การเคลื่อนตัวของเปลือกโลก

การเคลื่อนตัวของเปลือกโลก

ขอขอบคุณโครงการการเรียนรู้ในเรื่องวิทยาศาสตร์ โลกและดาราศาสตร์
ภายใต้ความร่วมมือระหว่าง LESA โครงการวิจัยโดยหอดูดาวเกิดแก้ว, สำนักงานกองทุนกองทุนสนับสนุนการวิจัย(สกว.),
จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และวิชาการดอทคอม
http://203.114.105.84/virtual/lesa/index1.htm


               เปลือกโลกมิได้ เป็นแผ่นเดียวต่อเนื่องติดกันดังเช่นเปลือกไข่   หากแต่เหมือนเปลือกไข่แตกร้าว มีแผ่นหลายแผ่นเรียงชิดติดกันเรียกว่า “เพลต” (Plate) ซึ่งมีอยู่ประมาณ 20 เพลต เพลตที่มีขนาดใหญ่ ได้แก่ เพลตแปซิฟิก เพลตอเมริกาเหนือ เพลตอเมริกาใต้ เพลตยูเรเซีย เพลตแอฟริกา เพลตอินโด-ออสเตรเลีย และเพลตแอนตาร์กติก เป็นต้น  เพลตแปซิฟิกเป็นเพลตที่ใหญ่ที่สุดและไม่มีเปลือกทวีป กินอาณาเขตหนึ่งในสามของพื้นผิวโลก  เพลตทุกเพลตเคลื่อนตัวเปลี่ยนแปลงขนาดและรูปร่างอยู่ตลอดเวลา (ดูภาพที่ 1)


ภาพที่ 1  การเคลื่อนตัวของเพลต

กระบวนการเคลื่อนตัวของเปลือกโลก 
               เพลตประกอบด้วยเปลือกทวีปและเปลือกมหาสมุทรวางตัวอยู่บนแมนเทิลชั้นบนสุด ซึ่งเป็นของแข็งในชั้นลิโทสเฟียร์ ลอยอยู่บนหินหนืดร้อนในชั้นแอสทีโนสเฟียร์อีกทีหนึ่ง  หินหนืด (Magma) เป็นวัสดุเนื้ออ่อนเคลื่อนที่หมุนเวียนด้วยการพาความร้อนภายในโลก คล้ายการเคลื่อนตัวของน้ำเดือดในกาต้มน้ำ  การเคลื่อนตัวของวัสดุในชั้นแอ สทีโนสเฟียร์ทำให้เกิดการเคลื่อนตัวเพลต (ดูภาพที่ 2)  เราเรียกกระบวนการเช่นนี้ว่า “ธรณีแปรสัณฐาน” หรือ “เพลตเทคโทนิคส์” (Plate Tectonics)


ภาพที่ 2  กระบวนการธรณีแปรสัณฐาน

               • การพาความร้อนจากภายในของโลกทำให้วัสดุในชั้นแอสทีโนสเฟียร์ (Convection cell) ลอยตัวดันพื้นมหาสมุทรขึ้นมากลายเป็น “สันกลางมหาสมุทร” (Mid-ocean ridge)  หินหนืดร้อนหรือแมกม่าซึ่งโผล่ขึ้นมาผลักพื้นมหาสมุทรให้เคลื่อนที่ขยายตัว ออกทางข้าง
               • เนื่องจากเปลือกมหาสมุทรมีความหนาแน่นมากกว่าเปลือกทวีป  ดังนั้นเมื่อเปลือกมหาสมุทรชนกับเปลือกทวีป  เปลือกมหาสมุทรจะมุดตัวต่ำลงกลายเป็น “เหวมหาสมุทร” (Trench)  และหลอมละลายในแมนเทิลอีกครั้งหนึ่ง  
               • มวลหินหนืดที่เกิดจากการรีไซเคิลของเปลือกมหาสมุทรที่จมตัวลง เรียกว่า “พลูตอน” (Pluton) มีความหนาแน่นน้อยกว่าเปลือกทวีป จึงลอยตัวแทรกขึ้นมาเป็นแนวภูเขาไฟ เช่น เทือกเขาแอนดีสทางฝั่งตะวันตกของทวีปอเมริกาใต้


ภาพที่ 3  รอยต่อของเพลต

รอยต่อของขอบเพลต (Plate boundaries) 
               • เพลตแยกจากกัน (Divergent) เมื่อแมกม่าในชั้นแอสทีโนสเฟียร์ดันตัวขึ้น ทำให้เพลตจะขยายตัวออกจากกัน  แนวเพลตแยกจากกันส่วนมากเกิดขึ้นในบริเวณสันกลางมหาสมุทร  (ภาพที่ 3)
               • เพลตชนกัน (Convergent) เมื่อเพลตเคลื่อนที่เข้าชนกัน เพลตที่มีความหนาแน่นสูงกว่าจะมุดตัวลงและหลอมละลายในแมนเทิล ส่วนเพลตที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าจะถูกเกยสูงขึ้นกลายเป็นเทือกเขา เช่น เทือกเขาหิมาลัย เกิดจากการชนกันของเพลตอินเดียและเพลตเอเชีย  เทือกเขาแอพพาเลเชียน เกิดจากการชนกันของเพลตอเมริกาเหนือกับเพลตแอฟริกา
               • รอยเลื่อน  (Transform fault)  เป็นรอยเลื่อนขนาดใหญ่ มักเกิดขึ้นในบริเวณเทือกเขากลางมหาสมุทร  แต่บางครั้งก็เกิดขึ้นบริเวณชายฝั่ง เช่น รอยเลื่อนแอนเดรียส์ ที่ทำให้เกิดแผ่นดินไหวในรัฐแคลิฟอร์เนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา เกิดจากการเคลื่อนที่สวนกันของเพลตอเมริกาเหนือและเพลตแปซิฟิก

วัฏจักรวิลสัน
               หินบนเปลือกโลกส่วนใหญ่มีอายุน้อยไม่กี่ร้อยล้านปี เมื่อเทียบกับโลกซึ่งมีอายุประมาณ 4,000 ล้านปี และเปลือกโลกก็มีการเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา นักธรณีวิทยาชาวแคนาดาชื่อ ทูโซ วิลสัน ได้ตั้งสมมติฐานไว้ว่า เพลตขนาดใหญ่ถูกทำลายและสร้างขี้นใหม่ในลักษณะรีไซเคิลทุกๆ 500 ล้านปี  เนื่องจากโลกของเรามีเส้นรอบวงยาวประมาณ 40,000 กิโลเมตร  จึงคำนวณได้ว่า เพลตเคลื่อนที่ด้วยความเร็วปีละ 4 เซนติเมตร  ดังนั้นเพลตสองเพลตซึ่งแยกตัวออกจากกันในซีกโลกหนึ่ง จะเคลื่อนที่ไปชนกันในซีกโลกตรงข้ามโดยใช้เวลาประมาณ 500 ล้านปี   ดูรายละเอียดในภาพที่ 4


ภาพที่ 4  วัฏจักรวิลสัน

               • ภาพที่ 4 ก. เพลตเกิดขึ้นใหม่จากการโผล่ขึ้นของแมกม่าในจุดร้อนใต้มหาสมุทร แมกมาดันเปลือกทวีปทั้งสองแยกจากกัน และเคลื่อนที่ไปชนเปลือกมหาสมุทรในซีกโลกฝั่งตรงข้ามซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่าและจมตัวลง  การชนกันทำให้มหาสมุทรทางด้านตรงข้ามมีขนาดเล็กลง 
               • ภาพที่ 4 ข. เปลือกทวีปชนกันทำให้เกิดทวีปขนาดยักษ์ในซีกโลกหนึ่ง และอีกซีกโลกหนึ่งกลายเป็นมหาสมุทรขนาดยักษ์เช่นกัน  
               • ภาพที่ 4 ค. เมื่อเวลาผ่านไปเปลือกโลกเกิดการแยกตัวเนื่องจากจุดร้อนข้างใต้  ทำให้เกิดเปลือกมหาสมุทรอันใหม่ ดันเปลือกทวีปให้แยกตัวจากกัน และเคลื่อนที่ไปชนกับเปลือกมหาสมุทรในซีกตรงข้ามที่เย็นกว่า ทำให้มหาสมุทรทางด้านตรงข้ามมีขนาดเล็กลง  และในที่สุดเปลือกทวีปทั้งสองจะชนกัน เป็นอันครบกระบวนการของวัฏจักรวิลสัน


ภาพที่ 5  โลกเมื่อ 200 ล้านปีก่อน

ทวีปในอดีต
               เมื่อมองดูแผนที่โลก  หากเราตัดส่วนที่เป็นพื้นมหาสมุทรออก จะพบว่าส่วนโค้งของขอบแต่ละทวีปนั้น  โค้งรับกันราวกับนำมาเลื่อนต่อกันได้เสมือนเกมส์ต่อแผนภาพ (Jigsaw หรือ puzzle)  นักธรณีวิทยาพบว่า ตามบริเวณแนวรอยต่อของเพลตต่างๆ มักเป็นที่ตั้งของเทือกเขาสูงและภูเขาไฟ ทั้งบนทวีปและใต้มหาสมุทร การศึกษาการเคลื่อนที่ของเปลือกโลกด้วยทฤษฎีเพลตเทคโทนิคส์  ประกอบกับร่องรอยทางธรณีวิทยาในอดีตพบว่า เมื่อ 200 ล้านปีก่อน ทุกทวีปอยู่ชิดติดกันเป็นแผ่นดินขนาดใหญ่เรียกว่า “แพนเจีย” (Pangaea)  โดยมีดินแดนทางตอนเหนือชื่อ “ลอเรเซีย” (Lawresia)  และดินแดนทางใต้ชื่อ “กอนด์วานา” (Gonwana) ซึ่งแบ่งแยกด้วยทะเลเททิส   ดังที่แสดงในภาพที่ 5


ภาพที่ 6  สภาพภูมิอากาศในอดีตสีเขียวคือป่าเขตร้อน สีขาวคือธารน้ำแข็ง

               ภาพที่ 6 แสดงให้เห็นว่าเมื่อ 200 ล้านปีก่อน   ทางตอนใต้ของทวีปอเมริกาใต้ แอฟริกา อินเดีย ออสเตรเลีย เคยอยู่ชิดติดกับทวีปแอนตาร์กติกในบริเวณขั้วใต้ ซึ่งเป็นเขตหนาวเย็น โดยมีหลักฐานเป็นร่องรอยของธารน้ำแข็งในอดีต  ในขณะที่ตอนใต้ของทวีปอเมริกาเหนือ ยุโรป และเอเชีย มีหลักฐานบ่งชี้ว่า เคยเป็นเขตร้อนแถบศูนย์สูตรมาก่อน เนื่องจากอุดมสมบูรณ์ด้วยถ่านหินและน้ำมัน ซึ่งเกิดจากการทับถมของพืชในอดีต  ประกอบกับหลักฐานทางฟอสซิลในภาพที่ 7 แสดงให้เห็นว่า เมื่อครั้งก่อนแผ่นดินเหล่านี้เคยอยู่ชิดติดกัน  พืชและสัตว์บางชนิดจึงแพร่ขยายพันธุ์บนดินแดนเหล่านี้ในอดีต


ภาพที่ 7  การแพร่พันธุ์ของสัตว์ในอดีต

tags :

บทความอื่นๆ

หลักการใช้ in, on, at ในภาษาอังกฤษอย่างไรไม่ให้พลาด

หลักการใช้ in, on, at ในภาษาอังกฤษอย่างไรไม่ให้พลาด new post

ช็อตเด็ด!!! เสวนาทะลุมิติวิทยาศาสตร์กับ Interstellar ตอน สัมพัทธภาพพิเศษ กับ มายาคติของ อดีต ปัจจุบัน และอนาคต

ช็อตเด็ด!!! เสวนาทะลุมิติวิทยาศาสตร์กับ Interstellar ตอน สัมพัทธภาพพิเศษ กับ มายาคติของ อดีต ปัจจุบัน และอนาคต

ช็อตเด็ด!!! เสวนาทะลุมิติวิทยาศาสตร์กับ Interstellar ตอน กาลอวกาศและขนมปังลูกเกด

ช็อตเด็ด!!! เสวนาทะลุมิติวิทยาศาสตร์กับ Interstellar ตอน กาลอวกาศและขนมปังลูกเกด

ช็อตเด็ด!!! เสวนาทะลุมิติวิทยาศาสตร์กับ Interstellar ตอน เวลาคือมิติที่สี่

ช็อตเด็ด!!! เสวนาทะลุมิติวิทยาศาสตร์กับ Interstellar ตอน เวลาคือมิติที่สี่

เที่ยวสนุกสไตล์ Sci trip on tour:  ฟอสซิลสัตว์ทะเลบนก้อนหินมาจากไหน และ อะไรคือน้องวัว?

เที่ยวสนุกสไตล์ Sci trip on tour: ฟอสซิลสัตว์ทะเลบนก้อนหินมาจากไหน และ อะไรคือน้องวัว?