หินแกรนิต

วิทยาแร่

หินแกรนิตถูกจำแนกแยกย่อยไปตามไดอะแกรม QAPF สำหรับหินอัคนีแทรกซอนเนื้อหยาบ (granitoids) และตั้งชื่อตามเปอร์เซนต์ของควอตซ์ แอลคาไลน์เฟลด์สปาร์ (ออร์โธเคลส, ซานิดีน, หรือ ไมโครไคลน์) และแพลจิโอเคลสเฟลสปาร์ บนส่วนของ A-Q-P ในไดอะแกรมดังกล่าว
หินอัคนีที่แท้จริงตามข้อกำหนดทางศิลาวิทยาสมัยใหม่ประกอบด้วยทั้งแพลจิโอเคลสและแอลคาไลน์เฟลด์สปาร์ เมื่อแกรนิตอยด์ไม่มีแพลจิโอเคลสหรือมีน้อยก็จะเรียกหินนั้นว่า “แอลคาไลน์แกรนิต” เมื่อแกรนิตอยด์มีออร์โธเคลส 10% ก็จะเรียกว่า “โทนาไลต์” (ไพร็อกซีนและแอมฟิโบลพบได้ทั่วไปในโทนาไลต์) แกรนิตที่ประกอบด้วยทั้งมัสโคไวต์และไบโอไทต์ไมก้าก็จะเรียกว่าไบนารีแกรนิตหรือทูไมก้าแกรนิต (two-mica granite) ทูไมก้าแกรนิตโดยทั่วไปจะมีโปแตสเซียมสูงและมีแพลจิโอเคลสต่ำและปรกติจะเป็นแกรนิต S-type หรือ แกรนิต A-type หินภูเขาไฟที่มีองค์ประกอบเทียบเท่ากันกับหินแกรนิตคือไรโอไรต์ หินแกรนิตมีคุณสมบัติให้ซึมผ่านปฐมภูมิได้ต่ำแต่มีการซึมผ่านทุติยภูมิได้สูง

สถานที่พบ

จนถึงทุกวันนี้แกรนิตพบได้เฉพาะบนโลกโดยพบเป็นองค์ประกอบหลักของเปลือกโลกในส่วนของทวีป มักพบแกรนิตเป็นสต็อคขนาดเล็กครอบคลุมเนื้อที่น้อยกว่า 100 ตารางกิโลเมตรและอาจพบเป็นแบโทลิตที่มักพบเกิดร่วมกับแนวเทือกเขา (orogenic mountain ranges) ไดค์ (dike) ขนาดเล็กที่มีองค์ประกอบเป็นแกรนิตเรียกว่า “แอพไพลต์” ซึ่งจะพบเกิดขึ้นบริเวณขอบของการแทรกดัน บางบริเวณก็พบเป็นเพคมาไทต์ (pegmatite) ซึ่งมีผลึกขนาดหยาบเกิดร่วมกับหินแกรนิต  
หินแกรนิตได้แทรกดันเข้าไปในชั้นเปลือกโลกตลอดช่วงยุคทางธรณีวิทยาและก็พบได้มากในช่วงพรีแคมเบรียนด้วย หินแกรนิตพบกระจัดกระจายไปทั่วแผ่นเปลือกทวีปของโลกและพบมากเป็นหินพื้นฐานใต้ชั้นหินตะกอนที่มีขนาดบางกว่า

การกำเนิด

แกรนิตเป็นหินอัคนีเกิดขึ้นจากแมกมา แมกมาเนื้อแกรนิตมีต้นกำเนิดที่หลากหลายแต่มันต้องแทรกดันผ่านหินอื่นขึ้นมา การแทรกดันของแกรนิตทั้งหลายเกิดขึ้นที่ความลึกใต้ผิวโลกซึ่งปรกติแล้วจะลึกมากกว่า 1.5 กิโลเมตรและอาจลึกมากถึง 50 กิโลเมตรอยู่ในชั้นเปลือกโลกในส่วนของทวีป การกำเนิดของหินแกรนิตนั้นยังมีการโต้แย้งกันซึ่งนำไปสู่รูปแบบการจำแนกที่หลากหลาย การจำแนกนั้นถูกแบ่งออกตามภูมิภาคของโลก มีทั้งแบบฝรั่งเศส แบบอังกฤษ และแบบของอเมริกา ความสับสนนี้เกิดขึ้นเพราะว่ารูปแบบการจำแนกนั้นกำหนดให้แกรนิตมีความหมายที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้วการจำแนกแบบ “อัลฟาเบ็ตซุป” (alphabet soup) นั้นมักถูกนำมาใช้เนื่องจากการจำแนกของมันอยู่บนพื้นฐานของการกำเนิดของแมกมา

การกำเนิดทางธรณีเคมี

แกรนิตอยด์เป็นองค์ประกอบของชั้นเปลือกโลกที่มีอยู่ทั่วไป มันตกผลึกจากแมกมาที่มีองค์ประกอบอยู่ที่จุดหรือใกล้ๆกับจุดยูเทคติก (eutectic point) (หรือที่จุดต่ำสุดของอุณหภูมิบนเส้นกราฟโคเทคติก) แมกมาจะวิวัฒน์ไปสู่จุดยูเทคติกเนื่องจากการแยกส่วนทางอัคนี (igneous differentiation) หรือเพราะว่ามันอยู่ที่ระดับล่างๆของการหลอมละลายบางส่วน การตกผลึกแบบแยกส่วนนี้ทำให้เกิดการลดลงในการหลอมเหลวของเหล็ก แมกนีเซียม ไททาเนียม แคลเซียม และโซเดียม และเพิ่มการหลอมเหลวของโปแตสเซียมและซิลิก้อน – แอลคาไลน์เฟลด์สปาร์ (อุดมไปด้วยโปแตสเซียม) และควอตซ์ (SiO₂) ถือเป็นเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของแกรนิต  
กระบวนการนี้ดำเนินไปโดยไม่คำนึงถึงแหล่งของแมกมาต้นกำเนิดที่จะพัฒนาไปเป็นแกรนิต และไม่คำนึงถึงองค์ประกอบทางเคมีของมันด้วย อย่างไรก็ตามแหล่งและองค์ประกอบของแมกมาที่ได้เปลี่ยนแปลงไปเป็นแกรนิตนั้นได้ทิ้งหลักฐานทางแร่และธรณีเคมีที่แน่นอนชัดเจนเอาไว้ที่จะระบุถึงหินต้นกำเนิดของแกรนิตนั้นได้ วิทยาแร่ เนื้อหิน และองค์ประกอบทางเคมีสุดท้ายของหินแกรนิตหนึ่งๆปรกติแล้วจะมีลักษณะเฉพาะตามหินต้นกำเนิด ยกตัวอย่างเช่นหินแกรนิตที่เกิดจากการหลอมละลายของตะกอนอาจมีแอลคาไลน์เฟลด์สปาร์สูง ขณะที่แกรนิตที่เกิดจากการหลอมมาจากหินบะซอลต์อาจอุดมไปด้วยแพลจิโอเคลสเฟลด์สปาร์  มันอยู่บนพื้นฐานนี้ที่ว่าการจำแนกแบบอัลฟาเบ็ตสมัยใหม่ได้ถูกนำมาใช้เป็นเกณฑ์

การจำแนกแบบอัลฟาเบ็ตซุพ

การจำแนกแบบอัลฟาเบ็ตซุพของ Chappell & White นั้น ในช่วงแรกๆถูกเสนอขึ้นมาเพื่อแบ่งแกรนิตออกเป็น 2 ประเภทคือ แกรนิต I-type หรือแกรนิตที่มีหินต้นกำเนิด เป็นหินอัคนี (igneous protolith) กับแกรนิต S-type หรือหินแกรนิตที่มีหินต้นกำเนิดเป็นหินตะกอน (sedimentary protolith) หินแกรนิตทั้งสองประเภทนี้เกิดขึ้นจากการหลอมละลายของหินแปรเกรดสูงหรือไม่ก็จากหินแกรนิตอื่นๆหรือหินอัคนีแทรกซอนสีเข้ม หรือตะกอนที่ปิดทับ ตามลำดับ 
หินแกรนิต M-type หรือแกรนิตที่มีวัตถุต้นกำเนิดมาจากแมนเทิลนั้นถูกเสนอขึ้นมาภายหลังเพื่อให้ครอบคลุมหินแกรนิตทั้งหลายที่มีแหล่งกำเนิดที่ชัดเจนจากแมกมาสีเข้มที่ตกผลึกซึ่งโดยทั่วไปจะมีแหล่งมาจากแมนเทิล หินแกรนิตชนิดนี้พบได้น้อยเนื่องจากเป็นการยากที่จะเปลี่ยนบะซอลต์ไปเป็นแกรนิตผ่านการตกผลึกแบบแยกส่วน
หินแกรนิต A-type (anoroganic granite) เกิดขึ้นบริเวณเหนือการประทุของภูเขาไฟฮอตสปอตและจะมีองค์ประกอบทางแร่และธรณีเคมีที่แปลกๆ แกรนิตเหล่านี้เกิดขึ้นจากการหลอมละลายที่ส่วนล่างของเปลือกโลกภายใต้สภาพที่ปรกติแล้วจะแห้งอย่างยิ่งยวด หินไรโอไรต์แห่งโพลงยุบที่เยลโลสโตนเป็นตัวอย่างของหินภูเขาไฟที่มีองค์ประกอบเปรียบเทียบได้กับหินแกรนิต A-type นี้

การเกิดหินแกรนิต

ทฤษฎีการเกิดหินแกรนิตที่เก่าแก่ทฤษฎีหนึ่งที่ได้ลดการยอมรับไปมากแล้ว กล่าวเอาไว้ว่า แกรนิตนั้นเกิดขึ้นในที่ที่มีกระบวนการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงโดยมีของไหลที่นำธาตุบางชนิดเข้าไป เช่น โปแตสเซียม แล้วดึงเอาธาตุอื่นๆออกมา เช่น แคลเซี่ยมแล้วเปลี่ยนหินแปรไปเป็นหินแกรนิต กระบวนการนี้คาดว่าจะเกิดขึ้นได้ตามแนวด้านหน้าของการเคลื่อนย้าย การเกิดหินแกรนิตโดยความร้อนจากการแปรสภาพนั้นเป็นสิ่งยากยิ่งแต่ก็สังเกตได้ว่าเกิดขึ้นได้บริเวณภาคพื้นแอมฟิโบไลต์และแกรนูไลต์ การเกิดหินแกรนิตแบบอยู่กับที่ (in-situ granitisation) หรือการหลอมละลายโดยกระบวนการแปรสภาพนั้นยากยิ่งที่จะรับรู้ได้เว้นเสียแต่เนื้อหินแบบลิวโคโซม (leucosome) และเมลาโนโซม (melanosome) จะปรากฏให้เห็นอยู่ในหินไนส์  ทันทีที่หินแปรหนึ่งๆเกิดการหลอมละลายมันก็จะไม่เป็นหินแปรอีกต่อไปแต่จะเปลี่ยนไปเป็นแมกมา ดังนั้นหินเหล่านี้ก็จะดูมีลักษณะก้ำกึ่งระหว่างทั้งสอง  แต่ในทางเทคนิคแล้วไม่ถือว่าเป็นหินแกรนิต ด้วยจริงๆแล้วมันไม่ได้แทรกซอนเข้าไปในหินอื่นๆ ทั้งหลายทั้งปวงนั้นการหลอมละลายของหินแข็งนั้นต้องการอุณหภูมิที่สูงและมีน้ำเป็นส่วนเกี่ยวข้อง หรือสารระเหยอื่นๆซึ่งจะทำตัวเองเป็นสารกระตุ้นช่วยในการลดจุดหลอมเหลวของหินลงมา

การแผ่รังสีโดยธรรมชาติ

แกรนิตเป็นแหล่งของการแผ่รังสีทางธรรมชาติเหมือนกับหินธรรมชาติทั้งหลายทั่วไป อย่างไรก็ตามได้รับรายงานว่าหินแกรนิตบางชนิดมีความเป็นกัมมันตะรังสีที่สูงที่มีความเกี่ยวข้องในเรื่องของความปลอดภัย 
หินแกรนิตบางชนิดมีแร่ยูเรเนียมสูงถึง 10 - 20 ส่วนในล้านส่วน ในทางกลับกันหินอัคนีสีเข้มจำนวนมากอย่างเช่น โทนาไลต์ แกบโบร หรือไดโอไรต์กลับมีแร่ยูเรเนียมเพียง 1 ถึง 5 ส่วนในล้านส่วนและหินปูนรวมถึงหินตะกอนทั้งหลายมีเพียงปริมาณน้อยนิด พลูโทนหินแกรนิตขนาดใหญ่จำนวนมากเป็นแหล่งให้กับทางน้ำโบราณหรือแหล่งสะสมตัวของยูเรเนียมแบบโรลล์ฟรอนต์ (roll front uranium ore deposits) ที่แร่ยูเรเนียมได้ชะล้างเข้าไปในตะกอนจากหินแกรนิตบนพื้นดินและที่เกี่ยวข้อง ปรกติจะเป็นพวกเพกมาไทต์ที่มีกัมมันตะรังสีสูง แกรนิตสามารถเป็นแหล่งเสี่ยงภัยทางธรรมชาติยกตัวอย่างเช่นหมู่บ้านที่ตั้งอยู่บนพืดหินแกรนิตอาจได้รับผลกระทบจากการแผ่รังสีอ่อนๆถึงสูงมากกว่าชุมชนอื่นๆ โพลงและฐานยุบของดินบนหินแกรนิตสามารถเป็นที่กักเก็บของแก๊สเรดอนซึ่งเกิดจากการสลายตัวของแร่ยูเรเนียม เรดอนสามารถเข้าไปถึงครัวเรือนผ่านทางบ่อน้ำที่ขุดลงไปในหินแกรนิต. แก๊สเรดอนมีผลกระทบเกี่ยวข้องกับสุขภาพ และถือเป็นสาเหตุของมะเร็งปอดในสหรัฐอเมริกาเป็นอันดับสองรองมาจากการสูบบุหรี่.
วัสดุที่ผลิตขายเป็นแผ่นหินปูเคาน์เตอร์หรือเป็นวัสดุก่อสร้างไม่ได้ถูกคิดว่าจะมีผลกระทบต่อสุขภาพที่รุนแรง  ผู้เชี่ยวชาญท่านหนึ่ง Dr. Dan Steck แห่งมหาวิทยาลัยเซนต์จอห์น กล่าวว่า ประมาณ 5% ของแกรนิตทั้งหมดเท่านั้นที่จะเข้ามาเกี่ยวข้อง ด้วยคำเตือนเผื่อความผิดพลาดที่ว่ามีเพียงเปอร์เซนต์น้อยนิดจากหินแกรนิตจำนวนหมื่นๆแผ่นที่ได้ทำการตรวจสอบ แหล่งข้อมูลที่หลากหลายจากองค์กรสำรวจธรณีวิทยาแห่งชาติที่ได้เข้าไปออนไลน์เพื่อที่จะช่วยประเมินปัจจัยเสี่ยงในหินแกรนิตโดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อป้องกันการสะสมของแก๊สเรดอนที่อยู่ใกล้กับถิ่นที่อยู่อาศัย   
มีการศึกษาหินแกรนิตเคาน์เตอร์ชิ้นหนึ่งในเดือนพฤศจิกายน 2008 โดย National Health and Engineering Inc แห่งสหรัฐอเมริกา พบว่ามีหินแกรนิตจำนวน 18 แผ่นจากจำนวน 39 แผ่นไม่ผ่านมาตรฐานความปลอดภัยของสหภาพยุโรป (ดู section 4.1.1.1 of the National Health and Engineering study) มากไปกว่านี้ แผ่นหนึ่งจากแผ่นหินจำนวน 39 แผ่นถูกตรวจสอบในการศึกษา E,H.&E มีดัชนีความเข้มข้นเกินข้อกำหนดของสหภาพยุโรป (ดู Section 4.3.1 of the E,H,&E study) สถาบันหินอ่อนมีความเกี่ยวข้องกับการออกข้อกำหนดนี้ด้วยการกล่าวว่าข้อกำหนดของหินแกรนิตเคาน์เตอร์ของสหภาพยุโรปนั้นมีข้อบกพร่อง หินที่ตรวจสอบนั้นได้รวมถึงชนิดของแกรนิตที่เป็นแผ่นหินแกรนิตเคาน์เตอร์ที่มีตลาดร่วมกับอเมริกาเสียประมาณ 80% ตามข้อมูลตลาดล่าสุดที่หาได้ 
นักวิจัยและองค์กรอื่นๆไม่ได้เห็นด้วยกับสถานะความปลอดภัยในหินแกรนิตของสถาบันหินอ่อนซึ่งรวมถึง AARST (American Association of Radon Scientists and Technicians) และ CRCPD (Conference of Radiation Control Program Directors, an organization of state radiation protection officials) ทั้งสององค์กรนี้มีคณะกรรมการซึ่งที่ผ่านมาได้ออกข้อกำหนดอนุญาตให้มีระดับของการแผ่รังสีเรดอนสูงสุดรวมถึงข้อตกลงในการตรวจวัดรังสีเรดอนจากหินแกรนิตเคาน์เตอร์ ข้อกำหนดของสหภาพยุโรปดูเหมือนว่าจะรวมถึงข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับข้อกำหนดฐานของ EPA ฉบับใหม่สำหรับวัสดุก่อสร้างที่เป็นหินแกรนิตในสหรัฐอเมริกาด้วย

การปีนหิน

แกรนิตเป็นหนึ่งในบรรดาหินหลายชนิดที่เป็นที่ชื่นชอบกันในบรรดานักปีนเขาด้วยความชัน ความมั่นคง ระบบรอยแยก และการเสียดทานของมัน สถานที่ที่เป็นที่รู้จักกันดีสำหรับการปีนป่ายหินแกรนิต ได้แก่ หุบเขา Yosemite, Bugaboos, Mont Blanc,  เทือกเขา Mourne, Aiguille du Midi และ Grandes Jorasses, เทือกเขา Bregaglia, Corsica, หลายส่วนของ Karakoram, Fitzroy Massif, Patagonia, เกาะ Baffin, Cornwall, และ Cairngorms     
การปีนหินแกรนิตเป็นที่นิยมกันมากด้วยกำแพงปีนหินเทียมจำนวนมากที่พบในโรงยิมและในสวนสาธารณะนั้นทำขึ้นให้ดูเหมือนและรู้สึกว่าเป็นหินแกรนิตจริงๆ อย่างไรก็ตามทั้งหมดนั้นทำมาจากวัตถุที่ผลิตขึ้นมาทดแทน ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าหินแกรนิตนั้นหนักเกินไปที่จะเป็นกำแพงปีนป่ายที่ขนย้ายได้และรวมถึงอาคารที่จะเป็นสถานที่ตั้งกำแพงเหล่านั้นด้วย