หินตะกอน และกระบวนการที่เกี่ยวข้อง

4.1.4 การก่อตัวใหม่ (Diagenesis)

"การก่อตัวใหม่เป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางฟิสิกส์และทางเคมีในตะกอน ทำให้ตะกอนนั้นกลายเป็นหิน กระบวนการนี้ประกอบด้วย การอัดแน่น การประสาน การตกผลึกใหม่ และบางทีรวมถึงการแทนที่ เช่น แมกนีเซียมเข้าแทนที่ในหินปูนทำให้เกิดโดโลไมต์ขึ้น"

การก่อตัวใหม่เป็นกลุ่มกระบวนการที่เกิดขึ้นกับตะกอนในขณะที่อยู่ผิวโลกหรือใกล้ผิวโลกในสภาพอุณหภูมิและความดันต่ำ อาจเกิดจากการเคลื่อนไหวของโลกและการเพิ่มขึ้นของความดัน กระบวนการนี้อาจเกิดขึ้นพร้อม ๆ กับการตกทับถม หรือเกิดขึ้นในช่วงระยะเวลาสั้นๆ หลังจากการทับถมแล้ว หรืออาจเกิดขึ้นหลังจากการทับถมของตะกอนเป็นระยะเวลานานแล้วก็ได้ แต่ไม่รวมถึงการแปรสภาพ (Metamophism) อันเนื่องมาจากอุณหภูมิและความดันสูง การก่อตัวใหม่มีสภาพอุณหภูมิและความดันอยู่ระหว่างการผุพังอยู่กับที่และเริ่มเข้าสู่กระบวนการแปรสภาพผลของกระบวนการอาจมีการเปลี่ยนแปลงด้านโครงสร้าง เนื้อ และแร่วิทยาของตะกอน

สำหรับในที่นี้จะกล่าวรายละเอียดกระบวนการย่อยที่สำคัญบางประการดังนี้

1)การอัดแน่น (Compaction) และการสูญเสียน้ำ (Desication)

การอัดแน่นเป็นการลดปริมาตรของตะกอน อันเนื่องมาจากแรงกดดันซึ่งเกิดจากการทับถมของตะกอนที่ปิดทับเบื้องบนเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ หรือแรงกดอาจมาจากการเคลื่อนไหวของเปลือกโลก ทำให้ช่องว่าระหว่างเม็ดตะกอนค่อยๆ ลดลง ตะกอนเม็ดหยาบ เช่น ทราย และกรวดถูกอัดตัวลงได้เล็กน้อยกว่าตะกอนขนาดละเอียดกว่า เมื่อเม็ดตะกอนถูฏอันติดกันเข้าไปเรื่อยๆ ทำให้ความหนาของชั้นตะกอนลดลง แต่การเกาะตัวกันจะมีมากขึ้น ประมาณกันว่าตะกอนดินเหนียวที่ทับถมกันลึก 1,000 เมตร ถูกอัดตัวลดลงไป 60% ของปริมาตณเดิม

สำหรับการสูญเสียน้ำนั้น น้ำที่มีอยู่ก่อนในช่องว่างระหว่างเม็ดตะกอน ดินเคลย์ และทรายแป้งที่สะสมตัวกันในแหล่งน้ำจะถูกบีบออกมา ซึ่งเป็นผลโดยตรงจากกระบวนการอัดแน่นนั่นเอง แต่การสูญเสียน้ำบางส่วนอาจเกิดจากการที่ตะกอนโผล่พ้นผิวน้ำเมื่อสัมผัสอากาศแล้วน้ำระเหยออกไป

2). การประสาน (Cementation)

การประสานเป็นกระบวนการเชื่อมประสาน เศษหิน กรวด ทราย ดิน ที่ตกทับถมกันให้เกาะติดแน่นจนแข็งกลายเป็นหิน โดยวัตถุประสาน (Cement) เข้าไปแทนที่ช่องว่างระหว่างเม็ดตะกอนที่ยังไม่แข็งตัว วัตถุประสานเป็นสารพวกซิลิกา ปูน หรือเหล็ก ซึ่งละลายปนอยู่ในน้ำ และถูกน้ำพามาในรูปสารละลายโดยน้ำที่ซึมผ่านช่องว่างระหว่างเม็ดตะกอน มีปัจจัยบางอย่างที่ทำให้สารละลายตกผลึกเป็นแร่ในช่องว่างดังกล่าว เม็ดตะกอน จึงถูกยึดเชื่อมประสานเข้าด้วยกันกลายเป็นหินตะกอน ในตะกอนเม็ดหยาบช่องว่างระหว่างเม็ดหินจะใหญ่ ดังนั้นตะกอนเหล่านี้จึงประสานกันได้ดีมาก เพราะสารละลายซัมผ่านเข้ามาได้ง่าย ตัวอย่างเช่น ตะกอนทราย และกรวดซึ่งกลายเป็นหินทราย และหินกรวดตามลำดับ

ในแต่ละบริเวณ วัตถุประสานจะเป็นชนิดใดนั้นขึ้นอยู่กับบริเวณนั้นมีหินต้นกำเนิดที่มีสารจำพวกใดอยู่ในเนื้อ ถ้าเป็นหินที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบอยู่มากเมื่อหินผุพังลง วัตถุประสานก็เป็นพวกเหล็ก หรือถ้าหินที่มีซิลิกามากวัตถุประสานก็เป็นซิลิกา ซึ่งทำให้หินที่ได้แข็งแกร่งทนทานมากกว่าหินที่มีวัตถุประสานเป็นแร่ชนิดอื่น มีแร่หลายชนิดที่เป็นวัตถุประสานได้ ที่พบมากได้แก่ แคลไซท์ โดโลไมท์ และควอตซ์ ที่พบส่วนน้อยได้แก่ เหล็กออกไซด์ โอปอล คาลซีโดนี แอนไฮไดร์ท และไพไรท์ เป็นต้น

3). การตกผลึก (Crystallization)

การตกผลึกเป็นกระบวนการที่สารในสถานะ กาซ ของเหลว หรือของแข็งที่มีโครงสร้างไม่เป็นระเบียบกลายเป็นผลึก การตกผลึกของตะกอนทางเคมีบางชนิด ถือเป็นการกลายเป็นหินไปในตัวด้วย เช่น หินปูน การตกผลึกยังทำให้ตะกอนที่ทับถมกันโดยกระบวนการทางกายภาพเกาะตัวแข็งเป็นหินได้เช่นกัน เช่น แร่ใหม่อาจตกผลึกภายในตะกอน หรือผลึกของแร่ที่มีอยู่แล้วอาจเจริญใหญ่ขึ้น บางทีแร่ใหม่อาจเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเคมีระหว่างวัตถุต่างๆ ที่เป็นอสัณฐาน และสารคล้ายวุ้นที่อยู่ในโคลนเม็ดละเอียด ซึ่งยังไม่เป็นที่เข้าใจชัดแจ้งว่าปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดได้อย่างไร และเมื่อไร