เเร่

แร่ (Minerals)
 

                  แร่ (Mineral) หมายถึง ธาตุหรือสารประกอบอนินทรีย์ (ไม่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต) ที่มีสถานะเป็นของแข็ง เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติและมีโครงสร้างภายในที่เป็นผลึก มีสูตรเคมีและสมบัติอื่นๆ ที่แน่นอนหรือเปลี่ยนแปลงได้ในวงจำกัด ตัวอย่างเช่น แร่เฮไลต์ (เกลือ) เป็นสารประกอบ (Compound) ซึ่งประกอบด้วยอะตอมของโซเดียมและคลอรีนจำนวนเท่ากัน เกาะตัวกันอยู่โดยมีโครงสร้าง 3 มิติเป็นผลึกลูกบาศก์ ซึ่งอะตอมของโซเดียม 1 ตัวจะถูกห้อมล้อมด้วยอะตอมของคลอรีน 6 ตัว ในขณะเดียวกันอะตอมของคลอรีน 1 ตัวก็จะถูกห้อมล้อมด้วยอะตอมของโซเดียมจำนวน 6 ตัว (ดังภาพที่ 3) ทั้งนี้ผลึกเกลือขนาดเท่าหัวเข็มหมุด ประกอบด้วยโซเดียมคลอไรด์หลายล้านโมเลกุล

ภาพที่ 3 โครงสร้างผลึกของโซเดียมคลอไรด์

คุณสมบัติทางกายภาพของแร่
          แร่มีอยู่มากมายหลายชนิด ในการจำแนกแร่โดยพิจารณาองค์ประกอบทางเคมีมิใช่ของง่าย ตัวอย่างเช่น แร่เฮไลต์ (NaCl) ประกอบด้วยการจับคู่หนึ่งต่อหนึ่งของอะตอมโซเดียมและคลอรีน โดยมีโครงสร้างผลึกทรงลูกบาศก์ การที่จะทราบเช่นนี้ เราจะต้องเก็บตัวอย่างแร่ไปทำการทดลองในห้องปฏิบัติการ ซึ่งต้องใช้เวลาและเงินจำนวนมาก ในทางปฏิบัตินักธรณีวิทยาจึงมีวิธีพิจารณาคุณสมบัติทางกายภาพของแร่ดังนี้

ผลึก (Crystal) หมายถึง ของแข็งที่มีเนื้อเดียวกัน มีรูปทรงสามมิติ ผิวหน้าแต่ด้านเป็นระนาบ ซึ่งเป็นผลมาจากการจัดตัวของอะตอมหรือโมเลกุลของธาตุที่ประกอบอยู่ในของแข็งนั้นอย่างมีแบบแผน ผลึกชุดหนึ่งจะประกอบด้วยระนาบผลึกซึ่งมีสมมาตรแบบเดียวกัน ซึ่งอาจประกอบด้วยรูปผลึก (Crystal shape) เพียงรูปแบบเดียว หรือหลายรูปผลึกติดกันก็ได้แต่ต้องสมมาตรกัน แร่บางชนิดมีองค์ประกอบจากธาตุเดียวกัน แต่มีรูปผลึกต่างกัน ก็มีคุณสมบัติต่างกัน เช่น เพชร และกราไฟต์ ประกอบด้วยอะตอมของธาตุคาร์บอน ซึ่งมีโครงสร้างผลึกต่างกัน เพชรมีผลึกรูปปิระมิดประกบจึงมีความแข็งแรงมาก ส่วนแกรไฟต์มีผลึกเป็นแผ่นบางจึงอ่อนและแตกหักได้ง่าย

ภาพที่ 4 ตัวอย่างรูปผลึกแบบต่างๆ

แนวแตกเรียบ (Clevage) หมายถึง รอยที่แตกเป็นระนาบเรียบตามโครงสร้างอะตอมในผลึกแร่ โดยทั่วไปรอยแตกนี้จะขนานไปกับหน้าผลึกแร่ แนวแตกนี้อาจเป็นระนาบเดียวหรือหลายระนาบก็ได้ ตัวอย่างในภาพที่ 5 แสดงให้เห็นว่า (ก) แร่ไมก้า มีรอยแตกเรียบระนาบเดียว (ข)     แร่เฟลด์สปาร์มีรอยแตกเรียบ 2 ระนาบตั้งฉากกัน (ค) แร่เฮไลต์มีรอยแตกเรียบ 3 ระนาบตั้งฉากกัน (ง) แร่แคลไซต์มีรอยแตกเรียบ 3 ระนาบเฉียงกัน

ภาพที่ 5 ตัวอย่างรอยแตกเรียบชนิดต่างๆ

แนวแตกประชิด (Fracture) หมายถึง แนวแตกบางๆ ซึ่งปรากฏเป็นแนวขนานบางๆ หลายแนวบนเนื้อแร่ และมิได้อยู่ในระนาบเดียวกับแนวแตกเรียบ

ความถ่วงจำเพาะ (Specific Gravity) เป็นอัตราส่วนระหว่างน้ำหนักของสสารต่อน้ำหนักของน้ำ ณ อุณหภูมิหนึ่งๆ (โดยปกติเป็นอุณหภูมิ 20ฐC) ถ้าหากแร่ชนิดหนึ่งมีน้ำหนัก 2.5 เท่า ของน้ำที่มีปริมาตรเท่ากัน แสดงว่า แร่ชนิดนั้นมีความถ่วงจำเพาะ 2.5 ความถ่วงจำเพาะมักเรียกโดยย่อว่า “ถ.พ.” แร่ทั่วไปมี ถ.พ.ประมาณ 2.7 ส่วนแร่โลหะจะมี ถ.พ.มากกว่านั้นมาก เช่น แร่ทองมี ถ.พ. 19, แร่เงินมี ถ.พ. 10.5, แร่ทองแดงมี ถ.พ. 8.9 เป็นต้น

ความแข็ง (Hardness) มาตราความแข็งของแร่ตามระบบสเกลของโมล (Mol’s scale) ประกอบด้วยแร่มาตรฐาน 10 ชนิด เรียงลำดับตั้งแต่แร่ที่ทนทานต่อการขูดขีดน้อยที่สุด ถึงมากที่สุด ตามตารางที่ 2

ตารางที่ 2 สเกลความแข็งของโมล

ค่าความแข็ง	แร่	วัตถุที่ใช้ทดสอบ
1	ทัลก์	ปลายนิ้ว
2	ยิปซัม	เล็บ
3	แคลไซต	เหรียญบาท
4	ฟลูออไรต์	มีดพก
5	อพาไทต์	กระจก
6	ออร์โทเคลส	เหล็กกล้า
7	ควอรซต์	กระเบื้อง
8	โทปาส	-
9	คอรันดัม (พลอย)	-
10	เพชร	-

สี (Color) เป็นคุณสมบัติที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดแต่เชื่อถือไม่ได้ แร่บางชนิดเช่น แร่ควอรตซ์ (SiO2) ปกติใสไม่มีสี แต่ที่พบเห็นส่วนมากจะมีสีขาว เหลือง ชมพู หรือดำ เนื่องมีสารอื่นเจือปนทำให้ไม่บริสุทธิ์ แร่คอรันดัม (Al2O3) โดยปกติมีสีขาวอมน้ำตาลขุ่น แต่เมื่อมีธาตุโครเมียมจำนวนเล็กน้อยเจือปน ก็จะมีสีแดงเรียกว่า “ทับทิม” (Ruby) หรือถ้ามีธาตุเหล็กเจือปน ก็จะมีสีน้ำเงินเรียกว่า “ไพลิน” (Sapphire)

สีผงละเอียด (Streak) เป็นคุณสมบัติเฉพาะตัวของแร่แต่ละชนิด เมื่อนำแร่มาขีดบนแผ่นกระเบื้อง (ที่ไม่เคลือบ) จะเห็นสีของรอยขีดติดอยู่แผ่นกระเบื้อง ซึ่งอาจมีสีไม่เหมือนกับชิ้นแร่ก็ได้ เช่น ฮีมาไทต์และแมกเนไทต์ เป็นสินแร่เหล็กเหมือนกัน แต่ฮีมาไทต์ให้ผงสีแดง ส่วน
 แมกเนไทต์ให้ผงสีดำ การทดสอบด้วยสีผงละเอียดมีความน่าเชื่อถือกว่าการดูสีของตัวแร่เอง

ความวาว (Luster) หมายถึง คุณสมบัติในการสะท้อนแสงของผิวแร่ ความวาวมีหลายแบบ เช่น วาวแบบโลหะ แบบมุก แบบเพชร แบบน้ำมัน แบบแก้ว เป็นต้น ตัวอย่างเช่น แร่ควอรตซ์มีความวาวแบบแก้ว แร่แบไรต์มีความวาวแบบมุก

ตารางที่ 3 ตัวอย่างแร่ที่สำคัญ

รูปภาพ	แร่	ประเภท	สูตรเคมี	รูปผลึก	ความแข็ง	ถ.พ.	สีผง	การนำไปใช้
	ควอรตซ์	ซิลิเกต	SiO2		7	2.7	ขาว	ทราย
	เฟลด์สปาร์	ซิลิเกต	Al2Si2O6		6	2.5	ทราย	ดิน
	ไมก้า	ซิลิเกต	(AlSi)4O10(OH)2		3	3	ขาว/ดำ	ทำฉนวน
	แคลไซต์	คาร์บอเนต	CaCO3		3	2.7	ขาว	ปูนซีเมนต์
	ฮีมาไทต์	ออกไซด์	Fe2O3		5 - 6	5	แดง	สินแร่เหล็ก
	กาลีนา	ซัลไฟด์	PbS		2.5	7.5	เทา	สินแร่ตะกั่ว
	เฮไลต์	เฮไลด์	NaCl		2.5	2.2	ขาว	เกลือ
	ฟลูออไรต์	เฮไลด์	CaF2		2.5	3.2	ขาว	อุตสาหกรรม
	ทอง	ไม่รวมกับธาตุอื่น	Au		2.5 - 3	19.3	ทอง	เครื่องประดับ
	เพชร	ไม่รวมกับธาตุอื่น	C		10	3.5	ไม่มีสี	เครื่องประดับ
	กราไฟต์	ไม่รวมกับธาตุอื่น	C		1 - 2	2.2	ดำ	ไส้ดินสอ