ถ้ายังจำกันได้ พวกเราเริ่มเรียนวิทยาศาสตร์ก็ประมาณ ม.4 ม.5 และกิจกรรมเปิดตัวชิ้นแรกๆ ที่เราได้รับมอบหมายจากคุณครู ก็คือการศึกษารูปากใบของพืช หัวหน้าห้องต้องลงไปที่สวนพฤกษศาสตร์โรงเรียน เด็ดใบไม้สัก 2-3 ใบขึ้นมา ตัดเป็นชิ้นเล็กๆ แปะใส่ไสลด์ แล้วเอาไปส่อง (อย่างเมามันส์) เพื่อดูรูปากใบ ภายใต้กล้องจุลทรรศน์

เชื่อกันไหมว่าในทางธรณีวิทยาก็เช่นกัน การที่จะศึกษาหรือจำแนกหินว่าเป็นหินชนิดใด ประกอบด้วยแร่อะไรบ้าง หรือมีกระบวนการทางธรณีวิทยาเฉพาะอะไรบ้างที่เกิดขึ้นกับหินนั้น วิธีการเข้าถึงหรือศึกษาหินมีหลายระดับความละเอียด ในเบื้องต้นหากหินมีผลึกแร่ หรือเม็ดตะกอนที่เด่นชัดเฉพาะตัว นักธรณีวิทยาที่มีความชำนาญก็สามารถจำแนกหินได้จากก้อนตัวอย่างหิน (hand specimen) อย่างง่ายๆ เช่น หินกรวดมน (conglomerate) หินทราย (sand stone) หินแกรนิต (granite) เป็นต้น

หรือถ้าผลึกแร่หรือเม็ดตะกอนของหิน มีขนาดเล็กเกินกว่าที่จะมองเห็นได้ชัดด้วยตาเปล่า ระดับต่อไปของการพิจารณาหรือศึกษาคือการใช้ แว่นขยาย หรือเรียกทัพศัพท์ก็ได้ว่า แฮนด์เลนส์ (hand lens) ซึ่งก็อันเดียวกันกับ กล้องส่องพระที่เซียนพระใช้ส่องดูพระว่าแท้หรือเก๊ ส่วนกำลังขยายจะมากจะน้อยก็สุดแล้วแต่จะเลือกเอาถนัดใช้

แต่ แต่ แต่ ถ้าหินนั้นปราบเซียนแยกยาก หรือว่าอยากเห็นเม็ดตะกอน เห็นแร่อย่างละเอียดแบบชัดๆ อีกแนวทางการทำงานที่นักธรณีวิทยาเลือกใช้ คือการทำ แผ่นหินบาง (thin section) ซึ่งก็เหมือนกันเด๊ะๆ กับที่นักชีววิทยา หรือนักเรียนชั้น ม.4 ม.5 ใช้ศึกษารูปากใบ

การศึกษาหินหรือแร่จากแผ่นหินบางภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ในทางธรณีวิทยาเราเรียกว่า การศึกษาศิลาวรรรณนา (petrography)

กว่าจะได้มาซึ่งตัวอย่าง แผ่นหินบาง (thin section) เอาไว้สำหรับไปส่องใต้กล้องจุลทรรศน์ เพื่อศึกษาศิลาวรรรณนา นักธรณีวิทยาต้องตะลุยผ่านด่านขั้นตอนการทำงานต่างๆ ดังต่อไปนี้

ขั้นตอนที่ 1 นำตัวอย่างหินขนาดเหมาะมือ (ซึ่งหินเดิมๆ ที่นักธรณีวิทยาเคาะเก็บมาได้ มักจะมีเหลี่ยมมีมุมไม่ราบเรียบ) มาเข้าเครื่องตัดหิน ผ่าครึ่งเพื่อให้มีหน้าหินราบเรียบ เรียกในหมู่นักธรณีวิทยาว่า แผ่นหินเรียบ (rock slab)

ขอบใบเลื่อยตัดหินจะถูกฝังไว้ด้วยเพชร ทั้งนี้เนื่องจากเพชรมีความแข็งมากที่สุดตาม มาตราโมส์ (Mohs scale) ทำให้สามารถขีดข่วนหรือตัดหินได้ทุกชนิด

เมื่อผ่านขั้นตอนนี้ บางครั้งนักธรณีวิทยาก็สามารถเห็นรายละเอียดของผลึกแร่หรือเม็ดตะกอนได้ง่ายขึ้นกว่าเดิมแล้ว จากการมองผ่านพื้นผิวที่เรียบของแผ่นหินเรียบ และยิ่งใช้น้ำลูบผิวที่เรียบก็จะยิ่งเห็นองค์ประกอบของหินได้ง่ายขึ้น

ขั้นตอนที่ 2 สำรวจในเบื้องต้นและเลือกตำแหน่งหน้าเรียบที่ต้องการศึกษา จากนั้นตัดแต่งหินเพิ่มเติมให้หน้าเรียบมีขนาดพื้นที่ประมาณ 2 x 3 เซนติเมตร ซึ่งเป็นขนาดพอเหมาะกับที่จะแปะบนแผ่นสไลด์ได้ และให้มีความหนาประมาณ 0.5-1.0 เซนติเมตร เผื่อเอาไว้

ขั้นตอนที่ 3 นำหน้าเรียบของแผ่นหินเรียบ ไปขัดผิวให้เรียบมากขึ้นด้วย ผงขัดซิลิกอนคาร์ไบด์ จากนั้นนำมาติดกับกระจกสไลด์ ด้วย กาวอีพอกซี่ (epoxy resin) หรือ กาวคานาดา (canada balsam)

ขั้นตอนที่ 4 นำแผ่นหินที่ติดสไลด์เรียบร้อยแล้วไปทำให้บางลงโดยผ่านเครื่องฝนหินบาง (รูปล่าง 1-2) ให้เหลือความบางประมาณ 1-2 มิลลิเมตร จากนั้นนำไปขัดละเอียดให้บางลงอีก โดยใช้ผงขัดหินเบอร์ 220 (60 ไมครอน) แล้วขัดซ้ำด้วยผงขัดหินเบอร์ 320 (12 ไมครอน) จนแผ่นหินบางมีความหนาประมาณ 0.03 มิลลิเมตร (30 ไมครอน) หรืออยู่ในช่วง 30-70 ไมครอน (ต่อศักดิ์ ประสมทรัพย์, 2539)

พูดเหมือนจะง่าย แต่จริงๆ แล้วขั้นตอนสุดท้ายในการขัดเพื่อที่จะให้แผ่นหินนั้นบาง 0.03 มิลลิเมตร ตามต้องการ ค่อนข้างที่จะยากและเสี่ยง เสี่ยงต่อการที่จะขัดจนเนื้อหินหมดไปก็มี ดังนั้นในระหว่างที่ขัดละเอียด ควรมีการนำแผ่นสไลด์ไปส่องใต้กล้อง เพื่อตรวจสอบความบางเป็นระยะๆ (รูปล่าง 3-4)

ซึ่งเมื่อได้แผ่นหินบางที่มีความหนาตามต้องการเรียบร้อยแล้ว จากนั้นจึงแปะสไลด์ปิดอีกครั้ง เพื่อความทนทานและรักษาตัวอย่างหินบางไว้ โดยลักษณะหน้าตาของแผ่นดินบางแสดงดังรูปด้านล่าง

เมื่อนำตัวอย่างแผ่นหินบางที่เสร็จเรียบร้อยแล้ว ไปส่องภายใต้กล้องจุลทรรศน์ภายใต้ แสงระนาบโพลาไรซ์ (plane polarised light) หรือ ภายใต้ แสงโพลาไรซ์ขวางฉาก (crossed polarised light) โลกใบจิ๋วของนักธรณีวิทยาก็จะถูกเปิดขึ้น เห็นแร่เป็นผลึกๆ เห็นตะกอนเป็นเม็ดๆ เห็นขอบปฏิสัมพันธ์ระหว่างแร่หรือเม็ดตะกอนอย่างชัดเจน และสุดท้าย นักธรณีวิทยาก็จะพูดได้เต็มปากเต็มคำว่า เจ้าก้อนตัวอย่างขนาดเหมาะมือก่อนหน้านี้ เป็นหินอะไร มีแร่องค์ประกอบอะไรบ้างในหิน (อัคนีและแปร) หรือมีเรื่องราวอะไรอยู่ในก้อนหิน (ตะกอน) บ้าง

ทั้งหมดนี้ก็คือกระบวนการคร่าวๆ ในการทำแผ่นหินบางเพื่อนำไปใช้ในการศึกษาด้านธรณีวิทยา ด้านศิลาวรรณนาของหินโดยรายละเอียด ซึ่งก็อย่างที่บอกว่าเวลาเล่าดูง่ายๆ แต่จริงๆ แล้ว ทุกขั้นตอนต้องอาศัยทักษะเฉพาะของผู้ทำสูงมาก ดังนั้นการฝึกฝนจึงเป็นสิ่งที่สำคัญที่สุดสำหรับคนที่สนใจจะเอาดีด้านกานทำแผ่นหินบาง

นอกจากนี้หากธรรมชาติของงานมีความจำเป็นต้องศึกษาเปอร์เซ็นต์ของแร่ประกอบหินในรายละเอียดมีค่าตัวเลขแน่นอน ปัจจุบันนักธรณีวิทยาก็มีเครื่องมือหลากหลายที่จะช่วยในการวิเคราะห์เปอร์เซ็นต์ของแร่หรือธาตุเหล่านั้น ได้แก่ 1) เครื่องวิเคราะห์การเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ (X-ray Diffractometer, XRD) 2) เครื่องวิเคราะห์การเรืองรังสีเอกซ์ (X-ray Fluorescence Spectrometry, XRF) หรือ 3) เครื่องอิเล็กตรอนโพรบไมโครแอนาไลซิส (Electron Probe Microanalysis, EPMA) ซึ่งแต่ละเครื่องก็แพงไม่หยอก ทั้งค่าเครื่องและค่าบริการ และนี่ก็คือหนึ่งในหลายๆ เหตุผลเล็กๆ ที่ทำให้ แผ่นหินบางยังจำเป็นในการศึกษาศิลาวรรณนา จนถึงทุกวันนี้

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