บทที่2 โครงสร้างโลกและการเปลี่ยนแปลง

ทฤษฎีการแปรสัณฐานของแผ่นธรณี

           แมกมาในชั้นฐานธรณีภาคมีทั้งอุณหภูมิและความดันสูง จึงเกิดการดันตัวขึ้นมาบนชั้นธรณีภาค ทำให้แผ่นธรณีภาค (Plate) เกิดการโก่งตัวขึ้น อันเนื่องจากแรงเค้น (Stress) กระทำต่อแผ่นธรณีภาค และจากสมบัติความแข็งเปาะของแร่ธาตุต่างๆ ซึ่งเป็นองค์ประกอบของแผ่นธรณีภาคทำให้แผ่นธรณีภาคเกิดความเครียด (Strain) ทนต่อแรงดันของแมกมาได้ระยะหนึ่ง ในที่สุดก็จะแตกออก ทำให้อุณหภูมิและความดันของแมกมาลดลง เพราะแมกมาถ่ายโอนความร้อนออกสู่บรรยากาศภายนอกได้อย่างเร็วและมากขึ้น เป็นผลให้แผ่นธรณีภาคบริเวณนั้นเกิดการทรุดตัวลงกลายเป็นหุบเขาทรุด

           ในระยะเวลาต่อมามีน้ำไหลมาสะสมกลายเป็นทะเลที่มีรอยแตกอยู่ใต้ทะเล ซึ่งต่อมารอยแตกนั้นก็จะเกิดเป็นรอยแยกจนกลายเป็นร่องลึก (Groove) มีสันขอบ (Ridge) และทำให้แมกมาในชั้นฐานธรณีภาคสามารถแทรกดันขึ้นมาตามรอยแยกแล้วเคลื่อนที่ ม้วนตัวออกมาจากรอยแยกจะทำให้แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรเคลื่อนตัวแยกออกไปทั้ง สองข้างของรอยแยก พื้นทะเลจะขยายกว้างออกไปทั้งสองด้าน เรียกกระบวนการนี้ว่า การขยายตัวของพื้นทะเล (Sea floor spreading) ส่วนบริเวณตรงกลางก็ปรากฏเป็นแนวเทือกเขากลางมหาสมุทร (Mid Oceanic Ridge)

    การเคลื่อนที่ของแมกมาในชั้นฐานธรณีภาคอันเนื่องมาจากการถ่ายโอนความร้อน ก่อให้เกิดการเคลื่อนที่เป็นวงจรการพาความร้อน และเนื่องจากแมกมาในชั้นฐานธรณีภาคมีลักษณะเป็นพลาสติกหยุ่น จึงทำให้แผ่นธรณีภาคด้านบนเคลื่อนที่ออกไปจากรอยแตก และมีการเสริมเนื้อขึ้นมาจากด้านล่าง ดังนั้นแผ่นธรณีภาคอีกด้านหนึ่งจึงมุดลงไป เป็นการสูญเสียเนื้อโลกไป เพื่อให้เกิดการสมดุลนั่นเอง การเคลื่อนที่ของแมกมาในชั้นฐานธรณีภาคทำให้ส่วนที่เป็นของแข็งในชั้นธรณี ภาคเคลื่อนที่ไปด้วย เกิดเป็นการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาคแผ่นธรณีภาค (Plate) เกิดจากการแตกร้าวของเปลือกโลก (Crust) ตั้งแต่บริเวณผิวโลกลึกลงไปจนสิ้นสุดชั้นธรณีภาค

หลักฐานสนับสนุน ทฤษฎีของเวเกเนอร์

1. รอยต่อของแผ่นธรณีภาค ตามทฤษฎีเพลทเทคโทนิค (plate tectonic)

นักธรณีวิทยา แบ่งเปลือกโลกออกเป็นแผ่น ๆ เรียกว่าแผ่นเปลือกโลก(Plate) หรือแผ่นธรณีภาค(Lithosphere Plate)

แผ่นธรณีภาคขนาดใหญ่มีทั้งหมด 6 แผ่น

1. แผ่นธรณีภาคยูเรเซีย(Eurasian Plate) รองรับทวีปยุโรป ทวีปเอเชียและพื้นน้ำบริเวณใกล้เคียง

2. แผ่นธรณีภาคอเมริกา(American Plate) รองรับทวีปอเมริกาเหนือ ทวีปอเมริกาใต้และพื้นน้ำครึ่งซีกตะวันตกของมหาสมุทรแอตแลนติก

3. แผ่นธรณีภาคแปซิฟิก(Pacific Plate) รองรับมหาสมุทรแปซิฟิก

4. แผ่นธรณีภาคอินเดีย – ออสเตรเลีย (India-Australian Plate) รองรับทวีปออสเตรเลีย ประเทศอินเดีย และพื้นน้ำระหว่างประเทศออสเตรเลียกับประเทศอินเดีย

5. แผ่นธรณีภาคแอนตาร์กติก(Antartic Plate) รองรับทวีปแอนตาร์กติกและพื้นน้ำโดยรอบ

6. แผ่นธรณีภาคอัฟริกา(African Plate) รองรับทวีปอัฟริกาและพื้นน้ำโดยรอบ

นอกจากนี้ยังมีแผ่นธรณีภาคขนาดเล็กที่แทรกอยู่ระหว่างแผ่นธรณีภาคขนาดใหญ่ อีกหลายแผ่น เช่น แผ่นฟิลิปปินส์ แผ่นนาสกา แผ่นคาริบเบียน เมื่อนำภาพแต่ละทวีปในปัจจุบันมาต่อกัน จะมีส่วนที่สามารถต่อกันได้พอดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งทวีปอัฟริกากับทวีปอเมริกาเหนือและอเมริกาใต้ จะต่อกันได้อย่างพอดี ซึ่งเป็นเหตุผลที่สามารถตั้งสมมติฐานได้ว่าทวีปทั้งสองอาจเป็นแผ่นดินผืน เดียวกันมาก่อน แล้วต่อมาก็แยกออกจากกัน มีมหาสมุทรแอตแลนติกอยู่ระหว่างทวีปทั้งสอง

 2.รอยแยกของแผ่นธรณีภาคและอายุหินบนเทือกเขากลางมหาสมุทร

ลักษณะโดดเด่นของพื้นมหาสมุทรแอตแลนติก ได้แก่ เทือกเขากลางมหาสมุทรซึ่งเป็นเหมือนเทือกเขายาวที่โค้งอ้อมไปตามรูปร่างของ ขอบทวีป ด้านหนึ่งเกือบขนานกับชายฝั่งสหรัฐอเมริกา และอีกด้านหนึ่งขนานกับชายฝั่งของทวีปยุโรปและอัฟริกา นอกจากนั้นเทือกเขากลางมหาสมุทร

 ยังมีรอยแยกตัวออกเป็นร่องลึกไปตลอดความยาวของเทือกเขาและมีรอยแตกตัดขวางบน สันเขานี้มากมายได้มีการพบหินบะซอลต์ที่บริเวณร่องลึก หรือรอยแยกบริเวณเทือกเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติก และยังพบว่าหินบะซอลต์ที่อยู่ไกลจากรอยแยกมีอายุมากกว่าหินบะซอลต์ที่อยู่ ใกล้รอยแยก จากหลักฐานและข้อมูลดังกล่าวทำให้อธิบายได้ว่า เมื่อเกิดรอยแยก แผ่นดินจะเกิดการเคลื่อนตัวออกจากกันอย่างช้า ๆ ตลอดเวลา ในขณะเดียวกันเนื้อของหินบะซอลต์จากส่วนล่างจะถูกดันแทรกเสริมขึ้นมาตรงรอย แยกเป็นเปลือกโลกใหม่ ทำให้ตรงกลางรอยแยกเกิดหินบะซอลต์ใหม่เรื่อย ๆ ดังนั้นโครงสร้างและอายุหินรองรับแผ่นธรณีภาคจึงมีอายุอ่อนสุด บริเวณเทือกเขากลางมหาสมุทรมีอายุมากและอายุมากขึ้นเมื่อเข้าใกล้ขอบทวีป

             ลักษณะการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณี

          1. ขอบแผ่นธรณีภาคแยกออกจากกัน

          2. ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนเข้าหากัน

          3. ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ผ่านกัน

1. ขอบแผ่นธรณีภาคแยกออกจากกัน

เป็นแนวขอบของแผ่นธรณีภาคที่แยกออกจากกัน เนื่องจากการดันตัวของแมกมาในชั้นธรณีภาค ทำให้เกิดรอยแตกในชั้นหินแข็ง จนแมกมาสามารถถ่ายโอนความร้อนสู่ชั้นเปลือกโลกได้ อุณหภูมิและความดันของแมกมาจึงลดลงเป็นผลให้เปลือกโลกตอนบนทรุดตัวกลายเป็น หุบเขาทรุด ปรากฏเป็นเทือกเขากลางมหาสมุทร

2. ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนเข้าหากันแนวที่แผ่นธรณีภาคเคลื่อนเข้าหากันเป็นได้ 3 แบบ ดังนี้

             2.1 แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร แผ่นธรณีภาคแผ่นหนึ่งจะมุดลงใต้แผ่นธรณีภาคอีกแผ่นหนึ่ง ปลายของแผ่นธรณีภาคที่มุดลง จะหลอมตัวกลายเป็นแมกมาประทุขึ้นมา เกิดเป็นแนวภูเขาไฟกลางมหาสมุทร เช่นที่ ญี่ปุ่น ฟิลิปปินส์การมุดกันของแผ่นธรณีภาคกับแผ่นธรณีภาค

             2.2 แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรหนักกว่าจะมุดลงใต้ ทำให้เกิดรอยคดโค้งเป็นเทือกเขาบนแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป เช่นที่ อเมริกาใต้แถบตะวันตก แนวชายฝั่งโอเรกอนแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรมุดตัวลงใต้แผ่นธรณีภาค

 2.3 แผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปอีกแผ่นหนึ่ง เมื่อชนกันทำให้ส่วนหนึ่งมุดตัวลงอีกส่วนหนึ่งเกยอยู่ด้านบน เกิดเป็นเทือกเขาสูง เช่น เทือกเขาหิมาลัย เทือกเขาแอลป์ ภาพด้านล่าง

3.ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ผ่านกัน

              มักเกิดใต้มหาสมุทร ภาคพื้นทวีปก็มี เนื่องจากการเคลื่อนตัวของแมกมาในชั้นเนื้อโลกไมเท่ากัน ทำให้แผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ไม่เท่ากันด้วย เกิดการเลื่อนผ่านและเฉือนกัน เป็นรอยเลื่อนระนาบด้านข้างขนาดใหญ่

รอย เลื่อน หรือรอยเหลื่อม คือ รอยแตกแยกในหิน ซึ่งมีการเคลื่อนที่ของหินทั้งสองข้างโดยขนานกับระนาบรอยเลื่อน (fault plane) ลักษณะของระนาบรอยเลื่อนนี้อาจเป็นระนาบที่อยู่ในแนวดิ่งไปจนถึงแนวราบได้ ถ้าระนาบของรอยแตกมีค่าเบี่ยงไปจากแนวดิ่ง ชั้นหินที่อยู่เหนือระนาบของรอยแตก เรียกว่า หินเพดาน (hanging wall) ส่วนหินที่อยู่ด้านล่างระนาบของรอยแตกเรียกว่า หินพื้น (foot wall)

การ จำแนกรอยเลื่อนมีได้หลายแบบ แล้วแต่นักธรณีวิทยาจะยึดอะไรเป็นเกณฑ์ในการพิจารณา เช่น หากยึดการเกิดรอยเลื่อนเป็นเกณฑ์ในการจำแนกจะได้ดังนี้

1. รอยเลื่อนปกติ(normal fault) เป็นรอยเลื่อนที่หินเพดานเลื่อนลงเมื่อเปรียบเทียบกับหินพื้น

2. รอยเลื่อนย้อน (reverse fault) เป็นรอยเลื่อนที่หินเพดา เลื่อนขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับหินพื้น ถ้ารอยเลื่อนย้อนมีค่ามุมเทเท่ากับหรือน้อยกว่า 45 องศาเซลเซียส เรียกว่า รอยเลื่อนย้อนมุมต่ำ (thrust fault)

3. รอยเลื่อนตามแนวระดับ (strike-slip fault) หรือลอยเลื่อนเหลื่อมข้าง (transcurrent fault) เป็นรอยเลื่อนในหินที่สองฟากของรอยเลื่อนเคลื่อนตัวในแนวราบ