ธรณีภาค

ธรณีภาค หมายถึงอะไร

ธรณีภาค  หมายถึงชั้นเนื้อโลกส่วนบนกับชั้นเปลือกโลกรวมกัน ซึ่งบริเวณธรณีภาคนี้จะมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา สาเหตุการเปลี่ยนแปลงมีทั้งจากธรรมชาติและจากการกระทำของมนุษย์  นักวิทยาศาสตร์และนักธรณีวิทยาเชื่อว่าโลกของเรามีกระบวนการเปลี่ยนแปลงที่ไม่เคยหยุดนิ่งจริง โดยมีหลักฐานสนับสนุนจากการเกิดแผ่นดินไหว ภูเขา  ภูเขาไฟ และการกร่อนของเปลือกโลก ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของธรณีภาคย่อมมีผลกระทบต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่น ตลอดจนสิ่งแวดล้อม  มนุษย์ได้ศึกษาหาข้อมูลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของโลก เพื่อหาสาเหตุและวิธีการปรับปรุง แก้ไข และการป้องกันผลกระทบ ทำให้เกิดทฤษฎีต่าง ๆ หลายทฤษฎีแต่ที่ยอมรับกันในปัจจุบัน  คือ ทฤษฎีการแปรสัณฐานแผ่นธรณีภาค ( plate tectonic)

แผ่นธรณีภาคและการเคลื่อนที่

ในปีพ.ศ. 2458 นักอุตุนิยมวิทยาชาวเยอรมัน ชื่อดร.อัลเฟรด เวเกเนอร์ (Dr.Alfred Wegener) ได้ตั้งสมมติฐานว่า ผืนแผ่นดินทั้งหมดบนโลกแต่เดิมเป็นแผ่นดินผืนเดียวกัน เรียกว่า พันเจีย (pangea) ซึ่งเป็นภาษากรีก แปลว่า แผ่นดินทั้งหมด  ในเวลาต่อมาพันเจียเริ่มแยกออกเป็นทวีปใหญ่ 2 ทวีป  คือ ลอเรเซียทางตอนเหนือ และ กอนด์วานาทางตอนใต้ โดยทวีปทางตอนใต้จะแตกและเคลื่อนแยกจากกันเป็นอินเดีย อเมริกาใต้ และอัฟริกา  ในขณะที่ออสเตรเลียยังเป็นส่วนหนึ่งของกอนด์วานา   ต่อมามหาสมุทรแอตแลนติกแยกตัวกว้างขึ้นทำให้อัฟริกาเคลื่อนที่ห่างออกไปจากอเมริกาใต้ แต่ออสเตรเลียยังคงเชื่อมอยู่กับแอนตาร์ติก  และอเมริกาเหนือกับยุโรปยังคงติดกัน ต่อมามหาสมุทรแอตแลนติกขยายกว้างอีก อเมริกาเหนือและยุโรปจึงแยกจากกัน อเมริกาเหนือโค้งเว้าต่อกับอเมริกาใต้ ออสเตรเลียก็แยกออกจากแอนตาร์กติก และอินเดียได้เคลื่อนไปชนกับเอเซีย

หลักฐานที่สนับสนุนทฤษฎีของเวเกเนอร์คือ

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 ซึ่งเป็นเหตุผลที่สามารถตั้งสมมติฐานได้ว่าทวีปทั้งสองอาจเป็นแผ่นดินผืนเดียวกันมาก่อน  แล้วต่อมาก็แยกออกจากกัน มีมหาสมุทรแอตแลนติกอยู่ระหว่างทวีปทั้งสอง

2.รอยแยกของแผ่นธรณีภาคและอายุหินบนเทือกเขากลางมหาสมุทร

ลักษณะโดดเด่นของพื้นมหาสมุทรแอตแลนติก  ได้แก่ เทือกเขากลางมหาสมุทรซึ่งเป็นเหมือนเทือกเขายาวที่โค้งอ้อมไปตามรูปร่างของขอบทวีป ด้านหนึ่งเกือบขนานกับชายฝั่งสหรัฐอเมริกา และอีกด้านหนึ่งขนานกับชายฝั่งของทวีปยุโรปและอัฟริกา นอกจากนั้นเทือกเขากลางมหาสมุทร

ยังมีรอยแยกตัวออกเป็นร่องลึกไปตลอดความยาวของเทือกเขาและมีรอยแตกตัดขวางบนสันเขานี้มากมายได้มีการพบหินบะซอลต์ที่บริเวณร่องลึก หรือรอยแยกบริเวณเทือกเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติก และยังพบว่าหินบะซอลต์ที่อยู่ไกลจากรอยแยกมีอายุมากกว่าหินบะซอลต์ที่อยู่ใกล้รอยแยก   จากหลักฐานและข้อมูลดังกล่าวทำให้อธิบายได้ว่า เมื่อเกิดรอยแยก แผ่นดินจะเกิดการเคลื่อนตัวออกจากกันอย่างช้า ๆ ตลอดเวลา ในขณะเดียวกันเนื้อของหินบะซอลต์จากส่วนล่างจะถูกดันแทรกเสริมขึ้นมาตรงรอยแยกเป็นเปลือกโลกใหม่ ทำให้ตรงกลางรอยแยกเกิดหินบะซอลต์ใหม่เรื่อย ๆ ดังนั้นโครงสร้างและอายุหินรองรับแผ่นธรณีภาคจึงมีอายุอ่อนสุด บริเวณเทือกเขากลางมหาสมุทรมีอายุมากและอายุมากขึ้นเมื่อเข้าใกล้ขอบทวีป

นักธรณีวิทยาแบ่งแผ่นธรณีภาคของโลกออกเป็น 2 ประเภท คือ แผ่นทวีปและแผ่นมหาสมุทร ซึ่งทั้ง 2 ประเภทรวมกันมีจำนวน 13 แผ่น ดังนี้

แผ่นยูเรเซีย แผ่นอัฟริกา  แผ่นอินเดีย-ออสเตรเลีย  แผ่นฟิลิปปินส์ แผ่นฟิจิ แผ่นแปซิฟิก  แผ่นอเมริกาเหนือ   แผ่นคาริบเบียน  แผ่นคอคอส  แผ่นนาสกา  แผ่นอเมริกาใต้    แผ่นแอนตาร์กติก       และแผ่นอาระเบีย

นักวิทยาศาสตร์และนักธรณีวิทยาได้แบ่งลักษณะการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาคได้ดังนี้

1. ขอบแผ่นธรณีภาคแยกออกจากกันเกิดจากการดันตัวของแมกมาในชั้นธรณีภาค ทำให้เกิดรอยแตกในชั้นหินแข็ง จนแมกมาสามารถถ่ายโอนความร้อนสู่ชั้นเปลือกโลกได้ อุณหภูมิและความดันของแมกมาจึงลดลงเป็นผลให้เปลือกโลกตอนบนทรุดตัวกลายเป็นหุบเขาทรุด ในเวลาต่อมาเมื่อมีน้ำไหลมาสะสมบริเวณรอยแตกเกิดเป็นทะเลและรอยแตกเกิดเป็นร่องลึก เมื่อแมกมาเคลื่อนตัวแทรกขึ้นมาตามรอยแตกจะทำให้แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรเคลื่อนตัวแยกออกไป ทั้งสองข้าง พื้นทะเลจะขยายกว้างออกไป เรียกกระบวนการนี้ว่า การขยายตัวของพื้นทะเล (sea floor spreading)และปรากฏเป็นเทือกเขากลางมหาสมุทร

ตัวอย่างแผ่นธรณีภาคแยกออกจากกัน

1. บริเวณทะเลแดง  

2. รอยแยกอัฟริกาตะวันออก

2. ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่เข้าหากันแนวที่แผ่นธรณีภาคชนกันหรือมุดซ้อนกันจะเป็นไปได้ 3 แบบคือ

               2.1 แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรจะมีแผ่นธรณีภาคแผ่นหนึ่งมุดลงใต้อีกแผ่นหนึ่ง ปลายของแผ่นที่มุดลงจะหลอมตัวกลายเป็นแมกมาและปะทุขึ้นมาบนแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรเกิดเป็นแนวภูเขาไฟกลางมหาสมุทร ตัวอย่างแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร  หมู่เกาะมาริอานาส์ อาลูเทียน    ญี่ปุ่น  ฟิลปปินส์ จะมีลักษณะเป็นร่องใต้ทะเลลึก

2.2 แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาค ภาคพื้นทวีปแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรซึ่งหนักกว่า จะมุดลงใต้แผ่นธรณีภาค ภาคพื้นทวีป ทำให้เกิดรอยคดโค้งเป็นเทือกเขาบนแผ่นธรณีภาค ภาคพื้นทวีป    ตัวอย่างแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร ชนกับแผ่นธรณีภาค ภาคพื้นทวีป อเมริกาใต้แถบตะวันตก  แนวชายฝั่งโอเรกอน  จะมีลักษณะเป็นร่องใต้ทะเลลึก

2.3 แผ่นธรณีภาค ภาคพื้นทวีปชนกับแผ่นธรณีภาค ภาคพื้นทวีปอีกแผ่นหนึ่ง

แผ่นธรณีภาคทั้งสองมีความหนามาก เมื่อชนกันจึงทำให้ส่วนหนึ่งมุดลงอีกส่วนหนึ่งเกยกันอยู่เกิดเป็นเทือกเขาสูงแนวยาวอยู่ในแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป ตัวอย่าง แผ่นธรณีภาค ภาคพื้นทวีปชนกับแผ่นธรณีภาค ภาคพื้นทวีปอีกแผ่นหนึ่ง

1. เทือกเขาหิมาลัย  ในทวีปเอเชีย

2. เทือกเขาแอลป์  ในทวีปยุโรป

3. ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนผ่านกันเนื่องจากอัตราการเคลื่อนตัวของแมกมาในชั้นเนื้อโลกไม่เท่ากันทำให้แผ่นธรณีภาคในแต่ละส่วนมีอัตราการเคลื่อนที่ไม่เท่ากันด้วย ทำให้เปลือกโลกใต้มหาสมุทรและบางส่วนของเทือกเขาใต้มหาสมุทรไถลเลื่อนผ่านและเฉือนกัน เกิดเป็นรอยเลื่อนเฉือนระนาบด้านข้างขนาดใหญ่ขึ้น สันเขากลางมหาสมุทรถูกรอยเลื่อนขึ้น  ตัดเฉือนเป็นแนวเหลื่อมกันอยู่ มีลักษณะเป็นแนวรอยแตกยาว  มีทิศทางตั้งฉากกับเทือกเขากลางมหาสมุทร  หรือร่องใต้ทะเลลึก  มักเกิดแผ่นดินไหวรุนแรงในระดับตื้น ๆระหว่างขอบของแผ่นธรณีภาคที่ซ้อนเกยกันในบริเวณภาคพื้นทวีปหรือมหาสมุทร  ตัวอย่างขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ผ่านกัน

1. รอยเลื่อนซานแอนเดรียส  ประเทศสหรัฐอเมริกา

2. รอยเลื่อนอัลไพน์   ประเทศนิวซีแลนด์

การค้นพบซากดึกดำบรรพ์

นักธรณีวิทยาได้สำรวจซากดึกดำบรรพ์ของพืชและสัตว์ในทวีปต่าง ๆ แล้วนำมาเทียบเคียงดูว่าเป็นพืชหรือสัตว์ของซีกโลกเหนือหรือซีกโลกใต้ อยู่ในภูมิอากาศร้อนหรือเย็น  ตลอดจนความเหมือนกันของชั้นหินที่พบซากเหล่านั้น เพราะถ้าเป็นหินที่เคยเกิดอยู่ในพื้นที่เดียวกัน  เมื่อแผ่นธรณีภาคแยกจากกันไป ลักษณะของซากดึกดำบรรพ์และโครงสร้างของหินก็ต้องเหมือนกัน

จากการสำรวจพบซากดึกดำบรรพ์ของต้นเฟิร์นชนิดหนึ่ง ชื่อ กลอสซอฟเทอริส(Glossopteris)ที่ทวีปอินเดีย อเมริกาใต้ อัฟริกา ออสเตรเลีย และทวีปแอนตาร์กติก เมื่อไปดูแผนที่โลกก็จะพบว่าแต่ละทวีปอยู่ไกลกันมากและมีลักษณะภูมิอากาศแตกต่างกัน แต่ในอดีตยังมีพืชชนิดเดียวกัน  จากการสำรวจยังพบซากดึกดำบรรพ์ของสัตว์เลื้อยคลานชื่อมีโซเซอรัส(Mesosuarus) ซึ่งโดยปกติจะดำรงชีวิตอยู่ตามลุ่มแม่น้ำจืดแต่กลับมาพบอยู่ในส่วนล่างของทวีปอัฟริกาและอเมริกาใต้ ซึ่งทวีปทั้งสองอยู่ห่างไกลกันและอยู่ติดทะเล และยังพบซากดึกดำบรรพ์ของลิงบางพันธุ์ทั้งในทวีปอเมริกาและอัฟริกาแถบฝั่งมหาสมุทรแอตแลนติก ที่เป็นเช่นนี้เพราะแต่เดิมทวีปทั้งสองนี้เชื่อมต่อเป็นผืนแผ่นดินเดียวกัน

หลักฐานอื่น ๆ

หลักฐานอื่นที่ยืนยันว่าเดิมแผ่นเปลือกโลกติดกันเป็นแผ่นเดียว  คือ

1.การเปลี่ยนแปลงของอากาศ ที่ทำให้เกิดการสะสมตัวของตะกอนในบริเวณต่าง ๆ ของ

โลกเช่น หินที่เกิดจากตะกอนธารน้ำแข็ง ซึ่งควรจะเกิดขึ้นบริเวณขั้วโลก แต่ปัจจุบันพบหินลักษณะนี้ในบริเวณชายฝั่งทะเลทางตอนใต้ของอัฟริกาและอินเดีย ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเดิมแผ่นเปลือกโลก

ติดกัน

2. สนามแม่เหล็กโลกโบราณ ในอดีตเหล็กที่เกิดปนอยู่กับแร่อื่น ๆ จะมีการเรียงตัวในรูปแบบที่เกิดจากการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กในขณะนั้น ต่อมาเมื่อเหล็กนั้นแข็งตัวกลายเป็น

หิน เหล็กนั้นจะมีสมบัติคล้ายเข็มทิศ เมื่อนำตัวอย่างหินซึ่งทราบตำแหน่ง(พิกัด) ที่เก็บ มาวัดหาค่ามุมเอียงเทของชั้นหิน  วัดค่าความเข้มของสนามแม่เหล็กในห้องปฏิบัติการ รวมทั้งคำนวณ

หาค่าต่าง ๆที่เกี่ยวข้อง จะได้ข้อมูลเบื้องต้นของภาวะแม่เหล็ก

ในอดีตกาล เช่นทิศทาง และความเข็มของสนามแม่เหล็กเมื่อนำข้อมูลมาเขียนกราฟ จะสามารถหาค่าภาวะแม่เหล็กโบราณ ค่าละติจูดโบราณ ตำแหน่งและ

ขั้วแม่เหล็กโบราณได้ ค่าต่าง ๆ เหล่านี้จะถูกแปลความหมายและคำนวณหาตำแหน่งดั้งเดิมของพื้นที่ในอดีต เพื่อเป็นหลักฐานยืนยันถึงการเคลื่อนที่ของแผ่นทวีปต่าง ๆ

จากข้อมูลและหลักฐานต่าง ๆ ที่ได้จากการศึกษาค้นคว้ามาจะเห็นว่า ทวีปทั้งหลายที่มนุษย์อาศัยอยู่นี้ไม่ได้มีสภาพอยู่นิ่งกับที่ แต่สามารถเคลื่อนที่ได้ มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน มีผลทำให้พื้นผิวโลกชั้นธรณีภาคแบ่งออกเป็นแผ่นธรณีภาคขนาดต่าง ๆ กัน ทุกแผ่นกำลังเคลื่อนที่ แต่อัตราการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาคนั้นวัดค่าได้ยาก เพราะการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาคนั้นช้ามาก