ไม้กลายเป็นหิน (Petrified wood) มีความหมายตามพจนานุกรมศัพท์ธรณีวิทยา

ฉบับราชบัณฑิตยสถาน พ.ศ. 2544 ว่า “เนื้อไม้ที่กลายสภาพเป็นหิน เนื่องจากสารละลายซิลิกา

เข้าไปแทนที่เนื้อไม้อย่างช้าๆ คือแทนที่โมเลกุลต่อโมเลกุล จนกระทั่งแทนที่ทั้งหมดโดยไม่มีการ

เปลี่ยนแปลงรูปร่างและโครงสร้าง ปรกติซิลิกาในเนื้อไม้นี้อยู่ในรูปของโอพอลหรือคาลซิโดนี”

หากแปลตามคำนิยามข้างต้น แสดงว่าต้องมี“ไม้” เป็นวัตถุตั้งต้น ภายหลังจึงมีสารเคมี

ชนิดหนึ่งเรียกว่า “ซิลิกา” เข้ามาทำปฎิกิริยากับเนื้อไม้โดยที่ไม้ยังคงรูปลักษณ์เดิมอยู่ และสารเคมีนั้นเข้าไปอยู่ในเนื้อไม้ในรูปของแร่“โอพอล หรือ คาลซิโดนี”

ไม้กลายเป็นหินเป็นซากดึกดำบรรพ์ชนิดหนึ่งที่สร้างความอัศจรรย์ใจให้กับผู้คนทั่วโลก

และนำไปสู่การศึกษามากมาย เพื่อไขปริศนาเกี่ยวกับที่มาของมัน

เงื่อนไขที่เอื้อให้ไม้กลายเป็นหิน

จากนิยามข้างต้น และผลการศึกษาวิจัยมากมายสามารถสรุปสมมุติฐานเงื่อนไขการกำเนิด

ของไม้กลายเป็นหินในเบื้องต้นได้ดังต่อไปนี้

1. ไม้ต้นกำเนิด ต้องไม่ผุพัง หรือถูกย่อยสลายดัวยเชื้อเห็ด รา หรือแบคทีเรียก่อนถูก

แทนที่ด้วยซิลิกา

2. ต้องมีแหล่งต้นกำเนิดสารซิลิกาจากหินภูเขาไฟ หินแกรนิต หรือหินอื่นๆ ที่มีซิลิกา

3. ต้องมีน้ำเป็นตัวปิดกั้นออกซิเจนไม่ให้ไม้ผุสลาย ทำหน้าที่ละลายซิลิกา และพาซิลิกา

เข้าไปในเนื้อไม้

4. น้ำต้องมีสภาพเป็นด่างเพื่อให้ซิลิกาละลาย และเป็นกรดอ่อนเพื่อให้ซิลิกาตกผลึก

5. ต้องอาศัยกาลเวลาที่ยาวนาน

 

 

 

 

 

 

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

 

 

ไม้กลายไปเป็นหิน หรือหินเข้าไปแทนที่ในเนื้อไม้ได้อย่างไร?

ซากดึกดำบรรพ์เกิดจากการซึมผ่านของสารละลายแร่เข้าไปในช่องว่างของเนื้อเยื่อ ของกระดูก หรือไม้ จากนั้นแร่จึงตกผลึกแยกออกจากสารละลายและเติมเต็มช่องว่าง ในกรณีของไม้ เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนิน ที่อยู่ในผนังเซลล์เนื้อเยื่อไม้จะทำหน้าที่เป็นแบบพิมพ์ในการ รักษาโครงสร้างของไม้เอาไว้ แม้ว่าจะมีแร่หลายชนิดที่สามารถแทนที่ได้ในเนื้อไม้ แต่ซิลิกาเป็นแร่ ที่พบมากที่สุดและสามารถรักษาสภาพโครงสร้างของเซลล์ได้ดีที่สุด (Mike Viney)

จากข้อความดังกล่าว และเงื่อนไขที่เอื้อให้ไม้กลายเป็นหิน จะเห็นได้ว่าการเกิด ซากดึกดำบรรพ์ไม้กลายเป็นหิน ต้องเริ่มจากการมีไม้ที่ยังไม่ถูกทำลาย อาจเกิดอยู่กับที่ในแหล่งหรือถูกพัดพามาทับถมพร้อมกับกรวด ทรายก็ได้ และขั้นตอนต่อไป คือ

1. มีการซึมของน้ำบาดาลที่มีสารละลายซิลิกา เข้าไปในเนื้อไม้ผ่านรอยแตก

2. มีการลอกแบบพิมพ์เซลล์เนื้อไม้โดยสารละลายเริ่มเกาะผนังเซลล์

 

นี่เป็นเพียงการเริ่มกระบวนการแต่การ“กลายเป็นหิน” ที่สมบูรณ์ยังคงต้องอาศัยชุดของกระบวนการต่อไป ดังนี้

3.มีการแทนที่ (Replacement) โครงสร้างเนื้อไม้เมื่ออัตราการตกผลึกของซิลิกาเร็วกว่าอัตราการสลายตัวของไม้เนื่องจากแบคทีเรีย และสารเคมี

4.มีการตกผลึกของซิลิกาแบบเติมในช่องว่าง (Filling) ใน ลูเมนของเซลล์ต่างๆ เช่น

ไฟเบอร์ และเทรคีดในภายหลัง

5. การกลายเป็นหินเกิดร่วมกับการสูญเสียน้ำจาก โอพอล ซึ่งเป็นซิลิกาที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบ และอาจมีการเปลี่ยนสภาพของแร่ซิลิกาชนิดหนึ่ง ไปเป็นแร่ซิลิกาอีกชนิดหนึ่งที่มีความเสถียรมากขึ้น

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ทำไมถึงต้องเป็นซิลิกา

ในน้ำบาดาลมีสารประกอบต่าง ๆ ละลายอยู่มากมายทั้ง เหล็กออกไซด์ โลหะซัลไฟด์

คาร์บอเนต ฯลฯ แต่ไม้กลายเป็นหินส่วนใหญ่ที่พบทั่วโลกเกิดจากซิลิกา

สมมุติฐานที่เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางของ Leo and Barghoorn (1976) กล่าวว่า

การแทนที่ของซิลิกาเกิดขึ้นได้เพราะว่า“วัสดุอินทรีย์เริ่มต้นมีความสอดคล้อง (affinity)กับโมเลกุล

ของกรดซิลิซิก (H4 SiO4)” พร้อมทั้งได้ทำการทดลองสร้างไม้กลายเป็นหินในห้องทดลอง และพบว่า เมื่อสารละลายซิลิกาซึมเข้าไปในไม้แล้ว พันธะไฮโดรเจน จะยึดกรดซิลิซิกเข้ากับ

ไฮดรอกซิลกรุ๊ป (-OH) ที่อยู่ในเซลลูโลส และเฮมิเซลลูโลสซึ่งประกอบกันเป็นผนังด้านในของเซลล์

เมื่อสูญเสียน้ำไปกรดซิลิซิกโมเลกุลเดี่ยวจะรวมตัวกันเป็น พอลิเมอร์ (Polymer) ที่มี

โมเลกุลใหญ่ขึ้นเป็น โอพอล (Opal) เกิดเป็นฟิล์มบางๆ เคลือบอยู่บนแม่แบบทำให้ได้รูปลักษณะ

ของเซลล์อย่างละเอียด ในขณะที่สารอินทรีย์สลายตัวอย่างช้า ๆ จะทำให้เกิดช่องว่างเพิ่มขึ้นสำหรับการแทนที่ของสารละลายซิลิกาโดยมีลิกนิน ซึ่งสลายตัวได้ยากที่สุดเป็นแม่แบบโครงสร้างต่อไป และเป็นสารอินทรีย์ตัวสุดท้ายที่จะถูกแทนที่

กระบวนการเกิด ไม้กลายเป็นหินไม่ได้สิ้นสุดที่แร่โอพอลซึ่งมีสภาพ อสัญฐาน คือ ไม่มีรูปผลึก แต่มีการพัฒนาต่อไปในระดับโมเลกุลที่จะเปลี่ยน โอพอลไปเป็นแร่ที่มีลักษณะ

เป็นผลึกแข็งต่อไป

ในธรรมชาตินอกจากสารประกอบพวก ซิลิกา และแคลเซียม ฯลฯ แล้วยังมีธาตุอื่นๆ

ปะปนอยู่ในน้ำบาดาลด้วย จึงเป็นสาเหตุทำให้ ไม้กลายเป็นหินมีสีต่างๆ

 

ซิลิกาเข้าแทนที่ก่อน แล้วจึงค่อยเติมช่องว่าง

ไม้กลายไปเป็นหินด้วยกระบวนการที่มีขั้นตอนซับซ้อน หลักฐานการเกิดแร่ในระยะแรกๆ

มักไม่ค่อยเหลือปรากฏให้เห็น โดยทั่วไปการเกิดเป็นหินของไม้มักเป็นไปได้หลายแนวทางแม้แต่

ที่แหล่งเดียวกัน การกลายเป็นหินก็อาจไม่ได้เป็นเหมือนกันหมดแต่ก็พอจะสรุปกระบวนการกลาย

เป็นหินได้คร่าว ๆ ดังนี้

•การกลายเป็นหินมักเริ่มเกิดจากการจับตัวของซิลิกาบริเวณผนังเซลล์ โดยช่องต่างๆ

ยังคงว่างเปล่า

• ช่องว่างระหว่างเซลล์โดยทั่วไปมักจะว่างเปล่า

• บริเวณที่เป็นถ่านมักไม่กลายเป็นหิน เพราะไม่มีพันธะไฮโดรเจนแล้ว

• อาจพบแร่ซิลิกาหลายแบบอยู่ร่วมกัน เนื่องจากการกระบวนการกลายเป็นหินเกิดขึ้น

เป็นลำดับไล่เรียงต่อเนื่องกันไปเรื่อยๆ

เนื่องจากการซึม ของสารละลายซิลิกาผ่านทางช่องพิทที่อยู่บนผนังของเทรคีด และ

เวสเซลเมมเบอร์เป็นไปได้อย่างสะดวกทำให้สารละลายซิลิกาเข้าแทนที่เซลล์ไม้ได้ทั้งหมด รวมถึงการเติมของสารซิลิกาลงในช่องลูเมนของ เซลล์ต่าง ๆ ที่สารละลายซิลิกาไหลผ่านด้วย

ในขณะที่สารละลายไม่สามารถ เข้าถึงช่องว่างระหว่างเซลล์ได้จึงไม่เกิดการแทนที่

และไม่มีการเติมซิลิกาเข้าไป แต่จะถูกทิ้งเป็นช่องว่างระหว่างเซลล์ในไม้กลายเป็นหินด้วย