ใบความรู้ โครงสร้างโลกทางเคมี

ใบความรู้ การแบ่งโครงสร้างโลกตามองค์ประกอบเคมี วชิ า โลก ดาราศาสตรแ์ ละอวกาศ1 รหัสวิชา ว 32106 สอนโดย ครูดวงดาว ทาระสาร ครู โรงเรยี นสังขะ

ใบความรู้ การแบ่งโครงสรา้ งโลกตามองค์ประกอบเคมี การแบง่ โครงสร้างโลกตามองคป์ ระกอบเคมี นักธรณวี ทิ ยาแบง่ โครงสรา้ งภายในของโลก โดยพจิ ารณาจากองคป์ ระกอบทางเคมี ออกเปน็ 3 สว่ น ดงั ภาพที่ 1 ภาพที่ 1 โครงสรา้ งโลกแบง่ ตามองค์ประกอบทางเคมี เปลือกโลก (Crust) เปน็ ผิวโลกช้ันนอก มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เปน็ ซิลิกาไดออกไซด์ และอะลูมิเนียมออกไซด์ ประกอบดว้ ยเปลือกโลกทวปี และเปลือกโลกมหาสมุทร เปลือกโลกทวีป (Continental crust) ส่วนใหญ่เปน็ หนิ แกรนิต มีองคป์ ระกอบส่วนใหญ่เปน็ ซลิ กิ อน อะลูมิเนยี ม และออกซเิ จน มคี วามหนาเฉลี่ย 35 กิโลเมตร ความหนาแนน่ 2.7 กรมั /ลูกบาศก์ เซนติเมตร เปลอื กโลกมหาสมทุ ร (Oceanic crust) ส่วนใหญเ่ ปน็ หินบะซอลต์ มอี งคป์ ระกอบสว่ นใหญ่เปน็ มี เหล็ก แมกนเี ซียม ซิลิกอน และออกซเิ จน ความหนาเฉลีย่ 5 กโิ ลเมตร ความหนาแนน่ 3 กรัม/ลูกบาศก์ เซนติเมตร มากกว่าเปลือกทวีป ดังน้นั เมื่อเปลือกโลกทงั้ สองชนกัน เปลอื กโลกทวปี จะถูกยกตวั ข้นึ ส่วน เปลือกโลกมหาสมุทรจะจมลง และหลอมละลายเปน็ แมกมาอกี ครั้ง เนือ้ โลก (Mantle) คือส่วนซ่ึงอยู่อย่ใู ตเ้ ปลอื กโลกลงไปจนถงึ ระดับความลึก 2,900 กิโลเมตร มีองค์ประกอบหลกั เปน็ ซิลคิ อนออกไซด์ แมกนีเซียมออกไซด์ และเหลก็ ออกไซด์ แบ่งออกป็น 3 ช้นั ไดแ้ ก่ เนอื้ โลกตอนบนสดุ (Uppermost sphere) มสี ถานะเป็นของแขง็ เปน็ ฐานรองรับเปลือกโลกทวปี และเปลอื กโลกมหาสมุทร อยู่ใต้แนวแบง่ เขตโมโฮโรวิชิก เรียกโดยรวมวา่ ธรณภี าค (Lithosphere) มคี วาม หนาโดยรวมประมาณ 30 - 100 กโิ ลเมตร

เน้ือโลกตอนบน (Upper mantle) หรือบางครงั้ เรียกว่า ฐานธรณภี าค (Asthenosphere) อยู่ท่ี ระดบั ลึก 100 - 700 กิโลเมตร ึมลี กั ษณะเปน็ ของแข็งเน้ืออ่อน อณุ หภมู ิทส่ี ูงมากทาให้แร่บางส่วนหลอม ละลายเป็นหินหนืด (Magma) เคลอ่ื นทีห่ มนุ วนด้วยการพาความร้อน (Convection) เน้ือโลกตอนลา่ ง (Lower mantle) มีสถานะเป็นของแขง็ ท่รี ะดบั ลกึ 700 - 2,900 กโิ ลเมตร มี องค์ประกอบสว่ นใหญเ่ ปน็ เหลก็ แมกนีเซยี ม และซิลเิ กท แก่นโลก (Core) คือส่วนท่อี ยู่ใจกลางของโลก มอี งคป์ ระกอบหลักเป็นเหลก็ แบง่ ออกเปน็ 2 ชั้น แกน่ โลกชั้นนอก (Outer core) เปน็ เหล็กในสถานะของเหลว เคลื่อนที่หมุนวนดว้ ยการพาความ ร้อน (Convection) ท่ีระดบั ลึก 2,900 - 5150 กโิ ลเมตร เหลก็ รอ้ นเบอ้ื งลา่ งบริเวณท่ตี ิดกับแก่นโลกช้ันใน ลอยตัวสงู ข้ึน เมื่อปะทะกบั แมนเทลิ ตอนลา่ งที่อุณหภูมิตา่ กวา่ จึงจมตัวลง การเคลื่อนท่ีหมุนวนเช่นนเ้ี หนยี่ วนา ใหเ้ กดิ สนามแม่เหล็กโลก แก่นโลกชั้นใน (Inner core) ทรี่ ะดบั ลึก 5,150 กิโลเมตร จนถงึ ใจกลางโลกท่ีระดับลึก 6,370 กิโลเมตร ความดันมหาศาลกดทบั ทาใหเ้ หล็กมีสถานะเปน็ ของแขง็ ภาพที่ 2 องค์ประกอบทางเคมีของโครงสร้างภายในของโลก เมื่อพิจารณาองค์ประกอบทางเคมใี นแต่ละชน้ั ภายในของโลก ดังภาพท่ี 2 แลว้ จะพบว่า ธาตทุ ห่ี มายเลข อะตอมมาก หรือมีความถ่วงจาเพาะสงู เชน่ เหล็ก (atomic no: 26) จมลงสู่แกน่ กลางของโลก ธาตุที่มี หมายเลขอะตอมน้อย หรือมีความถ่วงจาเพาะต่ากว่า เชน่ ออกซิเจน อะลูมิเนียม และซิลกิ อน (atomic no: 8, 13, 14) ลอยตัวข้นึ เปน็ องคป์ ระกอบหลกั ของเปลอื กโลก ทีม่ า http://www.lesa.biz/earth/lithosphere/earth-structure/chemical-structure

ใบความรู้ การแบ่งโครงสร้างโลกตามลักษณะกายภาพ การแบง่ โครงสร้างโลกตามลักษณะกายภาพ(คลื่นไหวสะเทือน) เม่ือเกดิ แผน่ ดนิ ไหวจะทาใหเ้ กดิ คลนื่ ไหวสะเทือน (Seismic wave) สองแบบ คือ คล่นื พื้นผวิ (Surface wave) และคล่ืนในตัวกลาง (Body wave) คลน่ื พ้นื ผิวเดนิ ทางไปตามพน้ื ผวิ โลกทาให้อาคาร สง่ิ ปลูก สรา้ ง ชารดุ พงั ทะลาย ส่วนคลืน่ ในตัวกลางเดินทางผ่านเข้าไปภายในของโลกผ่านไปยงั พ้ืนผวิ โลกทอี่ ยซู่ ีกตรง ขา้ ม นกั ธรณีวิทยาจึงใชค้ ล่นื ในตวั กลางในการสารวจโครงสรา้ งภายในของโลก คลนื่ ในตัวกลางซงึ่ มี 2 ประเภท ได้แก่ คล่นื ปฐมภูมิ (P wave) และ คล่นื ทตุ ิยภูมิ (S wave) ดังภาพที่ 1 ภาพท่ี 1 คล่ืนปฐมภูมิ (P wave) และคลืน่ ทตุ ยิ ภูมิ (S wave) คลน่ื ปฐมภมู ิ (P wave) เป็นคล่ืนตามยาวที่เกดิ จากความไหวสะเทือนในตัวกลาง โดยอนุภาคของ ตัวกลางนน้ั เกดิ การเคล่ือนไหวแบบอัดขยายในแนวเดยี วกับที่คลนื่ สง่ ผา่ นไป คลนื่ นี้สามารถเคล่ือนทผ่ี ่าน ตัวกลางท่เี ป็นของแข็ง ของเหลว และแก๊ส เปน็ คลนื่ ที่สถานีวัดแรงสั่นสะเทือนสามารถรับไดก้ ่อนชนิดอนื่ โดยมี ความเร็วประมาณ 6 – 7 กิโลเมตร/วนิ าที คลื่นปฐมภูมทิ าใหเ้ กิดการอัดหรือขยายตวั ของช้ันหิน คลน่ื ทตุ ิยภมู ิ (S wave) เป็นคล่นื ตามขวางทเี่ กิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลางโดยอนภุ าคของ ตวั กลางเคล่อื นไหวตั้งฉากกบั ทศิ ทางทค่ี ลืน่ ผ่าน มีทงั้ แนวต้ังและแนวนอน คลื่นชนดิ นี้ผา่ นได้เฉพาะตัวกลางที่ เปน็ ของแข็งเทา่ นน้ั ไม่สามารถเดนิ ทางผ่านของเหลว คลื่นทตุ ยิ ภูมิมคี วามเร็วประมาณ 3 – 4 กโิ ลเมตร/ วินาที คล่ืนทตุ ยิ ภมู ทิ าให้ชัน้ หินเกิดการคดโคง้ ภาพที่ 2 การเดินทางของ P wave (เส้นสีขาว) และ S wave (เส้นสดี า)

ขณะทเ่ี กิดแผน่ ดินไหวจะเกิดแรงสั่นสะเทือน ทาให้คลนื่ ไหวสะเทือนเคล่ือนที่ออกจากศนู ย์กลางการเกดิ แผ่นดินไหวโดยรอบทุกทิศทกุ ทาง เน่อื งจากวัสดุภายในของโลกมคี วามหนาแนน่ ไมเ่ ทา่ กัน และมสี ถานะ ตา่ งกัน คล่ืนท้งั สองจึงมีความเร็วและทศิ ทางที่เปลีย่ นแปลงไปดงั ภาพที่ 2 คล่ืนปฐมภมู ิ หรอื P wave สามารถเดินทางผา่ นศูนยก์ ลางของโลกไปยังซกี โลกตรงข้ามโดยมีเขตอับคล่ืน (Shadow zone) อยู่ ระหวา่ งมมุ 103 - 143 แต่คล่ืนทุติยภูมิ หรือ S wave ไม่สามารถเดนิ ทางผา่ นของเหลวได้ จงึ ปรากฏแต่บน ซีกโลกเดียวกับจดุ เกดิ แผน่ ดินไหวตั้งแตเ่ ขต 0 - 103 เทา่ นน้ั ภาพที่ 3 โครงสร้างโลกแบ่งตามลกั ษณะทางกายภาพ นักธรณีวิทยาแบ่งโครงสรา้ งภายในของโลกออกเป็น 5 สว่ น โดยพิจารณาจากความเร็วของคลนื่ P wave และ S wave ดังน้ี (ภาพท่ี 3) ธรณีภาค (Lithosphere) คือ ประกอบดว้ ยเปลอื กโลกทวีป (Continental crust) และ เปลือกโลกมหาสมทุ ร (Oceanic crust) คลนื่ P wave และ S wave เคลอ่ื นทช่ี ้าลงจนถึงแนวแบง่ เขตโมโฮโรวซิ กิ (Mohorovicic discontinuity) ซึง่ อยู่ท่รี ะดับลึกประมาณ 100 กโิ ลเมตร ฐานธรณภี าค (Asthenosphere) อย่ใู ตแ้ นวแบง่ เขตโมโฮโรวซิ ิกลงไปจนถงึ ระดบั 700 กโิ ลเมตร เปน็ บรเิ วณที่คลืน่ ไหวสะเทือนมี ความเรว็ เพมิ่ ข้นึ ตามระดับลึก โดยแบ่งออกเป็น 2 เขต ดังน้ี

เขตที่คลน่ื ไหวสะเทือนมีความเรว็ ต่า (Low velocity zone หรอื LVZ) ทรี่ ะดับลึก 100 - 400 กโิ ลเมตร P wave และ S wave มีความเร็วเพิ่มข้ึนอยา่ งไมค่ งที่ เนอื่ งจากบริเวณนเ้ี ปน็ ของแข็ง เนอ้ื อ่อน อุณหภูมิทส่ี ูงมากทาใหแ้ ร่บางชนดิ เกดิ การหลอมละลายเปน็ หนิ หนดื (Magma) เขตทม่ี กี ารเปลี่ยนแปลง (Transitional zone) อย่บู ริเวณเน้ือโลกตอนบน (Upper mentle) ระดับลึก 400 - 700 กโิ ลเมตร P wave และ S wave มคี วามเร็วเพ่มิ ขน้ึ มาก ในอัตราไม่ สมา่ เสมอ เนอื่ งจากบริเวณนี้มกี ารเปลี่ยนแปลงโครงสรา้ งของแร่ เมโซสเฟยี ร์ (Mesosphere) อยบู่ รเิ วณเน้ือโลกชั้นลา่ ง (Lower Mantle) ทีค่ วามลกึ 700 - 2,900 กิโลเมตร เปน็ บริเวณท่คี ล่นื ไหว สะเทือนมีความเร็วสม่าเสมอ เน่อื งจากเปน็ ของแข็ง แก่นชนั้ โลกนอก (Outer core) ท่ึระดบั ลกึ 2,900 - 5,150 กิโลเมตร P wave ลดความเร็วลงฉับพลนั ขณะท่ี S wave ไม่ปรากฏ ทั้งนเ้ี น่ืองจากบรเิ วณนเี้ ปน็ เหลก็ หลอมละลาย แกน่ โลกชั้นใน (Inner core) ที่ระดบั ลึก 5,150 กโิ ลเมตร จนถงึ ความลกึ 6,371 กโิ ลเมตร ทจ่ี ดุ ศูนยก์ ลางของโลก P wave ทวี ความเร็วขน้ึ เน่อื งจากความกดดนั แรงกดดันภายในทาใหเ้ หลก็ เปล่ียนสถานะเป็นของแข็ง ทม่ี า http://www.lesa.biz/earth/lithosphere/earth-structure/physical-structure

ใบความรู้ การแบ่งโครงสร้างโลกตามองค์ประกอบเคมี วชิ า โลก ดาราศาสตรแ์ ละอวกาศ1 รหัสวิชา ว 32106 สอนโดย ครูดวงดาว ทาระสาร ครู โรงเรยี นสังขะ