หมวดหินทางธรณีวิทยา หน่วยพื้นฐานของการศึกษาชั้นหิน

หมวดหิน (Geological Formation หรือเรียกสั้นๆ ว่า Formation) คือ กลุ่มของหินที่มีลักษณะทางกายภาพหรือลักษณะทางลิโทโลจี (Lithology) ที่สอดคล้องกันและมีความโดดเด่นเพียงพอที่จะแยกออกจากกลุ่มหินที่อยู่ข้างเคียงได้ หมวดหินจะครองตำแหน่งเฉพาะในลำดับชั้นหิน (Stratigraphic Column) ของภูมิภาคทางภูมิศาสตร์นั้นๆ โดยถือเป็นหน่วยพื้นฐานที่สุดของ ลิโทสตราติกราฟี (Lithostratigraphy) ซึ่งเป็นการศึกษาเกี่ยวกับชั้นหิน

เกณฑ์การกำหนดหมวดหิน

การที่จะระบุว่าหินกลุ่มหนึ่งเป็นหมวดหินได้นั้น จะต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะสามารถนำมาเขียนลงในแผนที่ธรณีวิทยาบนพื้นผิวโลก หรือสามารถติดตามร่องรอยได้ในระดับใต้ดิน หมวดหินไม่ได้ถูกกำหนดด้วยความหนาของชั้นหิน เนื่องจากความหนาสามารถเปลี่ยนแปลงได้หลากหลาย ตั้งแต่ไม่ถึงหนึ่งเมตรไปจนถึงหลายพันเมตร โดยทั่วไปหมวดหินมักจะมีลักษณะเป็นแผ่น (Tabular) แต่ไม่เสมอไป

หมวดหินอาจประกอบด้วยหินชนิดเดียว หรือประกอบด้วยชั้นหินสองชนิดขึ้นไปที่สลับกัน หรือแม้แต่เป็นการผสมผสานของหินหลายชนิดที่มีความหลากหลาย ตราบใดที่ลักษณะโดยรวมนั้นมีความแตกต่างจากหินที่อยู่รอบข้างอย่างชัดเจน

ลักษณะทางลิโทโลจีที่ใช้จำแนก

การกำหนดขอบเขตของหมวดหินจะยึดตามความสอดคล้องทางลิโทโลจีเป็นหลัก โดยไม่ใช้เกณฑ์อื่นในการตัดสิน ซึ่งลักษณะทางลิโทโลจีประกอบด้วย:

• องค์ประกอบทางเคมีและแร่ธาตุ
• เนื้อหิน (Texture) และสี
• โครงสร้างการสะสมตัวปฐมภูมิ (Primary Depositional Structures)
• ซากดึกดำบรรพ์ที่ถือเป็นส่วนประกอบของเนื้อหิน หรือสารอินทรีย์ เช่น ถ่านหิน หรือเคโรเจน (Kerogen)

ข้อควรระวัง: การจำแนกชนิดของซากดึกดำบรรพ์ (Taxonomy of fossils) ไม่ถือเป็นเกณฑ์ทางลิโทโลจีที่ถูกต้องในการกำหนดหมวดหิน

การตั้งชื่อและการกำหนดมาตรฐาน

โดยปกติแล้ว หมวดหินจะถูกตั้งชื่อตามลักษณะทางธรรมชาติหรือสิ่งก่อสร้างที่ถาวรในพื้นที่ที่หมวดหินนั้นถูกค้นพบและอธิบายเป็นครั้งแรก ชื่อจะประกอบด้วยชื่อทางภูมิศาสตร์ตามด้วยคำว่า "หมวดหิน" (Formation) หรือชื่อลักษณะหิน เช่น "หินปูน..." (Limestone) ตัวอย่างเช่น Morrison Formation (ตั้งชื่อตามเมือง Morrison รัฐโคโลราโด) หรือ Kaibab Limestone (ตั้งชื่อตามที่ราบสูง Kaibab รัฐแอริโซนา)

เพื่อให้เกิดมาตรฐานสากล การกำหนดหมวดหินจะต้องมี สตราติไทป์ (Stratotype) ซึ่งมักจะเป็น ตอนตัวอย่าง (Type Section) ซึ่งเป็นพื้นที่ที่หินในหมวดนั้นปรากฏให้เห็นอย่างชัดเจนตลอดทั้งความหนาของชั้นหิน หากหมวดหินไม่มีพื้นที่ที่ปรากฏให้เห็นทั้งหมด หรือมีความผันแปรทางด้านข้างสูง อาจมีการกำหนดตอนอ้างอิงเพิ่มเติม

ประโยชน์และการประยุกต์ใช้

การกำหนดหมวดหินช่วยให้นักธรณีวิทยาสามารถเปรียบเทียบและเชื่อมโยงชั้นหิน (Correlation) ในระยะทางที่ห่างไกลกันระหว่างจุดที่หินโผล่พ้นดิน (Outcrops) ได้ ซึ่งในอดีตหมวดหินถูกใช้เป็นเครื่องหมายบอกเวลาทางธรณีวิทยาโดยอาศัยกฎการวางตัวซ้อนทับ (Law of Superposition)

หมวดหินมีประโยชน์อย่างมากในการทำแผนที่ธรณีวิทยา ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถ:

• วิเคราะห์ประวัติศาสตร์ทางเทคโทนิก (Tectonic History) ของภูมิภาค
• คาดการณ์ตำแหน่งของทรัพยากรแร่ธาตุที่ฝังตัวอยู่ใต้ดิน

หมวดหินสามารถใช้ได้กับหินตะกอน หินแปรเกรดต่ำ และหินภูเขาไฟ ส่วนหินอัคนีแทรกซอนและหินแปรเกรดสูงมักไม่ถูกเรียกว่าหมวดหิน แต่จะใช้คำว่า ลิโทดีม (Lithodeme) แทน

ความหมายอื่นๆ ของคำว่า Formation

ในภาษาทั่วไป คำว่า "Formation" อาจถูกใช้เรียกรูปทรงแปลกๆ ของหินที่เกิดจากกระบวนการกัดเซาะหรือการสะสมตัว เช่น หินงอกหินย้อยในถ้ำ ซึ่งเป็นการใช้ในเชิงพรรณนาลักษณะรูปร่าง ไม่ใช่การใช้ในเชิงวิชาการทางสตราติกราฟี