ลักษณะทางธรณีวิทยาของ หน่วย หินคือคำอธิบายลักษณะทางกายภาพที่มองเห็นได้จากหน้าดิน ตัวอย่างหิน หรือตัวอย่างแกนหินหรือจากกล้องจุลทรรศน์กำลังขยายต่ำ ลักษณะทางกายภาพ ได้แก่ สี เนื้อสัมผัสขนาดเม็ดและองค์ประกอบ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} ลักษณะทางธรณีวิทยาอาจหมายถึงคำอธิบายโดยละเอียดของลักษณะ เหล่า นี้ หรือสรุปคุณลักษณะทางกายภาพ โดยรวมของหิน ตัวอย่างของลักษณะทางธรณีวิทยาในความหมายที่สอง ได้แก่หินทราย หินชนวนหินบะซอลต์หรือหินปูน^{[ 4 ]}

ธรณีวิทยาเป็นพื้นฐานในการแบ่งลำดับชั้นหินออกเป็น หน่วย ธรณีวิทยา ย่อยๆ เพื่อวัตถุประสงค์ในการทำแผนที่และการเชื่อมโยงระหว่างพื้นที่ ในบางการใช้งาน เช่นการสำรวจพื้นที่ธรณีวิทยาจะถูกอธิบายโดยใช้คำศัพท์มาตรฐาน เช่น ในมาตรฐานทางธรณีเทคนิคของยุโรปEurocode 7

การตั้งชื่อลิโทโลยีนั้นขึ้นอยู่กับประเภทของหิน ประเภทหินหลักสามประเภท ได้แก่หินอัคนีหินตะกอนและหินแปร หินอัคนีเกิดขึ้นโดยตรงจากแมกมาซึ่งเป็นส่วนผสมของหินหลอมเหลว ก๊าซที่ละลาย และผลึกของแข็ง หินตะกอนเกิดจากอนุภาคแร่หรืออินทรีย์ที่สะสมอยู่บนพื้นผิวโลกและกลายเป็นหิน หินแปรเกิดจากการตกผลึกใหม่ของหินแข็งที่มีอยู่เดิมภายใต้สภาวะที่มีความร้อนหรือความดันสูง^{[ 5 ]}

หินอัคนีแบ่งออกเป็น 3 ประเภทใหญ่ๆ ได้แก่ หินอัคนีที่ประกอบด้วยเศษหินที่แตกหักซึ่งเกิดจาก กระบวนการ ภูเขาไฟ โดยตรง ( เทฟรา ) ซึ่งจัดเป็นหินไพโรคลาสติกหินไพโรคลาสติกยังแบ่งย่อยตามขนาดเฉลี่ยของเศษหิน ( คลาสต์ ) และว่าเศษหินเหล่านั้นส่วนใหญ่เป็นผลึก แร่แต่ละชนิด อนุภาคแก้วภูเขาไฟหรือเศษหิน^{[ 6 ]}นอกจากนี้ยังสามารถใช้การจำแนกประเภทเพิ่มเติม เช่น ตามองค์ประกอบทางเคมี ได้อีกด้วย ^{[ 7 ] [ 8 ]}หินอัคนีที่มีเม็ดแร่ที่มองเห็นได้ ( หิน ฟาเนอริติก ) จัดเป็นหินอัคนีแทรกซึมในขณะที่หินอัคนีที่เป็นแก้วหรือมีเม็ดละเอียดมาก ( อะฟานิติก ) จัดเป็นหินอัคนีพุ่งออกมาหินอัคนีแทรกซึมมักจะจำแนกประเภทโดยใช้การจำแนกประเภท QAPFซึ่งอิงตามปริมาณสัมพัทธ์ของควอตซ์เฟลด์สปาร์อัลคาไลแพลจิโอเคลสและเฟลด์สปาธอยด์ มีการจำแนกประเภทพิเศษสำหรับหินอัคนีที่มีองค์ประกอบผิดปกติ เช่นหินอัลตรามาฟิกหรือคาร์บอเนตไทต์ในกรณีที่เป็นไปได้ หินอัคนีที่เกิดจากการปะทุจะถูกจำแนกตามปริมาณแร่โดยใช้การจำแนกประเภท QAPF สำหรับการปะทุ แต่เมื่อการกำหนดองค์ประกอบแร่ทำได้ยาก อาจจำแนกตามองค์ประกอบทางเคมีโดยใช้การจำแนกประเภท TASซึ่งอิงตามปริมาณรวมของซิลิกาและออกไซด์ของโลหะอัลคาไลและเกณฑ์ทางเคมีอื่นๆ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

หินตะกอนยังถูกจำแนกเพิ่มเติมตามว่าเป็นหินตะกอนซิลิกาคลัสติกหรือหินตะกอนคาร์บอเนตจากนั้นหินตะกอนซิลิกาคลัสติกจะถูกแบ่งย่อยตามการกระจายขนาดของเม็ดและสัดส่วนสัมพัทธ์ของควอตซ์ เฟลด์สปาร์ และเศษหิน^{[ 12 ]}หินตะกอนคาร์บอเนตถูกจำแนกตาม แผนการจำแนกประเภทของ DunhamหรือFolkตามส่วนประกอบของหินตะกอนคาร์บอเนต^{[ 13 ]}

การตั้งชื่อหินแปรสามารถอิงตามหินต้นกำเนิดองค์ประกอบแร่ เนื้อสัมผัส หรือเฟสการแปรสภาพได้การตั้งชื่อตามเนื้อสัมผัสและ หินต้นกำเนิดประเภทเพไล ต์ (เช่นหินดินดานหินโคลน ) สามารถใช้เพื่อกำหนดหินชนวนและหินฟิลไลต์ได้ ชื่อที่อิงตามเนื้อสัมผัส ได้แก่หินชีส ต์ และหินไนส์เนื้อสัมผัสเหล่านี้ ตั้งแต่หินชนวนไปจนถึงหินไนส์ กำหนดขอบเขตของการแปรสภาพที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง^{[ 14 ]}เฟสการแปรสภาพถูกกำหนดโดยสนามความดัน-อุณหภูมิที่แร่ธาตุเฉพาะก่อตัวขึ้น^{[ 15 ]} นอกจากนี้ ยังมีชื่อหินแปรเพิ่มเติม เช่น หิน กรีนชีสต์ ( หินบะซอ ลต์แปรสภาพ และหินอัคนีพุอื่นๆ) หรือ หิน ควอตไซต์ (ทรายควอตซ์แปรสภาพ) ^{[ 16 ]}

ในหินอัคนีและหินแปรขนาดของเม็ดแร่เป็นตัววัดขนาดของผลึกในหิน ในหินอัคนี จะใช้ขนาดเม็ดแร่เพื่อกำหนดอัตราการเย็นตัวของวัสดุ โดยทั่วไปผลึกขนาดใหญ่บ่งชี้ถึงหินอัคนีแทรกซึม ในขณะที่ผลึกขนาดเล็กบ่งชี้ว่าหินนั้นเป็นหินอัคนีพุ่งออกมา^{[ 17 ]}การแปรสภาพของหินที่ประกอบด้วยแร่ชนิดเดียวเป็นส่วนใหญ่ เช่น ควอตไซต์หรือหินอ่อนอาจทำให้ขนาดของเม็ดแร่เพิ่มขึ้น ( การเติบโตของเม็ดแร่ ) ในขณะที่การแปรสภาพของหินที่ถูกเฉือนอาจทำให้ขนาดของเม็ดแร่ลดลง ( การตกผลึกใหม่ แบบซินเทคโทนิก ) ^{[ 18 ]}

ในหินตะกอนแบบคลาสติก ขนาดของเม็ดคือเส้นผ่านศูนย์กลางของเม็ดและ/หรือเศษที่ประกอบเป็นหิน สิ่งเหล่านี้ใช้ในการกำหนดระบบการตั้งชื่อหินที่จะใช้ (เช่น หินกรวดหินทรายหรือหินโคลน ) ในกรณีของหินทรายและหินกรวด ซึ่งครอบคลุมช่วงขนาดของเม็ด ที่กว้าง คำที่อธิบายช่วงขนาดของเม็ดจะถูกเพิ่มเข้าไปในชื่อหิน ตัวอย่างเช่น " หินกรวดกรวด" และ " หินทราย ควอตซ์ละเอียด " ^{[ 19 ]}

ในหินที่มีเม็ดแร่ขนาดใหญ่พอที่จะระบุได้โดยใช้แว่นขยายแร่ธาตุ ที่มองเห็นได้ จะรวมอยู่ในคำอธิบายด้วย ในกรณีของลำดับที่อาจรวมถึงคาร์บอเนต หินที่เชื่อมด้วยแคลไซต์หรือหิน ที่มีเส้น แคลไซต์ที่เป็นไปได้ เป็นเรื่องปกติที่จะทดสอบการมีอยู่ของแคลไซต์ (หรือแคลเซียมคาร์บอเนต รูปแบบอื่น ๆ) โดยใช้ กรดไฮโดรคลอริกเจือจางและสังเกตการเกิดฟอง^{[ 20 ]}

องค์ประกอบทางแร่ของหินเป็นหนึ่งในวิธีหลักในการจำแนกประเภทหิน หินอัคนีจะถูกจำแนกตามปริมาณแร่เมื่อใดก็ตามที่ทำได้ โดยใช้การจำแนกประเภท QAPF หรือการจำแนกประเภทอัลตรามาฟิกหรือคาร์บอเนตไทต์แบบพิเศษ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}ในทำนองเดียวกัน เฟสของหินแปร ซึ่งแสดงระดับที่หินได้รับความร้อนและความดัน และจึงมีความสำคัญในการจำแนกประเภทหินแปร จะถูกกำหนดโดยการสังเกตเฟสของแร่ที่มีอยู่ในตัวอย่าง^{[ 15 ]}

สีของหินหรือส่วนประกอบของหินเป็นลักษณะเฉพาะของหินบางชนิดและจะถูกบันทึกไว้เสมอ บางครั้งโดยอ้างอิงจากแผนภูมิสีมาตรฐาน เช่น แผนภูมิที่จัดทำโดยคณะกรรมการแผนภูมิสีหินของสมาคมธรณีวิทยาแห่งอเมริกาโดยอิงตาม ระบบ สีMunsell ^{[ 21 ]}

โครงสร้าง ของหินอธิบายถึงการจัดเรียงตัวเชิงพื้นที่และเชิงเรขาคณิตขององค์ประกอบทั้งหมดที่ประกอบขึ้นเป็นหิน นั้นในหินตะกอน โครงสร้างที่มองเห็นได้ชัดเจนที่สุดคือชั้นหินและขนาดและระดับการพัฒนาของชั้นหินมักจะถูกบันทึกไว้เป็นส่วนหนึ่งของคำอธิบาย หินแปร (ยกเว้นหินแปรที่เกิดจากการแปรสภาพสัมผัส ) มีลักษณะเด่นคือมีโครงสร้างแบบระนาบและแบบเส้นตรงที่พัฒนาอย่างดี หินอัคนีอาจมีโครงสร้างได้เช่นกัน อันเป็นผลมาจากการไหลหรือการตกตะกอนของแร่ธาตุบางชนิดในระหว่างการตกผลึก ทำให้เกิดการสะสมตัวของแร่ธาตุ (cumulates )

เนื้อสัมผัสของหินอธิบายถึงความสัมพันธ์ระหว่างเม็ดหรือเศษแต่ละเม็ดที่ประกอบกันเป็นหิน เนื้อสัมผัสของหินตะกอนรวมถึงระดับการเรียงตัว การจัดเกรดรูปร่าง และความกลมของเศษหิน^{[ 22 ]}เนื้อสัมผัสของหินแปรรวมถึงลักษณะที่อ้างอิงถึงช่วงเวลาของการเติบโตของแร่แปรสภาพขนาดใหญ่ที่สัมพันธ์กับระยะของการเสียรูป—ก่อนการเสียรูปเรียกว่าporphyroclast— หลัง การเสียรูปเรียก ว่า porphyroblast ^{[ 23 ]} เนื้อสัมผัสของ หินอัคนีรวมถึงคุณสมบัติเช่นรูปร่างของเม็ด ซึ่งแตกต่างกันไปตั้งแต่ผลึกที่มีรูปร่างผลึกที่สมบูรณ์แบบ ( euhedral ) ไปจนถึงผลึกที่ไม่เป็นระเบียบ (anhedral) ไม่ว่าหินจะแสดงขนาดผลึกที่ไม่สม่ำเสมออย่างมาก (เป็นporphyritic ) หรือไม่ว่าเม็ดจะเรียงตัวกัน (ซึ่งอธิบายว่าเป็น เนื้อสัมผัส แบบ trachytic ) ^{[ 24 ]}

หินมักมีโครงสร้างขนาดเล็ก (เล็กกว่าขนาดของหินโผล่แต่ละก้อน) ในหินตะกอน อาจรวมถึงรอยพื้นรอยริ้วคลื่นรอยแตกของโคลนและการวางตัวแบบเฉียงสิ่งเหล่านี้ถูกบันทึกไว้เนื่องจากโดยทั่วไปเป็นลักษณะเฉพาะของสภาพแวดล้อมการสะสมตัวและอาจให้ข้อมูลเกี่ยวกับทิศทางกระแสน้ำโบราณ^{[ 25 ]}ในหินแปรที่เกี่ยวข้องกับระดับที่ลึกกว่าของเขตแนวรอยเลื่อนโครงสร้างขนาดเล็ก เช่นบูแดง ที่ไม่สมมาตร ^{[ 26 ]}และไมโครโฟลด์ใช้เพื่อกำหนดทิศทางการเคลื่อนที่ข้ามเขต^{[ 27 ]}ในหินอัคนี โครงสร้างขนาดเล็กส่วนใหญ่พบในลาวาเช่น การไหลของหินบะซอลต์แบบพาโฮโฮและอาอา^{[ 28 ]}และหมอนที่แสดงการปะทุภายในแหล่งน้ำหรือใต้น้ำแข็ง^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]}

วัสดุพื้นผิวที่ไม่แข็งตัวอาจได้รับการกำหนดลักษณะทางธรณีวิทยาได้เช่นกัน โดยจะกำหนดจากขนาดเม็ดและองค์ประกอบ และมักจะเชื่อมโยงกับการตีความว่าหน่วยนั้นก่อตัวขึ้นอย่างไร ลักษณะทางธรณีวิทยาของพื้นผิวสามารถกำหนดให้กับตะกอนทะเลสาบชายฝั่งแม่น้ำลมธารน้ำแข็งและตะกอนภูเขาไฟในปัจจุบัน เป็นต้น ตัวอย่างของการจำแนกประเภทลักษณะทางธรณีวิทยาของพื้นผิวที่ใช้โดยสำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกาได้แก่ "ตะกอนธารน้ำแข็ง เนื้อ ดินร่วน " "ตะกอนทะเลสาบน้ำเค็ม" และ "ตะกอนลม เนื้อหยาบ (เนินทราย) " ^{[ 32 ]}