หินบะซอลต์

บะซอลต์ (อังกฤษ: basalt) เป็นหินอัคนีพุที่พบได้โดยทั่วไป มักพบมีสีเทาถึงสีดำ มีเนื้อละเอียดเนื่องจากเกิดจากการเย็นตัวของลาวาอย่างรวดเร็วบนพื้นผิวโลก อาจพบมีเนื้อสองขนาดที่มีผลึกขนาดโตกว่าอยู่ในพื้นเนื้อละเอียด หรือมีเนื้อเป็นโพรงข่าย หรือมีเนื้อเป็นตะกรันภูเขาไฟ (สคอเรีย) เนื้อหินบะซอลต์สดๆจะมีสีดำหรือสีเทา
ปรกติหินบะซอลต์จะถูกนำไปใช้เป็นวัสดุก่อสร้างถนน เทพื้นรองหมอนและรางรถไฟ และทำเป็นแผ่นปูพื้นหรือผนัง และยังใช้เป็นส่วนผสมที่สำคัญในการผลิตแอสฟัลต์
ในโลกของเรานี้หินหนืด (แมกมา) เป็นวัตถุต้นกำเนิดของหินบะซอลต์ เกิดจากการพองตัวของวัตถุหลอมในชั้นเนื้อโลก หินบะซอลต์ก็เกิดได้บนดวงจันทร์ของโลกเรา รวมถึงบนดาวอังคาร ดาวศุกร์ และแม้แต่ดาวเคราะห์น้อย 4 เวสตา หินต้นกำเนิดเพื่อการกึ่งหลอมละลายอาจจะเป็นทั้งเพริโดไทต์และไพรอกซีไนต์ (เช่น  Sobolev et al., 2007) เปลือกโลกส่วนของมหาสมุทรโดยส่วนใหญ่แล้วจะประกอบไปด้วยหินบะซอลต์ที่เกิดจากการปะทุขึ้นมาจากชั้นเนื้อโลกที่อยู่ด้านล่างตรงบริเวณเทือกเขากลางสมุทร
คำว่าบะซอลต์บางครั้งก็ถูกใช้เรียกหินอัคนีแทรกซอนในระดับตื้นๆที่มีองค์ประกอบเป็นแบบหินบะซอลต์ แต่หินที่มีองค์ประกอบดังกล่าวที่มีเนื้อหยาบโดยทั่วไปจะเรียกว่าโดเลอไรต์ (อาจเรียกเป็นไดอะเบสหรือแกบโบร)

ศิลาวิทยา

องค์ประกอบทางแร่ของหินบะซอลต์โดดเด่นไปด้วยแร่เฟลด์สปาร์พวกแคลซิกแพลจิโอเคลส และอาจมีแร่โอลิวีนเป็นองค์ประกอบอยู่ด้วย มีแร่อื่นๆในปริมาณรองลงมาได้แก่เหล็กออกไซด์และเหล็ก-ไททาเนียมออกไซด์อย่างเช่นแมกนีไทต์ อัลโวสปิเนล และอิลเมไนต์ การมีองค์ประกอบของแร่ออกไซด์ดังกล่าวทำให้หินบะซอลต์สามารถมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กได้เมื่อเย็นตัวลง และทำให้มีการศึกษาสนามแม่เหล็กโลกโบราณกันอย่างกว้างขวางจากหินบะซอลต์ 
ในหินบะซอลต์โธลีไอต์จะพบผลึกของแร่ไพรอกซีน ออไจต์ และออร์โธไพรอกซีนหรือพิจิโอไนต์และแพลจิโอเคลสแคลเซียมสูงได้ อาจพบผลึกของแร่โอลิวีนได้ด้วยซึ่งถ้ามีจะเกิดแร่พิจิโอไนต์บริเวณขอบโดยรอบของผลึกด้วย พื้นเนื้อของหินมีแร่ควอตซ์หรือทริดีไมต์หรือคริสโตบาไลต์แทรกอยู่ในเนื้อของหิน หินโธลีไอต์โอลิวีนมีแร่ออไจต์และออร์โธไพรอกซีนหรือพิจิโอไนต์กับโอลิวีนในปริมาณมากแต่ที่ขอบของแร่โอลิวีนอาจมีแร่ไพรอกซีนและดูเหมือนจะไม่ปรากฏในส่วนของพื้นเนื้อของหิน  
โดยทั่วไปหินบะซอลต์อัลคาไลจะมีองค์ประกอบของแร่ที่ไม่มีแร่ออร์โธไพรอกซีนแต่จะมีแร่โอลิวีน ผลึกแร่เฟลด์สปาร์จะมีองค์ประกอบเป็นพวกแลบราโดไลต์จนถึงแอนดีซีน แร่อย่างอัลคาไลเฟลด์สปาร์ ลิวไซต์ เนฟีลีน โซดาไลต์ ไมก้าโฟโกไพต์ และอะพาไทต์อาจพบได้ในส่วนของพื้นเนื้อหิน 
บะซอลต์มีจุดลิควิดัสและจุดโซลิดัสที่อุณหภูมิสูง โดยค่าอุณหภูมิที่พื้นผิวโลกอาจสูงเกือบ 1200 องศาเซลเซียสหรือสูงกว่า สำหรับจุดลิควิดัส และสูงเกือบถึง 1000 องศาเซลเซียสสำหรับจุดโซลิดัส ค่าอุณหภูมิเหล่านี้ถือว่าสูงกว่าของหินอัคนีอื่นๆทั่วไป 
ส่วนใหญ่แล้วหินโธลีไอต์จะเกิดขึ้นที่ความลึกประมาณ 50-100 กิโลเมตรอยู่ในชั้นเนื้อโลก หินบะซอลต์อัลคาไลจำนวนมากอาจเกิดขึ้นที่ความลึกมากกว่านี้คือระหว่าง 150-200 กิโลเมตรทีเดียว ขณะที่แหล่งกำเนิดของหินบะซอลต์อะลูมินาสูงยังมีการถกเถียงกันอยู่ มีการวิเคราะห์ตีความกันว่ามันอาจเกิดจากการหลอมปฐมภูมิมาจากหินบะซอลต์ชนิดอื่น (เช่น Ozerov, 2000)

ธรณีเคมี

หินบะซอลต์ประกอบด้วยแร่แมกนีเชียมออกไซด์ (MgO) และแคลเซียมออกไซด์ (CaO) สูง โดยที่มีแร่ซิลิก้าไดออกไซด์ (SiO₂) และโซเดียมออกไซด์ (Na₂O) ต่ำ รวมถึงโปแตสเซียมออกไซด์ (K₂O) ด้วยเมื่อเทียบกับหินอัคนีอื่นๆทั่วไปซึ่งสอดคล้องกับการจำแนกหินแบบ TAS
โดยทั่วไปหินบะซอลต์จะมีองค์ประกอบของซิลิก้าออกไซด์ (SiO₂) ร้อยละ 45 - 55 อัลคาไลทั้งหมดร้อยละ 2 - 6 ไททาเนียมออกไซด์ (TiO₂) ร้อยละ 0.5 - 2.0 เหล็กออกไซด์ (FeO) ร้อยละ 5 - 14 และอะลูมินา (Al₂O₃) ร้อยละ 14 หรือมากกว่า โดยปรกติแล้วจะมีแคลเซียมออกไซด์ (CaO) เกือบร้อยละ 10 และโดยทั่วไปจะมีแมกนีเซียมออกไซด์ (MgO) อยู่ระหว่างร้อยละ 5 - 12 โดยน้ำหนัก   
หินบะซอลต์อะลูมินาสูงจะมีอะลูมิเนียมอยู่ถึงร้อยละ 17 - 19 โดยน้ำหนัก (Al₂O₃) โบนิไนต์มีแมกนีเซียมออกไซด์สูงถึงร้อยละ 15 หินสีเข้มซึ่งมีเฟลด์สปาร์สูงตั้งแต่เอคินถึงหินบะซอลต์อัลคาไลอาจมี Na₂O รวมกับ K₂O ได้ถึงร้อยละ 12 หรือมากกว่า
หินบะซอลต์ MORB และหินอัคนีแทรกซอนที่มีองค์ประกอบใกล้เคียงกันอย่างหินแกบโบรเป็นลักษณะของหินอัคนีที่เกิดขึ้นที่เทือกเขากลางสมุทร หินบะซอลต์ MORB นี้เป็นโธลีไอต์ที่มีอัลคาไลและธาตุส่วนน้อยอินคอมแพตทิเบิลในปริมาณต่ำ และมีรูปแบบของธาตุหายากเฉลี่ยแล้วมีค่าเหมือนกันกับหินในชั้นเนื้อโลกหรือคอนไดรต์ ในทางตรงกันข้าม หินบะซอลต์อัลคาไลจะมีธาตุหายากและธาตุอินคอมแพตทิเบิลอื่นๆในปริมาณที่สูงกว่า เพราะว่าหินบะซอลต์ MORB ถือเป็นกุญแจดอกสำคัญในการเข้าใจเกี่ยวกับขบวนการแปรสัณฐาน จึงมีการศึกษาองค์ประกอบของหินชนิดนี้กันอย่างกว้างขวาง แม้ว่าองค์ประกอบของ MORB จะมีความแตกต่างชัดเจนกับค่าเฉลี่ยของหินบะซอลต์ที่ปะทุในสภาพแวดล้อมอื่นๆแต่มันก็มีองค์ประกอบที่ไม่คงที่สม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่นมีองค์ประกอบที่เปลี่ยนแปลงไปตามตำแหน่งของเทือกเขากลางสมุทรในมหาสมุทรแอตแลนติกและการมีองค์ประกอบในช่วงที่แตกต่างกันในแอ่งมหาสมุทรที่แตกต่างกัน (Hofmann, 2003) 
สัดส่วนไอโซโทปของธาตุทางเคมีอย่างเช่นสตรอนเตียม นีโอดายเนียม ตะกั่ว ฮาฟเนียม และออสเมี่ยมในหินบะซอลต์มีการศึกษากันมากเกี่ยวกับการเรียนรู้เข้าใจในวิวัฒนาการของชั้นเนื้อโลก สัดส่วนไอโซโทปของแก๊สมีสกุลอย่างเช่น ³He/⁴He ก็ถือว่ามีคุณค่ายิ่ง เช่น สัดส่วนในหินบะซอลต์จาก 6 ถึง 10 ของโธลีไอต์ที่เทือกเขากลางสมุทร (เป็นค่าเฉลี่ยของชั้นบรรยากาศ) แต่ค่าจาก 15 ถึง 24 หรือมากกว่าของหินบะซอลต์ที่เทือกเขากลางสมุทรถูกเข้าใจว่าอาจมาจากชั้นเนื้อโลก

ลักษณะสัณฐานและเนื้อหิน

รูปร่าง โครงสร้าง และเนื้อหินของหินบะซอลต์ทำให้เราทราบได้ว่ามันปะทุขึ้นมาอย่างไรและที่ไหน รู้ได้ว่ามันเกิดขึ้นในทะเล ปะทุขึ้นมาเป็นเถ้าภูเขาไฟ หรือไหลบ่าแบบพาโฮโฮซึ่งเป็นภาพลักษณ์ของการเกิดหินบะซอลต์ในฮาวาย

การปะทุขึ้นไปในอากาศ

หินบะซอลต์ที่ปะทุขึ้นไปในอากาศทำให้เกิดการสะสมตัว 3 แบบ คือ ตะกรันภูเขาไฟ เถ้าภูเขาไฟ  และการไหลของลาวา
ปรกติแล้วด้านบนของลาวาบะซอลต์และกรวยเถ้าภูเขาไฟจะมีโพรงข่ายอยู่มากซึ่งทำให้หินมีเนื้อเป็นฟองและมีน้ำหนักเบา เถ้าภูเขาไฟมักมีสีแดงซึ่งเป็นสีของเหล็กออกไซด์ที่เกิดจากการผุพังของแร่ไพรอกซีนที่มีธาตุเหล็กเป็นองค์ประกอบอยู่สูง ลักษณะที่เป็นก้อนของลาวาเอเอ้ที่เป็นเถ้าภูเขาไฟ การไหลของกรวดเหลี่ยมภูเขาไฟ และการไหลของลาวาบะซอลต์เนื้อแน่นพบได้ทั่วไปในฮาวาย  ลาวาพาโฮโฮมีความหนืดสูงเป็นลาวาบะซอลต์ที่ร้อนซึ่งมีแนวโน้มที่จะมีรูกลวงคล้ายท่อเกิดเป็นชั้นบางๆ รูกลวงในลาวาเหล่านี้เป็นลักษณะทั่วไปของการปะทุแบบพาโฮโฮ
หินเถ้าภูเขาไฟมีการพบน้อยแต่ก็ใช่ว่าจะไม่เป็นที่รู้จัก ปรกติแล้วลาวาบะซอลต์ที่ร้อนมากๆและหนืดเกินไปที่มีแรงดันไม่เพียงพอที่จะก่อให้เกิดการปะทุออกมา แต่บ่อยครั้งจะถูกกักอยู่ในปล่องภูเขาไฟและปล่อยแก๊สออกมา ภูเขาไฟมอนาโลเอในฮาวายได้ปะทุขึ้นมาในลักษณะดังกล่าวนี้ในศตวรรษที่ 19 และก็เกิดขึ้นที่เมาต์ทาราเวราของนิวซีแลนด์ในการปะทุอย่างรุนแรงในปี ค.ศ. 1886
โครงสร้างอะมิกดาลอยด์เป็นโครงสร้างที่เป็นโพรงข่ายในหินบะซอลต์มักพบผลึกที่สวยงามของแร่ซีโอไลต์ ควอตซ์ หรือแคลไซต์อยู่ข้างในด้วย

หินบะซอลต์รูปหมอน

เมื่อลาวาปะทุขึ้นมาจากใต้น้ำหรือไหลเอ่อนองลงไปในทะเลไปสัมผัสกับน้ำทะเลทำให้ผิวลาวาเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วเกิดเป็นรูปทรงคล้ายหมอนหลายๆลูกซ้อนๆกัน องค์ประกอบของหินบะซอลต์รูปหมอนนี้มีลักษณะเฉพาะของความเป็นลาวาที่ไหลอยู่ใต้น้ำและวินิจฉัยได้ว่าเป็นการปะทุในสภาพแวดล้อมแบบใต้น้ำเมื่อพบเป็นหินบะซอลต์รูปหมอนโบราณ หินบะซอลต์รูปหมอนมีเนื้อในตรงกลางละเอียดโดยส่วนบริเวณผิวรอบนอกจะมีเนื้อแก้วและมีการแตกตามแนวรัศมีของก้อนหมอน ขนาดของหมอนลูกหนึ่งๆมีความแปรผันจาก 10 ซม. ไปจนถึงหลายเมตร
เมื่อลาวาพาโฮโฮไหลลงไปในทะเลโดยปรกติแล้วจะเกิดเป็นหินบะซอลต์รูปหมอน อย่างไรก็ตามเมื่อลาวาอาอาไหลลงไปในทะเลกลับเกิดการสะสมตัวของเศษตะกอนเนื้อเถ้าภูเขาไฟ (tuffaceous debris) เป็นรูปกรวย (littoral cone) กรวยขนาดเล็กเกิดขึ้นเมื่อธารลาวาอาอาร้อนไหลลงไปในน้ำและเกิดการระเบิดเป็นไอร้อนพวยพุ่งขึ้นไปอย่างรุนแรง (littoral explosion หรือ steam explosion)
เกาะเซอร์ตเซย์ในมหาสมุทรแอตแลนติกเป็นภูเขาไฟลาวาบะซอลต์ที่ไหลชะลงไปบนพื้นมหาสมุทรในปี ค.ศ. 1963 การระเบิดของภูเขาไฟนี้ในช่วงแรกๆจะมีความรุนแรงมากโดยขณะที่หินหนืดเปียกน้ำจะทำให้หินถูกทำให้โป่งพองออกโดยไอร้อนที่พวยพุ่งออกมาเกิดเป็นกรวยของเถ้าภูเขาไฟ ลักษณะนี้ต่อมาได้กลายเป็นลักษณะเฉพาะของลาวาพาโฮโฮ
อาจพบแก้วภูเขาไฟโดยเฉพาะผิวด้านนอกอันเกิดจากผิวของลาวาที่เย็นตัวลงอย่างรวดเร็วและมักจะพบกับภูเขาไฟที่มีการปะทุใต้น้ำ

สิ่งมีชีวิตบนหินบะซอลต์

ลักษณะของการถูกกัดกร่อนทั่วๆไปของหินบะซอลต์ใต้ทะเลชี้ให้เห็นว่ากิจกรรมของสิ่งมีชีวิตขนาดจุลภาคอาจมีบทบาทที่สำคัญในการแลกเปลี่ยนทางเคมีระหว่างหินบะซอลต์กับน้ำทะเล ปริมาณของเหล็ก Fe(II) และแมงกานีส Mn(II) ไร้ออกซิเจนที่ปรากฏอยู่ในหินบะซอลต์เป็นแหล่งพลังงานสำหรับแบคทีเรีย ผลการวิจัยเร็วๆนี้ระบุได้ว่าแบคทีเรียที่ทำให้เกิดเหล็กออกไซด์ที่เจริญเติบโตอยู่บนพื้นผิวเหล็ก-ซัลไฟด์ก็สามารถเจริญเติบโตได้บนหินบะซอลต์ซึ่งเป็นแหล่งของเหล็ก Fe(II)   มีงานวิจัยเร็วๆนี้ที่ภูเขาใต้ทะเลโลอิฮิพบว่าแบคทีเรียที่ทำให้เกิดเหล็กและแมงกานีสออกไซด์สามารถเพาะเลี้ยงได้ด้วยหินบะซอลต์ผุๆ ผลกระทบต่อแบคทีเรียอันเนื่องมาจากมีการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบทางเคมีของแก้วบะซอลต์และน้ำทะเลชี้ให้เห็นว่าปฏิสัมพันธ์เหล่านี้อาจนำไปสู่การประยุกต์เกี่ยวกับรอยแยกของเปลือกโลกใต้มหาสมุทรลึกที่เป็นถิ่นน้ำร้อน (ปล่องไฮโดรเทอร์มอล) ที่อาจจะอธิบายเกี่ยวกับการกำเนิดของสิ่งมีชีวิตได้

เศรษฐธรณีวิทยา

ตามที่มีเว็บไซต์หนึ่งชื่อว่า new study เผยแพร่ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2551 รายงานว่าหินบะซอลต์อาจมีค่าทางเศรษฐกิจด้วยต้นทุนต่ำ ปลอดภัย และเป็นวิธีการที่ถาวรในการจับและเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ซึ่งเป็นแก๊สหนึ่งที่ก่อให้เกิดปัญหาปรากฏการณ์โลกร้อน

การกระจายตัว

การไหลของลาวาของเดคคานแทรพส์ในอินเดีย กลุ่มหินชิลโคตินของบริติชโคลัมเบียในแคนาดา พารานาแทรพส์ในบราซิล ไซบีเรียนแทรพส์ในรัสเซีย ที่ราบสูงแม่น้ำโคลัมเบียของวอชิงตันและโอรีกอน หลายส่วนของกลุ่มเทือกเขาเลียบชายฝั่งของแคลิฟอร์เนียในสหรัฐอเมริกา รวมถึงหินบะซอลต์ยุคไทรแอสซิกทางตะวันออกของอเมริกาเหนือล้วนแล้วเป็นหินบะซอลต์ แหล่งหินบะซอลต์ที่มีชื่อเสียงอื่นๆได้แก่ไอซ์แลนด์ การูในแอฟริกาใต้ และแนวเกาะภูเขาไฟฮาวายที่ตั้งอยู่บนแมนเทิลพลูม หินบะซอลต์ถือเป็นหินอัคนีที่พบได้กว้างขวาง    
ปรกติแล้วหินบะซอลต์อายุพรีแคมเบรียนจะพบอยู่ในแนวชั้นหินคดโค้งและแนวรอยเลื่อนย้อนและมักจะพบถูกแปรสภาพอย่างรุนแรงที่รู้จักกันในนามของแนวกรีนสโตนเนื่องจากมีการถูกแปรสภาพขั้นต่ำของหินบะซอลต์ที่ทำให้เกิดกลุ่มของแร่คลอไรต์ แอคทิโนไลต์ เอพิโดต และแร่สีเขียวอื่นๆ

หินบะซอลต์จากดวงจันทร์และดาวอังคาร

พื้นที่สีเข้มที่เห็นได้บนพื้นผิวดวงจันทร์ของโลกเรานี้เป็นที่ราบที่เกิดจากการไหลนองของลาวาบะซอลต์ ตัวอย่างหินเหล่านี้ถูกเก็บโดยโครงการอะพอลโลของสหรัฐอเมริกา โครงการสำรวจดวงจันทร์ด้วยหุ่นยนต์ของรัสเซีย และจากอุกกาบาตดวงจันทร์ทั้งหลาย  
หินบะซอลต์จากดวงจันทร์แตกต่างไปจากหินบะซอลต์บนโลกคือมีองค์ประกอบของเหล็กสูงกว่าโดยมีค่าระหว่างประมาณร้อยละ 17 ถึง 22 โดยน้ำหนัก และยังมีค่าความเข้มข้นของไททาเนียม (TiO₂) ที่เด่นชัด (พบในอิลเมไนต์) มีช่วงระหว่างน้อยกว่าร้อยละ 1 ถึงประมาณร้อยละ 13 โดยน้ำหนัก โดยทั่วไปแล้วหินบะซอลต์จากดวงจันทร์จะถูกจำแนกตามค่าของไททาเนียมโดยจำแนกเป็น ไททาเนียมสูง ไททาเนียมต่ำ และไททาเนียมต่ำมาก กระนั้นก็ตาม จากการสำรวจทางธรณีเคมีของไททาเนียมในโครงการคลีเมนไทน์แสดงให้เห็นว่าพื้นที่ราบสีเข้มบนพื้นผิวดวงจันทร์มีการลำดับต่อเนื่องของค่าความเข้มข้นของไททาเนียม     
หินบะซอลต์จากดวงจันทร์แสดงลักษณะเนื้อหินและวิทยาแร่ที่ผิดปรกติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งลักษณะของแปรสภาพจากการกระแทก การขาดลักษณะของรีดอกซ์และออกซิเดชั่นซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะที่พบได้ในหินบะซอลต์บนพื้นผิวโลก และการปราศจากโดยสิ้นเชิงของน้ำในแร่ ขณะที่หินบะซอลต์บนดวงจันทร์ทั้งหลายปะทุขึ้นมาระหว่าง 3 และ 3.5 พันล้านปีมาแล้ว ชิ้นตัวอย่างที่มีอายุเก่าแก่ที่สุดเก่าแก่ถึง 4.2 พันล้านปี และที่มีอายุอ่อนที่สุดจากการวัดค่าด้วยวิธีเครเตอร์เค้าติ้งประมาณได้ว่าปะทุขึ้นมาเมื่อ 1.2 พันล้านปีมาแล้ว
หินบะซอลต์ก็พบได้ทั่วไปบนพื้นผิวดาวอังคาร ทั้งนี้ได้จากข้อมูลส่งกลับมาจากพื้นผิวดาวอังคารโดยอุกกาบาตดาวอังคาร