ผังมโนทัศน์สาระการเรียนรู้

ตอนที่ 1 โครงสร้างของโลก

 โลกเป็นดาวเคราะห์หินในระบบสุริยะ ในยุคแรกโลกเป็นของเหลวหนืดร้อน ต่อมาเมื่อเย็นตัวลงของเหลวชั้นนอกแข็งตัวเกิดเป็นเปลือก เมื่อโลกเย็นตัวลงมากกลุ่มแก๊สและน้ำจะรวมตัวกันเป็นเมฆ แล้วกลั่นตัวกลายเป็นฝนตกลงมา เกิดเป็นทะเลและมหาสมุทร รวมทั้งการเกิดและวิวัฒนาการของมนุษย์ บริเวณภายในและบนพื้นโลกเกิดการเปลี่ยนแปลงทำให้เกิดกระบวนการต่าง ๆ ขึ้นซึ่งส่งผลต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์

โครงสร้างของโลก
    นักวิทยาศาสตร์แบ่งโครงสร้างโลกได้ 3 ส่วน คือ เปลือกโลก เนื้อโลก และแก่นโลก
    เปลือกโลก
    เปลือกโลกเป็นชั้นนอกสุด แบ่งเป็น 2 ส่วน คือ เปลือกโลกที่ปกคลุมมหาสมุทร และเปลือกโลกที่ปกคลุมทวีป ชนิดของหินที่เป็นส่วนประกอบของเปลือกโลกที่ปกคลุมมหาสมุทรและทวีปก็แตกต่างกัน การเปรียบเทียบโครงสร้างของเปลือกโลกที่ปกคลุมมหาสมุทรและทวีป
นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาความแตกต่างเฉพาะของเปลือกโลก และแบ่งเปลือกโลกเป็น 2 ชั้น ตามลำดับจากผิวโลก ดังนี้

        (1) เปลือกโลกชั้นบน (outer crust) เป็นหินแกรนิตของเปลือกโลกส่วนที่เป็นทวีป คือ หินไซอัล (sial) ที่ประกอบด้วยสารประกอบซิลิกา (silica) และอะลูมินา (alumina)
        (2) เปลือกโลกชั้นล่าง (inner crust) เป็นหินบะซอลต์ของเปลือกโลกส่วนที่เป็นท้องมหาสมุทร และรองอยู่ใต้หินไซอัล คือ หินไซมา (sima) ที่ประกอบด้วยสารประกอบซิลิกา (silica) และแมกนีเซีย (magnesia)

    เนื้อโลก
    เนื้อโลกอยู่ถัดลงไปจากชั้นเปลือก ส่วนบนสุดจะประกอบด้วยหินเนื้อแข็ง บางส่วนเปราะและแตกเป็นแผ่น ส่วนบนนี้รวมตัวกับชั้นเปลือกโลกเรียกว่า ธรณีภาค (lithosphere) ถัดลงไปเป็นชั้นหินที่ร้อน มีความอ่อนตัวและยืดหยุ่น เรียกชั้นนี้ว่า ฐานธรณีภาค (asthenosphere) ชั้นนี้มีหินที่ละลายเป็นสารหนืดเรียกว่า หินหนืด หรือ แมกมา (magma) ซึ่งประกอบด้วยแก๊ส เช่น ไอน้ำ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และกรดไฮโดรคลอริก
    แก่นโลก
    แก่นโลกเป็นส่วนที่อยู่ลึกสุด ประกอบด้วยธาตุเหล็กและนิกเกิล แบ่งเป็น 2 ชั้น คือ
        (1) แก่นโลกชั้นนอก (outer core) เป็นชั้นของเหลวร้อนจัด ประกอบด้วยธาตุเหล็กและนิกเกิลหลอมละลายปนกันอยู่ ขณะที่โลกหมุนแก่นโลกส่วนนี้จะเคลื่อนที่ไปอย่างช้า ๆ คาดว่าทำให้เกิดสนามแม่เหล็กโลก
        (2) แก่นโลกชั้นใน (inner core) อยู่ถัดจากแก่นโลกชั้นนอกจนถึงจุดศูนย์กลางของโลก ประกอบด้วยธาตุเหล็กและนิกเกิลที่ถูกอัดด้วยความดันและอุณหภูมิสูงมากจนกลายเป็นของแข็ง
แต่ละชั้นของโลกมีลักษณะที่ต่างกัน ส่วนประกอบต่าง ๆ ภายในโลกทำให้โลกมีการเปลี่ยนแปลง ก่อให้เกิดการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค และเกิดปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยา เช่น แผ่นดินไหวและภูเขาไฟปะทุ

    ผังมโนทัศน์ (Concept Map)

ตอนที่ 2 การเปลี่ยนแปลงทางธรณีภาค

แผ่นธรณีภาคและการเคลื่อนที่
    อัลเฟรด เวเกเนอร์ (Alfred Wegener) ได้เสนอทฤษฎีการเคลื่อนไหลของทวีป (continental drift theory) ไว้ว่า ผิวโลกส่วนที่เป็นพื้นดินยื่นขึ้นมาจากผิวน้ำเป็นทวีปใหญ่เพียงทวีปเดียวเรียกว่า พันเจีย (pangaea) ต่อมาพันเจียเริ่มแยกออกเป็น 2 ทวีป คือ ทวีปลอเรเซีย และทวีปกอนด์วานาแลนด์ เมื่อเวลาผ่านไป ทวีปทั้งสองแยกออกไปอีก จนกระทั่งเกิดเป็นทวีปที่ปรากฏในปัจจุบัน การเคลื่อนที่ของทวีปดังกล่าวเรียกว่า ทวีปเลื่อน (continental drift)
    ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาจนพบว่าโลกเคลื่อนไหวอยู่ตลอดเวลา และพบหลักฐานเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของทวีปและการขยายตัวของพื้นแผ่นมหาสมุทร ทฤษฎีที่อธิบายปรากฏการณ์แผ่นธรณีภาคของโลกเคลื่อนที่ที่เชื่อถือได้ในปัจจุบัน คือ ทฤษฎีธรณีแปรสัณฐาน (plate tectonics theory)

    ทฤษฎีธรณีแปรสัณฐาน
    ทฤษฎีธรณีแปรสัณฐานใช้อธิบายกระบวนการภายในโลก ลักษณะต่าง ๆ ของเปลือกโลก การเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค และยังเชื่อมโยงปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยา
ธรณีภาคประกอบด้วยส่วนที่เป็นเปลือกโลกและส่วนบนสุดของชั้นเนื้อโลก เป็นชั้นวัสดุแข็งและเย็นตัวจึงแตกออกเป็นแผ่น เรียกว่า แผ่นเปลือกโลกหรือแผ่นธรณีภาค (plate) แผ่นธรณีภาคมีขอบเขตจากบริเวณพื้นผิวของโลกลึกลงไปในโลกประมาณ 100 กิโลเมตร โดยจะวางตัวและเคลื่อนที่อยู่บนชั้นฐานธรณีภาคด้วยความเร็วและทิศทางที่แตกต่างกัน แผ่นธรณีภาคอาจจะเคลื่อนที่ออกจากกัน เคลื่อนที่เข้าหากัน หรือเคลื่อนที่ผ่านกันด้านข้าง ซึ่งทำให้เกิดปรากฏการณ์แผ่นดินไหว หรือภูเขาไฟปะทุขึ้นที่บริเวณรอยต่อของแผ่นธรณีภาคอยู่เสมอ
    การเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค
    นักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งสมมุติฐานถึงสาเหตุที่ทำให้แผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ว่า น่าจะมีกระแสการพาความร้อน (convection currents) ขนาดมหึมาภายในโลกที่เป็นตัวกระทำให้แผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ นอกจากนี้ยังอธิบายได้ว่า เป็นการเคลื่อนที่ของของเหลวหรือแก๊ส เพราะมีความหนาแน่นแตกต่างกัน เนื่องจากความร้อนทำให้เกิดการถ่ายเทและผสมกันภายในกลุ่มของเหลวหรือแก๊สนั้น ๆ

หลักฐานและข้อมูลทางธรณีภาค
    1. รอยต่อของแผ่นธรณีภาค
    ธรณีภาคของโลกเกิดจากแผ่นเปลือกโลกหรือแผ่นธรณีภาคหลายแผ่นมาเชื่อมต่อกัน ธรณีภาคแบ่งเป็น 7 แผ่น ได้แก่ แผ่นธรณีภาคแปซิฟิก แผ่นธรณีภาคอเมริกาเหนือ แผ่นธรณีภาคอเมริกาใต้ แผ่นธรณีภาคยูเรเซีย แผ่นธรณีภาคแอฟริกา แผ่นธรณีภาคอินเดีย–ออสเตรเลีย และแผ่นธรณีภาคแอนตาร์กติก

    เมื่อพิจารณาแผ่นทวีปจะพบว่า มีบางส่วนของขอบทวีปที่ต่อกันได้สนิท ซึ่งเป็นการสนับสนุนแนวคิดที่ว่าทวีปทั้งสองอาจอยู่ติดกันมาก่อน แล้วจึงแยกออกจากกันภายหลัง โดยมีมหาสมุทรแอตแลนติกกั้นเหมือนในปัจจุบัน
    2. รอยแยกของแผ่นธรณีภาค และอายุหินบนเทือกเขากลางมหาสมุทร
    สิ่งต่าง ๆ ที่ประกอบกันเป็นเปลือกโลกนั้นไม่ได้อยู่รวมติดกันเป็นแผ่นเดียวโดยตลอด แต่มีรอยแยกที่อยู่ลึกลงไปจากผิวโลกอยู่ทั่วไป รอยแตกบางแห่งจะปรากฏแนวให้เห็นชัด เช่น บริเวณรอยเลื่อนซานแอนเดรียส (san andreas) ในประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของรอยต่อระหว่างแผ่นอเมริกาเหนือกับแผ่นแปซิฟิก และบริเวณร่องลึกใต้มหาสมุทรแอตแลนติก ซึ่งเป็นรอยต่อระหว่างแผ่นอเมริกากับแผ่นยูเรเซียและแผ่นแอฟริกา
    จากการศึกษาและรวบรวมข้อมูลของพื้นแผ่นมหาสมุทรของนักธรณีวิทยา พบว่าหินบะซอลต์จะมีอายุน้อยที่สุดบริเวณรอยแยกของเทือกเขากลางมหาสมุทร (mid-oceanic ridge) ส่วนบริเวณรอบ ๆ เทือกเขาจะพบหินที่มีอายุเพิ่มมากขึ้นตามลำดับ นอกจากนี้ยังพบพื้นแผ่นมหาสมุทรมีการทับถมสะสมกันมามีอายุไม่เกิน 200 ล้านปี แต่หินบนพื้นทวีปมีอายุมากกว่า 3,000 ล้านปี ซึ่งที่เป็นเช่นนี้เนื่องจากรอยแยกมีหินหนืดที่มีส่วนผสมของหินบะซอลต์ในชั้นเนื้อโลกปะทุขึ้นมาขึ้นมาเป็นระยะ ๆ เมื่อเย็นตัวลงพื้นแผ่นมหาสมุทรใหม่ จะดันพื้นแผ่นมหาสมุทรเก่าไปด้านข้าง กระบวนการนี้เรียกว่า กายขยายตัวของพื้นแผ่นมหาสมุทร (ocean-floor spreading) และนอกจากนี้หินหนืดที่ดันขึ้นมาตามรอยแยกระหว่างแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรดังกล่าว ยังทำให้แผ่นดินของทวีปอเมริกากับทวีปยุโรปและทวีปแอฟริกาแยกห่างออกจากกันมากขึ้น

    นักธรณีวิทยายังพบว่าพื้นผิวของโลกมีขนาดเท่าเดิม เนื่องจากบริเวณที่ลึกที่สุดของมหาสมุทรมีร่องลึกที่มีลักษณะคล้ายหุบเขารูปตัววี (V-shaped) ที่เรียกว่า ร่องลึกก้นสมุทร (oceanic trench) เมื่อมีพื้นแผ่นมหาสมุทรใหม่เกิดขึ้น พื้นแผ่นมหาสมุทรเก่าจะถูกดันออกไปด้านข้างและเคลื่อนตัวต่ำลึกลงไปภายในร่องลึกก้นสมุทร บริเวณที่เปลือกโลกมุดตัวกลับเข้าไปในโลกเรียกว่า เขตมุดตัวของเปลือกโลก (subduction zone) เมื่อหินถูกดันลงไปสู่เบื้องล่างถึงบริเวณหินหนืดแล้ว หินจะหลอมละลายด้วยความร้อนภายในโลก และมีบางส่วนกลับขึ้นมาสู่เปลือกโลกใหม่โดยกระบวนการเกิดภูเขาไฟ และการที่หินเก่ามุดตัวลงบริเวณร่องลึกก้นมหาสมุทรนี้มีความสมดุลซึ่งกันและกัน จึงทำให้เปลือกโลกยังคงมีขนาดเท่าเดิม

    3. การค้นพบซากดึกดำบรรพ์
    ซากดึกดำบรรพ์ (fossil) เวเกเนอร์ได้ศึกษาซากดึกดำบรรพ์ชนิดหนึ่งที่มีลักษณะเฉพาะต่าง ๆ เหมือนกัน แต่พบที่ทวีปแอฟริกา อเมริกาใต้ ออสเตรเลีย อินเดีย และแอนตาร์กติกา และยังศึกษาซากดึกดำบรรพ์ของเฟิร์นจำพวก กลอสซอพเทอริส (glossopteris) ที่ติดอยู่ที่หิน มีอายุประมาณ 250 ล้านปี และจากข้อสังเกตเกี่ยวกับสถานที่ที่พบฟอสซิลนี้ เป็นสิ่งบ่งชี้ว่าทวีปต่าง ๆ น่าจะอยู่ติดกันนั่นเอง ซากของกลอสซอพเทอริสที่แข็งตัวอยู่บริเวณเทือกเขาน้ำแข็งของทวีปแอนตาร์กติกา ทำให้รู้ว่าภูมิอากาศของทวีปแตกต่างจากภูมิอากาศในปัจจุบัน จึงสังเกตได้ว่าทวีปแอนตาร์กติกาและทวีปอื่น ๆ น่าจะมีการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของตน

    จากข้อมูลของซากดึกดำบรรพ์ทำให้นักธรณีวิทยาสันนิษฐานว่าผืนแผ่นดินของทวีปต่าง ๆ น่าจะมีการเชื่อมต่อกันเป็นทวีปใหญ่ และไม่มีส่วนเหลือใด ๆ ของทวีปที่อยู่ต่ำกว่าระดับน้ำทะเล
    4. หลักฐานอื่น ๆ
    – หลักฐานจากหินที่เกิดจากตะกอนของธารน้ำแข็ง ปัจจุบันพบหินชนิดนี้ในบริเวณชายทะเลทางตอนใต้ของแอฟริกาและอินเดีย ทั้งที่ควรจะเกิดขึ้นบริเวณขั้วโลก จึงสันนิษฐานว่าทวีปมีการเคลื่อนที่หลังจากการสะสมตะกอนของธารน้ำแข็งแล้ว
    – หลักฐานจากสนามแม่เหล็กโลก โดยการศึกษาสมบัติของแม่เหล็กในหินดึกดำบรรพ์ หรือที่เรียกว่า ภาวะแม่เหล็กบรรพกาล (paleomagnetism) ซึ่งเป็นภาวะของความเป็นแม่เหล็กอย่างอ่อนของหินที่มีสมบัติของการเป็นแม่เหล็กปนอยู่ โดยอนุภาคมีการเรียงตัวชี้ไปทางขั้วแม่เหล็กโลก นักวิทยาศาสตร์ได้กำหนดตำแหน่งขั้วโลกของหินในทวีปยุโรปไว้ในแต่ละยุค ซึ่งข้อมูลเหล่านี้ทำให้ทราบว่าตำแหน่งของขั้วของแม่เหล็กโลกนั้นเคลื่อนย้ายตลอดเวลา แนวคิดนี้เรียกว่า การหันเหขั้วโลก (polar wandering)
ลักษณะการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค
    1. ขอบแผ่นธรณีภาคแยกออกจากกัน
    การดันตัวขึ้นมาของหินหนืดหรือแมกมาจากชั้นฐานธรณีภาค ทำให้เกิดการแยกออกจากกันของขอบแผ่นธรณีภาค โดยเกิดรอยแตกบนชั้นหินแข็ง หินหนืดที่ดันตัวขึ้นมาจะถ่ายโอนพลังงานความร้อนสู่เปลือกโลก ต่อมาเมื่ออุณหภูมิและความดันของหินหนืดลดลงจะทำให้เปลือกโลกส่วนบนทรุดกลายเป็นหุบเขาทรุด (rift valley) ดังรูปที่ 1.6 หลังจากนั้น บริเวณนี้จะมีน้ำไหลมาสะสมกันมากจนเกิดเป็นทะเล

    การดันตัวขึ้นมาของหินหนืดบริเวณขอบแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร ทำให้เกิดเทือกเขากลางมหาสมุทรขึ้น

    2. ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่เข้าหากัน
        1) แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร 2 แผ่นเคลื่อนที่ชนกัน แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรที่มีอายุมากกว่าจะจมตัวลงใต้แผ่นธรณีภาคที่มีอายุน้อยกว่า โดยจะจมลงไปในบริเวณที่มีหินหนืดหลอมละลายอยู่ เรียกบริเวณนี้ว่า เขตมุดตัวของเปลือกโลก (subduction zone) หินหลอมละลายจะถูกยกตัวและปะทุขึ้นไปยังผิวโลก เกิดการปะทุของภูเขาไฟบนพื้นแผ่นมหาสมุทรตลอดแนวร่องลึกก้นสมุทร ต่อมาเทือกเขาของภูเขาไฟใต้ทะเลอาจจะยกตัวสูงขึ้นมาเหนือพื้นแผ่นมหาสมุทรกลายเป็นแนวเกาะที่มักจะเกิดในแนวโค้ง เรียกว่า หมู่เกาะรูปโค้ง (island arc) เช่น ประเทศญี่ปุ่น อินโดนีเซีย และหมู่เกาะอะลูเชียน (Aleutian islands)

        2) แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรเคลื่อนที่ชนกับแผ่นธรณีภาคทวีป แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรจะมุดตัวลงใต้แผ่นธรณีภาคทวีปบริเวณร่องลึกก้นสมุทร และดันให้แผ่นธรณีภาคส่วนที่เป็นทวีปโค้งตัวขึ้น รวมทั้งทำให้ภูเขาไฟเกิดการปะทุขึ้นได้ ทำให้เกิดการก่อรูปเป็นเทือกเขา เช่น เทือกเขาแอนดีสของทวีปอเมริกาใต้ (The Andes of South America)

        3) แผ่นธรณีภาคทวีป 2 แผ่นเคลื่อนที่ชนกัน ขอบทวีปจะโค้งตัวขึ้นก่อรูปเป็นเทือกเขา เช่น เทือกเขาหิมาลัยในทวีปเอเชีย และเทือกเขาแอลป์ในทวีปยุโรป

    3. ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ผ่านกัน
    หินหนืดในชั้นเนื้อโลกมีอัตราการเคลื่อนที่ไม่เท่ากัน จึงทำให้แผ่นธรณีภาคมีอัตราการเคลื่อนที่ไม่เท่ากัน ส่งผลให้แผ่นธรณีภาคที่รองรับอยู่ใต้มหาสมุทร และบางส่วนของเทือกเขากลางมหาสมุทรเลื่อนผ่านและเฉือนกัน เกิดเป็นระนาบรอยเลื่อน (fault plane) ถ้าภูมิประเทศเป็นชั้นหินเราสามารถมองเห็นชั้นหินแยกออกจากกันอย่างชัดเจน เป็นแนวยาวไปตามพื้นราบที่รอยเลื่อนแยกตัวออกจากกัน เช่น รอยเลื่อนซานแอนเดรียส ประเทศสหรัฐอเมริกา รอยเลื่อนอัลไพน์ ประเทศนิวซีแลนด์ รอยเลื่อนลักษณะนี้มักจะเกิดแผ่นดินไหวรุนแรงในระดับตื้น ๆ ระหว่างขอบของแผ่นธรณีภาคที่เกยกันอยู่
ผลจากการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค
    1. รอยคดโค้ง
    รอยคดโค้ง (fold) เกิดขึ้นในชั้นหินหรือเปลือกโลกที่มีความอ่อน เนื่องจากมีแรงมากระทำ และแรงดันที่เกิดขึ้นภายในเปลือกโลกทำให้เกิดการบีบอัดกันของชั้นหินและเปลือกโลก จนส่งผลให้เปลือกโลกโค้งงอ เกิดเป็นภูเขาและภูมิประเทศในลักษณะต่าง ๆ รอยคดโค้งที่เกิดขึ้นแบ่งเป็น 2 ลักษณะ ได้แก่
        1) ชั้นหินโค้งรูปประทุนคว่ำ (anticline) เป็นการคดโค้งของหินที่มีลักษณะโค้งเหมือนรูปประทุนเรือ ชั้นหินที่อยู่บริเวณใจกลางของชั้นหินโค้งรูปประทุนคว่ำจะมีอายุมากที่สุด
        2) ชั้นหินโค้งรูปประทุนหงาย (syncline) เป็นการคดโค้งของหินที่มีลักษณะโค้งตัวเหมือนนำประทุนเรือหรือระฆังมาวางหงาย ชั้นหินที่อยู่บริเวณใจกลางของชั้นหินโค้งรูปประทุนหงายจะมีอายุน้อยที่สุด 

    2. รอยเลื่อน
    บริเวณเปลือกโลกที่เป็นหินเก่า มีความอ่อนตัว เปราะและแตกง่าย มักเกิดรอยเลื่อน (fault) ขึ้นเนื่องจากเปลือกโลกเกิดความเค้น (stress) และความเครียด (strain) จนทำให้เกิดการเคลื่อนไหวของเปลือกโลก ทำให้เกิดการดึงและการแยกออกจากกัน การเกิดรอยเลื่อนโดยทั่วไปมี 2 ทิศทาง ได้แก่
        1) การเกิดรอยเลื่อนในแนวดิ่ง คือลักษณะการเกิดรอยเลื่อนในทิศทางแนวตั้ง มี 2 แบบ คือ
        – รอยเลื่อนปกติ (normal fault) เป็นรอยเลื่อนที่เกิดขึ้นในแนวดิ่ง เกิดขึ้นจากแรงดึงออกจากกันของหินสองฟาก รอยเลื่อนแบบนี้จะทำให้เกิดหน้าผารอยเลื่อน (fault scarp) ที่มีความสูงชัน
        – รอยเลื่อนย้อน (reverse fault) เป็นรอยเลื่อนที่เกิดขึ้นในแนวดิ่ง แต่เกิดจากแรงดันเข้าหากันของหินสองฟากทำให้เกิดหน้าผาซึ่งมักเกิดการถล่มได้ง่าย

    ลักษณะภูมิประเทศที่เกิดจากรอยเลื่อนปกติมี 2 แบบ ได้แก่ หุบเขาทรุดหรือกราเบน (graben) ซึ่งมีลักษณะเป็นแอ่งราบที่เกิดจากการทรุดตัวตามแนวรอยเลื่อน และพื้นที่ยกตัวขึ้นตามแนวรอยเลื่อน ซึ่งมีลักษณะเป็นภูเขาสูงที่ขนาบด้วยหน้าผารอยเลื่อนที่เรียกว่า ฮอสต์ (horst) หรือภูเขาบล็อก

        2) การเกิดรอยเลื่อนในแนวราบ เรียกอีกอย่างว่า รอยเลื่อนแนวระดับ (strike fault) เกิดจากการเคลื่อนตัวไปทางด้านข้างขนานกับแนวระดับของชั้นหินที่เลื่อนไป

    3. ภูเขา (mountain)
    ของแข็งมีสมบัติของความยืดหยุ่นอยู่ระดับหนึ่งที่จะทำให้รูปร่างคงอยู่ได้ แต่ถ้าถูกแรงที่มีปริมาณมากพอกระทำต่อของแข็งนั้นก็อาจทำให้ของแข็งเปลี่ยนรูปได้ เช่น ชั้นหินถูกแรงอัดจากแรงต่าง ๆ ภายใต้เปลือกโลกที่มีความรุนแรงมากจนคดโค้งกลายเป็นภูเขา
    แรงอัด (compression) เป็นแรงที่อยู่ในทิศทางตรงกันข้ามและโน้มอัดให้วัตถุพับงอได้ ดังรูป 1.16
    ภูเขา (Mountain) หมายถึง ส่วนของผิวโลกที่ยกตัวขึ้นไปในอากาศ อยู่ในระดับสูงกว่าบริเวณรอบ ๆ และมีความลาดเอียงที่สูงชัน กระบวนการเกิดภูเขาเกิดขึ้นได้หลายกระบวนการดังนี้

        1. การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก ภูเขาบางแห่งเกิดจากการเคลื่อนที่ชนกันของแผ่นเปลือกโลก เช่น เทือกเขาหิมาลัย ส่วนบางแห่งเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่แยกห่างจากกันของแผ่นเปลือกโลก เช่น แนวสันเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติก

       2. การยกตัวขึ้นของพื้นทวีปซึ่งได้รับแรงดันจากหินหนืด มีหลายขั้นตอน แต่ละขั้นตอนใช้เวลานานนับล้านปี เช่น การเกิดเทือกเขาทางภาคเหนือและภาคใต้ของประเทศไทย
       3. การดันของหินหนืดใต้ผิวโลกแล้วเย็นตัวลงก่อนที่จะไหลออกมาสู่ผิวโลก ภูเขาที่เกิดขึ้นจะมียอดเขามนกลม เชิงเขาแผ่กว้าง เช่น ภูเขาหินแกรนิตทางทิศตะวันตกในภาคกลางของประเทศไทย
      4. เปลือกโลกถูกแรงบีบอัดจนโค้งงอเป็นภูเขา เช่น การเกิดเทือกเขาภูพานในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศไทย
      5. ความทนทานต่อการกร่อนไม่เท่ากันของเปลือกโลก โดยเปลือกโลกส่วนที่ไม่แข็งจะถูกกัดกร่อนทำลายไป ส่วนที่แข็งยังคงสภาพอยู่ เช่น การเกิดภูกระดึง จังหวัดเลย

    ผังมโนทัศน์ (Concept Map)

ตอนที่ 3 ปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยา

แผ่นดินไหว
    แผ่นดินไหว (Earthquake) เป็นการสั่นสะเทือน ณ จุดใดจุดหนึ่งบนผิวโลก อันเนื่องมาจากการปลดปล่อยพลังงาน เพื่อระบายความเครียดที่สะสมอยู่ภายในโลกออกมาอย่างฉับพลัน
    สาเหตุของการเกิดแผ่นดินไหว
    1. สาเหตุจากธรรมชาติ แบ่งออกเป็น 2 ทฤษฎี ได้แก่
        – ทฤษฎีการขยายตัวของเปลือกโลก ภายในเปลือกโลกมีอุณหภูมิสูงมากทำให้เปลือกโลกส่วนล่างขยายตัวมากกว่าส่วนบน เปลือกโลกเกิดการโก่งตัวอย่างฉับพลัน แล้วปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของคลื่นไหวสะเทือน
        – ทฤษฎีการคืนตัวของวัตถุ แผ่นดินไหวเกิดจากรอยเลื่อนจะขาดออกจากกันและมีการปลดปล่อยพลังงานอย่างมหาศาลในรูปของคลื่นแผ่นดินไหว จากนั้นวัตถุจะคืนตัวและกับเข้าสู่สภาวะปกติเพื่อปรับสมดุล
    2. สาเหตุจากการกระทำของมนุษย์ เช่น การระเบิดนิวเคลียร์ใต้ดิน การระเบิดพื้นดินเพื่อก่อสร้าง
จุดเริ่มต้นของการเกิดแผ่นดินไหวเรียกว่า ศูนย์กำเนิด (focus) การสั่นสะเทือนหรือคลื่นกระแทกจะกระจายออกไปจากศูนย์กำเนิดทุกทิศทุกทางโดยผ่านชั้นหิน จุดที่เคลื่อนแผ่นดินไหวเคลื่อนที่ไปตั้งฉากกับผิวโลกเรียกว่า จุดเหนือศูนย์กำเนิด (epicenter) บริเวณนี้จะได้รับความเสียหายจากแผ่นดินไหวมากที่สุด เมื่อห่างออกไปความรุนแรงของแผ่นดินไหวจะลดลง

    เมื่อเกิดแผ่นดินไหวขึ้น พลังงานจะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของคลื่นไหวสะเทือน (seismic wave) ซึ่งมี 2 ชนิดดังนี้
    1. คลื่นในตัวกลาง (body wave) ตัวคลื่นมี 2 ประเภท ได้แก่
        1.1 คลื่นปฐมภูมิ (primary wave หรือ push wave) เรียกย่อ ๆ ว่า คลื่นพี (P-wave) หรือคลื่นตามยาว เป็นคลื่นที่มีความเร็วมาก สามารถเคลื่อนที่ผ่านของไหลได้ คลื่นนี้มีแนวการไหวสะเทือนตามแนวราบในทิศทางเดียวกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นตามแนวราบ อนุภาคของหินจะเคลื่อนที่กลับไปกลับมาตลอดเส้นทางที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านไป

        1.2 คลื่นทุติยภูมิ (secondary shear distortional หรือ shake wave) เรียกย่อ ๆ ว่า คลื่นเอส หรือคลื่นตามขวาง เคลื่อนที่ช้ากว่าคลื่นพี คลื่นนี้มีการเคลื่อนที่ตั้งฉากกับคลื่นปฐมภูมิ ไม่สามารถเคลื่อนที่ผ่านของไหลได้ เมื่อคลื่นเอสเคลื่อนที่ผ่านไป อนุภาคของหินจะเคลื่อนที่ขึ้นและลงตามเส้นทางที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านไป

    โดยปกติคลื่นพีจะเคลื่อนที่ไปถึงพื้นผิวของโลกก่อนคลื่นเอส ระยะทางจากจุดที่เกิดคลื่นจากแผ่นดินไหวถึงจุดเหนือศูนย์กำเนิดแผ่นดินไหวได้จากความแตกต่างของเวลาที่คลื่นพีและคลื่นเอสเดินทางถึงพื้นผิวโลก
    2. คลื่นพื้นผิว (surface wave) เรียกย่อ ๆ ว่า คลื่นแอล คลื่นนี้จะเคลื่อนที่ขนานไปกับพื้นผิวโลก ลักษณะคล้ายการเคลื่อนที่ของคลื่นในมหาสมุทร โดยเคลื่อนที่ไปถึงบริเวณที่เกิดแผ่นดินไหวช้ากว่าคลื่นพีและคลื่นเอส เป็นคลื่นที่ก่อให้เกิดอันตราย โดยการทำลายสิ่งกีดขวางทางเคลื่อนที่ของคลื่น

    การเกิดแผ่นดินไหวจะเกิดขึ้นบริเวณที่เรียกว่า แนวการเกิดแผ่นดินไหว ซึ่งแบ่งเป็น 3 แนว ดังนี้
        แนวที่ 1 บริเวณโดยรอบมหาสมุทรแปซิฟิก เริ่มจากชายฝั่งตะวันตกของทวีปอเมริกาใต้ขึ้นไปทางเหนือตามชายฝั่งทวีปอเมริกาเหนือ มายังประเทศญี่ปุ่น จากนั้นแยกออกเป็น 2 แนวย่อย คือ แนวหนึ่งผ่านลงมาทางหมู่เกาะมาเรียนา (mariana) อีกแนวหนึ่งผ่านลงมาทางหมู่เกาะฟิลิปปิน หมู่เกาะนิวกินี เรื่อยมาจนถึงประเทศนิวซีแลนด์ และมีแนวต่อไปจนถึงปลายแหลมของทวีปอเมริกาใต้ แผ่นดินไหวเกิดขึ้นบริเวณนี้ประมาณร้อยละ 80–90 ของแผ่นดินไหวที่เกิดบนโลก บริเวณนี้เรียกว่า วงแหวนไฟ (ring of fire)

        แนวที่ 2 เริ่มตั้งแต่หมู่เกาะชวาผ่านสุมาตราขึ้นไปทางเหนือ ผ่านหมู่เกาะอันดามันทางตะวันตกของประเทศเมียนมาร์ อินเดียตอนเหนือ ปากีสถาน ตุรกี อิตาลี และยุโรป แนวการเกิดแผ่นดินไหวนี้มีชื่อเรียกว่า แนวอัลไพน์–หิมาลัย
        แนวที่ 3 เริ่มตั้งแต่ขั้วโลกเหนือมายังเกาะไอซ์แลนด์ ผ่านกลางมหาสมุทรแอตแลนติกจนถึงขั้วโลกใต้

    ขนาดและความรุนแรงของแผ่นดินไหว
    ขนาดของแผ่นดินไหว คือ ปริมาณพลังงานที่ถูกปลดปล่อยออกมาจากศูนย์กำเนิดแผ่นดินไหว ซึ่งคำนวณได้จากความสูงของคลื่นแผ่นดินไหว ที่บันทึกได้จากเครื่องวัดความไหวสะเทือน (seismograph) มีหน่วยวัดเป็น “ริกเตอร์” ในรูปของกราฟขึ้น-ลงสลับกัน ความสูงหรือแอมพลิจูดของเส้นกราฟเป็นตัวบ่งชี้ความแรงของแผ่นดินไหว และเครื่องมือนี้ยังสามารถคำนวณหาเวลา ตำแหน่งของแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นได้อย่างแม่นยำ

ภูเขาไฟ

    ภูเขาไฟ (volcano) เกิดจากการที่หินหนืดที่อยู่ภายใต้เปลือกโลกซึ่งเรียกว่า แมกมา (magma) ถูกแรงดันมหาศาลผลักดันขึ้นสู่ผิวโลกด้านบน โดยมีแรงปะทุหรือแรงระเบิดเกิดขึ้น เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า การปะทุของภูเขาไฟ (volcanic eruption) ความรุนแรงของการปะทุขึ้นอยู่กับแรงดันและความร้อนที่ปล่อยออกมา ภูเขาไฟมีทั้งที่ดับไปแล้ว และภูเขาไฟที่ยังมีพลังอยู่เรียกว่า ภูเขาไฟมีพลัง (active volcano) ซึ่งอาจจะปะทุขึ้นเมื่อไรก็ได้
    หินหนืดที่พุ่งขึ้นมาจากการปะทุของภูเขาไฟสู่ผิวโลกเรียกว่า ลาวา (lava) ขณะที่เคลื่อนที่จะมีอุณหภูมิสูงมากสามารถทำลายสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม ลาวาที่เย็นตัวลงจะกลายเป็นส่วนของภูเขาไฟทั้งลูกนั้นเอง

    ลักษณะของภูเขาไฟ
    ภูเขาไฟแบ่งเป็น 4 แบบ ตามลักษณะรูปร่างและการเกิด ดังนี้
        1. โดมภูเขาไฟ (volcanic dome) เป็นภูเขาไฟที่มีขนาดเล็ก มีด้านข้างสูงชัน ก่อรูปจากหินไรโอไลต์ (rhyolite)ที่มีความหนืด เป็นภูเขาไฟที่มีมวลของลาวาที่เดือดอยู่ภายในปากปล่องภูเขาไฟ

        2. ภูเขาไฟรูปโล่ (shield volcano) เป็นภูเขาไฟที่ก่อรูปจากลาวาหลากของหินบะซอลต์ (basalt) มีความหนืดต่ำ การไหลกระจายออกไปโดยรอบศูนย์กลางของปล่องภูเขาไฟ ทำให้ด้านข้างของภูเขาไฟมีความชัน โดยมีช่วงของความชันอยู่ระหว่าง 2–20 องศา

        3. ภูเขาไฟรูปกรวยกรวดภูเขาไฟ (cinder cone volcano) เป็นภูเขาไฟที่ก่อรูปจากการปะทุอย่างรุนแรง และพ่นเศษของลาวาที่อยู่ในรูปของเถ้าถ่านออกมาภายนอกมารวมตัวกันโดยรอบปากปล่องภูเขาไฟ ทำให้ด้านข้างของภูเขาไฟรูปกรวยสูงชันขึ้น โดยมีช่วงของความชันอยู่ระหว่าง 35–40

        4. กรวยภูเขาไฟสลับชั้น (stratovolcano) หรือเรียกอีกอย่างว่า ภูเขาไฟแบบรูปผสม (composite volcano) เป็นภูเขาไฟที่มีการสลับชั้นของหินลาวาและหินตะกอน ภูเขาไฟมีรูปร่างแบบกรวยที่ก่อรูปมาจากแอนดีไซต์ลาวา (andesite lava) ขี้เถ้า เถ้าถ่าน และเศษหิน กรวยภูเขาไฟสลับชั้นจะมีด้านข้างสูงชันมาก ขณะปะทุจะรุนแรง สลับกับการไหลของลาวาหลาก และมีการจัดเรียงชั้นหินไม่ดี ภูเขาไฟชนิดนี้มีการปะทุแล้วหยุดไประยะหนึ่งแล้วจึงปะทุขึ้นใหม่อีก

   การปะทุ (eruption) ของภูเขาไฟ เป็นกระบวนการเคลื่อนที่ของหินหนืดออกจากแหล่งกักเก็บแบ่งได้ 4 แบบ คือ
    1. แบบฮาวายเอียน (Hawaiian type) เป็นการปะทุของลาวาที่ค่อนข้างเหลว ไม่มีการปะทุรุนแรง แต่มักจะเกิดจากการไหลออกมาตามรอยแตกหรือปล่องด้านข้างของภูเขาไฟ
    2. แบบสตรอมโบเลียน (strombolian type) เป็นการปะทุของลาวาที่ค่อนข้างหนืดกว่าแบบฮาวายเอียน มีการปะทุเป็นครั้งคราว ทำให้ชิ้นส่วนของเศษหินปลิวขึ้นไปในอากาศ และมีควันไฟสีดำพุ่งขึ้นสู่ท้องฟ้า
    3. แบบโวลแคเนียน (volcanian type) เป็นการปะทุของลาวาที่หนืดและข้นมาก เมื่อพ่นออกมาจะไม่เป็นของเหลว เพราะลาวาจะแข็งตัวทันทีเมื่อออกสู่บรรยากาศ แต่จะมีการพ่นเถ้าถ่าน และควันพุ่งสู่ท้องฟ้า
    4. แบบพีเลียน (pelean type) เป็นการปะทุของลาวาที่ข้นมาก มีการปะทุอย่างรุนแรง ในท้องฟ้าเต็มไปด้วยเถ้าถ่านและแก๊ส การประทุของภูเขาไฟทำให้หินหนืดเคลื่อนออกมาทางปล่องภูเขาไฟและรอยแตกต่าง ๆ หินหนืดจะก่อรูปเป็นลาวาซึ่งมีอยู่ด้วยกัน 4 ชนิด ดังนี้
        1) ชนิดแรก ลาวามีสีดำ มีน้ำมาก มีส่วนประกอบของเหล็กและแมกนีเซียมมาก เมื่อเย็นตัวลงจะก่อรูปเป็นหินบะซอลต์
        2) ชนิดที่สอง ลาวามีสีสว่าง มีน้ำน้อย ประกอบด้วนซิลิคอนและอะลูมิเนียม เมื่อเย็นตัวลงจะก่อรูปเป็นหินไรโอไลต์
        3) ชนิดที่สาม ลาวามีสารประกอบที่มีสีดำและสีสว่างปนกัน ทำให้เกิดเป็นหินที่มีสีต่าง ๆ มากมาย
        4) ชนิดที่สี่ ลาวามีปริมาณของแก๊สมาก เมื่อแข็งตัวจะก่อรูปเป็นหินที่มีรูเป็นจำนวนมาก

    ผังมโนทัศน์ (Concept Map)

แหล่งที่มาของเนื้อหา : สำนักพิมพ์วัฒนาพานิช www.wpp.co.th