เรื่อง โครงสร้างโลก

เรอ่ื ง โครงสรา้ งโลก นักธรณวี ทิ ยามวี ธิ ีการแบ่งโดยพจิ ารณาจากองค์ประกอบทางเคมี และสมบัติเชงิ กล โครงสรา้ งภายในของโลก แกน่ โลกชนั้ ใน เนอื้ โลก เป็นสว่ นท่อี ยูด่ ้านในสดุ ของโลก สว่ นซงึ่ อยู่ใต้เปลอื กโลกลงไปจนถึง มีความหนาแน่นมากทสี่ ุด ระดบั ความลึก 2,900 กโิ ลเมตร เปลอื ก แก่นโลกชนั้ นอก เป็นผวิ โลโลกชกนั้ นอก ประกอบด้วย เปน็ สว่ นที่อยู่ใจกลางของโลก เปลอื กโลกทวีปและเปลือกโลกมหาสมทุ ร อยทู่ ่รี ะดับความลกึ 2,900 – 5,150 กิโลเมตร

การแบ่งโครงสร้างโลกดว้ ยสมบัตทิ างเคมี แบง่ ออกเป็น 3 ช้ัน คอื เปลือกโลก ผวิ โลกชั้นนอก มอี งคป์ ระกอบสว่ นใหญ่เปน็ ซลิ ิกาไดออกไซด์ และอะลมู ิเนยี มออกไซด์ ประกอบด้วยเปลอื กโลก ทวีปและเปลือกโลกมหาสมทุ ร เปลือกโลกทวีป (Continental crust) ส่วนใหญเ่ ปน็ หนิ แกรนิต มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เปน็ ซลิ ิกอน อะลมู เิ นียม และออกซเิ จน มีความหนาเฉลย่ี 35 กโิ ลเมตรความหนาแนน่ 2.7 กรมั /ลกู บาศก์เซนติเมตร เปลือกโลกมหาสมุทร (Oceanic crust) ส่วนใหญเ่ ปน็ หนิ บะซอลต์มอี งคป์ ระกอบสว่ นใหญ่เปน็ แมกนีเซยี ม ซิลกิ อน และออกซเิ จน ความหนาเฉลี่ย 5 กิโลเมตร ความหนาแนน่ 3 กรัม/ลูกบาศกเ์ ซนตเิ มตร มากกวา่ เปลือกทวปี ดงั นน้ั เม่ือเปลอื กโลกทัง้ สองชนกนั เปลอื กโลกทวปี จะถกู ยกตัวขึน้ สว่ นเปลือกโลกมหาสมทุ รจะจม ลง และหลอมละลายเปน็ แมกมาอกี ครง้ั เน้ือโลก คอื สว่ นซ่งึ อยอู่ ย่ใู ต้เปลอื กโลกลงไปจนถึงระดับความลกึ 2,900 กโิ ลเมตร มอี งคป์ ระกอบหลกั เป็น คือสว่ นซ่งึ อยู่อยใู่ ต้เปลอื กโลกลงไปจนถงึ ระดับความลกึ 2,900 กโิ ลเมตร มีองคป์ ระกอบหลกั เป็น ซลิ ิกอนออกไซด์ แมกนเี ซียมออกไซด์ และเหลก็ ออกไซด์ แบ่งออกปน็ 3 ชนั้ ไดแ้ ก่ เนื้อโลกตอนบนสุด (Uppermost sphere) มีสถานะเป็นของแข็ง เป็นฐานรองรบั เปลือก โลกทวปี และเปลอื กโลกมหาสมทุ ร อยูใ่ ต้แนวแบ่งเขตโมโฮโรวิซกิ เรียกโดยรวมวา่ ธรณีภาค (Lithosphere) มคี วามหนาโดยรวมประมาณ 30 - 100 กโิ ลเมตร เนอ้ื โลกตอนบน (Upper mantle) หรอื บางครัง้ เรียกวา่ ฐานธรณีภาค (Asthenosphere) อยทู่ ีร่ ะดับลกึ 100 - 700 กิโลเมตร มลี กั ษณะเปน็ ของแข็งเนอื้ อ่อน อณุ หภมู ิที่สงู มากทาให้แร่ บางสว่ นหลอมละลายเป็นหนิ หนดื เคลื่อนทีห่ มุนวนด้วยการพาความรอ้ น (Convection) เนอ้ื โลกตอนล่าง (Lower mantle) มสี ถานะเปน็ ของแข็งทร่ี ะดับลกึ 700 - 2,900 กิโลเมตร มอี งค์ประกอบส่วนใหญเ่ ป็นเหลก็ แมกนีเซยี ม และซลิ ิเกต

แก่นโลก คือสว่ นที่อยใู่ จกลางของโลก มีองคป์ ระกอบหลกั เปน็ Fe และNi แบ่งออกเปน็ 2 ชัน้ แกน่ โลกชั้นนอก(Outer core) เป็นเหลก็ ในสถานะของเหลว เคล่ือนทีห่ มุนวนดว้ ยการพาความรอ้ น (Convection) ที่ระดับลึก 2,900 - 5150 กโิ ลเมตร เหล็กรอ้ นเบ้อื งลา่ งบริเวณที่ติดกับแก่นโลกชน้ั ในลอยตวั สงู ขึน้ เม่ือปะทะกบั แมนเทลิ ตอนล่างท่อี ณุ หภมู ิต่ากว่าจงึ จมตวั ลง การเคลอ่ื นท่ีหมนุ วนเช่นน้ีเหน่ียวนาใหเ้ กิด สนามแมเ่ หลก็ โลก แก่นโลกชน้ั ใน (Inner core) ทรี่ ะดบั ลึก 5,150 กิโลเมตร จนถึงใจกลางโลกท่ีระดับลึก 6,370 กิโลเมตร ความดันมหาศาลกดทับทาใหเ้ หล็กมสี ถานะเปน็ ของแข็ง คล่นื ไหวสะเทอื นแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คลนื่ ในตวั กลาง (Body wave) เดินทางจากศูนยเ์ กิดแผ่นดินไหว ผ่านเข้าไปในเน้ือโลกในทุกทศิ ทาง ในลกั ษณะ เช่นเดยี วกับคล่นื เสียงซ่ึงเดนิ ทางผา่ นอากาศในทุกทิศทาง คล่นื ในตวั กลางมี 2 ชนดิ ไดแ้ ก่ คลนื่ ปฐมภูมิ (P wave) และ คลื่นทุติยภูมิ (S wave) ดงั ภาพท่ี 2  คลื่นปฐมภมู ิ (P wave) เป็นคล่ืนตามยาวที่เกดิ จากความไหวสะเทือนในตัวกลาง โดยอนุภาค ของตวั กลางน้นั เกดิ การเคล่ือนไหวแบบอดั ขยายในแนวเดียวกับทค่ี ลนื่ สง่ ผ่านไป คลนื่ นี้สามารถ เคล่ือนที่ผา่ นตวั กลางที่เป็นของแข็ง ของเหลว และแก๊ส เปน็ คลื่นที่สถานีวดั แรงสั่นสะเทอื น สามารถรับไดก้ ่อนชนิดอน่ื โดยมีความเรว็ ประมาณ 6 – 7 กโิ ลเมตร/วินาที  คลน่ื ทตุ ิยภมู ิ (S wave) เป็นคลืน่ ตามขวางท่เี กิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลางโดยอนุภาค ของตวั กลางเคล่อื นไหวต้งั ฉากกบั ทศิ ทางท่คี ลื่นผ่าน มที ั้งแนวตั้งและแนวนอน คลื่นชนิดนผ้ี ่านได้ เฉพาะตวั กลางทเ่ี ปน็ ของแข็งเทา่ นั้น ไม่สามารถเดินทางผา่ นของเหลว คลน่ื ทตุ ิยภมู ิมีความเร็ว ประมาณ 3 – 4 กโิ ลเมตร/วนิ าที

คลน่ื พน้ื ผวิ (Surface wave) เดินทางจากจุดเหนอื ศูนย์กลางแผ่นดินไหว (Epicenter) ไปทางบนพื้่นผิวโลก ใน ลักษณะเดียวกับการโยนหนิ ลงไปในนา้ แลว้ เกดิ ระลอกคลื่นบนผวิ น้า คลน่ื พื้นผิวเคลื่อนที่ชา้ กวา่ คลื่นในตัวกลาง คลนื่ พน้ื ผวิ มี 2 ชนิด คอื คลน่ื เลฟิ (L wave) และคล่นื เรยล์ ี (R wave)  คลืน่ เลฟิ (L wave) เป็นคลื่นท่ีทาให้อนภุ าคของตัวกลางส่นั ในแนวราบ โดยมที ศิ ทางต้ังฉากกบั การเคล่ือนท่ีของคล่นื ดงั ภาพท่ี 3 สามารถทาให้ถนนขาดหรอื แม่นา้ เปลีย่ นทศิ ทางการไหล  คลนื่ เรยล์ ี (R wave) เปน็ คลนื่ ท่ีทาใหอ้ นุภาคตัวกลางส่ัน มว้ นตัวขึน้ ลงเปน็ รปู วงรี ในแนวดงิ่ โดยมี ทศิ ทางเดียวกับการเคลือ่ นทข่ี องคลนื่ ดังภาพท่ี 4 สามารถทาใหพ้ ้ืนผิวแตกร้าว และเกิดเนนิ เขา ทาให้ อาคารทป่ี ลกู อย่ดู า้ นบนเกิดความเสยี หาย

การแบ่งโครงสรา้ งโลกตามสมบัติเชงิ กล 1. ธรณีภาคคือ ประกอบด้วยเปลอื กโลกทวีป (Continental crust) และ เปลือกโลกมหาสมทุ ร (Oceanic crust) คล่นื P wave และ S wave เคล่อื นท่ชี ้าลงจนถงึ แนวแบ่งเขตโมโฮโรวซิ ิก (Mohorovicic discontinuity) ซง่ึ อยู่ท่รี ะดับลกึ ประมาณ 100 กิโลเมตร 2. ฐานธรณีภาค  อยใู่ ตแ้ นวแบง่ เขตโมโฮโรวิซิกลงไปจนถงึ ระดับ 700 กิโลเมตร เปน็ บรเิ วณท่ีคลื่นไหวสะเทอื นมีความเรว็ เพมิ่ ข้ึนตามระดับลึก โดยแบง่ ออกเป็น 2 เขต ดงั น้ี เขตทค่ี ล่นื ไหวสะเทอื นมคี วามเร็วตา่ (Low velocity zone หรือ LVZ) ทีร่ ะดบั ลกึ 100 - 400 กโิ ลเมตร P wave และ S wave มคี วามเรว็ เพม่ิ ขึ้นอยา่ งไม่คงที่ เนอ่ื งจากบริเวณนี้เปน็ ของแขง็ เน้อื อ่อน อณุ หภูมทิ ่ีสงู มากทาให้แร่บางชนดิ เกดิ การหลอมละลายเป็นหนิ หนดื เขตท่ีมีการเปลย่ี นแปลง (Transitional zone) อยบู่ รเิ วณเนอื้ โลกตอนบน (Upper mentle) ระดบั ลึก 400 - 700 กโิ ลเมตร P wave และ S wave มีความเรว็ เพมิ่ ขึ้นมาก ในอัตราไม่สม่าเสมอ เนื่องจากบริเวณน้มี ี การเปล่ยี นแปลงโครงสร้างของแร่ 3. มัชฌิมภาค เป็นชน้ั ทอ่ี ยใู่ ต้ฐานธรณภี าคเป็นสว่ นของเนือ้ โลกตอนลา่ งทคี่ วามลกึ 700 - 2,900 กิโลเมตร เป็นบรเิ วณทีค่ ล่นื ไหวสะเทอื นมคี วามเร็วสมา่ เสมอ เน่ืองจากเปน็ ของแขง็ 4. แกน่ โลกช้ันนอก ทึร่ ะดบั ลึก 2,900 - 5,150 กโิ ลเมตร P wave ลดความเรว็ ลงฉบั พลนั ขณะท่ี S wave ไมป่ รากฏ ทั้งน้ี เน่ืองจากบริเวณนี้เป็นเหลก็ หลอมละลาย 5. แกน่ โลกชน้ั ใน ท่ีระดับลกึ 5,150 กิโลเมตร จนถงึ ความลึก 6,371 กโิ ลเมตร ทจ่ี ุดศนู ย์กลางของโลก P wave ทวคี วามเร็ว ข้นึ เนอ่ื งจากความกดดันแรงกดดนั ภายในทาให้เหลก็ เปลย่ี นสถานะเป็นของแขง็

แบบฝึกหัดเร่อื งโครงสร้างโลก 1. โครงสรา้ งของโลกแบ่งตามลักษณะตามสมบตั เิ ชงิ กลแบ่งออกเปน็ กช่ี ้นั อะไรบ้าง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 2. คลื่นP และคลืน่ S มคี ณุ สมบัติอย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. เปลอื กโลกแบง่ ออกเปน็ กี่บริเวณมอี ะไรบา้ ง ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 4. โครงสร้างของโลกชั้นใดท่มี ีสมบตั คิ ลา้ ยพลาสติก ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 5. แก่นโลกมธี าตุหลกั ท่ีเปน็ องค์ประกอบคือ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….