บทที่ 2

บทที่ 2 โลกและการเปลี่ยนแปลง

ทฤษฎีทวีปเลื่อนของเวเกเนอร์

อัลเฟรด เวเกเนอร์ (Alfred Wegener) นักอุตุนิยมวิทยาชาวเยอรมันในต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 ตั้งข้อสังเกตว่า รูปร่างโค้งชายฝั่งตะวันออกของทวีปอเมริกาใต้สอดรับกับโค้งชายฝั่งตะวันตก ของทวีปแอฟริกา เขาได้ตั้งสมมติฐานว่า เมื่อประมาณสองร้อยล้านปีมาแล้ว ทวีปทั้งหลายเคยอยู่ชิดติดกันเป็นมหาทวีปชื่อว่า พันเจีย (Pangaea) ซึ่งประกอบด้วยดินแดนตอนเหนือชื่อ ลอเรเซีย (Laurasia) และดินแดนตอนใต้ชื่อ กอนด์วานา (Gondwana) โดยมีหลักฐานสนับสนุนได้แก่ รูปร่างโค้งเว้าของทวีป ฟอสซิลไดโนเสาร์และพืชโบราณ  ร่องรอยของธารน้ำแข็งและภูมิอากาศในอดีต รวมทั้งโครงสร้างทางธรณีวิทยา เช่น องค์ประกอบและอายุหิน

            นักธรณีวิทยาพบว่า ทวีปที่สัณนิษฐานว่า เคยอยู่ชิดติดกัน จะมีซากฟอสซิลที่เหมือนกัน เช่น ไซโนกาทัส (Cynogathus) สัตว์เลื้อยคลานในยุคไทรแอสสิคอาศัยอยู่ในบราซิลและแอฟริกา, ลีสโทรซอรัส (Lystrosaurus) อาศัยอยู่ในแอฟริกา อินเดีย และแอนตาร์กติก, มีโซซอรัส (Mesosaurus) อาศัยอยู่ในตอนใต้ของอเมริกาใต้และแอฟริกา, ต้นกลอสโซเทรีส (Grossoteris) เคยแพร่พันธุ์อยู่ในอเมริกา แอฟริกา อินเดีย แอนตาร์กติก และออสเตรเลีย

             หลักฐานและข้อมูลทางธรณีวิทยาที่สนับสนุนการเคลื่อนที่ของทวีป

1. เทือกเขาใต้สมุทร (mid-oceanic ridge)

ลักษณะที่โดดเด่นของพื้น มหาสมุทร คือ ลักษณะเทือกสันเขาใต้สมุทรที่มีฐานกว้างมากเมื่อเปรียบเทียบกับความสูง เช่นเทือกสันเขาใต้มหาสมุทรแอตแลนติกเป็นเทือกเขาจากตอนเหนือถึงตอนใต้ของ หมาสมุทร แนวเทือกเขาขนานไปตามรูปร่างของทวีปโดยด้านหนึ่งขนานไปกับชายฝั่งของ ทวีปอเมริกา และอีกด้านหนึ่งขนานกับชายฝั่งของทวีปยุโรปและแอฟริกา

2.ร่องลึกก้นสมุทร(trench)

ร่องลึกก้นสมุทรเกิดเป็นแนวแคบแต่ลึกมาก เช่น ร่องลึกก้นสมุทรมาเรียนา (Mariana trench) มีความลึกประมาณ11กิโลเมตร ร่องลึกก้นสมุทรพบอยู่บริเวณขอบของทวีปบางทวีป เช่น บริเวณด้านตะวันตกของทวีปอเมริกากลาง และอเมริกาใต้ หรือเกิดใกล้กับแนวหมู่เกราะภูเขาไปรุปโค้ง เช่นหมู่เกาะญี่ปุ่น ฟิลิปปินส์และเกาะสุมาตรา

3.อายุหินบริเวณพื้นสมุทร

จาก การสำรวจมหาสมุทรแปซิฟิก มหาสมุทรแอตแลนติก และมหาสมุทรอินเดีย รวมทั้งทะเลใกล้เคียงพบหินบะซอลต์ที่บริเวณหุบเขาทรุดหรือรอยแยกบริเวณสัน เขาใต้สมุทร ซึ่งหิน
บะซอลต์ที่อยู่ไกลจากรอยแยกมีอายุมากกว่าหินบะซอลต์ที่อยู่ใกล้หุบเขาทรุด
นัก วิทยาศาสตร์อธิบายได้ว่า เมื่อแผ่นธรณีเกิดรอยแยก แผ่นธรณีจะเกิดการเคลื่อนตัวออกจากกันช้าๆ ตลอดเวลา ในขณะเดียวกันเนื้อของหินบะซอลต์จากส่วนล่างจะแทรกเสริมขึ้นมาตรงรอยแยกเป็น ชั้นธรณีภาคใหม่ ทำให้บริเวณรอยแยกเกิดหินบะซอลต์ใหม่เรื่อยๆ ดังนั้นแผ่นธรณีบริเวณเทือกสันเขาใต้สมุทร จึงมีอายุอ่อนที่สุดและแผ่นธรณีใกล้ขอบทวีปจะมีอายุมากกว่า นักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกตว่า โลกมีการสร้างชั้นธรณีภาคบริเวณเทือกสันเขาใต้สมุทรขึ้นมาใหม่ตลอดเวลา

4.ภาวะแม่เหล็กโลกบรรพกาล (palaeomagnetism)

ภาวะแม่เหล็กโลกบรรพกาล หมายถึง ร่องรอยสนามแม่เหล็กโลกในอดีตมักศึกษาจากหินบะซอลต์ที่มีแร่แมกนีไทต์ (Fe₃O₄) เป็น องค์ประกอบ ในขณะที่ลาวาบะซอลต์ไหลบนผิวโลกอะตอมของธาตุเหล็กที่อยู่ในแร่แมกนีไทต์จะ ถูกเหนี่ยวนำโดยสนามแม่เหล็กโลกทำให้มีการเรียงตัวในทิศทางเดียวกับเส้นแรง แม่เหล็กโลก
ภาวะของสนามแม่เหล็กโลกบรรพกาลในบางช่วงเวลาทางธรณีวิทยาเป็นสนามแม่เหล็กแบบกลับขั้ว (Reverse Magnetism) หมายถึง ขั้วเหนือของแม่เหล็กโลกจะอยู่บริเวณใกล้ขั้วโลกใต้และขั้วใต้ของแม่เหล็กโลกจะอยู่บริเวณใกล้ขั้วโลกเหนือ
ความ เป็นแม่เหล็กอย่างอ่อนของหิน ซึ่งอาจมีตั้งแต่ตะกอนสะสมตัวหรือขณะหินหนืดกำลังแข็งตัว ในขณะที่เกิดสารแม่เหล็กในเนื้อหินจะวางตัวตามทิศทางสนามแม่โลก ด้วยคุณสมบัติดังกล่าวจึงถูกนำไปใช้หาทิศของขั้วแม่เหล็กโลกในช่วงเวลาต่าง ๆ ของหินและเป็นหลักฐานสำคัญที่สนับสนุนทฤษฎีการขยายตัวของพื้นมหาสมุทร

กระบวนการที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณี                                           
กระบวน การที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณี เกิดจากการถ่ายโอนความร้อนภายในโลกซึ่งมีเปลือกโลกที่เป็นของแข็งห่อหุ้มไว้ โดยบริเวณส่วนล่างของสันเขาใต้สมุทรจะมีสารร้อนไหลเวียนขึ้นมา เมื่อสารร้อนมีอุณหภูมิลดลงจะมีความหนาแน่นมากขึ้น และมุดตัวลงสู่ชั้นเนื้อโลกบริเวณร่องลึกใต้สมุทร สารร้อนมี การเคลื่อนที่ไหลเวียนเป็นวงจร เรียกว่า วงจรพาความร้อน ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบรูปแบบที่แน่ชัดของวงจรการพาความร้อนที่ เกิดขึ้นในชั้นเนื้อโลกจึงตั้งสมมติฐานว่า วงจรการพาความร้อนที่เกิดขึ้นอาจมีวงจรเดียวในชั้นเนื้อโลกทั้งหมดหรือเกิด เป็นสองวงจรในชั้นเนื้อโลกตอนบนกับชั้นเนื้อโลกตอนล่าง วงจร การพาความร้อนเป็นกระบวนการสำคัญที่ทำให้เปลือกโลกบริเวณกลางมหาสมุทรยกตัว ขึ้น หินในเนื้อโลกบริเวณดังกล่าวจะหลอมตัวเป็น แมกมา แทรกดันขึ้นมาบนผิวโลกทำให้เกิดชั้นธรณีภาคใหม่แทรกดันชั้นธรณีภาคเก่าให้ เคลื่อนที่ห่างออกไปจากรอยแยก ขณะเดียวก็มีได้มีแรงดึงจากการมุดตัวลงของแผ่นธรณีเนื่องจากความหนาแน่นของ แผ่นธรณีแต่ละแผ่นไม่เท่ากัน แผ่นที่มีความหนาแน่นมากกว่าจะจมลงสู่ชั้นเนื้อโลกในเขตมุดตัว ทำให้ธธรณีเกิดการเคลื่อนที่         

ลักษณะการเคลื่อนที่แผ่นธรณีภาค

การเคลื่อนที่แผ่นธรณีภาคมีการเคลื่อนที่ 3 ลักษณะ
1.ขอบแผ่นธรณีภาคแยกออกจากกัน
เป็น แนวขอบของแผ่นธรณีภาคที่แยกออกจากกัน เนื่องจากการดันตัวของแมกมาในชั้นธรณีภาค ทำให้เกิดรอยแตกในชั้นหินแข็ง จนแมกมาสามารถถ่ายโอนความร้อนสู่ชั้นเปลือกโลกได้ อุณหภูมิและความดันของแมกมาจึงลดลงเป็นผลให้เปลือกโลกตอนบนทรุดตัวกลายเป็น หุบเขาทรุด ปรากฎเป็นเทือกเขากลางมหาสมุทร ภาพด้านล่าง

2.ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนเข้าหากัน
แนวที่แผ่นธรณีภาคเคลื่อนเข้าหากันเป็นได้ 3 แบบ ดังนี้

ก.แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร แผ่นธรณีภาคแผ่นหนึ่งจะมุดลงใต้แผ่นธรณีภาคอีกแผ่นหนึ่ง ปลายของแผ่นธรณีภาคที่มุดลง จะหลอมตัวกลายเป็นแมกมาประทุขึ้นมา เกิดเป็นแนวภูเขาไฟกลางมหาสมุทร เช่นที่ ญีปุ่น ฟิลิปปินส์ ภาพด้านล่าง
ข.แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรหนักกว่าจะมุดลงใต้ ทำให้เกิดรอยคดโค้งเป็นเทือกเขาบนแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป เช่นที่ อเมริกาใต้แถบตะวันตก แนวชายฝั่งโอเรกอน ภาพด้านล่าง
ค.แผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปอีกแผ่นหนึ่ง เมื่อชนกันทำให้ส่วนหนึ่งมุดตัวลงอีกส่วนหนึ่งเกยอยู่ด้านบน เกิดเป็นเทือกเขาสูง เช่น เทือกเขาหิมาลัย เทือกเขาแอลป์ ภาพด้านล่าง
3.ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ผ่านกัน
มัก เกิดใต้มหาสมุทร ภาคพื้นทวีปก็มี เนื่องจากการเคลื่อนตัวของแมกมาในชั้นเนื้อโลกไมเท่ากัน ทำให้แผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ไม่เท่ากันด้วย เกิดการเลื่อนผ่านและเฉือนกัน เป็นรอยเลื่อนระนาบด้านข้างขนาดใหญ่ ภาพด้านล่าง

การเปลี่ยนลักษณะของเปลือกโลก

การเปลี่ยนลักษณะของเปลือกโลก อันเนื่องมาจากการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณี ซึ่งมีลักษณะการเปลี่ยนที่สำคัญคือ ชั้นหินคดโค้ง และรอยเลื่อน
แบ่งออกเป็น 2 ลักษณะคือ
ชั้นหินคดโค้ง (fold)
ที่พบในโลกเป็น การเปลี่ยนลักษณะ อีกอย่างหนึ่งที่เกิดจากผลของความเค้น เป็นการแสดงความเครียดของหินที่เปลี่ยนลักษณะโดยการแสดงออกในรูปของการคดโค้ง โก่งงอ หรือหักพับ
รูปร่างของชั้นหินคดโค้งเป็นไปได้อย่างไร้ขอบเขตและไม่ตายตัว ขนาดของชั้นหินคดโค้งมีทั้งขนาดเล็กแบบดูด้วยตาเปล่าไม่เห็น ขนาดเท่ากำมือ หรือใหญ่ จนสามารถปรากฏในภาพถ่ายทางอากาศ หรือภาพถ่ายโทรสัมผัส
การที่จะทำให้เข้าใจว่าหินที่ปรากฏบนพื้นผิวโลกอาศัยเกิดการโค้งงอได้ คงจะเป็นเรื่องเหลือเชื่อ เพราะลักษณะของพื้นผิวของเปลือกโลกส่วน บนที่สัมผัสกับอากาศ ซึ่งเป็นส่วนที่มีลักษณะทางพฤติกรรมของหินแบบเปราะ การที่จะเกิดชั้นหินคดโค้งได้ต้องเกิดในสภาวะที่เป็นแบบอ่อนนิ่ม หินต้องมีลักษณะเคลื่อนไหวและยืดได้คล้ายดินเหนียวอุ้มน้ำ, ขี้ผึ้ง, ยางยืด หรือพลาสติก
 รอยเลื่อน (fault)
ในทางธรณีวิทยานั้น รอยเลื่อน (อังกฤษ: fault) หรือ แนวรอยเลื่อน (อังกฤษ: fault line) เป็นรอยแตกระนาบ (planar fracture) ในหิน ที่หินด้านหนึ่งของรอยแตกนั้นเคลื่อนที่ไปบนหินอีกด้านหนึ่ง รอยเลื่อนขนาดใหญ่ในชั้นเปลือกโลกเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ที่แตกต่างกันหรือเฉือนกันและเขตรอยเลื่อนมีพลัง (active fault zone) เป็นตำแหน่งที่ไม่แน่นอนของการเกิดแผ่นดินไหวทั้งหลาย แผ่นดินไหวเกิดจากการปล่อยพลังงานออกมาระหว่างการเลื่อนไถลอย่างรวดเร็วไปตามรอยเลื่อน รอยเลื่อนหนึ่งๆตามแนวตะเข็บรอยต่อระหว่างแผ่นเปลือกโลกของการแปรสัณฐาน (tectonic) สองแผ่นเรียกว่ารอยเลื่อนแปรสภาพขนาดใหญ่ (transform fault)
ด้วยปรกติแล้วรอยเลื่อนมักจะไม่เกิดขึ้นเป็นรอยเลื่อนเดี่ยวอย่างชัดเจน คำว่า “เขตรอยเลื่อน” (fault zone) จึงถูกนำมาใช้เมื่อกล่าวอ้างถึงเขตที่มีการเปลี่ยนลักษณะที่ซับซ้อนที่เกิด ขึ้นร่วมกับระนาบรอยเลื่อน ด้านทั้งสองของรอยเลื่อนที่ไม่วางตัวอยู่ในแนวดิ่งเรียกว่า “ผนังเพดาน” (hanging wall) และ “ผนังพื้น” (foot wall) โดยนิยามนั้นหินเพดานอยู่ด้านบนของรอยเลื่อนขณะที่หินพื้นนั้นอยู่ด้านล่าง ของรอยเลื่อน นิยามศัพท์เหล่านี้มาจากการทำเหมือง กล่าวคือเมื่อชาวเหมืองทำงานบนมวลสินแร่รูปทรงเป็นแผ่นเมื่อเขายืนบนหินพื้นของเขาและมีหินเพดานแขวนอยู่เหนือเขานั่นเอง