โลกและการเปลี่ยนแปลง

โลกและการเปลี่ยนแปลง

          มนุษย์พยายามที่จะศึกษาและทำความเข้าใจถึงกระบวนการการเปลี่ยนแปลงของโลกเพื่อหาสาเหตุและวิธีป้องกันผลกระทบต่างๆ ทำให้เกิดทฤษฎีขึ้นหลายทฤษฎี แต่ทฤษฎีที่เป็นที่ยอมรับในปัจจุบัน คือ ทฤษฎีธรณีแปรสัญฐาน(plate tectonic theory) โดยทฤษฎีนี้มีแนวคิดจากทฤษฎีทวีปเลื่อนของAlfred Wegener และทฤษฎีการแผ่ขยายพื้นสมุทรของHarry H. Hess

ทฤษฎีธรณีแปรสัญฐาน(Plate tectonic theory)
            หรือเรียกอีกอย่างนึงว่าทฤษฎีทวีปเลื่อน เสนอโดยนักอุตุนิยมวิทยาชาวเยอรมันAlfred Wegener โดยตั้งสมมุติฐานว่า แผ่นดินทั้งหมดบนโลกแต่เดิมเป็นแผ่นดินผืนเดียวดันเรียกว่า "พันเจีย(Pangaea)" เป็นภาษากรีกแปลว่า "แผ่นดินทั้งหมด"

            Pangaea เป็นพื้นที่ทวีปจากขั้วโลกเหนือจรดขั้วโลกใต้ล้อมรอบด้วยมหาสมุทรพันทาลัสซา ซึ่งแบ่งเป็น2ทวีป คือ เหนือเส้นศูนย์สูตรคือ ลอเรเซีย  ใต้เส้นศูนย์สูตรคือ กอนด์วานา

             ลอเรเซีย(Laurasia) ประกอบด้วย อเมริกาเหนือ กรีนแลนด์ และทวีปยูเรเซีย(ยกเว้นอินเดีย)

             กอนด์วานา(Gondwana land) ประกอบด้วย อเมริกาใต้ แอฟริกา แอนตาร์กติกา ออสเตรเลีย อินเดีย และเกาะมาดากัสการ์

หลักฐานที่Alfred Wegenerใช้อ้างในการสนับสนุนทฤษฎีของตน
1.   รอยต่อของแผ่นธรณีภาค รูปร่างของทวีปบางทวีปเชื่อมต่อกันได้พอดี โดยในปีพ.ศ.2508 Sir Edward Bullard ได้ใช้ขอบทวีปที่ระดับความลึก2,000จากระดับน้ำทะเล(เนื่องจากไม่ถูกกัดเซาะและมีตะกอนสะสมมาก)       
***สาเหตุที่ทวีปต่อกันไม่สมบูรณ์มาจากการกัดเซาะชายฝั่งและการสะสมของตะกอนทำให้ขอบทวีปเปลี่ยนไป
2.   ความคล้ายคลึงของกลุ่มหินและแนวภูเขา กลุ่มหินในอเมริกาใต้ แอนตาร์กติกา แอฟริกา ออสเตรเลีย และอินเดีย เป็นหินในยุคคาร์บอนิเฟอรัส-ยุคจูแรสซิก(359-146ล้านปีก่อน
3.   หินที่เกิดจากการสะสมตัวของตะกอนจากธารน้ำแข็ง พบหลักฐานที่ว่าแผ่นดินที่เคยเป็นส่วนหนึ่งของกอนด์วานาถูกน้ำแข็งปกคลุมและเมื่อนำหินที่เกิดจากน้ำแข็งที่มีอายุเดียวกันก็สอดคล้องกับทิศการเคลื่อนของน้ำแข็งโดยสังเกตจากรอยครูดในหิน นักวิทยาศาสตร์เรียกยุกนี้ว่า Karoo Ice Ag
4.   หลักฐานจากซากดึกดำบรรพ์ มีการพบซากดึกดำบรรพ์ 4 ประเภทคือ Mesosaurus Lystrosaurus Cynognathus และGlossopteris

• Mesosaurus เป็นสัตว์น้ำจืดไม่สามารถเดินทางข้ามมหาสมุทรได้
• Lystrosaurus , Cynognathus เป็นสัตว์เลื้อยคลานที่อยู่บนบก ไม่สามารถข้ามมหาสมุทรได้
• Glossopteris เป็นเฟิร์นมีเมล็ดสืบพันธ์โดยใช้สปอร์อาศัยแรงลมจึงกระจายพันธ์ได้เป็นวงกว้างแต่ไม่สามารถข้ามทวีปและไม่สามารถอยู่รอดในมหาสมุทรได้

5.   อายุหินบริเวณพื้นมหาสมุทร จากการสำรวจมหาสมุทรแอตแลนติกและอินเดียพบหินบะซอลต์บริเวณหุบเขาทรุดและรอยแยกของสันหุบเขาใต้สมุทร นักวิทยาศาสตร์อธิบายว่าเมื่อแผ่นธรณีแยกออกจากกันเนื้อของหินบะซอลต์จากส่วนล่างจะแทรกขึ้นมาตรงรอยแยกเป็นธรณีใหม่ ดังนั้นหินที่อยู่ใกล้รอยแยกอายุจะน้อย  หินที่ไกลรอยแยกอายุจะมาก
6.   ภาวะแม่เหล็กโลกบรรพกาล สนามแม่เหล็กโลกในอดีตศึกษาจากหินบะซอลต์ที่มีแร่แมกนีไทต์ เนื่องจากอะตอมของเหล็กในแร่แมกนีไทต์จะถูกเหนี่ยวนำโดยสนามแม่เหล็กโลกให้ทีการเรียงตัวในทิศเดียวกับเส้นแม่เหล็กและมันจะบันทึกทิศทางของเส้นแรงแม่เหล็กโลกในยุคสมัยนั้น ซึ่งจะเห็นได้ว่าเส้นแรงแม่เหล็กโลกสลับทิศทางไปมาในทุกๆ หลายแสนปี เนื่องจากสนามแม่เหล็กโลกสลับขั้วไปมา นักวิทยาสาสตร์กล่าวว่าสนามแม่เหล็กในอดีตมีทิศทางตรงกันข้ามกับปัจจุบัน

กระบวนการที่ทำให้เกิดการเคลื่ยนที่ของแผ่นธรณี

• วงจรการพาความร้อน เกิดจากการถ่ายโอนความร้อนภายในโลก โดยเมื่อสารร้อนมีอุณหภูมิลดลงจะมีความหนาแน่นมากขึ้นและจมลงสู่ชั้นเนื้อโลก

ลักษณะการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค

1.   แผ่นธรณีเคลื่อนที่แยกออกจากกัน   เกิดขึ้นจากแรงดันในชั้นฐานธรณีภาค ดันให้แผ่นธรณีโก่งตัวขึ้นจนเกิดรอยแตก แมกมาอยู่ภายในดันตัวออก ทำให้แผ่นธรณีเคลื่อนที่แยกจากกัน ทำให้เกิดแผ่นดินไหวไม่รุนแรง รอยต่อซึ่งเกิดจากแผ่นธรณีเคลื่อนที่ออกจากกันมี 2 ลักษณะ คือ แผ่นธรณีทวีปเคลื่อนที่ออกจากกัน และ แผ่นธรณีมหาสมุทรเคลื่อนที่ออกจากกัน

• แผ่นธรณีทวีปเคลื่อนที่ออกจากกัน แรงดันในชั้นฐานธรณีภาคดันให้แผ่นธรณีทวีปโก่งตัวจนเกิดรอยแตกและทรุดตัวลงกลายเป็น "หุบเขาทรุด" (Rift valley)  แมกมาผลักให้แผ่นธรณีแยกออกจากกัน กระบวนการนี้เรียกว่า "การขยายตัวของพื้นที่ทะเล" เช่น ทะเลสาบมาลาวี ในทวีปแอฟริกา และ ทะเลแดง ซึ่งกันระหว่างทวีปแอฟริกากับคาบสมุทรอาหรับ

• แผ่นธรณีมหาสมุทรเคลื่อนที่ออกจากกัน แรงดันในชั้นฐานธรณีภาคดันให้แผ่นธรณีมหาสมุทรยกตัวขึ้นเป็นสันเขาใต้สมุทร (Mid oceanic ridge) แล้วเกิดรอยแตกที่ส่วนยอด แมกมาผลักให้แผ่นธรณีมหาสมุทรแยกออกจากกัน ตัวอย่างเช่น สันเขาใต้มหาสมุทรแอตแลนติก

***เปลือกโลกเคลื่อนที่ออกจากแหล่งกำเนิดในอัตราเฉลี่ย 10 กิโลเมตรต่อล้านปี หรือ 1 เซนติเมตรต่อปี  เปลือกโลกบริเวณใกล้รอยแยกมีอายุน้อยกว่าเปลือกโลกที่อยู่ห่างออกไป  เส้นแรงแม่เหล็กโลกสลับทิศทางไปมาในทุกๆ หลายแสนปี

2.   แผ่นธรณีเคลื่อนที่เข้าหากัน รอยต่อของแผ่นธรณีเคลื่อนที่เข้าหากัน เกิดขึ้นในบริเวณที่แผ่นธรณีปะทะกันซึ่งเรียกว่า "เขตมุดตัว" (Subduction zone) ***จะทำให้เกิดแผ่นดินไหวอย่างรุนแรง  หากแนวปะทะเกิดขึ้นใต้มหาสมุทรจะทำให้เกิดคลื่นสึนามิ  รอยต่อของแผ่นธรณีเคลื่อนที่เข้าหากันมี 3 รูปแบบ คือ แผ่นธรณีมหาสมุทรชนกัน แผ่นธรณีมหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีทวีป และแผ่นธรณีทวีปชนกัน

• แผ่นธรณีมหาสมุทรชนกัน แผ่นธรณีมหาสมุทรเกิดขึ้นและเคลื่อนที่ออกจากจุดกำเนิด แรงขับดันจากเซลล์การพาความร้อน ทำให้แผ่นธรณีมหาสมุทรสองแผ่นเคลื่อนที่ปะทะกัน แผ่นธรณีที่มีอายุมากกว่ามีอุณหภูมิต่ำกว่าและมีความหนาแน่นมากกว่าจะจมตัวลงในเขตมุดตัว ทำให้เกิดร่องลึกก้นสมุทร เมื่อแผ่นธรณีจมตัวลง เปลือกมหาสมุทรที่มีจุดหลอมเหลวต่ำจะหลอมเป็นหินหนืดและลอยตัวขึ้นสู่ผิวโลกทำให้เกิดเป็นหมู่เกาะภูเขาไฟ เรียงตัวขนานกับแนวร่องลึกก้นสมุทร  หินปูนที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตใต้ทะเล เช่น ปะการัง เป็นตะกอนคาร์บอนเนตมีจุดเดือดต่ำ เมื่อถูกความร้อนจะเปลี่ยนสถานะเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ลอยตัวสูงขึ้นปลดปล่อยออกทางปล่องภูเขาไฟ ทำให้เกิดการหมุนเวียนของวัฏจักรคาร์บอนและธาตุอาหาร  ตัวอย่างหมู่เกาะภูเขาไฟที่เกิดขึ้นด้วยกระบวนการนี้ ได้แก่ หมู่เกาะฟิลิปปินส์ และ หมู่เกาะญี่ปุ่น

• แผ่นธรณีมหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีทวีป แผ่นธรณีมหาสมุทรเป็นหินบะซอลต์มีความหนาแน่นมากกว่าแผ่นธรณีทวีปซึ่งเป็นหินแกรนิต  ทำให้เมื่อปะทะกันแผ่นธรณีมหาสมุทรจะจมตัวลงและหลอมละลายเป็นหินหนืด และหินหนืดจะยกตัวขึ้นดันเปลือกโลกทวีปให้กลายเป็นเทือกเขาสูง เกิดแนวภูเขาไฟเรียงรายตามชายฝั่ง ขนานกับร่องลึกก้นสมุทร เช่น เทือกเขาแอนดีส บริเวณชายฝั่งตะวันตกของทวีปอเมริกาใต้ 

• แผ่นธรณีทวีปชนกัน เมื่อแผ่นธรณีทวีปปะทะกัน แผ่นหนึ่งจะมุดตัวลง อีกแผ่นหนึ่งจะถูกยกเกยสูงขึ้น กลายเป็นเทือกเขาที่สูงมาก เป็นแนวยาวขนานกับแนวปะทะ เช่น  เทือกเขาหิมาลัย ในประเทศเนปาล,  เทือกเขาแอลป์ ในทวีปยุโรป

3.   แผ่นธรณีเคลื่อนผ่านกัน วงจรพาความร้อนและแรงดัน-แรงดึงที่เกิดบริเวณเขตมุดตัวส่งผลให้แผ่นธรณีไถลเคลื่อนผ่านกันในแนวตั้งฉากกับสันเขาใต้สมุทรและร่องใต้ทะเลลึก เกิดเป็น"รอยเลื่อนทรานสฟอร์ม(Transform fault)" ปรากฏการณ์นี้ทำให้เกิดแผ่นดินไหวในระดับตื้นมีความรุนแรงปานกลาง ถ้าเกิดขึ้นบนแผ่นดินจะทำให้ถนนขาด สายน้ำเปลี่ยนทิศทางการไหล หรือทำให้เกิดหน้าผาและน้ำตก เช่น บริเวณสันเขากลางมหาสมุทรแอตเลนติก  รอยเลื่อนซานแอนเดรีย 

การเปลี่ยนลักษณะของเปลือกโลก

1.   ชั้นหินคดโค้ง เกิดจากผลของความเค้น รูปแบบการโค้งมี 2 ประเภท คือ ชั้นหินโค้งรูปประทุน(Anticline) และ ชั้นหินคดโค้งรูปประทุนหงาย(Syncline)

2.   รอยเลื่อน แบ่งออกเป็น 3 ประเภท

• รอยเลื่อนปกติ(normal fault) หินเพดานมีการเคลื่อนที่ลงโดยระนาบรอยเลื่อนจะมีมุมเทมากกว่า 45 องศา
• รอยเลื่อนย้อน(Reverse fault) หินเพดานเคลื่อนที่ขึ้น โดยปกติจะมีมุมเทมากกว่า 45 องศา แต่ถ้าค่ามุมเทน้อยกว่า 45 องศา จะเรียกว่า "รอยเลื่อนย้อนมุมต่ำ"
• รอยเลื่อนตามแนวระดับ(Strike-slip fault) มุมเทมีค่ามากกว่า 90 องศา หินเคลื่อนที่แนวระดับกับระนาบรอยเลื่อน