กระบวนการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา

        ผิวโลกของเรามีกรเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาต่างๆ การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวทำให้ผิวโลกของเรามีรูปร่างลักษณะต่างๆ มากขึ้นเช่น ภูเขา ที่ราบ ที่ราบสูง ถ้ำ ลักษณะผิวโลกที่มีรูปพรรณสัณฐานที่แตกต่างกัน ดังกล่าวนี้เรียกว่า "ภูมิลิกษณ์หรือธรณีสัณฐาน"(Landfrom)

รูปแสดงขั้นตอนการเลื่อนของแผ่นธรณีภาคจากอดีตถึงปัจจุบัน

        ในปี พ.ศ. 2458 นักอุตุนิยมวิทยาชาวเยอรมันชื่อ ดร.อัลเฟรดเวเกเนอร์ (Dr. Alfred Wegener) ตั้งสมมุติฐานเกี่ยวกับการเลื่อนของแผ่นธรณีภาคจากอดีตถึงปัจจุบันโดยกำหนดว่า เมื่อประมาณ3002200 ล้านปีมาแล้วผืนแผ่นดินทั้งหมดบนโลกเป็นแผ่นดินผืนเดียวกันเรียกว่า พันเจีย (pangaea) ซึ่งเป็นภาษากรีก แปลว่าแผ่นดินทั้งหมด (all land) ต่อมาเกิดการเลื่อนตัวของแผ่นธรณีภาคเป็นขั้นตอน ดังนี้

1. เมื่อ 2002135 ล้านปี พันเจียเริ่มแยกออกเป็นทวีปใหญ่ 2 ทวีปคือ ลอเรเซียทางตอนเหนือและกอนด์วานาทางตอนใต้โดยกอนด์วานาจะแตกและเคลื่อนแยกจากกันเป็นอินเดีย อเมริกาใต้ และแอฟริกาในขณะที่ออสเตรเลียยังคงเป็นส่วนหนึ่งของกอนด์วานา

2. เมื่อ 135265 ล้านปี มหาสมุทรแอตแลนติกแยกตัวกว้างขึ้นทำให้แอฟริกาเคลื่อนที่ห่างออกไปจากอเมริกาใต้แต่ออสเตรเลียยังคงเชื่อมอยู่กับแอนตาร์กติกาและอเมริกาเหนือกับยุโรปยังคงต่อเนื่องกัน

3. เมื่อ 65 ล้านปี2ปัจจุบัน มหาสมุทรแอตแลนติกขยายกว้างขึ้นอีกอเมริกาเหนือและยุโรปแยกจากกันอเมริกาเหนือโค้งเว้าเข้าเชื่อมกับอเมริกาใต้ ออสเตรเลียแยกจากแอนตาร์กติกาและอินเดียเคลื่อนไปชนกับเอเชียจนเกิดเป็นภูเขาหิมาลัยกลายเป็นแผ่นดินและผืนมหาสมุทรดังปัจจุบัน

หลักฐานและข้อมูลทางธรณีวิทยา

 หลักฐานและข้อมูลต่างๆ ที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์เชื่อในทฤษฎีการแปรสัณฐานแผ่นธรณีภาค ได้แก่

1. รอยต่อของแผ่นธรณีภาค

2. รอยแยกของแผ่นธรณีภาค และอายุของหินบนเทือกเขากลางมหาสมุทร

3. การค้นพบซากดึกดำบรรพ์

4. การเปลี่ยนแปลงของอากาศ

5. สนามแม่เหล็กโลกโบราณ

รูปแสดงแผ่นธรณีภาคบริเวณต่างๆ ของโลก

รอยต่อของแผ่นธรณีภาค

  นักธรณีวิทยาแบ่งแผ่นธรณีภาคของโลกออกเป็น 2 ประเภท คือแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป และแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร รวมทั้งหมด 12 แผ่นได้แก่

1. แผ่นยูเรเชีย

2. แผ่นอเมริกาเหนือ

3. แผ่นอเมริกาใต้

4. แผ่นอินเดีย (แผ่นออสเตรเลีย2อินเดีย)

5. แผ่นแปซิฟิก

6. แผ่นนาสกา

7. แผ่นแอฟริกา

8. แผ่นอาระเบีย

9. แผ่นฟิลิปปินส์

10. แผ่นแอนตาร์กติกา

11. แผ่นคาริบเบีย

12. แผ่นคอคอส

แต่ละแผ่นธรณีภาคจะมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลาบางแผ่นเคลื่อนที่เข้าหากัน บางแผ่นเคลื่อนที่แยกออกจากกันบางแผ่นเคลื่อนที่ผ่านกันนอกจากนั้นยังมีรอยเลื่อนปรากฏบนแผ่นธรณีภาคบางแผ่น เช่นรอยเลื่อนซานแอนเดรียสบนแผ่นอเมริกาเหนือรอยเลื่อนแอนาโทเลียบนแผ่นยูเรเชีย เป็นต้น

        

        เมื่อพิจารณาแผนที่โลกปัจจุบันพบว่าทวีปแต่ละทวีปมีรูปร่างต่างกัน แต่เมื่อนำแผ่นภาพของแต่ละทวีปมาต่อกันจะเห็นว่ามีส่วนที่สามารถต่อกันได้พอดี เช่นขอบตะวันออกของทวีปอเมริกาใต้สามารถต่อกับขอบตะวันตกของทวีปแอฟริกาใต้ได้อย่างพอดีเสมือนหนึ่งว่าทวีปทั้งสองน่าจะเป็นแผ่นดินเดียวกันมาก่อนต่อมามีการเคลื่อนที่แยกออกจากกัน ส่วนหนึ่งเคลื่อนไปทางตะวันออกอีกส่วนหนึ่งเคลื่อนไปทางตะวันตก และมีมหาสมุทรแอตแลนติกเข้ามาแทนที่ตรงรอยแยกแผ่นทวีปทั้งสองมีการเคลื่อนแยกจากกันเรื่อยๆจนมีตำแหน่งและรูปร่างดังปัจจุบัน

รูปแสดงแนวขอบของทวีปต่างๆ ในปัจจุบันที่คิดว่าเคยต่อเชื่อมเป็นผืนเดียวกัน

กระบวนการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลกเป็นผลทำให้แผ่นธรณีภาคเกิดการเคลื่อนที่แยกออกจากกันจนทำให้มีลักษณะดังปัจจุบันรอยแยกของแผ่นธรณีภาคและอายุหินบนเทือกเขากลางมหาสมุทร

จากรูปแสดงเทือกเขากลางมหาสมุทรพบว่า ลักษณะเด่นของพื้นที่มหาสมุทรแอตแลนติก คือ

1. เทือกเขากลางมหาสมุทรซึ่งมีลักษณะเป็นเทือกเขายาวที่โค้งอ้อมไปตามรูปร่าง ของขอบทวีป ด้านหนึ่งเกือบขนานกับชายฝั่งของประเทศสหรัฐอเมริกาส่วนอีกด้านหนึ่งขนานกับชายฝั่งของทวีปยุโรปและทวีปแอฟริกา

2. เทือกเขากลางมหาสมุทรมีรอยแยกตัวออกเป็นร่องลึกไปตลอดความยาวของเทือกเขา

3. มีรอยแตกตัดขวางบนสันเขากลางมหาสมุทรมากมาย รอยแตกเหล่านี้เป็นศูนย์กลางของการเกิดแผ่นดินไหวและภูเขาไฟระเบิด

4. มีเทือกเขาเล็กๆกระจัดกระจายอยู่ทั้งทางตะวันออกและตะวันตกของพื้นมหาสมุทรบริเวณที่เป็นประเทศอังกฤษในปัจจุบันเป็นเกาะที่อยู่บนไหล่ทวีปที่มีส่วนของแผ่นดินใต้พื้นน้ำต่อเนื่องกับทวีป ยุโรป

ในปี พ.ศ. 2503 มีการสำรวจใต้ทะเลและมหาสมุทรใหญ่ทั้ง 3 แห่งด้วยเครื่องมือที่ทันสมัย ทำให้พบหินบะซอลต์ที่บริเวณร่องลึก หรือรอยแยกบริเวณเทือกเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติกและพบว่าหินบะซอลต์ที่อยู่ไกลจากรอยแยกจะมีอายุมากกว่าหินบะซอลต์ที่อยู่ ใกล้รอยแยกหรือในรอยแยกจากหลักฐานดังกล่าวสามารถอธิบายการเปลี่ยนแปลงได้ดังนี้เมื่อเกิดรอยแยกแผ่นดินจะเกิดการเคลื่อนตัวออกจากกันอย่างช้าๆ ตลอดเวลาขณะเดียวกันเนื้อของหินบะซอลต์จากส่วนล่างจะถูกดันแทรกเสริมขึ้นมาตรงรอยแยก เป็นเปลือกโลกใหม่ ทำให้ตรงกลางรอยแยกเกิดหินบะซอลต์ใหม่เรื่อยๆโครงสร้างและอายุหินรองรับแผ่นธรณีภาคจึงมีอายุอ่อนสุดบริเวณเทือกเขากลางมหาสมุทร และอายุมากขึ้นเมื่อเข้าใกล้ขอบทวีป

นักธรณีวิทยาได้ศึกษารอยต่อของแผ่นธรณีภาคพบว่า แผ่นธรณีภาคมีการเคลื่อนที่มีลักษณะต่างๆ ดังนี้1. ขอบแผ่นธรณีภาคแยกออกจากกันขอบแผ่นธรณีภาคที่แยกจากกันนี้เนื่องจากการดันตัวของแมกมาในชั้นธรณีภาค ทำให้เกิดรอยแตกในชั้นหินแข็งแมกมาสามารถถ่ายโอนความร้อนสู่ชั้นเปลือกโลกอุณหภูมิและความดันของแมกมาลดลงเป็นผลให้เปลือกโลกตอนบนทรุดตัวกลายเป็นหุบ เขาทรุด (rift valley

รูปแสดงการแยกออกจากกันของแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป

ต่อมาน้ำทะเลไหลมาสะสมกลายเป็นทะเล และเกิดรอยแตกจนเป็นร่องลึกเมื่อแมกมาเคลื่อนตัวแทรกขึ้นมาตามรอยแตกเป็นผลให้แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรเคลื่อนตัวแยกออกไปทั้งสองข้างทำให้พื้นทะเลขยายกว้างออกไปทั้งสองด้านเรียกว่ากระบวนการขยายตัวของพื้นทะเล (sea floor spreading) และปรากฏเป็นเทือกเขากลางมหาสมุทร เช่น บริเวณกลางมหาสมุทรแอตแลนติกบริเวณทะเลแดง รอยแยกแอฟริกาตะวันออก อ่าวแคลิฟอร์เนียมีลักษณะเป็นหุบเขาทรุด มีร่องรอยการแยก เกิดแผ่นดินไหวตื้นๆมีภูเขาไฟและลาวาไหลอยู่ใต้มหาสมุทร

รูปแสดงการแยกออกจากกันของแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร

ในขณะที่แผ่นธรณีภาคเกิดรอยแตกและเลื่อนตัวจะมีผลทำให้เกิดคลื่นไหวสะเทือนไปยังบริเวณต่างๆใกล้เคียงกับจุดที่เกิดรอยแตกรอยเลื่อนในชั้นธรณีภาคเกิดเป็นปรากฏการณ์แผ่นดินไหว

2. ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่เข้าหากันแบ่งเป็น 3 ลักษณะ คือ

2.1 แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรแผ่นธรณีภาคแผ่นหนึ่งจะมุดลงใต้อีกแผ่นหนึ่งปลายของแผ่นที่มุดลงจะหลอมตัวกลายเป็นแมกมาและปะทุขึ้นมาบนแผ่นธรณีภาคใต้ มหาสมุทร เกิดเป็นแนวภูเขาไฟกลางมหาสมุทร เช่น ที่หมู่เกาะมาริอานาส์อาลูเทียน ญี่ปุ่น ฟิลิปปินส์หมู่เกาะฮาวายจะมีลักษณะเป็นร่องใต้ทะเลลึกมีแนวการเกิดแผ่นดินไหวตามแนวของแผ่นธรณีภาคลึกลงไปถึงชั้นเนื้อโลกรวมทั้งมีภูเขาไฟที่ยังมีพลัง

                       รูปแสดงการชนกันระหว่างแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรกับแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร

2.2 แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร ที่หนักกว่าจะมุดลงใต้แผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปทำให้เกิดรอยคดโค้งเป็นเทือกเขาบนแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปเช่นที่อเมริกาใต้แถบตะวันตก แนวชายฝั่งโอเรกอนจะมีลักษณะเป็นร่องใต้ทะเลลึกตามแนวขอบทวีปมีภูเขาไฟปะทุในส่วนที่เป็นแผ่นดิน เกิดเป็นแนวภูเขาไฟชายฝั่งและเกิดแผ่นดินไหวรุนแรง ส่วนแนวขอบด้านตะวันออก-เฉียงเหนือของแผ่นธรณีภาคอาระเบียที่เคลื่อนที่เข้าหาและมุดกันกับแนวขอบ ด้านใต้ของแผ่นธรณีภาคยูเรเชียจะเกิดเป็นร่องลึกก้นมหาสมุทรและเกิดเป็นเทือกเขาคดโค้งอยู่บนแผ่นธรณีภาคในบริเวณประเทศตะวันออกกลางปัจจุบันบริเวณนี้กลายเป็นแหล่งสะสมน้ำมันดิบแหล่งใหญ่

        รูปแสดงการชนกันระหว่างแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป

2.3 แผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปเนื่องจากแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปทั้ง 2 แผ่นมีความหนามากเมื่อชนกันจะทำให้ส่วนหนึ่งมุดลง อีกส่วนหนึ่งเกยกันอยู่เกิดเป็นเทือกเขาสูงแนวยาวอยู่ในแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป เช่นเทือกเขาแอลป์ในทวีปยุโรป เทือกเขาหิมาลัยในทวีปเอเชีย เป็นต้นแนวขอบด้านทิศเหนือของแผ่นธรณีภาคอินเดียเคลื่อนที่ชนและมุดกับแผ่นธรณีภาค ยูเรเชียทางตอนใต้ ทำให้เกิดเทือกเขาหิมาลัยบริเวณดังกล่าวจะเป็นรอยย่นคดโค้งเป็นเขตที่ราบสูงเสมือนเป็นหลังคาของโลก

รูปแสดงการเคลื่อนที่ชนกันระหว่างแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปและแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป

3. ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ผ่านกันเนื่องจากอัตราการเคลื่อนตัวของแมกมาในชั้นเนื้อโลกไม่เท่ากันทำให้แผ่นธรณีภาคในแต่ละส่วนมีอัตราการเคลื่อนที่ไม่เท่ากันด้วยทำให้เปลือกโลกใต้มหาสมุทรและบางส่วนของเทือกเขาใต้มหาสมุทรไถลเลื่อนผ่านและเฉือนกันเกิดเป็นรอยเลื่อนเฉือนระนาบด้านข้างขนาดใหญ่ขึ้นสันเขากลางมหาสมุทรถูกรอยเลื่อนขึ้นตัดเฉือนเป็นแนวเหลื่อมกันอยู่มีลักษณะเป็นแนวรอยแตกแคบยาวมีทิศทางตั้งฉากกับเทือกเขากลางมหาสมุทรและร่องใต้ทะเลลึกมักจะเกิดแผ่นดินไหวรุนแรงในระดับตื้น ๆระหว่างขอบของแผ่นธรณีภาคที่ซ้อนเกยกันในบริเวณภาคพื้นทวีปหรือมหาสมุทร