บทที่2

บทที่2 
โลกและการเปลี่ยนแปลง

       โลกถือกำเนิดจากเศษซากชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นดาวเคราะห์ขนาดไม่ใหญ่นักที่เกิดจากการหมุนวนของซากหินและฝุ่นละออง เป็นหนึ่งในบริวารที่อยู่ภายใต้อิทธิพลแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์ ซากหินและฝุ่นละอองของกลุ่มดาวเคราะห์น้อยที่กระจายเป็นวงรอบดวงอาทิตย์เป็นหลักฐานที่แสดงให้เห็นถึงกำเนิดของโลกได้เป็นอย่างดี ส่วนดาวบริวารดวงอื่น ๆ ของดวงอาทิตย์ก็เป็นตัวอย่างที่แสดงให้เห็นว่า ถ้าหากสภาพแวดล้อมและองค์ประกอบของโลกเปลี่ยนแปลงไป

2.1 ทฤษฎีทวีปเลื่อนของเวเกเนอร์

รูปแสดงพันเจียเมื่อประมาณ 200-300 ล้านปีที่แล้ว

           เมื่อปี พ.ศ.2458 มีนักอุตุนิยมวิทยาชาวเยอรมัน ชื่อ ดร.อัลเฟรด เวเกเนอร์ (Alfred Wegener) ได้สันนิษฐานว่าเมื่อประมาณ 200-300 ล้านปีที่ผ่านมางหมดในโลกรวมเป็นผืนเดียวกัน เรียกว่า พันเจีย (Pangaea) ซึ่งแปลว่า ผืนแผ่นดินเดียวกันซึ่งประกอบด้วยทวีปอเมริกแผ่นดินทั้าเหนือ อเมริกาใต้ แอฟริกา ออสเตรเลีย อินเดีย และหมู่เกาะมาดากัสการ์

รูปแสดงลอเรเซียและยูเรเซียเมื่อประมาณ 135-200 ล้านปีที่แล้ว

          ต่อมาในยุคไตรแอสสิก ทวีปใหญ่นี้เกิดการแตกตัวออกเป็นดินแดนทางซีกโลกเหนือ เรียกว่า ลอเรเซีย (Laurensia) ประกอบด้วยทวีปอเมริกาเหนือ กรีนแลนด์ยูเรเซีย (ยกเว้นอินเดีย) และดินแดนทางซีกโลกใต้ เรียกว่า กอนด์วานา (Gondwana) ประกอบด้วยทวีปอเมริกาใต้ ทวีปแอฟริกา ทวีปแอนตาร์กติกา ทวีปออสเตรเลีย อนุทวีปอินเดีย เกาะมาดากัสการ์

รูปแสดงแผ่นธรณีภาคบริเวณต่างๆของโลก

       นักธรณีวิทยาแบ่งแผ่นธรณีภาคของโลกออกเป็น 2 ประเภท คือ แผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป และแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร รวมทั้งหมด 12 แผ่น ได้แก่

1. แผ่นยูเรเชีย

2. แผ่นอเมริกาเหนือ

3. แผ่นอเมริกาใต้

4. แผ่นอินเดีย (แผ่นออสเตรเลีย2อินเดีย)

5. แผ่นแปซิฟิก

6. แผ่นนาสกา

7. แผ่นแอฟริกา

8. แผ่นอาระเบีย

9. แผ่นฟิลิปปินส์

10. แผ่นแอนตาร์กติกา

11. แผ่นคาริบเบีย

12. แผ่นคอคอส

รูปแสดงขั้นตอนการเลื่อนของแผ่นธรณีภาคจากอดีตจนถึงปัจจุบัน

          แต่ละแผ่นธรณีภาคจะมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลา บางแผ่นเคลื่อนที่เข้าหากัน บางแผ่นเคลื่อนที่แยกออกจากกัน บางแผ่นเคลื่อนที่ผ่านกัน นอกจากนั้นยังมีรอยเลื่อนปรากฏบนแผ่นธรณีภาคบางแผ่น เช่น รอยเลื่อนซานแอนเดรียสบนแผ่นอเมริกาเหนือ รอยเลื่อนแอนาโทเลียบนแผ่น ยูเรเชีย เป็นต้น

เวเกเนอร์ ได้เสนอหลักฐานเพื่อสนับสนุนทฤษฎีของเขา ดังนี้

1. หลักฐานจากรอยต่อของทวีป

                                    รูปแสดงแนวขอบของทวีปต่างๆในปัจจุบันที่คิดว่าเคยต่อเชื่อมเป็นแผ่นดินเดียวกัน

        พบว่ารูปร่างของทวีปสามารถรวมเข้ากันได้อย่างพอเหมาะแต่ไม่สมบูรณ์ เนื่องจากผลของการกัดเซาะชายฝั่งและการสะสมของตะกอนทำให้ทวีปเปลี่ยนไป

2. หลักฐานจากความคล้ายคลึงกันของกลุ่มหินและแนวภูเขา

รูปแสดงกลุ่มหินและแนวภูเขา

     กลุ่มหินที่พบในทวีปอเมริกาใต้ ทวีปแอนตาร์กติการ์ ทวีปแอฟริกาและอนุทวีปอินเดีย เป็นกลุ่มกินที่เกิดในช่วง 359-146ล้านปี และมีการระเบิดของภูเขาไฟเหมือนกัน

3. หลักฐานจากหินที่เกิดจากการสะสมตัวของตะกอนจากน้ำแข็ง

รูปแสดงการสะสมตัวของตะกอนธารน้ำแข็ง

        ในช่วงประมาณ 280 ล้านปี ที่ผ่านมา (ปลายของมหายุคพาลีโอโซอิก) พบหลักฐานว่าแผ่นดินบริเวณที่เคยเป็นส่วนประกอบของกอนด์วานา (Gondwana)ถูกปกคลุมด้วยแผ่นน้ำแข็ง และเมื่อนำหลักฐานเกี่ยวกับหินตะกอนซึ่งเกิดจากตัวกลางที่เป็นน้ำแข็งอายุเดียวกันและทิศทางการเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็งพบว่ามีความสอดคล้องกันซึ่งสังเกตได้จากรอยขูดหินที่พบในทวีปต่างๆ จึงเป็นหลักฐานว่าทวีปต่างๆเคยต่อเป็นทวีปเดียวกัน      นักวิทยาศาสตร์เรียกสมัยน้ำแข็งที่เกิดขึ้นในช่วงปลายมหายุคพาลีโอโซอิกว่า สมัยน้ำแข็งคะรู (Karoo Ice Age)

4. หลักฐานจากซากดึกดำบรรพ์

รูปแสดงการค้นพบฟอสซิลของสัตว์ต่างๆในทวีปต่างๆ

           มีการพบซากดึกดำพรรพ์ชนิดเดียวกันในหลายทวีป ในขณะที่ทวีปต่างๆยังรวมติดกันอยู่สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ได้แพร่กระจายและเมื่อทวีปแยกตัวออกจากกันดังเช่นปัจจุบันจึงทำให้พบซากดึกดำบรรพ์นี้กระจายอยู่ตามทวีปต่างๆ

2.2 หลักฐานและข้อมูลทางธรณีวิทยา ที่สนับสนุนการเคลื่อนที่ของทวีป

2.2.1 เทือกเขาใต้สมุทร (mid-oceanic ridge)

รูปแสดงเทือกสันเขาใต้สมุทรแอตแลนติก

        ลักษณะที่โดดเด่นของพื้นมหาสมุทร คือ ลักษณะเทือกสันเขาใต้สมุทรที่มีฐานกว้างมากเมื่อเปรียบเทียบกับความสูง เช่นเทือกสันเขาใต้มหาสมุทรแอตแลนติกเป็นเทือกเขาจากตอนเหนือถึงตอนใต้ของหมาสมุทร แนวเทือกเขาขนานไปตามรูปร่างของทวีปโดยด้านหนึ่งขนานไปกับชายฝั่งของทวีปอเมริกา และอีกด้านหนึ่งขนานกับชายฝั่งของทวีปยุโรปและแอฟริกา

2.2.2 ร่องลึกก้นสมุทร(trench)

รูปแสดงร่องลึกก้นสมุทร

      ร่องลึกก้นสมุทรเกิดเป็นแนวแคบแต่ลึกมาก เช่น ร่องลึกก้นสมุทรมาเรียนา (Mariana trench) มีความลึกประมาณ11กิโลเมตร ร่องลึกก้นสมุทรพบอยู่บริเวณขอบของทวีปบางทวีป เช่น บริเวณด้านตะวันตกของทวีปอเมริกากลาง และอเมริกาใต้ หรือเกิดใกล้กับแนวหมู่เกราะภูเขาไปรุปโค้ง เช่นหมู่เกาะญี่ปุ่น ฟิลิปปินส์และเกาะสุมาตรา

2.2.3 อายุหินบริเวณพื้นสมุทร

รูปแสดงอายุหินบะซอลต์บริเวณรอยแยกกลางมหาสมุทรแอตแลนติก

        จากการสำรวจมหาสมุทรแปซิฟิก มหาสมุทรแอตแลนติก และมหาสมุทรอินเดีย รวมทั้งทะเลใกล้เคียงพบหินบะซอลต์ที่บริเวณหุบเขาทรุดหรือรอยแยกบริเวณสันเขาใต้สมุทร ซึ่งหิน
บะซอลต์ที่อยู่ไกลจากรอยแยกมีอายุมากกว่าหินบะซอลต์ที่อยู่ใกล้หุบเขาทรุด

      นักวิทยาศาสตร์อธิบายได้ว่า เมื่อแผ่นธรณีเกิดรอยแยก แผ่นธรณีจะเกิดการเคลื่อนตัวออกจากกันช้าๆ ตลอดเวลา ในขณะเดียวกันเนื้อของหินบะซอลต์จากส่วนล่างจะแทรกเสริมขึ้นมาตรงรอยแยกเป็นชั้นธรณีภาคใหม่ ทำให้บริเวณรอยแยกเกิดหินบะซอลต์ใหม่เรื่อยๆ ดังนั้นแผ่นธรณีบริเวณเทือกสันเขาใต้สมุทร จึงมีอายุอ่อนที่สุดและแผ่นธรณีใกล้ขอบทวีปจะมีอายุมากกว่า นักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกตว่า โลกมีการสร้างชั้นธรณีภาคบริเวณเทือกสันเขาใต้สมุทรขึ้นมาใหม่ตลอดเวลา

2.2.4 ภาวะแม่เหล็กโลกบรรพกาล (palaeomagnetism)

รูปแสดงการกลับขั้วของสนามแม่เหล็กโลก

         ภาวะแม่เหล็กโลกบรรพกาล หมายถึง ร่องรอยสนามแม่เหล็กโลกในอดีตมักศึกษาจากหินบะซอลต์ที่มีแร่แมกนีไทต์ (Fe3O4) เป็นองค์ประกอบ ในขณะที่ลาวาบะซอลต์ไหลบนผิวโลกอะตอมของธาตุเหล็กที่อยู่ในแร่แมกนีไทต์จะถูกเหนี่ยวนำโดยสนามแม่เหล็กโลกทำให้มีการเรียงตัวในทิศทางเดียวกับเส้นแรงแม่เหล็กโลก

      ภาวะของสนามแม่เหล็กโลกบรรพกาลในบางช่วงเวลาทางธรณีวิทยาเป็นสนามแม่เหล็กแบบกลับขั้ว (Reverse Magnetism) หมายถึง ขั้วเหนือของแม่เหล็กโลกจะอยู่บริเวณใกล้ขั้วโลกใต้และขั้วใต้ของแม่เหล็กโลกจะอยู่บริเวณใกล้ขั้วโลกเหนือ

      ความเป็นแม่เหล็กอย่างอ่อนของหิน ซึ่งอาจมีตั้งแต่ตะกอนสะสมตัวหรือขณะหินหนืดกำลังแข็งตัว ในขณะที่เกิดสารแม่เหล็กในเนื้อหินจะวางตัวตามทิศทางสนามแม่โลก ด้วยคุณสมบัติดังกล่าวจึงถูกนำไปใช้หาทิศของขั้วแม่เหล็กโลกในช่วงเวลาต่าง ๆ ของหินและเป็นหลักฐานสำคัญที่สนับสนุนทฤษฎีการขยายตัวของพื้นมหาสมุทร

2.3 กระบวนการที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค

รูปแสดงการพาความร้อนในชั้นเนื้อโลก

        กระบวนการที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีเกิดจากการถ่ายโอนความร้อนภายในโลกซึ่งมีเปลือกโลกที่เป็นของแข็งห่อหุ้มไว้โดยบริเวณส่วนล่างของสันเขาใต้สมุทรจะมีสารร้อนไหลเวียนขึ้นมา เมื่อสารร้อนมีอุณหภูมิลดลงจะมีความหนาแน่นมากขึ้นและมุดตัวลงสู่ชั้นเนื้อโลกบริเวณร่องลึกใต้สมุทร สารร้อนมี การเคลื่อนที่ไหลเวียนเป็นวงจร เรียกว่า วงจรพาความร้อน

      ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบรูปแบบที่แน่ชัดของวงจรการพาความร้อนที่ เกิดขึ้นในชั้นเนื้อโลกจึงตั้งสมมติฐานว่า วงจรการพาความร้อนที่เกิดขึ้นอาจมีวงจรเดียวในชั้นเนื้อโลกทั้งหมดหรือเกิดเป็นสองวงจรในชั้นเนื้อโลกตอนบนกับชั้นเนื้อโลกตอนล่างวงจร การพาความร้อนเป็นกระบวนการสำคัญที่ทำให้เปลือกโลกบริเวณกลางมหาสมุทรยกตัวขึ้น หินในเนื้อโลกบริเวณดังกล่าวจะหลอมตัวเป็นแมกมาแทรกดันขึ้นมาบนผิวโลกทำให้เกิดชั้นธรณีภาคใหม่แทรกดันชั้นธรณีภาคเก่าให้เคลื่อนที่ห่างออกไปจากรอยแยก ขณะเดียวก็มีได้มีแรงดึงจากการมุดตัวลงของแผ่นธรณีเนื่องจากความหนาแน่นของแผ่นธรณีแต่ละแผ่นไม่เท่ากันแผ่นที่มีความหนาแน่นมากกว่าจะจมลงสู่ชั้นเนื้อโลกในเขตมุดตัวทำให้ธรณีเกิดการเคลื่อนที่

2.4 การเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค

     แผ่นธรณีภาคแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ แผ่นทวีป และแผ่นมหาสมุทร แผ่นธรณีภาคเหล่านี้มีการเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา นักวิทยาศาสตร์และนักธรณีวิทยาได้ศึกษารอบต่อของแผ่นธรณีภาคอย่างละเอียด และสามารถสรุปลักษณะการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาคได้ดังนี้

1. ขอบแผ่นธรณีภาคแยกออกจากกัน

รูปแสดงการแยกออกจากกันของแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร

      เป็นแนวขอบของแผ่นธรณีภาคที่แยกออกจากกัน เนื่องจากการดันตัวของแมกมาในชั้นธรณีภาค ทำให้เกิดรอยแตกในชั้นหินแข็ง จนแมกมาสามารถถ่ายโอนความร้อนสู่ชั้นเปลือกโลกได้ อุณหภูมิและความดันของแมกมาจึงลดลงเป็นผลให้เปลือกโลกตอนบนทรุดตัวกลายเป็นหุบเขาทรุด ปรากฏเป็นเทือกเขากลางมหาสมุทร

2. ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนเข้าหากัน

      แนวที่แผ่นธรณีภาคเคลื่อนเข้าหากันเป็นได้ 3 แบบ ดังนี้

              2.1 แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร

รูปแสดงแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร

           แผ่นธรณีภาคแผ่นหนึ่งจะมุดลงใต้แผ่นธรณีภาคอีกแผ่นหนึ่ง ปลายของแผ่นธรณีภาคที่มุดลง จะหลอมตัวกลายเป็นแมกมาประทุขึ้นมา เกิดเป็นแนวภูเขาไฟกลางมหาสมุทร เช่นที่ ญี่ปุ่น ฟิลิปปินส์

2.2 แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป

รูปแสดงแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป

        แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรหนักกว่าจะมุดลงใต้ ทำให้เกิดรอยคดโค้งเป็นเทือกเขาบนแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป เช่นที่ อเมริกาใต้แถบตะวันตก แนวชายฝั่งโอเรกอน

2.3 แผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปอีกแผ่นหนึ่ง

รูปแสดงแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปอีกแผ่นหนึ่ง

3. ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ผ่านกัน

รูปแสดงขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ผ่านกัน

        มักเกิดใต้มหาสมุทร ภาคพื้นทวีปก็มี เนื่องจากการเคลื่อนตัวของแมกมาในชั้นเนื้อโลกไมเท่ากัน ทำให้แผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ไม่เท่ากันด้วย เกิดการเลื่อนผ่านและเฉือนกัน เป็นรอยเลื่อนระนาบด้านข้างขนาดใหญ่