ธรณีวิทยาของแผ่นเปลือกโลก

  ผิวโลกบริเวณต่างๆ มีลักษณะต่างกันบางแห่งเป็นที่ราบ บางแห่งเป็นภูเขา บางแห่งเป็นหุบเหว และบางแห่งเป็นทะเลหรือมหาสมุทร นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ชื่ออัลเฟรด เวเจเนอร์ ได้เสนอแนวคิดเกี่ยวกับเปลือกโลกว่า เมื่ออดีตประมาณ 225 ล้านปี ผิวโลกส่วนที่เป็นแผ่นดินที่ยื่นขึ้นมาจากผิวน้ำมีเพียงทวีปเดียว เป็นทวีปที่ใหญ่มาก เขาได้ตั้งชื่อทวีปนี้ว่า แพงเจีย (Pangaea)

เมื่อ 200 - 135 ล้านปีที่แล้ว แยกออกเป็น 2 ทวีปใหญ่ คือ ลอเรเชีย ทางตอนเหนือ และกอนด์วานาทางตอนใต้ และเมื่อ 135 - 65 ล้านปีที่แล้ว ลอเรเชียเริ่มแยกเป็นอเมริกาเหนือ และแผ่นยูเรเชีย ส่วนกอนด์วานาจะแยกเป็น อเมริกาใต้ แอฟริกา ออสเตรเลีย แอนตาร์กติก และอินเดีย

นักธรณีวิทยาแบ่งแผ่นธรณีภาคของโลกออกเป็น 2 ประเภท คือ แผ่นทวีปและแผ่นมหาสมุทรทั้ง 2 ประเภทรวมกันมี 13 แผ่น (กระทรวงศึกษาธิการ, 2546: 50)

-แผ่นทวีป เช่น แผ่นยูเรเชีย อินเดีย อเมริกาเหนือ อเมริกาใต้ อแฟริกา อาระเบีย

-แผ่นมหาสมุทร เช่น แผ่นแปซิฟิก แอนตาร์กติก คาริบเบีย คอคอส นาสกา

จากข้อมูลในปัจจุบันจะเห็นว่า ทวีปต่างๆ อยู่กระจายไปตามส่วนต่างๆ ของโลกโดยมีมหาสมุทรและทะเล คั่นอยู่ระหว่างทวีปเหล่านั้น และข้อมูลที่ได้จากการศึกษาค้นคว้า ในเวลาต่อๆ มาพบว่าทวีปหรือแผ่นเปลือกโลกทั้งหลายมิได้อยู่กับที่ แต่จะมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลา

การศึกษาของนักธรณีวิทยาพบว่า สิ่งต่างๆ ที่ประกอบกันเป็นเปลือกโลกนั้น มิได้อยู่รวมติดกันเป็นแผ่นเดียวโดยตลอด แต่จะมีรอยแยกอยู่ทั่วไป ซึ่งรอยแยกเหล่านี้ส่วนใหญ่จะอยู่ลึกลงไปจากผิวโลก จึงทำให้สามารถแบ่งเปลือกโลกเป็นแผ่น ๆ เรียกว่า แผ่นเปลือกโลก นักธรณีวิทยาบ่งชี้ว่า มีแผ่นเปลือกโลกขนาดใหญ่ 6 แผ่นและแผ่นเปลือกโลกขนาดเล็กอีกหลายแผ่น

เปลือกโลกประกอบด้วยแผ่นเปลือกโลกขนาดใหญ่ 6 แผ่นดังนี้

1.แผ่นยูเรเซีย

เป็นแผ่นเปลือกโลกที่รองรับทวีปเอเซียและทวีปยุโรป และพื้นน้ำ บริเวณใกล้เคียง

2.แผ่นอเมริกา

เป็นแผ่นเปลือกโลกที่รองรับทวีปอเมริกาเหนือและอออเมริกาใต้ แล พื้นน้ำครึ่งซีกตะวันตกของมหาสมุทรแอตแลนติก

3.แผ่นแปซิฟิก

เป็นแผ่นเปลือกโลกที่รองรับมหาสมุทรแปซิฟิก

4.แผ่นออสเตรเลีย

เป็นแผ่นเปลือกโลกที่รองรับทวีปออสเตรเลียและประเทศอินเดีย และพื้นน้ำระหว่างประเทศออสเตรเลียกับประเทศจีน

5.แผ่นแอนตาร์กติก

เป็นแผ่นเปลือกโลกที่รองรับทวีปแอนตาร์กติก แและพื้นน้ำโดยรอบ

6.แผ่นแอฟริกา

เป็นแผ่นเปลือกโลกที่รองรับทวีปแอฟริกา และพื้นน้ำรอบๆ ทวีปแอฟริกา

เพลตเหล่านี้มีรูปทรงรับกันตามรอยต่อของเพลต รอยต่อของเพลตเหล่านี้แบ่งออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่

 1.สันเขาในมหาสมุทร (oceanic ridges) เป็นรอยต่อที่เพลตเคลื่อนที่แยกกัน โดยมีหินละลายปะทุขึ้นมาตามรอยแยก ก่อเกิดเป็นเปลือกโลกรุ่นใหม่

2.รอยเลื่อนแปรสภาพ (transform faults) เป็นรอยต่อที่เพลตเคลื่อนที่เฉียดกัน

3.เขตมุดตัวของเปลือกโลก (subduction zones) เป็นรอยต่อที่เพลตเคลื่อนที่ปะทะกัน แล้วเพลตหนึ่งมุดตัวลงข้างใต้อีกเพลตหนึ่ง ทำให้เปลือกโลกส่วนที่มุดนั้น หายลงไปในชั้นแมนเทิล

ทั้งนี้ รอยต่อของเพลตที่ซับซ้อนที่สุด เป็นรอยต่อที่เพลตสามเพลตปะทะกัน เรียกว่า “รอยต่อสามผสาน” (triple junction) รอยต่อลักษณะนี้อาจประกอบด้วยรอยต่อต่างๆ ทั้งสามประเภทผสมผสานกัน และแผ่นดินไหวส่วนใหญ่เกิดขึ้นตามแนวรอยต่อระหว่างเพลต แม้รอยต่อระหว่างเพลตมีอยู่ด้วยกัน 3 ประเภทก็ตาม แต่เราแบ่งแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นตามแนวรอยต่อเหล่านี้ออกเป็น 4 ประเภท คือ

1..แผ่นดินไหวตื้น ที่เกิดขึ้นบริเวณสันเขาในมหาสมุทร

2.แผ่นดินไหวตื้น ที่เกิดขึ้นตามรอยเลื่อนแปรสภาพ เช่น รอยเลื่อนซานอันเดรียส ทางด้านตะวันตกของทวีปอเมริกาเหนือ

3.แผ่นดินไหวตื้น แผ่นดินไหวลึกปานกลาง และแผ่นดินไหวลึก ที่เกิดขึ้นตามแนวมุดตัวของเปลือกโลก บริเวณแนวโค้งภูเขาไฟ

4.แผ่นดินไหวตื้น แผ่นดินไหวลึกปานกลาง และแผ่นดินไหวลึก ที่เกิดขึ้นตามแนวเทือกเขาสำคัญ ๆ เช่น เทือกเขาหิมาลัย เทือกเขาฮินดูกูฏ แนวแผ่นดินไหวนี้เริ่มจากบริเวณเมดิเตอเรเนียน จนเกือบถึงประเทศจีน

เมื่อ “เพลตเทคโทนิกส์” แยกออกจากกันตามแนวแกนของสันเขากลางมหาสมุทร ขณะที่เพลตแยกออกจากกัน มีรอยเลื่อนและการปะทุของลาวา ปรากฏขึ้นตรงรอยแยก ก่อให้เกิดภูเขาและผาชันตามแนวดังกล่าว บริเวณนี้เป็นแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว แนวภูเขาไฟ แถบแม่เหล็กสลับขั้วในหิน 2 ด้านของรอยแยก มีการไหลถ่ายความร้อนปริมาณสูงกว่าบริเวณอื่นบนเปลือกโลกหลายเท่า และการยกตัวของภูมิประเทศ พบว่าภูเขาไฟกว่า 200 แห่ง เรียงรายอยู่ตามแนวยกตัวของพื้นทะเล ภูเขาไฟหลายแห่งยังมีพลัง การไหลถ่ายความร้อนมีปริมาณสูงมาก

นอกจากนี้ยังปรากฏรอยแยกขนาดใหญ่อันเกิดจากแรงดึงนี้ ตามแนวยกตัวบริเวณเกาะไอซ์แลนด์เป็นจำนวนมาก สามารถมองเห็นได้ชัดเจน เมื่อมีการเคลื่อนที่ขึ้นลงตรงรอยแยกเหล่านี้ ก่อให้เกิดสันเขาบล็อกรอยเลื่อน (fault block ridges) เรียงรายคล้ายขั้นบันไดยักษ์ไปตามร่องหุบเขา แม้ลาวามีการปะทุขึ้นมาในระยะเวลาอันสั้น แต่ปรากฏการณ์นี้ก็เกิดขึ้น บ่อยๆ ตลอดห้วงเวลาอันยาวนานที่ผ่านมา

ทวีปส่วนใหญ่ตั้งอยู่บนเพลต ที่มีรอยต่อระหว่างเพลต อันเป็นศูนย์กลางการเคลื่อนที่อยู่ในมหาสมุทร รอยแยกของเพลตแอฟริกากับเพลตยูเรเชียทำให้เกิดทะเลแดง และรอยแยกของเพลตแปซิฟิกกับเพลตอเมริกาเหนือ ทำให้เกิดอ่าวแคลิฟอร์เนีย เป็นที่น่าประหลาดใจว่า ทั้งที่ทวีปเคลื่อนที่แยกกันไปเป็นเวลานานแล้ว กลับสามารถนำมาปะติดปะต่อกันตามแนวชายฝั่งทวีปได้อีก เหมือนเมื่อทวีปเพิ่งเริ่มเคลื่อนที่ครั้งแรก

การเคลื่อนที่ของเปลือกโลก

เปลือกโลกแต่ละแผ่นมีขนาดใหญ่มาก แต่ละแผ่นเปลือกโลกก็สามารถเคลื่อนที่ได้ ซึ่งแนวคิดของนักวิทยาศาสตร์ เกี่ยวกับสาเหตุที่ทำให้เปลือกโลก เคลื่อนที่มีดังนี้

1. การเคลื่อนที่ของหินหนืด

หินหนืดที่มีอยู่ในชั้นแมนเทิลได้รับความร้อนจากแก่นโลกทำให้ อุณหภูมิและ ความดันสูงมาก หินหนืดมีขนาดมหึมาจึงเคลื่อนที่ไหลวนไปมาอย่างช้า ๆ การไหลวนของหินหนืดนี้จะดันแผ่นเปลือกโลกให้เคลื่อนที่ไปด้วย แต่หินหนืดในบริเวณต่างๆ ของโลกมีทิศทางการไหลวนที่แตกต่างกัน ทำให้เปลือกโลกแต่ละแผ่นอาจเคลื่อนที่ชนกัน

2. การแทรกตัวของหินหนืดตามรอยแยกของเปลือกโลก

การเคลื่อนที่ของหินหนืดเป็นสาเหตุหนึ่ง ที่ทำให้แผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่ได้ ประกอบกับแผ่นเปลือกโลกที่อยู่ใต้มหาสมุทรมีความหนาน้อยกว่าแผ่นเปลือกโลก ที่เป็นทวีป หินหนืดในชั้นแมนเทิลจึงสามารถแทรกตัวขึ้นมาตามรอยแยกระหว่างแผ่นเปลือกโลก ที่อยู่ใต้มหาสมุทรได้ง่ายกว่าหินหนืดในชั้นแมนเทิล จึงทำหน้าที่เป็นตัวดันและพยุงให้แผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรเคลื่อนที่และขยายตัวออกจากกัน

ผลกระทบที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก

1.ทำให้เกิดภูเขา การเคลื่อนที่เข้าชนกันของแผ่นเปลือกโลกทำให้แผ่นเปลือกโลกบางส่วน โก่งตัวขึ้นกลายเป็นภูเขาสูง

2.ทำให้แผ่นเปลือกโลกบางส่วนหายไป การเคลื่อนที่ชนกันของแผ่นเปลือกโลก นอกจากจะทำให้แผ่นเปลือกโก่งตัวขึ้นแล้ว ยังทำให้แผ่นเปลือกโลก มุดตัวหายไปอยู่ใต้แผ่นเปลือกโลกอีกแผ่นหนึ่ง แผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลงในชั้นแมนเทิลนั้นจะได้รับความร้อน เกิดการหลอมตัวของหินเปลือกโลก

3.ทำให้เกิดแผ่นดินไหว แผ่นดินไหวส่วนใหญ่จะเกิดตามขอบของแผ่นเปลือกโลก ซึ่งเป็นบริเวณที่แผ่นเปลือกโลกขนกัน และแยกออกจากกัน หรือแผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่ผ่านกัน

4.ทำให้เกิดภูเขาไฟ เกิดจากการแทรกตัวของหินหนืดขึ้นสู่ผิวโลก โดยมีแรงปะทุและแรงระเบิด

แผ่นธรณีภาคและการเคลื่อนที่

1. ขอบแผ่นธรณีภาคแยกออกจากกัน

เกิดจากการดันตัวของแมกมา ทำให้เกิดรอยแยก จนแมกมาถ่ายโอนความร้อนสู่เปลือกโลกได้ ทำให้อุณหภูมิและความดันลดลง ทำให้เปลือกโลกทรุดตัวกลายเป็นหุบเขาทรุดในระยะเวลาต่อมาเมื่อมีน้ำ ไหลมาสะสมเกิดเป็นทะเล และเกิดเป็นรอยแยกทำให้เกิดร่องลึก แมกมาจึงเคลื่อนตัวแทรกดันขึ้นมาอีก ทำให้แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรแยกจากไปทั้งสองด้านเกิด การขยายตัวของพื้นทะเล (Sea floor spreading) และทำให้เกิดเทือกเขากลางสมุทร เช่น บริเวณทะเลแดง อ่าวแคลิฟอร์เนีย แอฟริกาตะวันออก มีลักษณะหุบเขาทรุด มีร่องรอยแยก เกิดแผ่นดินไหวตื้นๆ มีภูเขาไฟและลาวาไหลอยู่ใต้มหาสมุทร

2. ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนเข้าหากัน มี 3 แบบ

-แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกันกับแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร แผ่นธรณีภาคอีกแผ่นหนึ่งจะมุดลงใต้อีกแผ่นหนึ่ง ปลายของแผ่นที่มุดลงจะหลอมกลายเป็นแมกมา และปะทุขึ้นมา บนแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร เกิดเป็นแนวภูเขาไฟใต้มหาสมุทร และมีร่องใต้ทะเลลึก มีแนวการเกิดแผ่นดินไหวตามขอบแผ่นธรณีภาคลึกลงไปถึงชั้นเนื้อโลก จนมีภูเขาไฟที่ยังมีพลัง เช่น ที่หมู่เกาะมาริอานาส์ อาลูเทียน ญี่ปุ่น ฟิลิปปินส์

-แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรซึ่งหนักกว่ามุดตัวลงข้างล่างใต้แผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป เกิดเป็นร่องใต้ทะเลและเกิดเทือกเขา ตามแนวขอบทวีปเป็นแนวภูเขาไฟชายฝั่ง และแผ่นดินไหวรุนแรง เช่น อเมริกาใต้แถบตะวันตก

-แผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป ซึ่งทั้งสองแผ่นมีความหนามาก ทำให้แผ่นหนึ่งมุดลงแต่อีกแผ่นหนึ่งเกยขึ้นเกิดเป็นเทือกเขาแนวยาวอยู่กลาง ทวีปหรือแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป เช่นเทือกเขาหิมาลัย ในทวีปเอเชีย เทือกเขาแอลป์ ในทวีปยุโรป

3. ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ผ่านกัน

เกิดจากอัตราการเคลื่อนตัวของแมกมาในชั้นเนื้อโลกไม่เท่ากัน จึงทำให้แผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ไม่เท่ากันด้วยส่งผลให้เปลือกโลกและเทือกเขา ใต้มหาสมุทรเลื่อนไถลผ่านและเฉือนกัน เกิดเป็นรอยเลื่อนเฉือนระนาบด้านข้างขนาดใหญ่ สันเขากลางมหาสมุทรเลื่อนเป็นแนวเหลื่อมกันอยู่ มีลักษณะเป็นแนวรอยแตกแคบยาวมีทิศทางตั้งฉากกับเทือกเขากลางมหาสมุทรและร่อง ใต้ทะเลลึก มักจะเกิดแผ่นดินไหวรุนแรงในระดับตื้นๆ ระหว่างขอบของแผ่นธรณีภาคที่ซ้อนเกยกัน เช่น รอยเลื่อนซานแอนเดรียส ประเทศอเมริกา รอยเลื่อนอัลไพล์ ประเทศนิวซีแลนด์

ภาพการชนกัน : ระหว่างแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรกับแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร

ที่มา : http://www.baanjomyut.com/library_2/extension-2/geology_of_the_tectonic_plates/01.html