บทที่ 1 โครงสร้างโลก
เมื่อเกิดแผ่นดินไหวจะทำให้เกิดคลื่นไหวสะเทือน (Seismic wave) สองแบบ คือ คลื่นพื้นผิว (Surface
wave) และคลื่นในตัวกลาง (Body wave) คลื่นพื้นผิวเดินทางไปตามพื้นผิวโลกทำให้อาคาร
สิ่งปลูกสร้าง ชำรุด พังทะลาย
ส่วนคลื่นในตัวกลางเดินทางผ่านเข้าไปภายในของโลกผ่านไปยังพื้นผิวโลกที่ อยู่ซีกตรงข้าม
นักธรณีวิทยาจึงใช้คลื่นในตัวกลางในการสำรวจโครงสร้างภายในของโลก คลื่นในตัวกลางซึ่งมี 2 ประเภท ได้แก่ คลื่นปฐมภูมิ (P wave) และ คลื่นทุติยภูมิ (S wave)
- คลื่นปฐมภูมิ (P wave) เป็นคลื่นตามยาวที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลาง โดยอนุภาคของตัวกลางนั้นเกิดการเคลื่อนไหวแบบอัดขยายในแนวเดียวกับที่คลื่นส่งผ่านไป คลื่นนี้สามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่เป็นของแข็ง ของเหลว และแก๊ส เป็นคลื่นที่สถานีวัดแรงสั่นสะเทือนสามารถรับได้ก่อนชนิดอื่น โดยมีความเร็วประมาณ 6 – 7 กิโลเมตร/วินาที คลื่นปฐมภูมิทำให้เกิดการอัดหรือขยายตัวของชั้นหิน
- คลื่นทุติยภูมิ (S wave) เป็นคลื่นตามขวางที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลางโดยอนุภาคของตัวกลางเคลื่อนไหวตั้งฉากกับทิศทางที่คลื่นผ่าน มีทั้งแนวตั้งและแนวนอน คลื่นชนิดนี้ผ่านได้เฉพาะตัวกลางที่เป็นของแข็งเท่านั้น ไม่สามารถเดินทางผ่านของเหลว คลื่นทุติยภูมิมีความเร็วประมาณ 3 – 4 กิโลเมตร/วินาที คลื่นทุติยภูมิทำให้ชั้นหินเกิดการคดโค้ง
นักธรณีวิทยาแบ่งโครงสร้างภายในของโลกออกเป็น 5 ส่วน โดยพิจารณาจากความเร็วของคลื่น P wave และ S wave ดังนี้
1. ธรณีภาค (Lithosphere) คือ ประกอบด้วยเปลือกโลกทวีป (Continental crust) และ
เปลือกโลกมหาสมุทร (Oceanic crust) คลื่น P
wave และ S wave เคลื่อนที่ช้าลงจนถึงแนวแบ่งเขตโมโฮโรวิซิก (Mohorovicic discontinuity) ซึ่งอยู่ที่ระดับลึกประมาณ
100 กิโลเมตร
2. ฐานธรณีภาค
(Asthenosphere) อยู่ ใต้แนวแบ่่งเขตโมโฮโรวิซิกลงไปจนถึงระดับ 700 กิโลเมตร
เป็นบริเวณที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วเพิ่มขึ้นตามระดับลึก โดยแบ่งออกเป็น 2
เขต ดังนี้
§ เขตที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วต่ำ (Low velocity zone หรือ LVZ) ที่ระดับลึก 100 - 400 กิโลเมตร P
wave และ S wave มีความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างไม่คงที่ เนื่องจากบริเวณนี้เป็นของแข็งเนื้ออ่อน อุณหภูมิที่สูงมากทำให้แร่บางชนิดเกิดการหลอมละลายเป็นหินหนืด (Magma)
§ เขตที่มีการเปลี่ยนแปลง (Transitional zone) อยู่บริเวณเนื้อโลกตอนบน
(Upper mantle) ระดับลึก 400 - 700 กิโลเมตร P wave และ S
wave มีความเร็วเพิ่มขึ้นมาก ในอัตราไม่สม่ำเสมอ เนื่องจากบริเวณนี้มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของแร่
3. เมโซสเฟียร์ (Mesosphere) อยู่บริเวณเนื้อโลกชั้นล่าง
(Lower Mantle) ที่ความลึก 700 - 2,900 กิโลเมตร เป็นบริเวณที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วสม่ำเสมอ
เนื่องจากเป็นของแข็ง
4. แก่นชั้นโลกนอก
(Outer
core) ทึ่ ระดับลึก 2,900 - 5,150 กิโลเมตร
P wave ลดความเร็วลงฉับพลัน ขณะที่ S wave ไม่ปรากฏ ทั้งนี้เนื่องจากบริเวณนี้เป็นเหล็กหลอมละลาย
5. แก่นโลกชั้นใน
(Inner
core) ที่ ระดับลึก 5,150 กิโลเมตร
จนถึงความลึก 6,371 กิโลเมตร ที่จุดศูนย์กลางของโลก P
wave ทวีความเร็วขึ้น เนื่องจากความกดดันแรงกดดันภายในทำให้เหล็กเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็ง
การแบ่งโครงสร้างโลกตามองค์ประกอบเคมี
นักธรณีวิทยาแบ่งโครงสร้างภายในของโลก โดยพิจารณาจากองค์ประกอบทางเคมี ออกเป็น 3 ส่วน
1.เปลือกโลก (Crust) เป็นผิวโลกชั้นนอก
มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นซิลิกาไดออกไซด์ และอะลูมิเนียมออกไซด์
ประกอบด้วยเปลือกโลกทวีปและเปลือกโลกมหาสมุทร
§ เปลือกโลกทวีป (Continental crust) ส่วน
ใหญ่เป็นหินแกรนิต มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็น ซิลิกอน อะลูมิเนียม และออกซิเจน
มีความหนาเฉลี่ย 35 กิโลเมตร ความหนาแน่น 2.7 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร
§ เปลือกโลกมหาสมุทร (Oceanic crust) ส่วน ใหญ่เป็นหินบะซอลต์
มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็น มีเหล็ก แมกนีเซียม ซิลิกอน และออกซิเจน
ความหนาเฉลี่ย 5 กิโลเมตร ความหนาแน่น 3
กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร มากกว่าเปลือกทวีป ดังนั้นเมื่อเปลือกโลกทั้งสองชนกัน เปลือกโลกทวีปจะถูกยกตัวขึ้น ส่วนเปลือกโลกมหาสมุทรจะจมลง
และหลอมละลายเป็นแมกมาอีกครั้ง
2. เนื้อโลก (Mantle) คือส่วนซึ่งอยู่อยู่ใต้เปลือกโลกลงไปจนถึงระดับความลึก 2,900 กิโลเมตร มีองค์ประกอบหลักเป็นซิลิคอนออกไซด์ แมกนีเซียมออกไซด์ และเหล็กออกไซด์ แบ่งออกป็น 3
ชั้น ได้แก่
- เนื้อโลกตอนบนสุด
(Uppermost
sphere) มีสถานะเป็นของแข็ง
เป็นฐานรองรับเปลือกโลกทวีป และเปลือกโลกมหาสมุทร อยู่ใต้แนวแบ่งเขตโมโฮโรวิชิก เรียกโดยรวมว่า
ธรณีภาค (Lithosphere) มีความหนาโดยรวมประมาณ 30
- 100 กิโลเมตร
- เนื้อโลกตอนบน
(Upper
mantle) หรือ บางครั้งเรียกว่า ฐานธรณีภาค (Asthenosphere)
อยู่ที่ระดับลึก 100 - 700 กิโลเมตร
มีึลักษณะเป็นของแข็งเนื้ออ่อน อุณหภูมิที่สูงมากทำให้แร่บางส่วนหลอมละลายเป็นหินหนืด
(Magma) เคลื่อนที่หมุนวนด้วยการพาความร้อน (Convection)
- เนื่อโลกตอนล่าง
(Lower
mantle) มีสถานะเป็นของแข็งที่ระดับลึก 700 - 2,900 กิโลเมตร มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นเหล็ก แมกนีเซียม และซิลิเกท
3.แก่นโลก (Core) คือส่วนที่อยู่ใจกลางของโลก มีองค์ประกอบหลักเป็นเหล็ก แบ่งออกเป็น 2
ชั้น
- แก่นโลกชั้นนอก
(Outer
core) เป็นเหล็กในสถานะของเหลว เคลื่อนที่หมุนวนด้วยการพาความร้อน
(Convection) ที่ระดับลึก 2,900 - 5150 กิโลเมตร
เหล็กร้อนเบื้องล่างบริเวณที่ติดกับแก่นโลกชั้นในลอยตัวสูงขึ้น เมื่อปะทะกับแมนเทิลตอนล่างที่อุณหภูมิต่ำกว่าจึงจมตัวลง
การเเคลื่อนที่หมุนวนเช่นนี้เหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กโลก
- แก่นโลกชั้นใน
(Inner
core) ที่ระดับลึก 5,150 กิโลเมตร
จนถึงใจกลางโลกที่ระดับลึก 6,370 กิโลเมตร
ความดันมหาศาลกดทับทำให้เหล็กมีสถานะเป็นของแข็ง
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น