แผ่นเปลือกโลก และการเปลี่ยนแปลงทางธรณีภาค (Lithosphere & Plate Tectonics)

แผ่นเปลือกโลก และการเปลี่ยนแปลงทางธรณีภาค

แผ่นเปลือกโลก และการเปลี่ยนแปลงทางธรณีภาค

(Lithosphere & Plate Tectonics)

หลังการเย็นตัวลงของพื้นผิวโลก เมื่อ 4 พันล้านปีก่อน เกิดการยกตัวขึ้นของชั้นหินเหนือผิวน้ำจนแผ่นดินผืนแรกถือกำเนิดในอีกราว 2.5 พันล้านปีต่อมา ตั้งแต่ในอดีตจนถึงปัจจุบัน การเคลื่อนที่ของ แผ่นเปลือกโลก และมหาสมุทรไม่เคยหยุดนิ่ง ภายใต้พื้นผิวโลกมีความเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ก่อให้เกิดภูมิประเทศและทรัพยากรอันหลากหลาย รวมถึงปรากฏการณ์ทางธรรมชาติต่างๆ

จากการศึกษาหลักฐานทางธรณีวิทยา รวมถึงความพยายามในการจัดทำแผนที่โลกของนักวิทยาศาสตร์ในอดีต ส่งผลให้เกิดการลบล้างความเชื่อที่ว่า “แผ่นดินไม่เคยเกิดการเปลี่ยนแปลง” โดยเฉพาะการเสนอทฤษฎีการเลื่อนไหลของทวีป (Theory of Continental Drift) ในปี ค.ศ.1915

โดย อัลเฟรด เวเกเนอร์  (Alfred Wegener) นักอุตุนิยมวิทยาชาวเยอรมัน ที่สังเกตเห็นถึงความสอดคล้องกันของรูปร่างชายฝั่งตะวันออกของทวีปอเมริกาใต้และชายฝั่งตะวันตกของทวีปแอฟริกา ทำให้เกิดการตั้งสมมุติฐานที่ว่า เมื่อราว 200 ล้านปีก่อน โลกประกอบด้วยแผ่นดินผืนเดียวที่เรียกว่า “มหาทวีป” หรือ “พันเจีย” (Pangaea) ซึ่งถูกล้อมรอบด้วยมหาสมุทรขนาดใหญ่ และมหาทวีปนี้ประกอบไปด้วยดินแดนลอเรเซีย (Laurasia) ทางตอนเหนือและดินแดนกอนด์วานา (Gondwana) ทางตอนใต้ จนกระทั่งมหาสมุทรแอตแลนติกเกิดการขยายตัว ทำให้แผ่นดินเคลื่อนที่และแยกตัวออกจากกัน จนกลายเป็นทวีปและมหาสมุทรดังที่ปรากฏอยู่ในปัจจุบันนี้

แนวคิดเรื่อง “พันเจีย” ได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานทางวิทยาศาสตร์มากมาย โดยเฉพาะการค้นพบซากดึกดำบรรพ์ของมีโซซอรัส (Mesosaurus) ซึ่งสามารถพบได้เฉพาะในทวีปอเมริกาใต้และทวีปแอฟริกา และไซโนกาทัส (Cynogathus) สัตว์เลื้อยคลานในยุคไทรแอสสิค (Triassic) ซึ่งอาศัยอยู่ในประเทศบราซิลและในทวีปแอฟริกาเท่านั้น รวมถึงการค้นพบร่องรอยธารน้ำแข็งโบราณ และการขุดพบแหล่งถ่านหินและน้ำมันดิบในปัจจุบันที่แสดงให้เห็นว่าครั้งหนึ่งแผ่นดินทั้งหลายเป็นส่วนหนึ่งของมหาทวีป หรือ พันเจีย

แผ่นเปลือกโลก

หลังจากปี ค.ศ.1999 เป็นต้นมา นักธรณีวิทยาได้ให้ข้อสรุปร่วมกันว่า แผ่นเปลือกโลก หรือ แผ่นธรณีภาค มีการเคลื่อนที่ตลอดเวลาจากการขยายตัวของมหาสมุทร (Seafloor spreading) ส่งผลให้เกิดทฤษฎีธรณีแปลสัณฐาน (Plate Tectonics Theory) ซึ่งกลายเป็นทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับที่สุดในการอธิบายถึงการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกในขณะนี้

การเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค

แผ่นธรณีภาค (Plate) คือ แผ่นเปลือกโลก (Crust) และเนื้อโลกชั้นบนสุด (Upper mantle) ซึ่งวางตัวอยู่บนฐานธรณีภาค (Asthenosphere) หรือชั้นเนื้อโลกที่ประกอบไปด้วยหินหลอมเหลวที่มีอุณหภูมิร้อนจัด การเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาคเกิดขึ้นจากการพาความร้อนของหินหนืดในชั้นเนื้อโลก   เมื่อหินหนืดมีอุณหภูมิสูงขึ้นจากความร้อนภายในแก่นโลก จะเกิดการขยายตัวและลอยตัวขึ้นออกห่างจุดกำเนิดความร้อน แต่เมื่อหินหนืดมีอุณหภูมิลดลงจะเกิดการจมตัวลงกลับไปรับความร้อนอีกครั้ง เกิดเป็นวัฏจักรที่ทำให้เปลือกโลกเคลื่อนที่ได้ หรือที่เรียกว่า “กระบวนการธรณีแปลสัณฐาน” (Plate Tectonics)

แผ่นธรณีภาค ประกอบด้วยแผ่นธรณีภาคทวีป (Continental plate) และแผ่นธรณีภาคมหาสมุทร (Oceanic plate) และในปัจจุบัน โลกของเราประกอบด้วยแผ่นธรณีภาคขนาดใหญ่ 7 แผ่น ได้แก่ แผ่นธรณีภาคแปซิฟิก แผ่นธรณีภาคอเมริกาเหนือ แผ่นธรณีภาคอเมริกาใต้ แผ่นธรณีภาคยูเรเชีย แผ่นธรณีภาคแอฟริกา แผ่นธรณีภาคอินเดีย–ออสเตรเลีย และแผ่นธรณีภาคแอนตาร์กติก นอกจากนี้ ยังมีแผ่นธรณีภาคขนาดเล็กราว 8 แผ่นแทรกตัวอยู่ระหว่างแผ่นเปลือกโลกขนาดใหญ่ทั้งหลาย

ลักษณะการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค แบ่งออกเป็น 3 ลักษณะ คือ

การเคลื่อนที่แยกจากกัน (Divergent) เกิดขึ้นบริเวณรอยต่อของแผ่นธรณีภาค ซึ่งโดยส่วนมากจะเกิดขึ้นใต้มหาสมุทร การแยกตัวออกจากกันนี้ ส่งผลให้เกิดร่องลึกใต้ทะเล (Oceanic trench) ที่ทำให้หินหนืดดันตัวขึ้นมาตามรอยแยกดังกล่าว ก่อนสัมผัสกับอุณหภูมิที่ชั้นเปลือกโลกและเย็นตัวลง จนกลายเป็นแนวสันเขาและแนวภูเขาไฟใต้มหาสมุทรในท้ายที่สุด แต่ถ้าหากการแยกตัวออกจากกันนี้ เกิดขึ้นบนพื้นทวีปจะก่อให้เกิดหุบเขาทรุด (Rift valley) เช่น เดอะ เกรท ริฟท์ วัลเลย์ (Great Rift Valley) ในทวีปแอฟริกา

แผ่นเปลือกโลก, เกรตริฟต์แวลเลย์
เกรตริฟต์แวลเลย์ (The Great Rift Valley)

การเคลื่อนที่ชนกัน (Collision) เกิดขึ้นได้ 3 กรณี ได้แก่

  1. เมื่อแผ่นธรณีภาคทวีปเคลื่อนที่ชนกับแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร และจากการที่แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรมีความหนาแน่นมากกว่า ส่งผลให้เมื่อปะทะกัน แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรจะมุดตัวลง ก่อให้เกิดร่องลึกใกล้ชายฝั่ง เช่น การชนกันของแผ่นธรณีภาคนาซคา (Nazca plate) และแผ่นธรณีภาคอเมริกาใต้ ก่อให้เกิดร่องลึกเปรู-ชิลีในอเมริกาใต้ นอกจากนี้ การมุดตัวลงของแผ่นเปลือกโลกลงไปถึงชั้นเนื้อโลก ยังก่อให้เกิดการหลอมละลายของเปลือกโลกที่มุดตัวลงอีกครั้ง ส่งผลให้หินหนืดดันตัวขึ้นมาตามรอยแยกจนกลายเป็นต้นกำเนิดของแนวภูเขาไฟอีกด้วย
  2. การชนกันเองของแผ่นธรณีภาคมหาสมุทร ซึ่งแผ่นธรณีภาคที่มีความหนาแน่นมากกว่าจะจมตัวลง โดยที่นักธรณีวิทยาจะเรียกบริเวณนี้ว่า เขตมุดตัวของเปลือกโลก (Subduction zone) ซึ่งการมุดตัวลงนี้ ก่อให้เกิดร่องลึกใต้มหาสมุทร เช่นเดียวกับแนวภูเขาไฟที่ในภายหลังอาจยกตัวขึ้นมาเหนือผิวน้ำจนกลายเป็นหมู่เกาะรูปโค้ง (Island arc) และเป็นเขตที่เกิดแผ่นดินไหวได้ง่ายการชนกันเองของแผ่นเปลือกโลกทวีป ก่อให้เกิดแนวเทือกเขา เช่น การชนกันระหว่างแผ่นธรณีภาคอินเดีย–ออสเตรเลียและแผ่นธรณีภาคยูเรเชีย ซึ่งก่อให้เกิดการดันตัวขึ้นของชั้นหินบริเวณของแผ่นทวีปยูเรเซียกลายเป็นเทือกเขาหิมาลัย (Himalayan mountain ranges) และในปัจจุบันนี้ การเคลื่อนที่เข้าหากันของแผ่นธรณีภาคทั้งสองยังไม่ยุติ ส่งผลให้เทือกเขาหิมาลัยมีอัตราสูงขึ้นราว 5 เซนติเมตรในทุก 100 ปี อีกด้วย

    หิมาลัย, แผ่นเปลือกโลก
    เทือกเขาหิมาลัย

การเคลื่อนที่ผ่านกันหรือสวนกัน (Transform) เนื่องจากหินหนืดใต้เนื้อโลก มีอัตราการเคลื่อนที่แตกต่างกัน ในแต่ละพื้นที่ จึงส่งผลให้แผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วและทิศทางต่างกัน เมื่อแผ่นธรณีภาคทั้งสองเคลื่อนที่ผ่านกัน จึงทำให้เกิดรอยเลื่อนขนาดใหญ่ (Fault) เช่น รอยเลื่อนแซนแอนเดรอัส (San Andreas Fault) ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นรอยเลื่อนที่มีความยาวกว่า 1,200 กิโลเมตร ที่เกิดจากการเคลื่อนที่สวนทางกันของแผ่นธรณีภาคแปซิฟิกและแผ่นธรณีภาคอเมริกาเหนือ

การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกก่อให้เกิดภูมิประเทศที่หลากหลาย รวมถึงการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างชั้นหินและแผ่นเปลือกโลกอีกด้วย เช่น  รอยคดโค้ง (Fold) หรือ รอยเลื่อนในชั้นหินที่โค้งงอขึ้นจนกลายเป็นภูเขา ชั้นหินคดโค้งเกิดมากในชั้นหินตะกอน ซึ่งมีด้วยกัน 2 ลักษณะ คือ ชั้นหินโค้งรูปประทุนคว่ำ (Anticline) และชั้นหินคดโค้งรูปประทุนหงาย (Syncline) รวมถึงการเกิดรอยเลื่อน (Fault) จากความเค้น (Stress) และความเครียด (Strain) ของการรับแรงอัดจากการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก ซึ่งก่อให้เกิดปรากฏการณ์ทางธรรมชาติและภัยธรรมชาติต่างๆ เช่น การเกิดแผ่นดินไหวและการระเบิดของภูเขาไฟ

รอยคดโค้ง, แผ่นเปลือกโลก
ลักษณะรอยคดโค้ง

ลักษณะของรอยเลื่อน

รอยเลื่อนในแนวดิ่ง (Dip-slip fault) ประกอบด้วย รอยเลื่อนปกติ (Normal fault) และรอยเลื่อนย้อน (Reverse fault) ก่อให้เกิดความสูงที่แตกต่างกันของแผ่นเปลือกโลกทั้ง 2 ฝั่ง ซึ่งจะทำให้เกิดหน้าผาสูงชันที่พังทลายได้ง่าย รวมถึงพื้นที่ราบที่เกิดจากการทรุดตัวตามแนวดิ่งของหน้าผาสูง (Graben) เช่น หุบเขาแม่น้ำไรน์ (Rhine Valley) ในเยอรมนี อีกด้านหนึ่งที่ยกตัวขึ้นสูง (Horst) จะก่อให้เกิดภูเขาบล็อก เช่น ภูเขาเซียร์ราเนวาดา (Sierra Nevada) ในสเปนและภูเขาแบล็คฟอเรสต์ (Black Forest) ในเยอรมนี

เซียร์ร่าเนวาดา, แผ่นดิน,แผ่นเปลือกโลก,
ภูเขาเซียร์ราเนวาดา (Sierra Nevada)

รอยเลื่อนในแนวราบ (Strike-slip fault) การเคลื่อนที่แนวนี้จะไม่ทำให้เกิดหน้าผาหรือหุบเขาทรุด แต่จะก่อเกิดรอยเลื่อนขนาดใหญ่หรือร่องลึกตามรอยเลื่อนของการเคลื่อนที่ เช่น รอยเลื่อนแซนแอนเดรอัสในสหรัฐอเมริกา

แซนแอนเดรส, แผ่นเปลือกโลก
แซนแอนเดรส

อ้างอิง

ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์ (LESA)

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : โครงสร้าของโลก

 

เรื่องแนะนำ

การผุพัง การกร่อน และการกัดเซาะ

การผุพัง (Weathering) คือ กระบวนการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางกายภาพของหินบนพื้นผิวโลก ไม่ว่าจะเป็นการแตกหัก ผุพัง หรือยุบสลายของหินจากปัจจัยต่าง ๆ ในธรรมชาติหรือจากการกระทำของมนุษย์ ซึ่งนับเป็นกระบวนการแรกเริ่มของการก่อกำเนิดดินและการเจริญงอกงามของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ  การผุพังสามารถจำแนกออกเป็น 2 ประเภท คือ 1. การผุพังทางกายภาพ (Mechanical Weathering) เป็นกระบวนการผุพังของหินที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของขนาดและรูปร่างภายนอก โดยไม่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงภายในเนื้อหิน โดยมีสาเหตุจากปัจจัยต่าง ๆ เช่น  การกระทำของคลื่น ลม และการเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็งตามแรงโน้มถ่วงของโลก ซึ่งทำให้เกิดการเสียดสีระหว่างกันจนเกิดการผุพังและแตกสลาย การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอากาศ ในช่วงกลางวันและกลางคืน ความแตกต่างของอุณหภูมิที่ส่งผลต่อการขยายตัวและการหดตัวของหิน รวมถึงการเปลี่ยนแปลงสถานะของน้ำตามธรรมชาติ เมื่ออุณหภูมิลดต่ำลง ซึ่งก่อให้เกิดน้ำแข็งตามรอยแตกหรือรอยแยกของก้อนหิน สามารถสร้างแรงดันที่ส่งผลให้เกิดการขยายตัวของรอยแตกร้าวและการผุพังได้ง่าย การกระทำของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ทั้งจากพืช สัตว์ และมนุษย์ เช่น การเจริญเติบโตของพืชบนรอยแตกของหิน การขุดเจาะของสัตว์หรือกิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์   2. การผุพังทางเคมี (Chemical Weathering) เป็นกระบวนการผุพังของหิน จากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายใน โดยอาศัยการทำปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างแร่ธาตุภายในหินและปัจจัยต่าง ๆ ในธรรมชาติ […]

ค้นพบแตนเบียนพันธุ์ใหม่ในฟอสซิลดักแด้

ค้นพบแตนเบียนพันธุ์ใหม่ในฟอสซิลดักแด้ ในฟอสซิลดักแด้แมลงวันโบราณจำนวน 1,510 ชิ้น ที่ถูกค้นพบในฝรั่งเศส ทีมนักวิทยาศาสตร์พบว่ามีอยู่ 55 ชิ้นที่ถูกรุกรานจากปรสิตที่ไม่ได้รับเชิญ มันคือแตนเบียนโบราณ แม่แตนเบียนจะฉีดไข่เข้าไปยังดักแด้ เมื่อลูกของมันเติบโตก็จะกินเจ้าบ้านเป็นอาหาร จากฟอสซิลเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์พบแตนเบียนถึง 4 สายพันธุ์ที่ไม่เคยถูกพบมาก่อน ทั้งนี้แตนเบียนอาจดูเป็นวายร้าย แต่นี่คือส่วนหนึ่งของวงจรชีวิตมันที่ต้องอาศัยอยู่ในร่างกายของสิ่งมีชีวิตอื่น เพื่อเติบโต ทว่าแตกต่างจากปรสิตอื่นๆ ที่ทำให้เจ้าบ้านป่วยหรืออ่อนแอลง แตนเบียนฆ่าเจ้าบ้านเหล่านั้นทั้งหมด เพื่อความอยู่รอดของตน   อ่านเพิ่มเติม ครั้งแรกที่พบฟอสซิลลูกงูในก้อนอำพัน

นักวิทยาศาสตร์พบแบบแผนสมองของผู้คิดฆ่าตัวตาย

ทีมนักวิทยาศาสตร์สแกนสมองพบแบบแผนความคิดฆ่าตัวตาย เมื่อเดือนตุลาคม พ.ศ. 2560 เว็บไซต์ technologynetworks.com รายงานการค้นพบเรื่องสำคัญของมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน สหรัฐอเมริกา เมื่อทีมนักวิจัยของมหาวิทยาลัยดังกล่าวนำโดยมาร์เซล จัสต์ และเดวิด เบรนต์ จากมหาวิทยาลัยพิตต์สเบิร์ก ร่วมกันพัฒนานวัตกรรมใหม่และวิธีการที่ช่วยระบุบุคคลที่คิดฆ่าตัวตาย โดยวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงในสมองที่แสดงต่อความคิดต่างๆ เช่น ความตาย ความโหดร้าย และปัญหา ความเสี่ยงของการฆ่าตัวตายเป็นเรื่องยากจะประเมินและทำนาย  ในสหรัฐอเมริกา การฆ่าตัวตายเป็นสาเหตุลำดับที่สองที่ทำให้เด็กวัยรุ่นเสียชีวิต  งานวิจัยดังกล่าวซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Nature Human Behaviour  เสนอวิธีการใหม่ที่จะประเมินอาการผิดปรกติทางจิตเวช “งานชิ้นล่าสุดของเราระบุการเปลี่ยนแปลงความคิดซึ่งสัมพันธ์กับกระบวนการก่อเกิดและเชื่อมโยงความคิดกับพฤติกรรมด้วยอัลกอริทึมการเรียนรู้จักรกล (machine-learning algorithm) เพื่อประเมินภาพแสดงของประสาทที่เกี่ยวกับแนวคิดเฉพาะซึ่งสัมพันธ์กับความตาย  มันเปิดหน้าต่างสู่สมองและความคิดให้เรา ทำให้เห็นว่าบุคคลที่คิดฆ่าตัวตายกับความคิดอื่นๆ และอารมณ์สัมพันธ์กันอย่างไร  สิ่งสำคัญของการศึกษาชิ้นนี้คือเราสามารถบอกได้ว่าใครจะคิดถึงการฆ่าตัวตาย โดยวิธีที่เขาคิดเกี่ยวกับหัวข้อที่เกี่ยวกับความตาย” จัสต์ ศาสตราจารย์สาขาจิตวิทยา วิทยาลัยมนุษยศาสตร์และสังคมศาสตร์ดีทริค มหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน กล่าว (เมื่อความตายเกิดขึ้นอย่างปริศนา กระบวนการชันสูตรจะถูกนำมาใช้เพื่อหาคำตอบ) จัสต์และเบรนต์ ผู้เป็นประธานงานวิจัยเรื่องการฆ่าตัวตายและเป็นศาสตราจารย์ด้านจิตเวช,  กุมารเวชศาสตร์, ระบาดวิทยา, วิทยาศาตร์ทางคลินิกและการนำไปใช้ประโยชน์ ที่มหาวิทยาลัยพิตตส์เบิร์ก เสนอรายการคำ 10 คำที่เกี่ยวเนื่องกับความคิดเชิงบวก เช่น “อิสระเสรี” และอีก […]