช่น ช้างแมมมอธที่ล้มตายลงในธารน้ำแข็งจะไม่กลายเป็นหิน ยังคงสภาพเดิมเพราะถูกแช่แข็งมานาน หรือซากแมลงที่ถูกอัดตามธรรมชาติอยู่ในยางไม้หรืออำพัน ถึงแม้จะไม่กลายเป็นหิน แต่ก็จัดเป็นซากดึกดำบรรพ์เช่นกัน หินตะกอนเป็นหินที่สามารถเก็บรักษาซากดึกดำบรรพ์ได้ดี หินภูเขาไฟบางชนิดก็อาจจะพบซากดึกดำบรรพ์ได้เช่นกันแต่ไม่ มากและโดเด่นเหมือนหินตะกอน

อายุทางธรณีวิทยา หมายถึง อายุของแร่ตะกอน หิน ซากดึกดาบรรพ์รวมถึงลักษณะโครงสร้างทาง ธรณีวิทยา และรวมถึงอายุของเหตุการณ์ต่าง ๆ ทางธรณีวิทยา อายุทางธรณีวิทนาแบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ อายุเปรียบเทียบ (relative age) และอายุสัมบูรณ์(absolute age)

อายุเปรียบเทียบ เป็นอายุที่ได้จากการศึกษาหลักฐานความสัมพันธ์ของชั้นหิน ชั้นตะกอน โครงสร้าง ของหินในภาคสนาม และซากดึกดาบรรพ์ในชั้นหิน แล้วนามาเปรียบเทียบว่าสิ่งไหนมีอายุมากกว่าหรือน้อย กว่ากัน โดยอาศัยหลักการวางตัวซ้อนทับที่ว่าลาดับชั้นหินที่ไม่ถูกรบกวนจากกระบวนการต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นใน ภายหลังนั้น หินที่วางตัวอยู่ด้านบนจะมีอายุน้อยกว่าชั้นหินที่วางตัวอยู่ด้านล่าง อายุสัมบูรณ์คืออายุของหิน แร่ หรือซากดึกดาบรรพ์ที่ระบุเป็นตัวเลข เช่น 1,000 ปี700 ล้านปี อายุสัมบูรณ์นั้นได้จากการหาอายุโดยวิธีการไอโซโทปรังสี(Isotope Dating) โดยอาศัยหลักการที่ธาตุบางตัว หินหรือแร่มีไอโซโทปที่ไม่เสถียร จึงมีการปล่อยพลังงานและอนุภาคบางชนิด เช่น อนุภาคแอลฟา (alpha particle) อนุภาคเบตา (beta particle) อนุภาคแกมมา (gamma particle) และการจับอิเล็กตรอน (electron capture) หลักการที่สาคัญในการหาอายุโดยไอโซโทปรังสีคือ ต้องศึกษาธรณีเคมีของหิน – แร่ และธาตุไอโซโทป ต้องทราบค่าอัตราการสลายตัวในกระบวนการสลายตัว และต้องมีเครื่องมือวิเคราะห์ที่มี ความแม่นยาสูง คือเครื่องแมสสเปคโตรมิเตอร์(Mass spectrometer)