ธรณีวิทยาว่าด้วยการเกิดถ้ำ - National Geographic Thailand

ธรณีวิทยาว่าด้วยการเกิดถ้ำ

ธรณีวิทยาว่าด้วย การเกิดถ้ำ

เมื่อเอ่ยคำว่า “ถ้ำ” คุณผู้อ่านนึกถึงสิ่งใดเป็นอันดับแรก บางคนอาจนึกถึงความมืดมิด บางคนอาจคิดจินตนาการถึงค้างคาว โดยภาพรวมแล้ว ถ้ำกลายมาเป็นสัญลักษณ์ของความลี้ลับและความน่ากลัว แต่ย้อนไปในอดีตไกลโพ้น ถ้ำคือบ้านของมนุษย์ยุคแรกเริ่มที่ช่วยปกป้องคุ้มครองบรรพบุรุษของเราจากสัตว์ป่าและสภาพอากาศเลวร้าย

ถ้ำ คือโพรงใต้ดินที่ส่วนใหญ่ไม่มีแสงสว่างส่องถึง เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติและมีขนาดตั้งแต่ช่องขนาดเล็ก ไปจนถึงขนาดใหญ่โตมโหฬาร ถ้ำเกิดขึ้นได้ในเกือบทุกสภาวะบนผิวโลก จากบริเวณเส้นศูนย์สูตรไปจนถึงขั้วโลก ใต้ทะเล หรือแม้แต่บนภูเขา อีกทั้งยังเกิดขึ้นได้กับหินทุกประเภท ซึ่งในภาคเหนือของไทยนั้น ถ้ำส่วนใหญ่เป็นหินปูน และด้วยภูมิประเทศแบบแนวภูเขาสลับกับหุบเขาที่มีแม่น้ำไหลผ่านจึงก่อให้เกิดถ้ำจำนวนมาก

 

กำเนิดถ้ำ

ในอดีตเคยเชื่อกันว่า ถ้ำเกิดจากปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่รุนแรง เช่น แผ่นดินไหว ส่งผลให้เปลือกโลกถูกฉีกออกจนกลายเป็นโพรงถ้ำ หรือเกิดจากน้ำท่วมฉับพลันที่ถล่มทะลุทะลวงพื้นดิน

ทว่าแท้จริงแล้ว การเกิดถ้ำมักมาจากน้ำที่ซึมผ่านเป็นเวลานาน ในตอนแรกจุดกำเนิดของถ้ำเริ่มจากหินปูนที่มีน้ำขังอยู่ ซึ่งเรียกว่าถ้ำจิ๋ว (micro-cave) น้ำที่ซึมผ่านหินจะละลายผนังถ้ำออกช้าๆ จนถ้ำจิ๋วมีขนาดกว้างขึ้น และพัฒนาเป็นโครงข่ายของหลอดเล็กๆ ที่เรียกว่าหลอดเชื่อมโยง (anastomoses) โดยน้ำที่ไหลผ่านหลอดเล็กๆ นี้จะละลายเอาเนื้อหินปูนทีละช้าๆ จากนั้นเมื่อหลอดใดหลอดหนึ่งขยายจนมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 5 มิลลิเมตร จะส่งผลให้การไหลของน้ำนั้นไม่สม่ำเสมอ และไหลวน ทำให้น้ำสัมผัสกับหินปูนมากยิ่งขึ้น จึงไปเร่งอัตราการละลาย การกัดเซาะผนังให้เร็วขึ้น หลอดดังกล่าวจึงมีขนาดใหญ่ขึ้นตาม และดึงน้ำจากหลอดใกล้เคียงให้ไหลผ่านมากขึ้น และเร็วขึ้น เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า ถ้ำเริ่มต้น (proto-cave) และเมื่อเวลาผ่านไปถ้ำเริ่มต้นจึงเริ่มพัฒนาเป็นถ้ำที่ใหญ่ขึ้น

การเกิดถ้ำ
ถ้ำคริสตัล เมืองไนก้า เม็กซิโก
อุณหภูมิภายในถ้ำที่สูงถึง 48 องศาเซลเซียส และความชื้นที่มีมากถึง 90% จะคร่าชีวิตชีวิตของนักสำรวจภายใน 30 นาที หากปราศจากเครื่องป้องกัน (จินตนาการถึงตอนเปิดฝาหม้อหุงข้าว) ถ้ำที่มีความลึกจากพื้นดินราว 300 เมตรนี้อุดมไปด้วยแร่ยิปซัมจำนวนมาก แต่ละผลึกมีความยาวมากถึง 12 เมตร หนักถึง 55 ตัน สันนิษฐานกันว่าผลึกที่ใหญ่ที่สุดมีอายุราว 500,000 ปี
ภาพถ่ายโดย Peter Carston

ทว่ายังมีถ้ำอื่นๆ ที่ไม่ได้เกิดจากการละลายของหินปูน เช่น ถ้ำที่เกิดจากน้ำพุร้อนใต้ดิน เช่น ถ้ำอัญมณี (Jewel cave) ในสหรัฐอเมริกา ถ้ำที่เกิดขึ้นจากสารละลายของกรดซัลฟิวริก เช่น ถ้ำโมไวล์ (Movle) ในโรมาเนีย หรือถ้ำที่เกิดจากลาวาที่เย็นตัวลงแล้ว เช่น ถ้ำคาซามูรา (Kazamura) ในฮาวาย

 

จุดจบของถ้ำ

ธรณีวิทยาของหินรอบๆ ถ้ำจะเป็นตัวกำหนดรูปร่างของถ้ำ รอยเลื่อน (fault) และรอยแยก (joint) มีผลต่อรูปร่างของถ้ำในหลายๆ ทาง หากถ้ำนั้นๆ มีรอยเลื่อน และรอยแยกอยู่ใกล้กันจะส่งผลให้น้ำสามารถไหลได้หลายทาง เกิดเป็นโครงข่ายถ้ำที่สลับซับซ้อน

การแบ่งประเภทของถ้ำจะแบ่งตามตำแหน่งของถ้ำ เมื่อเทียบกับระดับน้ำใต้ดิน เช่น ถ้ำฟรีแอทิก (phreatic cave) เกิดในระดับใต้หรือที่ระดับน้ำใต้ดิน หรือถ้ำวาโดส (vadose cave) ซึ่งเกิดเหนือระดับน้ำใต้ดิน ทั้งนี้ถ้ำที่ยังคงมีการเปลี่ยนแปลง หรือที่เรียกว่ามีการพัฒนาอยู่จะต้องมีน้ำไหล มีความชุ่มชื้นภายใน หากเป็นถ้ำที่แห้งจะเรียกว่าเป็นถ้ำที่หยุดการพัฒนาแล้ว ถ้ำเหล่านี้จะเกิดการผุกร่อน เกิดรอยแยก และผนังถ้ำพังถล่มลงมาจนในที่สุดแสงอาทิตย์ก็จะสาดส่องเข้ามาในถ้ำได้ ซึ่งเป็นขั้นตอนสุดท้ายของชีวิตที่ยาวนานของถ้ำ กระบวนการดังกล่าวเกิดขึ้นได้ตั้งแต่พันปี ไปจนถึงล้านปีหลังถ้ำนั้นๆ หยุดการพัฒนา

(ยลศิลปะข้ามกาลเวลา จากผนังถ้ำในยุโรป)

 

ถ้ำในภาคเหนือของไทยสมัยก่อนประวัติศาสตร์

ในภาคเหนือของไทย หลักฐานที่แสดงให้เห็นว่ามนุษย์เราพึ่งพิงถ้ำในการใช้ชีวิตถูกพิจารณาผ่านหลักฐานประเภท เครื่องมือหินกะเทาะ เศษกระดูกสัตว์ และเปลือกหอย ร่องรอยก่อไฟทำอาหาร ไปจนถึงภาชนะดินเผา ซึ่งคาดว่าสิ่งของเหล่านี้เป็นของกลุ่มคนในสังคมล่าสัตว์หาของป่า หลักฐานลักษณะนี้ถูกพบกระจายอยู่ทั่วไปในหลายจังหวัด มีอายุตั้งแต่สมัยไพลสโตซีนตอนปลาย จนถึงสมัยโฮโลซีนตอนกลาง ในขณะที่บางพื้นที่มีรายงานพบว่าบางถ้ำยังคงถูกใช้งานเมื่อพันกว่าปีมาแล้ว

การเกิดถ้ำ
ภาพแสดงวิถีชีวิตของผู้คนในยุคหินที่ต้องพึ่งพาถ้ำ
ภาพถ่ายโดย crystalinks.com

นอกเหนือจากการใช้เป็นที่พักอาศัย ยังพบหลักฐานอีกว่ามนุษย์ยุคก่อนประวัติศาสตร์ใช้ถ้ำเพื่อประกอบพิธีกรรม ผ่านภาพเขียนและหลุมศพ รวมไปถึงเครื่องประดับโลหะ และเครื่องมือเหล็ก เช่นในอำเภอปางมะผ้า จังหวัดแม่ฮ่องสอน มีการขุดค้นพบหลุมศพซึ่งมีอายุมากกว่า 10,000 ปี แสดงให้เห็นว่าผู้คนโบราณใช้ถ้ำเป็นสถานที่ประกอบพิธีกรรม และฝังศพผู้ตายมานานกว่าที่เคยคิดกันไว้

 

สิ่งมีชีวิตภายในถ้ำ

ระบบนิเวศของถ้ำมีความน่าอัศจรรย์  แต่ขณะเดียวกันก็เป็นระบบนิเวศที่เปราะบางเมื่อเทียบกับระบบนิเวศอื่นๆ ภายนอกถ้ำ เนื่องจากอาหารและพลังงานที่มีอยู่อย่างจำกัด เช่น ถ้ำบางแห่งมีลำธารไหลเฉพาะฤดูฝนเท่านั้น ทว่าการมีแหล่งอาหารที่จำกัดนี้ส่งผลให้สิ่งมีชีวิตในถ้ำต้องพึ่งพาอาศัยกัน ยกตัวอย่างค้างคาว และนกนางแอ่นที่มูลของมันเป็นอาหารให้แก่สัตว์อื่นๆ ในถ้ำ ดังนั้นแล้วหากเกิดการเปลี่ยนแปลง หรือย้ายถิ่นฐานของสัตว์เหล่านี้ ห่วงโซ่อาหารทั้งหมดของถ้ำก็จะได้รับผลกระทบไปด้วย

การเกิดถ้ำ
ปลา Mexican Tetra (Astyanax mexicanus) จากสวนสัตว์ Tulsa
ภาพถ่ายโดย Joel Sartore

สภาพแวดล้อมอันแปลกประหลาดภายในถ้ำเอื้อให้สิ่งมีชีวิตต้องปรับตัวตาม ทั้งการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง และวงจรชีวิต สายตาที่เคยเป็นประโยชน์ไม่มีความหมายในความมืดมิดของถ้ำ ดังนั้นจะพบว่าสัตว์ในถ้ำหลายชนิดจะวิวัฒน์ให้สูญเสียการมองเห็นไป และมีผิวหนังสีขาว ในขณะเดียวกัน ประสาทสัมผัสอื่นๆ กลับถูกพัฒนาขึ้นมาแทนที่ เช่น จิ้งหรีดในถ้ำจะมีหนวดที่ยาวกว่าปกติ หรือปลาถ้ำบางชนิดจะมีปุ่มพิเศษตามตัว ช่วยให้พวกมันสัมผัสความเคลื่อนไหวในน้ำได้

นอกจากนั้นยังพบว่าสัตว์ในถ้ำยังมีแนวโน้มที่จะเจริญเติบโตช้า ผสมพันธุ์น้อยครั้ง และมีอายุยืน เนื่องจากร่างกายจำกัดพลังงานให้น้อยที่สุดเพื่อการเอาตัวรอดในสภาพแวดล้อมอันมหัศจรรย์ของถ้ำ

 

กติกาในการสำรวจถ้ำ

เมื่อถ้ำคือระบบนิเวศที่มีความเปราะบาง ดังนั้นแล้วการสำรวจถ้ำจึงเป็นดั่งดาบสองคมที่อาจสร้างความเสียหายให้แก่สภาพแวดล้อมภายในถ้ำ ในการสำรวจแต่ละครั้ง นักสำรวจจึงต้องคำนึงถึงประเด็นการอนุรักษ์เป็นสำคัญ

และเหล่านี้คือกติกาคร่าวๆ ในการสำรวจถ้ำเพื่อก่อผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมให้น้อยที่สุด โดยสหพันธ์นักสำรวจถ้ำออสเตรเลีย ปี 2538 (Australian Speleological Federation 1995)

– ระลึกเสมอว่าทุกการสำรวจก่อผลกระทบต่อถ้ำ โดยลดการสำรวจที่ไม่จำเป็นลง

– สำรวจถ้ำอย่างช้าๆ เพลิดเพลินไปกับสิ่งที่เห็น ซึ่งจะช่วยโอกาสที่จะสร้างความเสียหายให้แก่ถ้ำ แทนที่จะสำรวจด้วยความเหนื่อยล้าหรือตื่นเต้น

– ทีมสำรวจที่ดีควรมีขนาดเล็กประมาณ 4 คน

– ระวังศีรษะของตนชนเข้ากับหินงอกหินย้อย

– ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสมาชิกในทีมทุกคนยืนในตำแหน่ง หรือเส้นทางที่กำหนดไว้

– สังเกตลักษณะต่างๆ บนพื้นดิน เพื่อหลีกเลี่ยงการทำลายด้วยการเหยียบย่ำ หรือคลานทับ

– ล้างเสื้อผ้า และรองเท้าทุกครั้งเมื่อสำรวจถ้ำเสร็จ เพื่อลดการแพร่กระจายของแบคทีเรียและเชื้อรา

– ถ้าจำเป็นต้องเดินบนหินน้ำไหล (flowstone) หรือทำบนหินปูน (rimstone) ควรถอดรองเท้าหรือเสื้อผ้าที่เปื้อนโคลนออกก่อน

– ปฏิบัติและเคารพในสิทธิการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตภายในถ้ำ หลีกเลี่ยงการทำลาย ไม่ว่าจะเป็นการฉีกใยแมงมุม รวมถึงหลีกเลี่ยงการส่องไฟไปที่สัตว์เช่นค้างคาว

– ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่ทำเศษอาหารตกพื้น เพราะจะก่อให้เกิดปัญหาภายในถ้ำได้

การเกิดถ้ำ
ถ้ำนกนางแอ่น เม็กซิโก
ถ้ำนกนางแอ่น หรือถ้ำโกลอนดรีนาสทางตอนกลางของเม็กซิโก สาเหตุที่ได้ชื่อนี้ก็เพราะภายในมีนกนางแอ่นจำนวนมากอาศัยอยู่ ตัวถ้ำเป็นหลุมขนาดใหญ่ความลึกมากกว่า 366 เมตร หรือลึกพอที่จะนำตึกเอ็มไพร์สเตตบรรจุลงไปได้ สถานที่แห่งนี้ยังเป็นที่นิยมสำหรับผู้ชื่นชอบกีฬาเอ็กซ์ตรีมในการกระโดด BASE Jumping อีกด้วย
ภาพถ่ายโดย Stephen Alvarez

 

อ่านเพิ่มเติม

พบภาพวาดผนังถ้ำเก่าแก่ที่สุด ผลงานของมนุษย์นีแอนเดอร์ทัล

 

ขอบคุณแหล่งข้อมูล

หนังสือ “ถ้ำถิ่นเหนือ”

เรื่องแนะนำ

พืชลำเลียงน้ำจากรากไปสู่ปลายยอดที่อยู่สูงกว่าได้อย่างไร

” การลำเลียงน้ำของพืช ” จากรากไปสู่ยอดที่อยู่สูงกว่าเกิดขึ้นได้อย่างไร พืชเป็นสิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้างอาหารได้เองเรียกว่า “กระบวนการสังเคราะห์แสง” ซึ่งจำเป็นต้องใช้น้ำ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ แสง และสารสีเขียวที่เรียกว่า คลอโรฟิลล์ การลำเลียงน้ำของพืช นอกจากพืชต้องการน้ำในการสร้างอาหารแล้ว พืชยังมีการ “คายน้ำ” ซึ่งเป็นกระบวนการที่พืชปล่อยน้ำออกสู่บรรยากาศ การคายน้ำสัมพันธ์กับการดูดน้ำและการลำเลียงน้ำ โดยพืชจะดูดน้ำและลำเลียงน้ำไปยังส่วนต่างๆ ของพืช เพื่อชดเชยน้ำที่คายออกไป นอกจากนี้ การคายน้ำยังช่วยพาความร้อนในต้นพืชออกไปสู่บรรยากาศ เพื่อรักษาอุณหภูมิในต้นไม้ให้เหมาะสมกับการดำรงชีวิต ในท่อลำเลียงน้ำและอาหารของพืชมักประกอบด้วยเซลล์ที่ไม่มีชีวิต จึงไม่สามารถบีบตัวได้เหมือนกับหลอดเลือดของมนุษย์ การลำเลียงน้ำจึงต้องอาศัยคุณสมบัติของน้ำเรื่อง การยึดติด (adhesion) และการเชื่อมแน่น (cohesion) เพื่อลำเลียงน้ำจากรากไปยังส่วนต่างๆ ที่อยู่สูงกว่า การยึดติด หรือ Adhesion คือแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของน้ำกับผนังของท่อลำเลียงน้ำ (Xylem) ในต้นไม้ การเชื่อมแน่น หรือ Cohesion คือแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลน้ำกับโมเลกุลน้ำที่อยู่ใกล้เคียง ชมการลำเลียงน้ำของพืชแบบขยายใหญ่ อ่านเพิ่มเติม : ทำไมน้ำแข็งลอยน้ำได้..ความหนาแน่น คือคำตอบ

นาซาเตรียมเปิดรับนักท่องเที่ยวชมสถานีอวกาศภายในปี 2020

 การปล่อยยานฟัลคอนเฮฟวี (Falcon Heavy) ยานอวกาศเชิงพาณิชย์ลำแรกของบริษัทสเปซเอ็กซ์ ขอบคุณภาพถ่ายจาก Joe Marino (your shot) พลเมืองทั่วไปสามารถไปเที่ยวยัง สถานีอวกาศ กับค่าเดินทางตั้งต้นราวพันล้านบาท และสามารถผ่านการทดสอบการใช้ชีวิตในอวกาศ เมื่อวันศุกร์ (7 มิ.ย.) องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติแห่งสหรัฐอเมริกา หรือ องค์การนาซา ได้ประกาศว่ามีแผนที่จะอนุญาตให้บุคคลทั่วไปสามารถเข้าเที่ยวชม สถานีอวกาศ นานาชาติได้ภายในปี 2020 โดยนักท่องเที่ยวสามารถอยู่ได้ไม่เกิน 30 วัน “เราตั้งใจเปิดเที่ยวบินสู่อวกาศกับนักบินอวกาศที่เป็นพลเมืองราว 2 ครั้งต่อปี” โรบิน เกเทนส์ รองผู้อำนวยการสถานีอวกาศนานาชาติของนาซ่ากล่าวและเสริมว่า “ซึ่งก็ขึ้นอยู่กับว่าพวกเขาอยากให้มีจำนวนนักบินอวกาศที่เป็นบุคคลทั่วไปขึ้นไปได้เท่าไหร่ อาจจะจำนวนสักหนึ่งโหล หรือขึ้นอยู่กับจำนวนที่นักท่องเที่ยวที่มีความสามารถขึ้นไปที่นั่นได้” เกเทนส์กล่าวเพิ่มเติมว่า “นักบินอวกาศบุคคลทั่วไปจากประเทศอื่นๆ สามารถบินขึ้นไปโดยใช้สิทธิอนุญาตของสหรัฐอเมริกาได้” ซึ่งหมายความว่านักท่องเที่ยวไม่จำเป็นต้องถือพาสปอร์ตของสหรัฐอเมริกาหรือเป็นประเทศที่มีสิทธิอยู่ในสถานีอวกาศนานาชาติก็ได้ โดยสิ่งที่ผู้มีความจำนงค์ไปสถานีอวกาศนานาชาติต้องทำคือ จองโปรแกรมการฝึกสู่สถานีอวกาศ และจองที่นั่งในยานอวกาศที่สามารถให้พวกเขาอยู่ได้มากที่สุดเป็นเวลา 30 วัน โดยสิ่งที่พวกเขาทำได้ในช่วงการปฏิบัติภารกิจท่องอวกาศนั้นรวมไปถึงกิจกรรมทางธุรกิจและการตลาด ซึ่งต้องอยู่ภายใต้กฎระเบียบของนาซา สำหรับค่าใช้จ่ายในการท่องสถานีอวกาศของหนึ่งคน จะมี “ค่าตั๋ว” ไปกลับอยู่ที่ราว 58 ล้านดอลลาร์สหรัฐ หรือราว 1,800 ล้านบาท […]

ผงชูรส อันตรายต่อสุขภาพ จริงหรือ

ผงชูรส เป็นสารเติมแต่งรสชาติที่มีการถกเถียงกันอย่างกว้างขวางในเรื่องความปลอดภัยด้านอาหาร มีข้อมูลอยู่มากมายที่ยังเป็นที่ถกเถียงกันในเรื่องความปลอดภัยของ ผงชูรส บางรายงานชี้ว่าผงชูรสเป็นสาเหตุของอาการวิงเวียนศีรษะ หอบหืด หรือร้ายแรงถึงขั้นทำลายสมอง ในทางกลับกัน ก็มีข้อมูลจากองค์กรต่างๆ ที่น่าเชื่อถือ อย่างองค์การอาหารและยา ชี้ว่า ผงชูรสไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ ในบทความนี้จะกล่าวถึงผลกระทบของผงชูรสต่อสุขภาพ “ทั้งสองด้าน” ผงชูรสคืออะไร ผงชูรส มีชื่อทางเคมีว่า monosodiumglutamate (MSG) เป็นสารเติมแต่งเพื่อเพิ่มรสชาติของอาหาร ผงชูรสเกิดจากการกรดอะมิโนชื่อ กลูตาเมต ซึ่งเป็นกรดอะมิโนที่พบมากที่สุดในธรรมชาติ กลูตาเมตเป็นกรดอะมิโนที่ไม่จำเป็น หมายความว่า ร่างกายของเราสามารถผลิตได้เอง กลูตาเมตมีหลายบทบาทหน้าที่ในระบบการทำงานของร่างกาย และสามารถพบได้ในอาหารแทบทุกชนิด กระบวนการผลิตผงชูรสเกิดขึ้นจากกระบวนการหมักแป้ง ทำให้เกิดกรดกลูตามิก โครงสร้างของกลูตาเมตที่พบในผงชูรสพบว่าไม่มีความแตกต่างกับกลูตาเมตที่พบในอาหารชนิดอื่น โดยในผงชูรส กลูตาเมตจะรวมอยู่กับเกลือ (โซเดียมคลอไรด์) อย่างไรก็ตาม กลูตาเมตในผงชูรสอาจถูกดูดซึมได้ง่ายกว่า เนื่องจาก ร่างกายไม่จำเป็นต้องย่อยโปรตีนโมเลกุลใหญ่ๆ ก่อนการดูดซึมสารอาหาร ผงชูรสช่วยเพิ่มรสชาติของอาหาร หรือสร้างรสกลมกล่อมให้กับอาหาร ในประเทศญี่ปุ่นเรียกรสชาตินี้ว่า อูมามิ (Umami) หมายถึง ความผสมผสานหลอมรวมของรสชาติเปรี้ยว หวาน เค็ม ขม อย่างลงตัว โดยได้รับความนิยมอย่างสูงสำหรับการปรุงอาหารในแถบเอเชีย รวมถึงอาหารบางประเภทในฝั่งตะวันตก ในแต่ละประเทศมีการกำหนดปริมาณผงชูรสที่ได้รับต่อวันแตกต่างกัน เช่น […]