บทที่ 2 โลกและการเปลี่ยนแปลง

        มนุษย์ได้พยายามศึกษาหาข้อมูลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของโลก เพื่อหาสาเหตุและวิธีการปรับปรุง แก้ไข  ตลอดจนเตรียมการป้องกันและผลกระทบที่จะเกิดจากการเปลี่ยนแปลงนั้นๆ ทำให้เกิดทฤษฎีต่างๆ หลายทฤษฎีที่สำคัญและเป็นที่ยอมรับในปัจจุบัน คือ ทฤษฎีการแปรสัณฐานแผ่นธรณีภาค(plate tectonic)

                ในปี พ.ศ.2458 นักอุตุนิยมวิทยาชาวเยอรมัน ชื่อ ดร. อัลเฟรด เวเกเนอร์(Dr.Alfred Wegener)ได้ตั้งสมมติฐานว่า ผืนแผ่นดินทั้งหมดบนโลกแต่เดิมเป็นแผ่นดินผืนเดียวกัน เรียกว่า พันเจีย(Pangea) ซึ่งเป็นภาษากรีก แปลว่า แผ่นดินทั้งหมด ในเวลาต่อมาพันเจียเริ่มแยกออกเป็นทวีปใหญ่ 2 ทวีป คือ 

• ลอเรเซีย ทางตอนเหนือ ซึ่งมียุโรปติดอยู่กับอเมริกาเหนือ

• กอนด์วานา ทางตอนใต้ โดยทวีปทางตอนใต้จะเคลื่อนแตกและแยกออกจากกันเป็นอินเดีย อเมริกาใต้และอัฟริกาส่วนออสเตรเลียยังเป็นส่วนหนึ่งของกอนด์วานา

• ต่อมามหาสมุทรแอตแลนติกขยายกว้างอีก อเมริกาเหนือและยุโรป จึงแยกจากกันอเมริกาเหนือโค้งเว้าต่อกับอเมริกาใต้ ออสเตเรียก็แยกออกจากแอนตาร์กติก และอินเดียได้เคลื่อนไปชนกับเอเชีย

หลักฐานและข้อมูลทางธรณีภาค

                การที่ ดร. อัลเฟรด เวเกเนอร์ ได้ตั้งสมมติฐานว่าผืนแผ่นดินทั้งหมดบนโลกแต่เดิมเป็นแผ่นดินผืนเดียวกัน หลักฐานทางธรณีวิทยาในด้านต่างๆ ในปัจจุบันแต่เดิมเป็นแผ่นดินผืนเดียวกันแล้วค่อยๆแยกออกจากกัน ซึ่งมีหลักฐานสนับสนุนดังนี้

•  รอยต่อของแผ่นธรณีภาค

                นักธรณีวิทยาได้แบ่งแผ่นธรณีภาคของโลกออกเป็น 2 ประเภท คือ แผ่นทวีป และแผ่นมหาสมุทร ซึ่งทั้ง 2 ประเภทรวมกันมีจำนวน 13 แผ่น

• รอยแยกของแผ่นธรณีภาค และอายุหินบนเทือกเขากลางมหาสมุทร

                ลักษณะโดดเด่นของพื้นมหาสมุทรแอตแลนติก ได้แก่ เทือกเขากลางมหาสมุทร ซึ่งเป็นเหมือนเทือกเขายาวที่โค้งอ้อมไปตามรูปร่างของขอบทวีป ด้านหนึ่งเกือบขนานกับชายฝั่งสหรัฐอเมริกา และอีกด้านหนึ่งขนานกับชายฝั่งของทวีปยุโรปและอัฟริกา นอกจากนั้นเทือกเขากลางมหาสมุทร ยังมีรอยแยกออกเป็นร่องลึกไปตลอดความยาวของเทือกเขาและมีรอยแตกตัดขวางบนสัน เขานี้มากมาย และได้มีการพบหินบะซอลต์ที่บริเวณร่องลึก หรือรอยแยกบริเวณเทือกเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติก และยังพบต่อไปอีกว่า หินบะซอลต์ที่อยู่ไกลจากรอยแยกมีอายุมากกว่าหินบะซอลต์ที่อยู่ใกล้รอยแยก
                จากหลักฐานและข้อมูลดังกล่าวทำให้อธิบายได้ว่า เมื่อเกิดรอยแยก แผ่นดินจะเกิดการเคลื่อนตัวออกจากกันอย่างช้าๆตลอดเวลา ในขณะเดียวกันเนื้อของหินบะซอลต์จากส่วนล่างจะถูกดันแทรกเสริมขึ้นมาตรงรอย แยกเป็นเปลือกโลกใหม่ ทำให้ตรงกลางรอยแยกเกิดเป็นหินบะซอลต์ใหม่เรื่อยๆ ดังนั้นโครงสร้างและอายุหินรองรับแผ่นธรณีภาคจึงมีอายุอ่อนสุด บริเวณเทือกเขากลางมหาสมุทรมีอายุมากและมากขึ้นเมื่อเข้าใกล้ขอบทวีป

• การค้นพบซากดึกดำบรรพ์

                นักธรณีวิทยาได้สำรวจซากดึกดำบรรพ์ของพืชและสัตว์ในทวีปต่างๆ แล้วนำมาเทียบเคียงดูว่าเป็นพืชหรือสัตว์ของซีกโลกหรือซีกโลกใต้ อยู่ในภูมิอากาศร้อนหรือเย็น ตลอดจนความเหมือนกันของชั้นหินที่พบซากเหล่านั้น เพราะถ้าเป็นหินที่เคยอยู่ในพื้นที่เดียวกัน เมื่อแผ่นธรณีภาคแยกจากกันไปลักษณะของซากดึกดำบรรพ์และโครงสร้างของหินก็ ต้องเหมือนกัน

                จากการสำรวจพบซากดึกดำบรรพ์ของต้นเฟิร์นชนิดหนึ่ง ชื่อ กลอสซอฟเทอริส(Clossopteris) ที่ทวีปอินเดีย อเมริกาใต้ อัฟริกาออสเตรเลียและทวีปแอตแลนติก เมื่อไปดูแผนที่โลกก็จะพบว่าแต่ละทวีปอยู่ไกลกันมากและมีลักษณะภูมิอากาศแตก ต่างกัน แต่ในอดีตยังมีพืชชนิดเดียวกัน และจากการสำรวจยังพบซากดึกดำบรรพ์ของสัตว์เลื้อยคลานชื่อ มีโซซอรัส(Mesosuarus) ซึ่งโดยปกติจะดำรงชีวิตอยู่ตามลุ่มแม่น้ำจืดแต่กลับมาพบอยู่ส่วนล่างของทวีป อัฟริกาและอเมริกาใต้ ซึ่งทวีปทั้งสองอยู่ห่างไกลกันและอยู่ติดทะเล นอกจากนี้ยังพบซากดึกดำบรรพ์ของลิงบางพันธุ์ทั้งในทวีปอเมริกา และอัฟริกาแถบฝั่งมหาสมุทรแอตแลนติก ที่เป็นเช่นนี้เพราะแต่เดิมปทวีปทั้งสองนี้เชื่อมต่อเป็นผืนแผ่นดินเดียวกัน

ซากดึกดำบรรพ์ที่พบในแต่ละทวีป

นักวิทยาศาสตร์และนักธรณีภาคได้สรุปลักษณะการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาคได้ดังนี้

• ขอบแผ่นธรณีภาคแยกออกจากกัน

แนว ขอบเขตของแผ่นธรณีภาคที่แยกออกจากกัน เนื่องมาจากการดันตัวของแมกมาในชั้นธรณีภาค ทำให้เกิดรอยแตกในชั้นหินแข็ง จนแมกมาสามารถถ่ายโอนความร้อนสู่ชั้นเปลือกโลกได้ อุณหภูมิและความดันของแมกมาจึงลดลงเป็นผลให้เปลือกโลกตอนบนทรุดตัวกลายเป็น หุบเขาทรุด

ใน เวลาต่อมาเมื่อมีน้ำไหลมาสะสมบริเวณรอยแตกเกิดเป็นทะเลและรอยแตกเกิดเป็น ร่องลึก ดังนั้นเมื่อแมกมาเคลื่อนตัวแทรกขึ้นมาตามรอยแตกจะทำให้แผ่นธรณีภาคใต้ มหาสมุทรเคลื่อนตัวแยกออกไปทั้งสองข้าง พื้นทะเลจะขยายกว้างออกไป เรียกกระบวนการนี้ว่า การขยายตัวของพื้นทะเล(sea floor spreading) และปรากฏเป็นเทือกเขากลางมหาสมุทร เช่น บริเวณทะเลแดง รอยแยกอัฟริกตะวันออก

• ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนเข้าหากัน

แนวที่แผ่นธรณีภาคชนกันหรือมุดซ้อนกันจะเป็นไปได้ 3 แบบ คือ

1.  แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร

จะ มีแผ่นธรณีภาคแผ่นหนึ่งมุดลงใต้อีกแผ่นหนึ่ง ปลายของแผ่นที่มุดลงจะหลอมตัวกลายเป็นแมกมาและปะทุขึ้นมาบนแผ่นธรณีภาคใต้ มหาสมุทรเกิดเป็นแนวภูเขาไฟกลางมหาสมุทร เช่น ที่หมู่เกาะมาริอานาส์ อาลูเทียน ญี่ปุ่น ฟิลิปปินส์ จะมีลักษณะเป็นร่องใต้ทะเลลึก

               2. แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป

แผ่น ธรณีภาคใต้มหาสมุทรซึ่งหนักกว่า จะมุดลงใต้แผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป ทำให้เกิดรอยคดโค้งเป็นเทือกเขาบนแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป เช่น ที่อเมริกาใต้แถบตะวันตก แนวชายฝั่งโอเรกอน จะมีลักษณะเป็นร่องใต้ทะเลลึก

              3.  แผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปอีกแผ่นหนึ่ง

แผ่น ธรณีภาคทั้งสองมีความหนามาก เมื่อชนกันจึงทำให้ส่วนที่มุดลงอีกส่วนหนึ่งเกยกันอยู่เกิดเป็นเทือกเขาสูง แนวยาวอยู่ในแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป เช่น เทือกเขาหิมาลัย ในทวีปเอเชีย เทือกเขาแอลป์ ในทวีปยุโรป

•  ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ผ่านกัน

เนื่อง จากอัตราการเคลื่อนตัวของแมกมาในชั้นเนื้อโลกไม่เท่ากัน ทำให้แผ่นธรณีภาคในแต่ละส่วนมีอัตราการเคลื่อนที่ไม่เท่ากันด้วย  ทำให้เปลือกโลกใต้มหาสมุทรและบางส่วนของเทือกเขาใต้มหาสมุทรไถลเลื่อนผ่าน และเฉือนกันเกิดเป็นรอยเลื่อนเฉือนระนาบด้านข้างขนาดใหญ่ขึ้น สันเขากลางมหาสมุทรถูกรอยเลื่อนขึ้นตัดเฉือนเป็นแนวเหลื่อมกันอยู่ มีลักษณะเป็นแนวรอยแตกยาว มีทิศทางตั้งฉากกับเทือกเขากลางสมุทรและหรือร่องใต้ทะเลลึก มักจะเกิดแผ่นดินไหวรุนแรงในระดับตื้นๆ ระหว่างขอบของแผ่นธรณีภาคที่ซับซ้อนเกยกัน ในบริเวณภาคพื้นทวีปหรือมหาสมุทร เช่น รอยเลื่อนซาแอนเดรียส ประเทศสหรัฐอเมริกา รอยเลื่อนอัลไพน์ ประเทศนิวซีแลนด์

• หลักฐานอื่น

                นอกจากหลักฐานต่างๆ ที่กล่าวมาใน 3 ข้อข้างต้นแล้ว ยังมีหลักฐานที่ยืนยังว่าเดิมแผ่นเปลือกโลกติดกันเป็นแผ่นเดียวกันอีกคือ

                -การเปลี่ยนแปลงของอากาศ ที่ทำให้เกิดการสะสมตัวของตะกอนในบริเวณต่างๆ ของโลก เช่น หินที่เกิดจากตะกอนธารน้ำแข็ง ซึ่งควรจะเกิดขึ้นบนขั้วโลก แต่ปัจจุบันพบหินลักษณะนี้ในบริเวณชายฝั่งทะเลทางตอนใต้ของอัฟริกาและ อินเดีย เป็นต้น ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเดิมแผ่นเปลือกโลกติดกัน

                -ภาวะแม่เหล็กโลกบรรพกาล หมายถึง ร่องรอยสนามแม่เหล็กโลกในอดีตมักศึกษาจากหินบะซอลต์ที่มีแร่แมกนีไทต์ (Fe₃O₄) เป็นองค์ประกอบ ในขณะที่ลาวาบะซอลต์ไหลบนผิวโลกอะตอมของธาตุเหล็กที่อยู่ในแร่แมกนีไทต์จะถูกเหนี่ยวนำโดยสนามแม่เหล็กโลกทำให้มีการเรียงตัวในทิศทางเดียวกับเส้นแรงแม่เหล็กโลก

ภาวะของสนามแม่เหล็กโลกบรรพกาลในบางช่วงเวลาทางธรณีวิทยาเป็นสนามแม่เหล็กแบบกลับขั้ว (Reverse Magnetism) หมายถึง ขั้วเหนือของแม่เหล็กโลกจะอยู่บริเวณใกล้ขั้วโลกใต้และขั้วใต้ของแม่เหล็กโลกจะอยู่บริเวณใกล้ขั้วโลกเหนือ

ความเป็นแม่เหล็กอย่างอ่อนของหิน ซึ่งอาจมีตั้งแต่ตะกอนสะสมตัวหรือขณะหินหนืดกำลังแข็งตัว ในขณะที่เกิดสารแม่เหล็กในเนื้อหินจะวางตัวตามทิศทางสนามแม่โลก ด้วยคุณสมบัติดังกล่าวจึงถูกนำไปใช้หาทิศของขั้วแม่เหล็กโลกในช่วงเวลาต่าง ๆ ของหินและเป็นหลักฐานสำคัญที่สนับสนุนทฤษฎีการขยายตัวของพื้นมหาสมุทร

                จากข้อมูลและหลักฐานต่างๆ ที่ได้จากการศึกษาค้นคว้ามาจะเห็นว่าทวีปทั้งหลายที่มนุษย์อาศัยอยู่นี้ไม่ ได้มีสภาพอยู่นิ่งกับที่ แต่สามารถเคลื่อนที่ได้มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตอดเวลาตั้งแต่อดีตจนถึง ปัจจุบัน มีผลทำให้พื้นผิวโลกชั้นธรณีภาคแบ่งออกเป็นแผ่นธรณีภาคขนาดต่างๆ กัน ทุกแผ่นกำลังเคลื่อนที่ แต่อัตราการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาควัดค่าได้ยาก เพราะการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาคนั้นช้ามาก 

กระบวนการที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค

รูปแสดงการพาความร้อนในชั้นเนื้อโลก

กระบวนการที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีเกิดจากการถ่ายโอนความร้อนภายในโลกซึ่งมีเปลือกโลกที่เป็นของแข็งห่อหุ้มไว้โดยบริเวณส่วนล่างของสันเขาใต้สมุทรจะมีสารร้อนไหลเวียนขึ้นมา เมื่อสารร้อนมีอุณหภูมิลดลงจะมีความหนาแน่นมากขึ้นและมุดตัวลงสู่ชั้นเนื้อโลกบริเวณร่องลึกใต้สมุทร สารร้อนมี การเคลื่อนที่ไหลเวียนเป็นวงจร เรียกว่า วงจรพาความร้อน

ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบรูปแบบที่แน่ชัดของวงจรการพาความร้อนที่ เกิดขึ้นในชั้นเนื้อโลกจึงตั้งสมมติฐานว่า วงจรการพาความร้อนที่เกิดขึ้นอาจมีวงจรเดียวในชั้นเนื้อโลกทั้งหมดหรือเกิดเป็นสองวงจรในชั้นเนื้อโลกตอนบนกับชั้นเนื้อโลกตอนล่างวงจร การพาความร้อนเป็นกระบวนการสำคัญที่ทำให้เปลือกโลกบริเวณกลางมหาสมุทรยกตัวขึ้น หินในเนื้อโลกบริเวณดังกล่าวจะหลอมตัวเป็นแมกมาแทรกดันขึ้นมาบนผิวโลกทำให้เกิดชั้นธรณีภาคใหม่แทรกดันชั้นธรณีภาคเก่าให้เคลื่อนที่ห่างออกไปจากรอยแยก ขณะเดียวก็มีได้มีแรงดึงจากการมุดตัวลงของแผ่นธรณีเนื่องจากความหนาแน่นของแผ่นธรณีแต่ละแผ่นไม่เท่ากันแผ่นที่มีความหนาแน่นมากกว่าจะจมลงสู่ชั้นเนื้อโลกในเขตมุดตัวทำให้ธรณีเกิดการเคลื่อนที่

การเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลก

           การเปลี่ยนแปลงของโลกที่เกิดขึ้นรอบๆตัวเรามีปัจจัยที่ทำให้เปลี่ยนแปลงซึ่งเกิดจากหลายสาเหตุและมีผลกระทบทั้งทางตรงและทางอ้อม

• การเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากการกระทำของธรรมชาติ

1. แรงจากภายในเปลือกโลก เรียกกระบวนการ เทคโทนิก เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ
       เทคโทนิก มี 2 กระบวนการคือ
                1.1ไดแอสโตรฟิซึม (diastrophism) เป็นกระบวนการแตก หัก โก่ง งอ บิด ของเปลือกโลก เกิดขึ้นอย่างช้าๆ    เกิดจากการยืดหดตัวของเปลือกโลกทั้งหมด   เช่นการเลื่อนตัวของเปลือกโลก (fault) ทำให้เกิดรอยแตกร้าวที่อยู่แนวตั้งเรียก รอยต่อ (Joint) รอยแตกจะเหลือน้อยเมื่อลงไปในระดับลึก แรงกดที่ทำให้เปลือกโลกแตกและเลื่อนทำให้ชั้นของหินเปลือกโลกสลับกัน
-  ถ้ารอยเลื่อนขนาบหุบเขาที่ 2 ข้างส่วนที่ยุบลงเป็นหุบเขาเรียกว่า “กราเบน” (graben)
-   ถ้า ส่วนที่ยกตัวขึ้น ขนาบทั้ง 2 ข้างด้วยรอยเลื่อนส่วนที่ดันตัวสูงขึ้นเรียก“ฮอร์ส” (horst)
การโก่งตัวของเปลือกโลก(fold) การบีบอัดทำให้เปลือกโลกโก่ง พับ งอ ส่วนที่โค้งขึ้นเรียกประทุนคว่ำ (anticline)   ส่วนที่โก่งเรียกประทุนหงาย (syncline)

(fault) ทำให้เกิดรอยแตกร้าวที่อยู่แนวตั้งเรียก รอยต่อ (Joint) รอยแตกจะเหลือน้อยเมื่อลงไปในระดับลึก แรงกดที่ทำให้เปลือกโลกแตกและเลื่อนทำให้ชั้นของหินเปลือกโลกสลับกัน
-  ถ้ารอยเลื่อนขนาบหุบเขาที่ 2 ข้างส่วนที่ยุบลงเป็นหุบเขาเรียกว่า “กราเบน” (graben)
-   ถ้า ส่วนที่ยกตัวขึ้น ขนาบทั้ง 2 ข้างด้วยรอยเลื่อนส่วนที่ดันตัวสูงขึ้นเรียก“ฮอร์ส” (horst)
การโก่งตัวของเปลือกโลก(fold) การบีบอัดทำให้เปลือกโลกโก่ง พับ งอ ส่วนที่โค้งขึ้นเรียกประทุนคว่ำ (anticline)   ส่วนที่โก่งเรียกประทุนหงาย (syncline)

   ภาพรอยคดโค้ง                                ภาพรอยเลื่อน