ตัวชี้วัด
     แหล่งเรียนรู้ธรณีวิทยาในบริเวณภูหินร่องกล้า อำเภอนครไทย จังหวัดพิษณุโลก จัดเตรียมขึ้นโดยอ้างอิงถึงตัวชี้วัดในสาระการเรียนรู้ที่ 6 กระบวนการเปลี่ยนแปลงของโลกดังนี้

ตัวชี้วัดชั้น ม. 2
          - ทดลองเลียนแบบเพื่ออธิบายกระบวนการเกิดและลักษณะองค์ประกอบของหิน
          - ทดสอบและสังเกตองค์ประกอบและสมบัติของหินเพื่อจำแนกประเภทของหิน และนำความรู้ไปใช้ประโยชน์
          - ทดลองเลียนแบบและอธิบายกระบวนการ ผุพังอยู่กับที่ การกร่อน การพัดพา การทับถม การตกผลึก และผลของ กระบวนการดังกล่าว

ตัวชี้วัดชั้น ม. 5
          - สำรวจวิเคราะห์และอธิบาย การลําดับชั้นหินจากการวางตัวของชั้นหิน ซากดึกดําบรรพ์และโครงสร้างทางธรณีวิทยา เพื่ออธิบายประวัติความเป็นมาของพื้นที่

วัตถุประสงค์
     นักเรียนเมื่อศึกษาแหล่งเรียนรู้ “อุทยานภูหินร่องกล้า” สามารถที่จะ
          1.อธิบายกระบวนการเกิดหินตะกอน ประเภทหินทรายได้
          2.ทราบหลักในการจำแนกหินทราย และสามารถจำแนกหินทรายได้
          3.ทราบ และสามารถอธิบายลักษณะภูเขายอดราบ ซึ่งเป็นลักษณะภูเขาที่สามารถพบเห็นได้ในประเทศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณภาคตะวันออกเฉียงเหนือ
          4.เข้าใจกระบวนการผุพัง แตกหัก และการกร่อน ที่เกิดกับหิน สามารถจำแนกชนิดการผุพังแตกหักได้ และสามารถเข้าใจถึงปัจจัยที่ทำให้หินผุพัง แตกหัก และกร่อนได้ไม่เท่ากัน
          5.เข้าใจลักษณะชั้นหิน ระนาบแตกในหิน และการสังเกต รวมถึงการเก็บข้อมูลทางธรณีวิทยา เพื่อนำมาใช้ในการแปลความหมาย
          6.ทราบถึงวิธีการนำข้อมูลหิน(หินทราย)ลักษณะภูมิประเทศ และโครงสร้างที่เกิดในหิน(ระนาบแตก)มาใช้ในการอธิบายประวัติของพื้นที่

แหล่งเรียนรู้ธรณีวิทยาภายในอุทยานแห่งชาติภูหินร่องกล้านี้คัดเลือกจากแหล่งท่องเที่ยวด้านธรรมชาติ  ภายในพื้นที่ลานหินแตก และลานหินปุ่ม แหล่งเรียนรู้ทางธรณีวิทยานี้ตั้งอยู่ใกล้กับที่ทำการอุทยานแห่งชาติภูหินร่องกล้า อ.นครไทย จ.พิษณุโลก
     ลักษณะภูมิประเทศของแหล่งเรียนรู้ธรณีวิทยาภูหินร่องกล้าเป็นส่วนด้านตะวันตกเฉียงเหนือของยอดภูหินร่องกล้า(ยอดภูสูง 1,617 เมตร จากระดับน้ำทะเล) ในบริเวณด้านที่อยู่ติดกับหน้าผาชัน โดยทั่วไปพื้นที่ลานหินแตก และลานหินปุ่ม เป็นพื้นที่ค่อนข้างราบมีความสูงประมาณ 1,100 เมตร จากระดับน้ำทะเล (รูปที่ 1)

รูปที่ 1: ลักษณะภูมิประเทศ เส้นทางที่ตั้งของ ที่ทำการอุทยานแห่งชาติภูหินร่องกล้า แหล่งเรียนรู้ลานหินแตก และลานหินคมนาคม และปุ่ม

การศึกษาแหล่งเรียนรู้ลานหินแตก และลานหินปุ่ม ทำได้สะดวก ด้วยแหล่งเรียนรู้ทั้งสองตั้งอยู่ใกล้กับที่ทำการอุทยานแห่งชาติฯ และมีถนนลาดยางตัดผ่าน  ฤดูแล้งเป็นช่วงเวลาที่เหมาะสมต่อการเข้าถึงแหล่งเรียนรู้ แต่เมื่อสภาพพื้นที่เปียกชื้น (หมอก หรือฝน) ต้องระมัดระวัง พื้นหินบางบริเวณที่ลื่น และควรระมัดระวังเป็นพิเศษ เนื่องจากร่องแตกที่เกิดในหินบางร่องทั้งกว้าง และลึก ควรเดินศึกษาในทางที่ทางอุทยานฯ ได้สร้างขึ้นเท่านั้น

วีดิทัศน์ เรื่องมุ่งสู่ภูหินด้วยหัวใจที่เป็นนักสืบ

หินที่พบมากสุดในบริเวณแหล่งเรียนรู้ลานหินแตก และลานหินปุ่ม คือหินทราย(ชนิดหนึ่งของหินตะกอน)เนื้อหาในส่วนนี้จะกล่าวถึงการเกิด การจำแนก และลักษณะของหินทรายที่พบในพื้นที่แหล่งเรียนรู้ ตามลำดับ

การเกิดหินทราย
     หินทรายเป็นหินที่เริ่มต้นการเกิดจากกระบวนการทางธรณีที่เกิดบนผิวโลก หินทุกประเภทบริเวณผิวโลก หรืออยู่ใต้ผิวโลกที่ไม่ลึกมากนักจะผุพัง แตกหัก กร่อนและ/หรือละลายจาก น้ำฝน หิมะ ลูกเห็บ ธารน้ำ ธารน้ำแข็ง หรือลม ที่เป็นตัวกลาง รวมถึงสิ่งมีชีวิต ซึ่งกระบวนการที่เกิดขึ้นมีแรงโน้มถ่วงเป็นปัจจัย สำหรับเนื้อหาเกี่ยวกับหินทรายนี้ จะยกตัวอย่างหินทรายที่กำเนิดโดยมีธารน้ำเป็นตัวกลาง
     เศษหินที่หลุดจากแหล่งกำเนิด เรียกโดยรวมว่า “ตะกอน” ซึ่งตะกอนเหล่านี้จะถูกพาออกจากหินต้นกำเนิด จากตัวกลางประเภทต่างๆ เช่น ห้วย ธารน้ำ แม่น้ำ ธารน้ำแข็ง ลม และกระแสน้ำขึ้นน้ำลง เป็นต้น เมื่อพลังงานของตัวกลางที่พาตะกอนไม่สามารถจะพาตะกอน มาได้จะเกิดการสะสมตัวเกิดขึ้น การสะสมตัวของตะกอนจะเริ่มที่ผิวโลก และมีการทับซ้อนจากตะกอนชุดใหม่ เมื่อเวลาผ่านไป(หน่วยล้านปี)ตะกอนจะจมตัวลงลึกอยู่ใต้ผิวโลก และค่อยๆ เปลี่ยนสภาพเป็นหิน เนื่องจากการถูกกดทับ และ/หรือเกิดการเชื่อมประสาน ทำให้ตะกอนแข็งตัวเป็นหิน(ดูรูปที่ 2)

รูปที่ 2: กระบวนการเกิดหินทรายโดยมีธารน้ำเป็นตัวกลาง เริ่มจากกระบวนการผุพัง แตกหัก ของหินบริเวณผิวโลก ต่อมาเศษแร่ และหิน จะถูกธารน้ำพาไปตกตะกอนบริเวณปลายน้ำ

 ตะกอนทรายหรือทราย หมายถึงเศษหิน-แร่ ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 0.06 – 2 มม. ส่วนใหญ่ประกอบด้วย แร่ควอตซ์ ดูรูปที่ 3

รูปที่ 3: ทรายขนาดต่างๆ ประกอบด้วยทรายละเอียด ทรายขนาดปานกลาง ทรายหยาบ และกรวด (ตะกอนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 2 มม.

เมื่อกระแสน้ำมีความเร็วลดลง ตะกอนที่ธารน้ำพามาจะตกทับถมกันบริเวณดังกล่าว อาจเป็นในส่วนของร่องน้ำ สันทรายกลางน้ำ หาดทรายริมน้ำ สบน้ำ และรวมถึงบริเวณที่ธารน้ำไหลลงทะเลสาบ การทับถมของตะกอนที่เกิดต่อเนื่องและใช้เวลานาน สามารถทำกิจกรรมจำลองการเกิดหินตะกอนประเภทที่เกิดจากกระบวนการสะสมตัวของตะกอนโดยมีน้ำเป็นตัวกลางได้ โดยใช้ทรายก่อสร้าง (ไม่ล้าง ไม่คัดขนาด)กรอกใช้ขวดน้ำดื่มใส(สูงประมาณ 2 – 3 ซม.)และใส่น้ำให้ได้ระดับประมาณ 3 ใน 4 ของขวด ต่อจากนั้นให้เขย่าขวดและตั้งทิ้งไว้ สังเกตผลทันทีทิ้งไว้ 0.5, 1 และ 2 ชั่วโมงตามลำดับ

 รูปที่ 4 เป็นผลจากการทำกิจกรรมเมื่อปล่อยให้ทรายตกตะกอนในขวดที่ตั้งในแนวราบ และเอียงขวดสังเกตการตกตะกอนภายในขวด พบว่าตะกอนขนาดใหญ่ตกตะกอนก่อนตะกอนขนาดเล็ก การตกตะกอนจะเกิดเป็นชั้นราบขนานกัน การตกตะกอนพบว่าเกิดความต่อเนื่องในด้านข้าง การจำลองดังกล่าวคล้ายคลึงกับน้ำป่าที่ไหลพาเศษตะกอนที่ปั่นป่วนลงไปสะสมตัวในทะเลสาบ แตกต่างจากการสะสมตัวของตะกอนจากกระแสน้ำที่ไหลตามธารน้ำทั่วไป สำหรับการแข็งตัวเป็นหินตะกอน เป็นกระบวนการที่เกิดใต้ผิวโลก เกิดต่อเนื่องจากกระบวนการสะสมตัว การอัดตัวกันแน่นและการเชื่อมประสานเป็นชนิดหนึ่งของการแข็งตัวเป็นหินทราย การเชื่อมประสานเกิดจากสารละลายที่อยู่ระหว่างช่องว่างของตะกอนตกผลึก วัสดุเชื่อมประสานที่พบในหินตะกอนส่วนมากเป็นควอตซ์ แคลไซต์ และ/หรือสนิมเหล็ก และกระบวนการที่กล่าวถึงนี้ใช้เวลายาวเป็นล้านปี

รูปที่ 4: การตกตะกอนทรายในขวด ที่ตั้งทิ้งไว้เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ภาพบนตั้งขวดในแนวราบ และภาพล่างเอียงขวด

 ลักษณะหินทราย
     ในส่วนนี้จะกล่าวถึงการสังเกตหินทรายที่พบบริเวณแหล่งเรียนรู้ภูหินร่องกล้า โดยจากลักษณะหินและลักษณะโครงสร้าง ดังนี้

ลักษณะหิน
     หินทรายมีเนื้อหินแบบเนื้อประสม ประกอบด้วยเม็ดตะกอนขนาดทราย(0.06–2 มม.)ที่มีความกลมมนพอประมาณ อยู่ชิดติดกัน(เหมือนเนื้อน้ำตาลทรายก้อน) ด้วยเม็ดตะกอนส่วนมากเป็นแร่ควอรตซ์(มีความแข็ง 7) ดังนั้นหินหินทรายจึงเป็นหินที่มีความแข็งเช่นกัน หินทรายที่พบมีสีในโทนสีน้ำตาลเหลือง ส้มเหลือง จนถึงสีแดง บ่อยครั้งที่พบตะกอนขนาดกรวดเกิดปนในหิน(หินทรายปนกรวด) และชั้นหินกรวดมน ดูรูปที่ 5

รูปที่ 5: ชั้นหินทรายสีส้มแดง มีเม็ดกรวดปน และเกิดเป็นแนวไม่ต่อเนื่อง (ด้านล่าง) ปิดทับด้วยชั้นหินกรวดมน และชั้นทรายหยาบ (สีขาวน้ำตาล) (ภาพจากบริเวณผาชูธง แหล่งเรียนรู้ธรณีวิทยาลานหินปุ่ม)

โครงสร้างของหิน (โครงสร้างที่เกิดพร้อมกับการเกิดหินตะกอน)
     โครงสร้างของหินสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือโครงสร้างที่เกิดพร้อมการเกิดหินตะกอนและโครงสร้างหินที่เกิดภายหลังการแข็งตัวเป็นหินแล้ว ในส่วนนี้จะกล่าวถึงโครงสร้างที่เกิดพร้อมกับการเกิดหิน ส่วนโครงสร้าง ส่วนโครงสร้างของหินที่เกิดภายหลังการแข็งตัวเป็นหินจะกล่าวในหัวข้อที่ 5 ระนาบแตกในหิน
      ชั้นหินและชั้นเฉียงระดับเป็นโครงสร้างหินที่สังเกตเห็นได้ทั่วไป ภายในแหล่งเรียนรู้ภูหินร่องกล้า
     ชั้นหิน หมายถึงหินชนิดเดียวกันที่เกิดเป็นระนาบต่อเนื่องมีความหนาตั้งแต่ 1 ซม. ไปจนถึง 3 เมตร ถ้ามีความหนาน้อยกว่า 1 ซม. มีชื่อเรียกว่า“ชั้นบาง”โดยทั่วไปในการเกิดหินตะกอนชั้นหินจะวางตัวในระนาบราบขนานไปกับพื้นโลก ลักษณะชั้นหินสังเกตจาก (1)เนื้อหินที่เหมือนกัน (2)ส่วนประกอบหินแบบเดียวกัน และ (3)สีเหมือนกัน(ใช้มากกรณีที่หินเนื้อละเอียด) ลักษณะชั้นหินที่พบในแหล่งเรียนรู้ภูหินร่องกล้าแสดงในรูปที่ 6

                        
รูปที่ 6.1: แนวชั้นหิน เกิดการหินทรายที่เกิดเป็นชั้นสลับกัน มีความคงทนต่อการกร่อนไม่เท่ากัน   รูปที่ 6.2: ชั้นของหินทรายที่มีความคงทนต่อการกร่อนมากเกิดเป็นสัน ในขณะที่ชั้นที่คงทนน้อยกว่าเกิดเป็นร่อง

ชั้นเฉียงระดับคือ ชั้นหินที่วางตัวทำมุมกับ ระนาบการวางตัวปกติของชั้นหิน การเอียงเทของชั้นหินเป็นผลจากการตกตะกอนของตะกอนในตอนเกิดหิน มีกระแสน้ำไหล(หรือลมพัด) ทำให้ตะกอนมีการเรียงตัวเอียงไปตามทิศทางของกระแสน้ำ(ลม) ดูรูปที่ 7

รูปที่ 7: ชั้นเฉียงระดับ พบได้ทั่วไปในหินทราย โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณผาชูธง

วีดิทัศน์ เรื่องหินทรายที่ดาษดื่น ตื่นตา ตื่นใจ 1

วีดิทัศน์ เรื่องหินทรายที่ดาษดื่น ตื่นตา ตื่นใจ 2

แหล่งเรียนรู้ธรณีวิทยาภูหินร่องกล้า(ประกอบด้วยพื้นที่ลานหินแตก และลานหินปุ่ม) เกิดอยู่บริเวณส่วนบนของภูหินร่องกล้า และระดับความสูงมากกว่า 1 กิโลเมตรจากระดับน้ำทะเล โดยทั่วไปภูเขาบริเวณภูหินร่องกล้าจะมีหน้าผาอยู่ในด้านตะวันตก(หน้าผามีแนวในทิศทางตะวันตกเฉียงเหนือ-ตะวันออกเฉียงใต้ ดูรูปที่ 1) ส่วนด้านบนของภูเขาเป็นพื้นที่ค่อนข้างราบ และเอียงไปในทิศตะวันออก ลักษณะของภูหินร่องกล้า คล้ายกับภูเขายอดราบ ซึ่งเป็นภูเขาที่ด้านบนประกอบด้วยชั้นหินทรายที่วางตัวเอียงเทเล็กน้อย และเป็นภูเขาที่เห็นได้ทั่วไป ทั้งในจังหวัดพิษณุโลก และในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ(รูปที่ 8 และ 9)

รูปที่ 8:ลักษณะภูเขายอดราบ ด้านบนประกอบด้วยชั้นหินทรายที่คงทนต่อการผุ และกร่อน(ภาพถ่ายตามเส้นทางระหว่าง อำเภอนครไทยถึงภูหินร่องกล้า จังหวัดพิษณุโลก)

รูปที่ 9:ภูเขาหินยอดราบเป็นภูเขาที่ประกอบด้วยชั้นหินวางตัวในแนวค่อนข้างราบ

การที่พบภูเขาหินทรายซึ่งเป็นหินที่แข็งตัวเป็นหินใต้ผิวโลก เป็นหลักฐานว่าพื้นโลกมีการเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง จึงสามารถทำให้หินทรายเกิดเป็นภูเขาที่มีระดับความสูงมากกว่า 1 กิโลเมตร สำหรับธรณีวิทยาในประเทศโดยทั่วไปสามารถใช้การยกตัวของเปลือกโลก ที่เป็นผลต่อเนื่องจากการเคลื่อนที่ของอนุทวีปอินเดีย ชนกับทวีปเอเชีย(เกิดเทือกเขาหิมาลัย) เมื่อประมาณ 55 - 25 ล้านปีที่ผ่านมา สำหรับกระบวนการผุพัง และกร่อน ที่สามารถทำให้หินใต้ผิวโลกโผล่บนผิวโลกได้ จัดเป็นปัจจัยรอง แต่เป็นปัจจัยสำคัญที่เกิดร่วมกับการยกตัวของเปลือกโลก และเป็นกระบวนการสำคัญที่ทำให้ผิวโลกมีลักษณะสวยงาม เป็นลานหินแตกและลานหินปุ่ม ซึ่งจะกล่าวต่อไป

วีดิทัศน์ เรื่องภูเขาหินทราย

ระนาบแตกในหินที่จะกล่าวถึงนี้ จัดเป็นธรณีโครงสร้างประเภทเกิดภายหลังการเกิดหินแล้ว ระนาบแตกประเภทนี้พบทั่วไปกับหินที่โผล่บริเวณผิวโลก โดยมีลักษณะเป็นระนาบแตกที่เกิดต่อเนื่อง ไม่แสดงการเคลื่อนที่ของหินตามระนาบแตกที่เกิดตัดหิน ระนาบแตกในหินมักมีรูปแบบการเกิด เป็นระนาบที่มีการวางตัว และมีการเอียงเทคล้ายกัน แหล่งเรียนรู้ธรณีวิทยาภูหินร่องกล้าจัดเป็นแหล่งเรียนรู้ระนาบแตกในหินที่ดี(ที่สุดเท่าที่มีข้อมูลเผยแพร่ให้ทราบ) ของประเทศ(ดูรูป 10)
     ระนาบแตกที่พบในแหล่งเรียนรู้ธรณีวิทยาภูหินร่องกล้าพบได้ทั้งในบริเวณลานหินแตก และลานหินปุ่ม การสังเกตลักษณะระนาบแตกในหินทำได้จาก
          (1) การวัดทิศทางการวางตัวของระนาบแตก โดยทั่วไปจะวัดโดยอ้างอิงกับทิศเหนือแม่เหล็ก (ทำได้โดยใช้เข็มทิศ หรือใช้แอพพลิเคชั่นเกี่ยวกับเข็มทิศ) การบันทึกระบบการวัดทิศทางการวางตัวมีหลายวิธี แต่เพื่อให้ง่ายแนะนำให้ใช้ระบบอ้างอิงกับทิศเหนือแม่เหล็ก ซึ่งเขียนได้เป็น N40^oW หรือ N35^oE (หมายถึง การวางตัวจากทิศเหนือแม่เหล็กไปทางตะวันตก 40 องศา หรือการวางตัวจากทิศเหนือแม่เหล็กไปทางตะวันออก 35 องศา ตามลำดับ)
          (2) มุมเทของระนาบแตก ระนาบแตกบริเวณแหล่งเรียนรู้ธรณีวิทยาภูหิร่องกล้า มีมุมเทส่วนใหญ่ เป็น 2 แบบ คือ มุมเท 90^o(ระนาบดิ่ง) และมุมเท 0^o(ระนาบราบ) แต่มุมเทของระนาบแตกที่พบบริเวณอื่นทำมุมอื่นๆ ก็ได้ ในกรณีดังกล่าวต้องระบุทิศทางของมุมเทด้วย เขียนได้เป็น N50^oW 45^o NE (การวางตัวของระนาบแตก วางตัวจากทิศเหนือแม่เหล็กไปทางตะวันตก 50 องศา และมีมุมเท 45 องศาไปในทิศตะวันออกเฉียงเหนือ)

รูปที่ 10: ภาพวาดแหล่งเรียนรู้ธรณีลานหินแตก จากภาพถ่ายทางอากาศ สีขาว-น้ำตาลเหลืองเป็นหินทราย ระนาบแตก(โทนสีน้ำตาล)เป็นแนวแตก(ทิศทางหลัก = ตะวันตกเฉียงเหนือ – ตะวันออกเฉียงใต้)

          (3) รูปร่างของระนาบแตก ระนาบแตกในหินอาจเป็นระนาบตรง หรือระนาบโค้ง โดยทั่วไประนาบแตกจะมีความหนาน้อยมาก แต่ในบริเวณลานหินแตก ระนาบแตกมีลักษณะเป็นร่องกว้าง ยาวและลึก ซึ่งการกว้างและลึก เป็นผลจากกระบวนการผุ พัง แตกหักและกร่อนซึ่งจะกล่าวต่อไป
          (4) ระยะห่างระหว่างระนาบแตก ระยะห่างของระนาบแตกที่เกิดในหินสามารถใช้จำแนก และจัดกลุ่มระนาบแตกได้เช่นกัน

     ลักษณะของระนาบแตกที่พบในแหล่งเรียนรู้ธรณีวิทยาภูหินร่องกล้า มีดังต่อไปนี้(รูปที่ 11)

รูปที่ 11.1: ระนาบดิ่งขนาดเล็ก ไม่ต่อเนื่องเกิดตัดชั้นหินทราย		รูปที่ 11.2: น้ำฝนไหลตามแนวแตกขนาดเล็ก ของระนาบดิ่งที่เกิดตัดหินทราย
รูปที่ 11.3: แนวระนาบดิ่ง 2 ชุด (1 และ 2) เกิดตัดกันในหินทราย เกือบเป็นมุมฉาก		รูปที่ 11.4: ระนาบแตกในแนวดิ่งที่ขนานกัน ระยะห่างใกล้เคียงกัน แต่ความกว้างและความลึก แบ่งได้เป็น 2 กลุ่มย่อย
รูปที่ 11.5: ระนาบแตกในแนวดิ่ง 2 ชุด และระนาบแตกในแนวราบ		รูปที่ 11.6: ระนาบแตกในแนวดิ่งที่ทั้งกว้าง และลึก

     ระนาบแตกที่เกิดในชั้นหินทราย ทั้งพื้นที่ลานหินแตก และลานหินปุ่ม ประกอบด้วยชุดระนาบแตกอย่างน้อย 3 ชุด ประกอบด้วย ชุดระนาบแตกแนวดิ่ง 2 ชุด และชุดระนาบในแนวราบ 1 ชุด ระนาบแตกที่เด่น เป็นระนาบแตกแนวดิ่งขนาดใหญ่ ซึ่งมีทิศทางการวางตัว ขนานไปกับการวางตัวของหน้าผา ซึ่งมีค่าประมาณ N40^oW
     ระนาบแตกที่เกิดภายหลังการเกิดหินทราย เป็นผลจากการตอบสนองของหินต่อแรงดึง ซึ่งเป็นผลจากการยกตัวของแผ่นดิน

วีดิทัศน์ เรื่องหินแตกแปลกดีนะ

จากเนื้อหาในตอนที่ผ่านมาเราทราบว่าหินทรายที่เกิดใต้ผิวโลก เกิดเป็นอยู่บนผิวโลกจากกระบวนการยกตัว และถ้าไม่มีกระบวนการที่จะกล่าวต่อไปในส่วนนี้แล้ว ผิวโลกคงเต็มไปด้วยภูเขาสูง กระบวนการทำให้หินผุพัง แตกหัก และกร่อน เป็นกระบวนการที่ประกอบด้วยหลายกระบวนการเกิดร่วมกัน และเกิดต่อเนื่องกัน กระบวนการดังกล่าว เปรียบเสมือนเป็นประติมากรรมที่เกิดโดยธรรมชาติ ตกแต่งให้ผิวโลกมีลักษณะที่สวยงาม และแปลกตาดังเช่น ลานหินแตก และลานหินปุ่ม

กระบวนการผุพัง
     กระบวนการผุพัง เป็นกระบวนการที่ทำให้ หิน ดิน และวัตถุต่างๆ ที่อยู่บนผิวโลก และลึกจากผิวโลกไม่มากนัก ที่สัมผัสกับอากาศ สิ่งมีชีวิต และน้ำ ผุ แตกหัก และเปลี่ยนแปลงลักษณะ โดยไม่มีการเคลื่อนที่ หรือมีการเคลื่อนที่เพียงเล็กน้อยเท่านั้น(ไม่ย้ายตำแหน่งอย่างมีนัยสำคัญ) กระบวนการผุพังสามารถจำแนกได้โดยอาศัยกระบวนการหลักที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงได้เป็น การผุพังทางกายภาพ การผุพังทางเคมี และการผุพังทางชีวะ(ในส่วนต่อไปนี้ จะกล่าวถึงกระบวนการผุพังที่เกิดกับหิน และสามารถเชื่อมโยงกับแหล่งเรียนรู้ภูหินร่องกล้าเป็นหลักเท่านั้น)

กระบวนการผุพังทางกายภาพ : เป็นกระบวนการที่ทำให้หินแตก ร้าวและเป็นรอย กระบวนการนี้เป็นการลดขนาดและเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสให้กับหิน ทำให้กระบวนการผุพังแบบอื่นเกิดขึ้นได้ดีขึ้น ตัวอย่างการผุพังทางกายภาพ ได้แก่
     - การชน กระแทก หรือการไถลของตะกอนที่ไหลโดยทางน้ำ ฝุ่นที่พัดโดยลม น้ำที่ไหล และน้ำตกที่กระแทกหิน เป็นตัวอย่างผุพังทางกายภาพของหินที่พบได้บ่อย(ดูรูปที่ 12)
     - หินที่โผล่ในพื้นที่ที่กลางวันร้อนแต่กลางคืนหนาวสลับกันเป็นเวลานาน จะทำให้หินร้าว และแตกหัก เนื่องจากหินเมื่อได้รับความร้อนจะขยายตัว ขณะที่หินจะหดตัวเมื่ออุณภูมิต่ำลง
     - หินที่เกิดใต้ผิวโลกเมื่อโผล่บนผิวโลกความดันที่เคยกดทับหายไป ส่งผลทำให้หินมีการขยายตัว และเกิดการแตก

   
รูปที่ 12.1: การผุพังทางกายภาพของหินทราย เกิดจากน้ำที่ไหลตามระนาบแตกเป็นเวลานาน หินที่ผุพังจะง่ายต่อการกร่อน    รูปที่ 12.2: น้ำที่ไหล ทำให้หินทรายตามรอยแตกผุกร่อนได้ง่าย เมื่อระนาบแตกเกิดกว้าง และลึก ทำให้มีสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นในร่องดังกล่าว

กระบวนการผุพังทางเคมี: เป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงของหิน ที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมี เช่น น้ำฝนที่เป็นกรดอ่อน สามารถละลายองค์ประกอบของหินได้เป็นบางส่วน(ดูรูปที่ 13) หรืออ๊อกซิเจนในน้ำ สามารถทำให้เหล็กที่เป็นองค์ประกอบของแร่ในหินทราย อ๊อกซิไดซ์ ทำหินให้มีสีแดงมากขึ้น

รูปที่ 13: ด้านบนของหินทรายนอกจากจะพบรอยแตกเป็นรูปเหลี่ยมแล้ว ยังพบผิวหินทรายที่แสดงลักษณะเป็นหลุมกลมตื้นๆ ลักษณะดังกล่าวเป็นผลจากน้ำฝนที่ตกกระทบ และขังอยู่บนผิวหิน ละลายบางส่วนของหิน และพัดพาส่วนที่ละลายออกไปออกไป

กระบวนผุพังทางชีวะ: เป็นกระบวนการเปลี่ยนลักษณะหินเนื่องจากสิ่งมีชีวิต ตัวอย่างการผุพังประเภทนี้ คือ การเกิดไลเคน* ปกคลุมหินทั่วไป ทำให้หินมีสีขาว มอสที่เกิดตามร่องแตก – คลุมหิน พืชและต้นไม้ที่เจริญเติบโตในร่องแตก (รูปที่ 14.1 และ 14.2)

   
รูปที่ 14.1: ไลเคนและหญ้า ทำให้หินผุพังอย่างช้าๆ                                               รูปที่ 14.2: มอส หญ้า พืช และต้นไม้ ทำให้หินเปียกชื้นนานขึ้น จึงช่วยทำให้หินผุพังง่ายขึ้น

*ไลเคน เป็นกลุ่มของสิ่งมีชีวิตประเภท รา กับสาหร่ายสีเขียว และ/หรือ ไซยาโนแบคทีเรีย ที่อาศัยร่วมกันแบบพึ่งพาอาศัยซึ่งกันและกัน โดยที่สาหร่ายสีเขียว และ/หรือไซยาโนแบคทีเรีย ทำหน้าที่สร้างอาหารจากการสังเคราะห์แสง และอาศัยอยู่ภายในรา  ราทำหน้าที่เป็นเจ้าบ้าน และจะพัฒนาระบบรับ-ส่งอาหาร (น้ำ – น้ำตาล) กับหน่วยสังเคราะห์แสง รวมถึงการสร้างเอนไซม์ในการย่อยสลายวัสดุที่มันเกาะตัวอยู่(หิน)  เพื่อทำให้ได้ธาตุอาหารสำหรับสาหร่าย และ/หรือไซยาโนแบคทีเรีย

กระบวนการกร่อน
     การกร่อนเป็นกระบวนการที่เกิดต่อเนื่องจากกระบวนการผุพัง โดยมีตัวกลาง ที่เป็น น้ำ ธารน้ำแข็ง ลม หรือคลื่นทะเล ภายใต้อธิพลของแรงโน้มถ่วง ในที่นี้โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ลานหินปุ่ม จะกล่าวถึงตัวกลางที่เป็นน้ำ
     บริเวณลานหินปุ่ม เราสามารถสังเกต ลักษณะการกร่อนของหิน(ดูรูป 15) และสรุปได้ดังนี้ 

  
15.1 หินทรายแตก เป็นร่องเล็กๆ การผุกร่อนเกิดขึ้นตามระนาบแตก  15.2 การกร่อนเกิดขึ้นมากตามระนาบเตก ปุ่มที่เกิดขึ้นคือส่วนของหินทรายที่คงทนต่อการกร่อน

  
15.3 รูปร่างของปุ่มขึ้นกับจำนวนชุด และระยะห่างของระนาบแตก    15.4 ระนาบแตกดิ่งที่ควบคุมการผุกร่อน และทำให้เกิดหินปุ่ม มี 2 ชุระนาบดังกล่าว ตัดกันเป็นมุมประมาณ 90 องศา

สรุปสิ่งที่สังเกตได้จากลานหินปุ่ม (ดูรูปที่ 16)
     - การกร่อนเกิดขึ้นมากบริเวณรอยแตก และตามรอยแตกของหินทราย
     - ส่วนที่เป็นปุ่ม คือส่วนที่คงทนต่อการผุพัง
     - จำนวนชุดของระนาบแตกในแนวดิ่งมี 2 ชุดตัดกันเกือบเป็นมุมฉาก และระยะห่างระหว่างระนาบรอยแตก ส่งผลต่อขนาดของปุ่ม

รูปที่ 16: การเกิดลานหินปุ่ม เริ่มจากชั้นหินทรายที่มีระนาบแตกดิ่ง 2 ชุด และระนาบราบ 1 ชุด ตัดผ่าน ต่อมา กระบวนการผุกร่อนเกิดมากกว่าในบริเวณที่หินแตก

วีดิทัศน์ เรื่องหินบางส่วนที่กร่อนหายไป อะไรเหลืออยู่

ภายในแหล่งเรียนรู้ลานหินปุ่มมีแหล่งเรียนรู้ทางธรณีวิทยาที่น่าสนใจอีกแบบหนึ่งคือ โครงสร้าง “หินสมองหรือโครงสร้างหมอนหินซ้อน”  ที่มีลักษณะเป็นก้อนทรงรีของหินทรายวางตัวซ้อนกันอย่างมีระเบียบ (รูปที่ 17)

รูปที่ 17 หินสมอง ภายในบริเวณแหล่งเรียนรู้ลานหินปุ่ม(ดูจากด้านข้าง)

โครงสร้างหินสมอง เป็นลักษณะโครงสร้างด้านข้างของหินทราย ที่ประกอบด้วยหินทรายที่มีรูปร่างเป็นก้อนทรงรีซ้อนกัน แต่เมื่อมองจากด้านบนจะมีลักษณะเป็นก้อนทรงรีติดกัน หินสมอง พบชุดของระนาบแตกในแนวเอียงชัน ระนาบแตกแนวราบ และมีการแตกแบบรูปหลายเหลี่ยมเกิดร่วมด้วย ลักษณะหินสมองที่พบในแหล่งเรียนรู้ลานหินปุ่ม แสดงไว้ในรูปที่ 18

 
รูปที่ 18.1 ภาพรวมของพื้นที่หินสมอง แสดงบริเวณด้านข้าง และด้านบน ของโครงสร้างหินสมอง  รูปที่ 18.2 ด้านข้าง และด้านบนของหินสมองแสดง ชุดระนาบแตกเอียงชัน และระนาบแตกราบ

 
รูปที่ 18.3 หินทรายรูปร่างเป็นทรงรี ขนาบด้วยระนาบแตก ทั้งระนาบเอียงชัน และระนาบราบ ภายในก้อนหินทรายทรงรีมีรอยแตกหลายเหลี่ยมเกิดอยู่  รูปที่ 18.4 ก้อนทรายทรงรีของหินสมอง มีรอยแตกหลายเหลี่ยมเกิดขึ้นอยู่ภายใน

 
รูปที่ 18.5 ภาพระยะใกล้ของหินสมองด้านข้าง และด้านบน                            รูปที่ 18.6 รอยแตกหลายเหลี่ยม เกิดภายในก้อนหินสมองแต่ละก้อน

หินสมองจากแหล่งเรียนรู้อื่นๆ
     โครงสร้างหินสมองนอกจากจะพบภายในแหล่งเรียนรู้ลานหินปุ่มแล้ว ในประเทศยังพบที่ลักษณะหินเจดีย์สมอง ที่อุทยานแห่งชาติปางสีดา บ้านวังทะลุ ต.แก่งดินสอ อ.นาดี จ.ปราจีนบุรี ที่อุทยานแห่งชาติปางสีดา พบหินลักษณะนี้เพียง 2 ก้อนบนยอดเขา มีผู้ให้ข้อสังเกตว่าหินมีลักษณะคล้ายกระดองเต่า และคล้ายผลน้อยหน่า
     รัฐอาร์คันซอ สหรัฐอเมริกา ระนาบแตกที่พบในหินทรายในรัฐอาร์คันซอ เป็นรูปหลายเหลี่ยมคล้ายกระดองเต่า รายละเอียดในการเกิดปัจจุบันยังไม่เข้าใจหมด แต่เชื่อว่ากระบวนการเกิดเป็นผลจากกระบวนการผุพังที่ทำให้หินทรายที่มีระนาบแตกเกิดเป็นทรงกลม และมีน้ำฝนที่กร่อนหินทรายบริเวณรอยแตกมากกว่าส่วนอื่นๆ (http://www.geology.arkansas.gov/geology/pseudofossils.htm)
     รอยแตกรูปเหลี่ยมในหินทรายรัฐยูทาห์ ในสหรัฐอเมริกา ระนาบแตกรูปเหลี่ยมพบในหินทราย ในรัฐยูทาห์ สหรัฐอเมริกา การผุพังตามระนาบแตกทำให้หินแตกเป็นทรงกลม และเกิดการกร่อนโดยมีน้ำเป็นตัวกลางที่เกิดบริเวณระนาบแตกได้ง่ายกว่าส่วนอื่นๆ (http://3dparks.wr.usgs.gov/coloradoplateau/lexicon/navajo.htm)
     หินสมอง ในรัฐแอริโซนา ประเทศสหรัฐ หินทรายที่มีระนาบแตก และเกิดการผุพัง และกร่อน ทำให้ได้หินรูปร่างคล้ายสมอง (http://www.oceanlight.com/log/brain-rocks-white-pocket-arizona.html) และภาพที่ถ่ายจาก Mars Exploration Rover(MER) บริเวณ Meridiani Planum ของดาวอังคาร ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับ หินสมอง (รูปที่ 19) (จาก http://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA06949)

รูปที่ 19: หินสมอง หรือ WORMAY ซึ่ง Nasa เชื่อว่าหินที่มีรูปร่างเป็นปุ่มแบบนี้ เกิดจากการผุกร่อนโดยมีน้ำเป็นตัวกลาง

วีดิทัศน์ เรื่องหินสมอง

แหล่งเรียนรู้ธรณีวิทยาที่พบในเขตอุทยานแห่งชาติภูหินร่องกล้าในพื้นที่ลานหินแตก และลานหินปุ่ม ประกอบด้วย หินทราย ลักษณะภูมิประเทศธรณีโครงสร้าง(ระนาบแตกในหิน) และผลของกระบวนการผุพัง และการกร่อนที่ทำให้เกิด ลานหินแตก ลานหินปุ่ม ผาชูธง และหินสมอง หรือหมอนหินซ้อน
    กระบวนการเกิดหินทรายที่เริ่มต้นจากกระบวนการผุพัง พัดพา ได้ตะกอนที่สะสมตัวบนผิวโลกซึ่งต่อมาตะกอนเหล่านั้นแข็งตัวเป็นหินทราย ซึ่งเกิดใต้ผิวโลก หินทรายที่เกิดเป็นชั้น เกิดอยู่บนผิวดินที่ระดับความสูง จากระดับน้ำทะเลมากกว่า 1 กิโลเมตร และเกิดเป็น ลักษณะภูมิประเทศแบบเขายอดราบ บ่งบอกว่าเปลือกโลกมีการยกตัวในแนวดิ่งทำให้เกิดภูเขาหิน และทำให้หินทรายแตกอย่างมีระบบ
    หินทรายที่มีระนาบแตกที่เป็นระบบ จะผุ-กร่อน-ละลาย กลายเป็นลานหินแตก และคงเหลือหินทรายที่คงทนต่อการผุพัง เป็นลานหินปุ่ม ในบางครั้งหินทรายที่มีระนาบแตกเฉพาะเกิดการผุพังไม่มากนัก โผล่ให้เห็นด้านข้าง มีลักษณะคล้ายหินสมอง หรือคล้ายกับหมอนหินหลายใบที่วางตัวซ้อนกัน

วีดิทัศน์ เรื่องบันทึกภูหิน