การเคลื่อนตัวของเปลือกโลก

Written by pron_one on . Posted in ทั่วไป, ธรณีวิทยา, วิทยาศาสตร์




หน้าที่ 1 - 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



แสดงความคิดเห็น