บทที่2 โลกและการเปลี่ยนแปลง

โลกและการเปลี่ยนแปลง

ทฤษฎีการแปรสัณฐานแผ่นธรณีภาค(Plate  tectonic)

นักอุตุนิยมวิทยาและนักธรณีฟิสิกส์ชาวเยอรมัน อัลเฟรด เวเกเนอร์ เมื่อ พ.ศ. 2455 (ค.ศ. 1912) ซึ่งกล่าวไว้ว่า ทวีปที่อยู่ทั้งสองฝั่งของมหาสมุทรแอตแลนติกน่าจะเคยเชื่อมต่อกันเป็นมหาทวีปมาก่อน ซึ่งเรียกว่า พันเจีย (Pangea)  แปลว่า “แผ่นดินทั้งหมด” และล้อมรอบด้วยมหาสมุทรผืนเดียวกันเรียก พันทาลัสซา (Panthalassa) ในคริสต์ทศวรรษ 1960 มีผู้เสนอทฤษฎีสนับสนุนหลายทฤษฎี เช่น การขยายตัวของพื้นมหาสมุทร (sea-floor spreading) ซึ่งได้ตอบคำถามที่มีต่อแนวคิดการเลื่อนไหลของทวีป คือ สามารถอธิบายถึงสาเหตุและแรงที่ทำให้แผ่นทวีปมีการเลื่อนไหล จึงทำให้แนวคิดของเวเกเนอร์เริ่มได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายมากขึ้น ซึ่งต่อมาแนวคิดและทฤษฎีเหล่านี้กลายเป็นหนึ่งในทฤษฎีใหม่ที่สำคัญที่สุดทางธรณีวิทยา นั่นคือ ทฤษฎีเพลทเทคโทนิค (plate tectonic)

   สามารถแบ่งเปลือกโลกออกเป็นแผ่นๆเรียกแต่ละแผ่นว่าแผ่นเปลือกโลก ซึ่งแผ่นเปลือกโลกจะประกอบด้วยแผ่นเปลือกโลกขนาดใหญ่ 6 แผ่นด้วยกันคือ

1.แผ่นยูเรเซีย 

2.แผ่นอเมริกา 

3.แผ่นแปซิฟิก

4.แผ่นออสเตรเลีย

5.แผ่นแอนตาร์กติก 

6.แผ่นแอฟริกา

การเปลี่ยนแปลง(แปรรูป)ของเปลือกโลก Diformation

แบ่งเป็น 2 แบบ ได้แก่

            1.การเปลี่ยนแปลงเคลื่อนที่แบบรวดเร็วฉับพลัน (abrupt movements)

มักเกี่ยวข้องกับแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นอย่างรุนแรง จนทำให้เปลือกโลกจมตัวลงเป็นบริเวณกว้าง หรือเอียงไปข้างใดข้างหนึ่งหรือเคลือนที่ออกจากกันในแนวราบทำให้เกิดลุ่มน้ำขัง (swamps) หรือทะเลสาป เช่น ที่ราบลุ่มในภาคเหนือของประเทศไทย หรือที่ราบลุ่มตอนกลางที่เรียกว่าที่ราบลุ่มเจ้าพระยาของไทย

             2. การเปลี่ยนแปลงหรือเคลื่อนที่อย่างช้าๆ (slow movemants)

แผ่นเปลือกโลกมีการเคลื่อนที่อย่างช้า ๆ เช่น แผ่นเปลือกโลกแปซิฟิคเคลื่อนที่ไปทางทิศเหนือ 5 เซนติเมตร/ปี เฉลี่ยทั้งโลก 5 – 8 เซนติเมตร/ปี

ทฤษฎีการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก (plate Tectonic Theory)

                 
           หินหนืดที่อยู่ในชั้นแมนเทิลได้รับความร้อนจากแก่นโลก การเคลื่อนที่ ของหินหนืดเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้แผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่ได้ ประกอบกับแผ่นเปลือกโลกที่อยู่ใต้มหาสมุทรมีความหนาน้อยกว่าแผ่นเปลือกโลกส่วนที่เป็นทวีป หินหนืดในชั้นแมนเทิล จึงสามารถแทรกตัวขึ้นมาตามรอยแยกระหว่างแผ่นเปลือกโลกที่อยู่ใต้มหาสมุทรได้ง่ายกว่า หินหนืดในชั้นแมนเทิลจึงทำหน้าที่เป็นตัวดันและพยุงให้แผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรเคลื่อนที่และขยายตัวแยกออกจากกัน นอกจากนี้ยังพบอีกว่า การที่หินหนืดดันขึ้นมาตามรอยต่อนี้เองทำให้แผ่นดินของทวีปอเมริกากับทวีปยุโรป และทวีปแอฟริกาห่างมากขึ้นตลอดเวลา

 ลักษณะการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณี

1. ขอบแผ่นธรณีภาคแยกออกจากกัน ขอบแผ่นธรณีภาคที่แยกจากกันนี้ เนื่องจากการดันตัวของแมกมาในชั้นธรณีภาค ทำให้เกิดรอยแตกในชั้นหินแข็ง แมกมาสามารถถ่ายโอนความร้อนสู่ชั้นเปลือกโลก อุณหภูมิและความดันของแมกมาลดลงเป็นผลให้เปลือกโลกตอนบนทรุดตัวกลายเป็นหุบเขาทรุด (rift valley)

ต่อมาน้ำทะเลไหลมาสะสมกลายเป็นทะเล และเกิดรอยแตกจนเป็นร่องลึก เมื่อแมกมาเคลื่อนตัวแทรกขึ้นมาตามรอยแตก เป็นผลให้แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรเคลื่อนตัวแยกออกไปทั้งสองข้าง ทำให้พื้นทะเลขยายกว้างออกไปทั้งสองด้านเรียกว่า กระบวนการขยายตัวของพื้นทะเล (sea floor spreading) และปรากฏเป็นเทือกเขากลางมหาสมุทร เช่น บริเวณกลางมหาสมุทรแอตแลนติก บริเวณทะเลแดง รอยแยก

2. ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่เข้าหากัน แบ่งเป็น 3 ลักษณะ คือ

                   1. แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกันกับแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร แผ่นธรณีภาคอีกแผ่นหนึ่งจะมุดลงใต้อีกแผ่นหนึ่ง ปลายของแผ่นที่มุดลงจะหลอมกลายเป็นแมกมา และปะทุขึ้นมา บนแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร เกิดเป็นแนวภูเขาไฟใต้มหาสมุทร และมีร่องใต้ทะเลลึก มีแนวการเกิดแผ่นดินไหวตามขอบแผ่นธรณีภาคลึกลงไปถึงชั้นเนื้อโลก จนมีภูเขาไฟที่ยังมีพลัง เช่น ที่หมู่เกาะมาริอานาส์ อาลูเทียน ญี่ปุ่น ฟิลิปปินส์

               2. แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรซึ่งหนักกว่ามุดตัวลงข้างล่างใต้แผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป เกิดเป็นร่องใต้ทะเลและเกิดเทือกเขา ตามแนวขอบทวีปเป็นแนวภูเขาไฟชายฝั่ง และแผ่นดินไหวรุนแรง เช่น อเมริกาใต้แถบตะวันตก

           3. แผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป ซึ่งทั้งสองแผ่นมีความหนามาก ทำให้แผ่นหนึ่งมุดลงแต่อีกแผ่นหนึ่งเกยขึ้นเกิดเป็นเทือกเขาแนวยาวอยู่กลาง ทวีปหรือแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป เช่นเทือกเขาหิมาลัย ในทวีปเอเชีย เทือกเขาแอลป์ ในทวีปยุโรป

3. ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ผ่านกัน

               เกิดจากอัตราการเคลื่อนตัวของแมกมาในชั้นเนื้อโลกไม่เท่ากัน จึงทำให้แผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ไม่เท่ากันด้วยส่งผลให้เปลือกโลกและเทือกเขา ใต้มหาสมุทรเลื่อนไถลผ่านและเฉือนกัน เกิดเป็นรอยเลื่อนเฉือนระนาบด้านข้างขนาดใหญ่ สันเขากลางมหาสมุทรเลื่อนเป็นแนวเหลื่อมกันอยู่ มีลักษณะเป็นแนวรอยแตกแคบยาวมีทิศทางตั้งฉากกับเทือกเขากลางมหาสมุทรและร่อง ใต้ทะเลลึก มักจะเกิดแผ่นดินไหวรุนแรงในระดับตื้นๆ ระหว่างขอบของแผ่นธรณีภาคที่ซ้อนเกยกัน เช่น รอยเลื่อนซานแอนเดรียส ประเทศอเมริกา รอยเลื่อนอัลไพล์ ประเทศนิวซีแลนด์

 กระบวนการที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณี

ทฤษฎีวงจรการพาความร้อน (Convection current theory)

          
                  กล่าวไว้ว่าการหมุนเวียนของกระแสความร้อนภายในโลก มีลักษณะเช่นเดียวกับการเดือดของน้ำในแก้ว กล่าวคือโลกส่งผ่านความร้อนจากแก่นโลกขึ้นมาสู่ชั้นแมนเทิล ซึ่งมีลักษณะเป็นของไหลที่มีสถานะกึ่งแข็งกึ่งเหลว และผลักดันให้สารในชั้นนี้หมุนเวียนจากส่วนล่างขึ้นไปสู่ส่วนบนส่งผลให้เปลือกโลกซึ่งเป็นของแข็งปิดทับอยู่บนสุดเกิดการแตกเป็นแผ่น (Plate) และเคลื่อนที่ในลักษณะเข้าหากัน แยกออกจากกัน และไถลตัวขนานออกจากกัน

หลักฐานและข้อมูลทางธรณีที่สนับสนุนการเคลื่อนที่ของทวีป

              จากหลักฐานการเปลี่ยนแปลงทางธรณีภาค   และการค้นพบซากดึกดำบรรพ์ของพืชและสัตว์ชนิดเดียวกันและอายุเดียวกันในทวีปต่างๆ  ที่อยู่ห่างไกลกัน   ทำให้เชื่อว่าทวีปต่างๆ   ในปัจจุบันแต่เดิมเป็นแผ่นดินผืนเดียวกันแล้วค่อยๆ แยกออกจากกัน  

รอยต่อของแผ่นธรณีภาค   และอายุหินบนเทือกเขากลางมหาสมุทร

                  จะเห็นว่าลักษณะที่โดดเด่นของแผ่นมหาสมุทรแอตแลนติก ได้แก่ เทือกเขากลางมหาสมุทรซึ่งเป็นเหมือนเทือกเขายาวที่โค้งอ้อมไปต่างรูปร่างของขอบทวีป   ด้านหนึ่งเกือบขนานกับชายฝั่งสหรัฐอเมริกา   และอีกด้านหนึ่งขนานกับชายฝั่งของทวีปยุโรปและแอฟริกา  

          เครื่องมือการสำรวจใต้ทะเลและมหาสมุทรได้รับการพัฒนาอย่างมาก   ดังนั้นการสำรวจมหาสมุทรใหญ่ทั้ง 3 แห่ง   รวมทั้งทะเลใกล้เคียง   เมื่อปี พ.ศ. 2503 จึงได้ข้อมูลด้านธรณีสมุทรศาสตร์ใหม่ที่เป็นประโยชน์ เช่น การพบหินบะซอลต์ที่บริเวณร่องลึก   หรือรอยแยกบริเวณเทือกเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติก และยังพบต่อไปอีกว่าหินบะซอลต์ที่อยู่ไกลจากรอยแยกมีอายุมากกว่าหินบะซอลต์ที่อยู่ใกล้รอยแตกหรือในรอยแยก

จากหลักฐานและข้อมูลดังกล่าวทำให้อธิบายได้ว่า เมื่อเกิดรอยแยก   แผ่นดินจะเกิดการเคลื่อนตัวออกจากกันอย่างช้าๆ     ตลอกเวลา   ในขณะเดียวกันแมกมาใต้แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรจะถูกดันแทรกเสริมขึ้นมาตรงรอยแยกแข็งตัวเป็นหิน  บะซอลต์หรือเป็นเปลือกโลกใหม่   ทำให้ตรงกลางรอยแยกเกิดหินบะซอลต์ใหม่เรื่อยๆ ดังนั้นโครงสร้างและอายุหินรองรับแผ่นธรณีภาคจึงมีอายุอ่อนสุดบริเวณเทือกเขากลางมหาสมุทร   และอายุมากขึ้นเมื่อเข้าใกล้ขอบทวีป 

                   

จากการสำรวจ   พบซากดึกดำบรรพ์ของเฟินชนิดหนึ่งชื่อ กลอสซอพเทอริส (Glossopteris) ที่ทวีปอินเดีย อเมริกาใต้ แอฟริกา ออสเตรเลีย และที่ทวีปแอนตาร์กติกา   ถ้านักเรียนย้อนกับไปดูแผนที่โลกก็จะพบว่าแต่ละทวีปอยู่ไกลกันมากและมีลักษณะภูมิอากาศแตกต่างกัน   แต่ในอดีตยังมีพืชชนิดเดียวกัน   นอกจากยังพบซากดึกดำบรรพ์ของสัตว์เลื่อยคลานชื่อ มีโซซอรัส (Mesosuarus) ซึ่งปกติจะดำรงชีวิตอยู่ตามกลุ่มน้ำจืด   แต่กลับมาพบอยู่ในส่วนล่างของทวีปแอฟริกาและอเมริกาใต้ซึ่งเป็นบริเวณที่อยู่ห่างไกลกัน   และอยู่ติดทะเล

นอกจากหลักฐานต่างๆ   ที่กล่าวมาซึ่งใช้สนับสนุนเพื่อพิสูจน์ทฤษฎีการแปรสัณฐานแผ่นธรณีภาคแล้ว   ยังมีหลักฐานการเปลี่ยนแปลงของอากาศที่ทำให้เกิดการสะสมตัวของตะกอนในบริเวณต่างๆ ของโลก  เช่น หินที่เกิดจากตะกอนธารน้ำแข็ง   ซึ่งควรจะเกิดขึ้นบริเวณขั้วโลก   แต่ปัจจุบันพบหินลักษณะนี้ในบริเวณชายฝั่งทะเลทางตอนใต้ของแอฟริกาและอินเดียเป็นต้น   แสดงว่าแผ่นทวีปทีการเคลื่อนที่หลังจากที่มีการสะสมตะกอนจากธารน้ำแข็งแล้ว

สนามแม่เหล็กโลกโบราณ (pale magnetism) เป็นหลักฐานอีกอย่างหนึ่งที่ใช้พิสูจน์ทฤษฎีการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค   โดยใช้หลักฐานที่ว่าในอดีตเหล็กที่เกิดปนอยู่กับแร่อื่นๆ จะมีการเรียงตัวในรูปแบบที่เกิดจากหารเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กโลกขณะนั้น   ต่อมาเมื่อเกิดจากแข็งตัวเป็นหิน   เหล็กนั้นจะมีสมบัติคล้ายเข็มทิศที่ถูกเก็บฝั่งอยู่ในเนื้อหนเป็นระยะเวลานาน   เมื่อนำตัวอย่างหินซึ่งทราบตำแหน่ง  ที่เก็บ มาวัดหาค่ามุมเอียงเทของชั้นหิน   วัดค่าความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กในห้องปฏิบัติการ   รวมทั้งคำนวณหาค่าต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง จะได้ข้อมูลเบื้องต้นของภาวะแม่เหล็กในอดีตกาล   

การเปลี่ยนลักษณะของเปลือกโลก

                    การเปลี่ยนลักษณะของเปลือกโลก อันเนื่องมาจากการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณี ซึ่งมีลักษณะการเปลี่ยนที่สำคัญคือ ชั้นหินคดโค้ง และรอยเลื่อน     แบ่งออกเป็น 2 ลักษณะคือ

ชั้นหินคดโค้ง (fold)

                ที่พบในโลกเป็น การเปลี่ยนลักษณะ อีกอย่างหนึ่งที่เกิดจากผลของความเค้น เป็นการแสดงความเครียดของหินที่เปลี่ยนลักษณะโดยการแสดงออกในรูปของการคดโค้ง โก่งงอ หรือหักพับรูปร่างของชั้นหินคดโค้งเป็นไปได้อย่างไร้ขอบเขตและไม่ตายตัว ขนาดของชั้นหินคดโค้งมีทั้งขนาดเล็กแบบดูด้วยตาเปล่าไม่เห็น ขนาดเท่ากำมือ หรือใหญ่ จนสามารถปรากฏในภาพถ่ายทางอากาศ หรือภาพถ่ายโทรสัมผัส

รอยเลื่อน (fault)

             ในทางธรณีวิทยานั้น รอยเลื่อน (อังกฤษ: fault) หรือ แนวรอยเลื่อน (อังกฤษ: fault line) เป็นรอยแตกระนาบ (planar fracture) ในหิน ที่หินด้านหนึ่งของรอยแตกนั้นเคลื่อนที่ไปบนหินอีกด้านหนึ่ง รอยเลื่อนขนาดใหญ่ในชั้นเปลือกโลกเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ที่แตกต่างกันหรือเฉือนกันและเขตรอยเลื่อนมีพลัง (active fault zone) เป็นตำแหน่งที่ไม่แน่นอนของการเกิดแผ่นดินไหวทั้งหลาย แผ่นดินไหวเกิดจากการปล่อยพลังงานออกมาระหว่างการเลื่อนไถลอย่างรวดเร็วไปตามรอยเลื่อน รอยเลื่อนหนึ่งๆตามแนวตะเข็บรอยต่อระหว่างแผ่นเปลือกโลกของการแปรสัณฐาน (tectonic) สองแผ่นเรียกว่ารอยเลื่อนแปรสภาพขนาดใหญ่ (transform fault)

ที่มา: https://beewbiw22.wordpress.com/category/บทที่2-โลกและการเปลี่ยนแ/