หินวาริโอไลต์ ลักษณะและกระบวนการเกิดโครงสร้างทรงกลมในหินอัคนี

หินวาริโอไลต์ (Variolite) คือหินอัคนีชนิดมาฟิก (Mafic igneous rocks) ซึ่งมักเป็นหินภูเขาไฟ เช่น หินโทเลอิต์ (Tholeiite), หินบะซอลต์ (Basalt) หรือหินโกมาไทต์ (Komatiite) ที่มีลักษณะเด่นคือการปรากฏของโครงสร้างทรงกลมหรือรูปหยดน้ำขนาดเล็กที่เรียกว่า วาริโอล (Varioles) กระจายตัวอยู่ในเนื้อหินที่มีผลึกละเอียด (Fine-grained matrix)

ลักษณะทางกายภาพของวาริโอล

วาริโอลเป็นโครงสร้างที่มีสีอ่อนกว่าหินพื้นฐาน (Host rock) โดยทั่วไปมีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 0.05 มิลลิเมตร ไปจนถึงมากกว่า 5 เซนติเมตร โครงสร้างเหล่านี้มักมีความทนทานต่อการผุพังน้อยกว่าเนื้อหินรอบข้าง ส่งผลให้เมื่อหินวาริโอไลต์ผ่านกระบวนการผุพังทางธรรมชาติ พื้นผิวของหินจะมีลักษณะเป็นหลุมเล็กๆ (Pock-marked appearance) ซึ่งเป็นที่มาของชื่อ "Variolite" ที่ดัดแปลงมาจากคำว่า variola ในภาษาละตินที่แปลว่าโรคฝีดาษ เนื่องจากลักษณะพื้นผิวที่คล้ายกับรอยโรคของโรคดังกล่าว

การนิยามและข้อถกเถียงทางธรณีวิทยา

ในเอกสารทางธรณีวิทยา การใช้คำว่า "วาริโอล" มีความไม่สอดคล้องกันในบางช่วง โดยในระยะแรกถูกนิยามว่าเป็นมวลทรงกลมที่ปรากฏบนพื้นผิวที่ผุพังของหินบะซอลต์และหินไดอะบีส (Diabase) ต่อมาในวรรณกรรมสมัยใหม่บางฉบับพยายามนิยามว่าวาริโอลคือ สเฟรูไลต์ (Spherulite) หรือกลุ่มผลึกที่แผ่รัศมีออกจากศูนย์กลาง ซึ่งประกอบด้วยแร่แพลจิโอเคลส (Plagioclase) หรือไพโรซีน (Pyroxene)

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโครงสร้างทรงกลมสีอ่อนเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้จากหลายกลไก จึงมีคำแนะนำให้ใช้คำนิยามดั้งเดิมที่ครอบคลุมกว้างกว่า เพราะในหินภูเขาไฟยุคพรีแคมเบรียน (Precambrian) โดยเฉพาะยุคอาร์เคียน (Archean) ซึ่งผ่านการเปลี่ยนแปลงทางแร่ธาตุและการเสียรูปของเปลือกโลกอย่างมาก ทำให้การระบุต้นกำเนิดที่แน่ชัดของวาริโอลทำได้ยากหากไม่มีการวิเคราะห์ทางห้องปฏิบัติการขั้นสูง

กระบวนการเกิดวาริโอล

จากการวิเคราะห์ทางศิลาวรรณนา (Petrographic) และทางธรณีเคมี พบว่าวาริโอลสามารถเกิดขึ้นได้จาก 3 กระบวนการหลัก ดังนี้:

• การเปลี่ยนแปลงทางเคมี (Blotchy alteration): การเปลี่ยนแปลงของเนื้อหินอัคนีผลึกละเอียดให้กลายเป็นจุดด่าง
• การผสมกันของแมกมา (Magma mingling): การที่แมกมาจากแหล่งกำเนิดสองแหล่งที่มีองค์ประกอบทางเคมีแตกต่างกันมาผสมกัน
• การเสื่อมสภาพของสเฟรูไลต์ (Degradation of plagioclase spherulites): การเปลี่ยนแปลงและเสื่อมสภาพของกลุ่มผลึกแพลจิโอเคลสทรงกลม

ทั้งนี้ ผลการวิเคราะห์ชี้ให้เห็นว่าโครงสร้างวาริโอลไม่ได้เกิดจากของเหลวที่ไม่ผสมกัน (Immiscible liquids) ที่ถูกทำให้เย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว ตามที่เคยมีสมมติฐานในอดีต

ประเภทและการปรากฏ

ในปัจจุบัน นักธรณีวิทยาไม่แนะนำให้เรียกหินเหล่านี้ว่า "หินวาริโอไลต์" เป็นชื่อหลัก แต่ให้ใช้คำว่า variolitic เป็นคำขยายหน้าชื่อชนิดหินหลักแทน เช่น:

• หินบะซอลต์แบบวาริโอไลติก (Variolitic basalts)
• ลาวาหมอนแบบวาริโอไลติก (Variolitic pillow lavas)
• หินโกมาไทต์แบบวาริโอไลติก (Variolitic komatiites)

ตัวอย่างการพบหินเหล่านี้ ได้แก่ หินลาวาหมอนในฝรั่งเศส (Durance และ Mont Genvre) และเยอรมนี รวมถึงหินบะซอลต์และหินโกมาไทต์ในแถบ Greenstone belts ของแอฟริกาใต้และแคนาดา นอกจากนี้ยังมีกลุ่มหินภูเขาไฟที่เคยถูกเรียกว่า variolites du Drac ในฝรั่งเศส ซึ่งภายหลังพบว่าเป็นหินบะซอลต์ที่ถูกเปลี่ยนแปลงโดยน้ำร้อน (Hydrothermally altered basalt) และมีช่องว่าง (Amygdules) ที่ถูกเติมเต็มด้วยแร่แคลไซต์สีขาวและแร่ทุติยภูมิอื่นๆ