แร่ (mineral) หมายถึง ธาตุ หรือ สารประกอบ ของแข็งที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ มีโครงสร้างผลึกคงที่ มีสูตรเคมีแน่นอน และมีคุณสมบัติทั้งทางกายภาพและเคมีที่เฉพาะตัว เช่น แร่ทองคำ แร่ควอตซ์ เป็นต้น นักวิทยาศาสตร์จำแนกแร่ตามมูลค่าออกเป็น 2 กลุ่ม คือ

1) แร่เศรษฐกิจ (economic mineral) หมายถึง แร่ที่มีมูลค่าทางเศรษฐกิจ หรือใช้ประโยชน์ในทางอุตสาหกรรมได้ เช่น แร่โลหะ อโลหะ เชื้อเพลิง และแร่รัตนชาติ เป็นต้น

2) แร่ประกอบหิน (rock-forming mineral) หมายถึง แร่ที่ไม่ได้มีมูลค่ามากนัก แต่เป็นองค์ประกอบสำคัญของหิน เช่น แร่ควอตซ์ เฟลด์สปาร์ โอลิวีน และแร่แคลไซต์ เป็นต้น ซึ่งโดยส่วนใหญ่เกิดจากการรวมตัวกันตามสัดส่วนต่างๆ ของธาตุหลักที่มีมากในแผ่นเปลือกโลกจำนวน 8 ธาตุ ได้แก่ ธาตุออกซิเจน ซิลิกอน อะลูมิเนียม เหล็ก แคลเซียม โพแทสเซียม โซเดียมและธาตุแมกนีเซียม เป็นต้น

แร่ประเภทต่างๆ

ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ค้นพบแร่ที่มีอยู่ในโลกแล้วจำนวน 3,000-4,000 ชนิด แต่มีเพียง 20-40 ชนิด เท่านั้น ที่เป็นแร่ประกอบหิน อย่างไรก็ตาม ปริมาณของแร่ประกอบหินทั้งหมดคิดเป็นสัดส่วนประมาณ 95% ขององค์ประกอบแผ่นเปลือกโลก ซึ่งนักวิทยาศาสตร์จำแนกแร่ประกอบหินออกเป็น 2 หมวดแร่ (mineral class) คือ หมวดแร่ซิลิเกต (silicate class) และ หมวดแร่ไม่ใช่ซิลิเกต (non-silicate class)

หมวดแร่ซิลิเกต

หมวดแร่ซิลิเกต (silicate class) คือ หมวดแร่ที่มี แร่ซิลิกา (SiO4) เป็นองค์ประกอบหลัก ซึ่งถือเป็นหมวดแร่ประกอบหินที่มีความสำคัญ เนื่องจากประมาณ 95% ของแร่ที่มีอยู่ในโลกเป็นแร่ซิลิกา โดยแร่ซิลิกาเกิดจากธาตุซิลิกอนจำนวน 1 ตัว และธาตุออกซิเจนจำนวน 4 ตัว รวมตัวกันในรูปแบบสามเหลี่ยมของซิลิกอนแอนไอออน ที่มีประจุรวมของในแต่ละสามเหลี่ยมเป็น -4  ซึ่งสามเหลี่ยมของซิลิกอนแอนไอออน จะเป็นพื้นฐานในการเชื่อมต่อกับธาตุไอออนอื่นๆ เช่น เหล็ก แมกนีเซียม โปแตสเซียม เป็นต้น เพื่อก่อตัวเป็นแร่ซิลิกาที่มีลักษณะเฉพาะแตกต่างกันไป โดยนักวิทยาศาสตร์จำแนกหมวดแร่ซิลิเกตออกเป็น 6 กลุ่มแร่ (mineral group) ตามรูปแบบการเรียงตัวของแร่ซิลิกา

การจับตัวกันของธาตุซิลิกอนและออกซิเจนเป็นแร่ซิลิกา
รูปแบบการจับตัวกันของแร่ซิลิกา

1) กลุ่มแร่โอลิวีน

กลุ่มแร่โอลิวีน (olivine group) เกิดจากแร่ซิลิกาจับตัวกันแบบ ปิรามิดฐานสามเหลี่ยมโดด (isolated tetrahedral) มีแร่โดดเด่น 2 ชนิด คือ 1) แร่โอลิวีน (olivine) มีสีเขียวมะกอก ซึ่งเป็นแร่องค์ประกอบสำคัญของแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทร (oceanic crust) และเนื้อโลกตอนบน (upper mantle) และ 2) แร่การ์เนต (garnet) มีสีแดงเลือดหมู เป็นแร่องค์ประกอบสำคัญของแผ่นเปลือกโลกทวีป (continental crust)

2) กลุ่มแร่ไพรอคซีนและแอมฟิโบล

กลุ่มแร่ไพรอคซีนและแอมฟิโบล (pyroxene and amphibole group) เกิดจากแร่ซิลิกาจับตัวกันแบบ สายโซ่ (chain) มีแร่โดดเด่น 2 ชนิด คือ 1) แร่ไพรอคซีน (pyroxene)  เป็นแร่ซิลิกาแบบ สายโซ่เดี่ยว (single chain)  เป็นแร่องค์ประกอบสำคัญของแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรและเนื้อโลก และ 2) แร่แอมฟิโบล (amphibole)  เป็นแร่ซิลิกาแบบ สายโซ่คู่ (double chain)  

3) กลุ่มแร่ไมกา

กลุ่มแร่ไมกา (mica group) เกิดจากแร่ซิลิกาจับตัวกันแบบ แผ่น (sheet)  มีแร่โดดเด่น 3 ชนิด คือ 1) แร่ดิน (clay mineral) 2) แร่มัสโคไวต์ หรือ แร่กลีบหินขาว (muscovite) และแร่ไบโอไทต์ หรือ แร่กลีบหินดำ (biotite)  และ 3) แร่คลอไรต์ (chlorite) ซึ่งโดยส่วนใหญ่มีสีเขียว บางครั้งเรียกว่า แร่กลีบหินเขียว

4) กลุ่มแร่เฟลด์สปาร์

กลุ่มแร่เฟลด์สปาร์ (feldspar group)  ลักษณะโครงสร้างผลึกคล้ายกับแร่ควอตซ์ พบมากที่สุดในแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทร แบ่งย่อยเป็น 3 ชนิด คือ 1) เฟลด์สปาร์ชนิดโปแตสเซียม (potassium feldspar, KALSi3O8) 2) เฟลด์สปาร์ชนิดโซเดียม (sodium feldspar, NaAlSi3O8) หรือเรียกว่า แร่อัลไบต์ (albite) และ 3) เฟลด์สปาร์ชนิดแคลเซียม (calcium feldspar, CaAl2Si2O8) หรือเรียกว่า แร่อะนอร์ไทต์ (anorthite) สำหรับแร่เฟลด์สปาร์ชนิดโปแตชเซียมมีแร่โดดเด่น 3 แร่ ได้แก่ แร่ออร์โทเคลส (orthoclase) แร่ไมโครไคลน์ (microcline) และแร่ซานิดีน (sarnidine) ถึงแม้ว่ามีสูตรเคมีที่เหมือนกันแต่แร่ดังกล่าวมีระบบผลึกที่แตกต่างกัน

(ซ้าย) แร่ออร์โทเคลส (orthoclase) (ขวาบน) แร่อัลไบต์ (albite) (ขวาล่าง) แร่อะนอร์ไทต์ (anorthite)

5) กลุ่มแร่ทัวร์มาลีน

กลุ่มแร่ทัวร์มาลีน (tourmaline group) เกิดจากแร่ซิลิกาจับตัวกันแบบ วงแหวน (ring) มีแร่โดดเด่น คือ แร่ทัวร์มาลีน (tourmaline)  

6) กลุ่มแร่ควอตซ์

กลุ่มแร่ควอตซ์ (quartz group) เกิดจากแร่ซิลิกาเพียงอย่างเดียวจับตัวกันแบบ โครงข่าย (framework)  แร่จัดโครงสร้างผลึกโดยการจับต่อของปิรามิดฐานสามเหลี่ยมด้วยกันเอง โดยออกซิเจนในทุกปิรามิดใช้ร่วมกับปิรามิดข้างเคียง แร่ควอตซ์เป็นแร่ที่พบมากที่สุดของแผ่นเปลือกโลกทวีป  

(ซ้าย) แร่ทัวร์มาลีน (ขวา) แร่ควอตซ์

หมวดแร่ไม่ไช่ซิลิเกต

นอกจากหมวดแร่ซิลิเกต (non-silicate class) ซึ่งถือเป็นหมวดแร่ประกอบหินที่สำคัญ หินที่พบในเปลือกโลกยังประกอบด้วย หมวดแร่ไม่ใช่ซิลิเกต (non-silicate class) จำนวนมาก ซึ่งด้วยปริมาณที่มีมากพอสมควร นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถจำแนกหมวดแร่ไม่ใช่ซิลิเกตออกเป็น 6 กลุ่มแร่

1) กลุ่มแร่คาร์บอเนต

กลุ่มแร่คาร์บอเนต (carbonate group)  ประกอบด้วยแร่คัลไซด์ (calcite, CaCO3) และแร่โดโลไมต์ (dolomite, CaMg (CO3)2)

2) กลุ่มแร่เฮไลด์

กลุ่มแร่เฮไลด์ (halide group) ได้แก่ แร่เฮไลด์ (NaCl) หรือเกลือแกลง  และแร่ฟลูออไรท์ (CaF2)  

3) กลุ่มแร่ออกไซด์

กลุ่มแร่ออกไซด์ (oxide group) แร่ที่สำคัญในกลุ่มแร่นี้ คือแร่ฮีมาไทต์ (hematite, Fe2O3) หรือแร่เหล็กแดง และแร่แมกนีไทต์ (magnetite, Fe3O4) หรือเหล็กดำ รวมทั้งแร่อื่นๆ อีกบางส่วน เช่น แร่รูไทล์ (Rutile, TiO2) ซึ่งกลุ่มแร่ออกไซด์ถือเป็นกลุ่มแร่ที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจ เนื่องจากเป็นสินแร่ที่เป็นแหล่งกำเนิดของเหล็ก โครเมียม แมงกานีส ดีบุก ทังสเตน เป็นต้น

4) กลุ่มแร่ซัลไฟด์

กลุ่มแร่ซัลไฟด์ (sulfide) แร่ซัลไฟด์ที่สำคัญคือ แร่ไพไรต์ (pyrite, FeS2) แร่กาลีนา (galena, PbS) ซึ่งเป็นซัลไฟด์ของตะกั่ว แร่สฟาเลอไรท์ (sphalerite, ZnS) ซึ่งเป็นซัลไฟด์ของสังกะสี และแร่ชาลโคไพไรต์ (chalcopyrite, CuFeS2) ซึ่งเป็นซัลไฟด์ของทองแดง ดังนั้นกลุ่มแร่ซัลไฟด์จึงเป็นสินแร่ที่เป็นแหล่งกำเนิดของตะกั่ว สังกะสีและทองแดง เป็นต้น

แร่ไพไรต์ (pyrite) มีฉายาว่า ทองคนโง่ (fool’s gold) เนื่องจากมีสีคล้ายกับทองคำ

5) กลุ่มแร่ซัลเฟต

กลุ่มแร่ซัลเฟต (sulfate group) ในธรรมชาติมีเพียง 2 ชนิด ที่สำคัญ ได้แก่ แร่แอนไฮไดรต์ (anhydrite, CaSO4) และแร่ยิปซั่ม (gypsum, CaSO42H2O) (ซ) ซึ่งกลุ่มแร่ซัลเฟตเกิดจากการระเหยของน้ำทะเลหรือทะเลสาบที่อิ่มตัวด้วยสารละลายเหล่านี้

(ซ้าย) แร่แอนไฮไดรต์ (ขวา) แร่อะพาไทต์

6) กลุ่มแร่ฟอสเฟต

กลุ่มแร่ฟอสเฟต (phosphate) แร่ฟอสเฟตสำคัญที่พบในธรรมชาติคือ แร่อพาไทต์ (apatite, Ca5(PO4)3(F,OH,Cl)) ซึ่งเป็นแหล่งแร่ที่ให้ธาตุที่เป็นส่วนประกอบสำคัญในปุ๋ย

7) กลุ่มธาตุธรรมชาติ

กลุ่มธาตุธรรมชาติ (native element) เช่น เพชร ทองคำ ทองแดง เป็นต้น

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth

Share: