การเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค

1

2 การแปรสณั ฐานแผ่นธรณีภาค (plate tectonics มาจากภาษากรีกแปลว่า ผสู้ รา้ ง) เมอ่ื กวา่ หลายทศวรรษทผ่ี า่ นมา นักทาแผนท่ีได้สงั เกตเห็นว่าแผ่นทวีปต่างๆ บนโลกนั้นสามารถนามา ต่อกันได้ราวกับว่าคร้ังหนึ่งแผ่นทวีปเหล่าน้ีเคยเป็นแผ่นเดียวกันมาก่อน จากการสังเกตครั้งนั้นร่วมกับการ ค้นพบซากดึกดาบรรพช์ นิดเดียวกันบนชายฝั่งอเมริกาเหนือและแอฟริกาในเวลาต่อมา ทาให้นักวิทยาศาสตร์ ในช่วงต้นคริสต์ศตวรรษท่ีย่ีสิบได้เสนอความคิดว่าแผ่นทวีปต่างๆ ท่ีเคยคิดว่าอยู่น่ิงน้ัน แท้จริงแล้วได้มีการ เคล่ือนที่อย่ตู ลอดเวลา แต่อยา่ งไรกต็ ามในขณะนนั้ ยังไม่มีใครสามารถอธิบายถึงสาเหตุที่ทาให้แผ่นเปลือกโลก เคลือ่ นท่ไี ด้ ในช่วงปีค.ศ. 1950 ถึง 1960 ได้มีการศึกษาทางสุมทรศาสตร์อย่างมากเพื่อหาข้อสนับสนุน แนวความคิดต่างๆ ในอดีต และได้ก่อให้เกิดทฤษฎีของ เพลตเทคโทนิก (plate tectonics) ข้ึนในเวลาต่อมา ทฤษฎีดังกล่าวอธิบายว่าการเคล่ือนท่ีและปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันของแผ่นหินแข็งท่ีเรียกว่า แผ่นเปลือกโลก (plates) น้ันมีความเกี่ยวข้องอย่างมากกับการเปลี่ยนแปลงพ้ืนผิวโลกตลอดช่วงธรณีกาล แผ่นเปลือกโลก เหล่านี้หมายถึงแผ่นธรณีภาค (lithosphere) ท่ีประกอบด้วยเปลือกโลก (crust) และชั้นเน้ือโลกส่วนบน (upper mantle) โดยแผน่ ธรณภี าควางตัวอยู่บนชั้นหินหนืดร้อนที่สามารถไหลได้คล้ายของเหลวเรียกว่า หิน ฐานธรณีภาค (asthenosphere) ซึ่งสามารถเปล่ยี นสภาพและเลอ่ื นไหลในอตั ราส่วนเป็นน้ิวต่อปี และก็ได้เป็น คาตอบของสาเหตทุ ีท่ าให้แผน่ เปลอื กโลกเคล่ือนที่นั่นเอง โดยการเคลื่อนท่ีของแผน่ ธรณภี าคจะมคี วามเรว็ ประมาณ 2 - 3 เซนติเมตรตอ่ ป*ี (จากการศึกษา การแยกตวั ของสันเขาใต้มหาสมุทรแอตแลนติก) การเคล่ือนที่ของแผน่ ธรณีภาคจะมที งั้ การเคลอื่ นท่ชี นกัน การเคลื่อนที่แยกจากกัน และ การเคลอื่ นท่ีสวนกัน ซ่งึ จะมีผลทาให้เกิดเป็นเทอื กเขา ภูเขา ภเู ขาไฟ ทีร่ าบสงู ทร่ี าบต่า หุบเหว ท้ังบนพืน้ ดินและใต้พ้นื น้า และเกดิ รอ่ งลกึ ใต้พืน้ มหาสมุทร รวมทัง้ เกดิ ปรากฏการณท์ าง ธรรมชาตบิ างอย่าง เช่น แผน่ ดนิ ไหว ภูเขาไฟระเบดิ เปน็ ต้น ซ่งึ ทฤษฎที ่ีอธบิ ายเกยี่ วกบั การ เคล่อื นทีแ่ ละ ปรากฏการณ์ทเ่ี กดิ จากการเคลือ่ นท่ีของแผ่นธรณีภาค เรียกวา่ ทฤษฎีการเคลือ่ นท่ขี องแผ่นธรณีภาค

3 นักธรณีวิทยาไดจ้ ัดแบ่งแผ่นธรณภี าคออกเป็น 2 กลุ่มใหญๆ่ คือ แผ่นมหาสมุทรซึง่ รองรับมหาสมทุ รและแผ่น ทวีปซ่ึงรองรบั พน้ื แผน่ ดนิ ส่วนท่ีเปน็ ทวีป การเคล่ือนทีข่ องแผ่นธรณีภาคมี 3 ลักษณะ คือ เคล่อื นที่แยกออก จากกัน (divergent) เคลื่อนท่เี ข้าชนกนั (convergent) และเคลื่อนผา่ นกนั ได้ (transform) การเคลือ่ นที่ของแผน่ ธรณีภาค 1. แผ่นธรณีภาคแยกออกจากกัน (divergent boundaries) หินหนดื รอ้ น (hot magma) จาก ชั้นแมนเทลิ จะแทรกตัวขน้ึ มาตามช่องว่างตามแนวการแยกตวั เม่อื หินหนืดเย็นตวั กจ็ ะกลายเปน็ แผ่นเปลือก โลกใหม่ การแทรกตวั ขึ้นมาของหินหนดื ยงั ชว่ ยให้แนวแยกตวั นน้ั สูงข้นึ กลายเปน็ แนวเทอื กเขากลาง มหาสมุทร (mid-ocean ridges) ที่ดูเหมือนจะแสดงถงึ ขอบของแผ่นเปลอื กโลกในมหาสมุทร รอยต่อแบบนี้ ส่วนมากจะอยูใ่ ตม้ หาสมุทร หากเกดิ บนแผ่นทวีปจะทาให้เกดิ เป็นหุบเขาขนาดใหญ่ (rift) สามารถพบ ไดเ้ พยี งแห่งเดยี วบนพนื้ ทวีป คอื เกรตริฟต์แวลลยี ์ (The Great Rift Valley) บริเวณตะวนั ออกของทวปี แอฟริกา ถ้าแผ่นมหาสมุทร 2 แผน่ แยกออกจากกัน จะทาให้เกิดร่องลกึ ใตพ้ ้ืนมหาสมทุ ร ทาให้หนิ หนืดท่ลี กึ ลง ไปดันตัวขนึ้ มาตามรอยแยก เกิดเปน็ สนั เขาทีอ่ ยใู่ ต้มหาสมุทร ดันให้พนื้ มหาสมุทรแยกตัวออกจากกนั เกดิ เป็น แนวสนั เขา แนวภูเขาไฟ หรือแผน่ ดนิ ไหวได้ เชน่ รอยแยกในบรเิ วณมหาสมุทรแอตแลนตกิ ซง่ึ เกดิ เปน็ แนวสนั เขาใต้มหาสมุทรเรยี งตวั จากทิศเหนอื ไปทิศใต้ โดยบางตอนสูงข้ึนมาเหนือนา้ กลายเป็นแผ่นดิน เช่น เกาะไอซแ์ ลนด์ เป็นต้น

4 แผน่ ธรณีทวีปเคลือ่ นทอี่ อกจากกนั แรงดนั ในชัน้ ฐานธรณภี าคดนั ให้แผน่ ธรณีทวีปโกง่ ตวั ส่วนทีย่ อดของรอยโก่งยดื ตวั และบางลงจนเกิด รอยแตก และทรุดตวั ลงกลายเปน็ “หบุ เขาทรุด” (Rift valley) แมกมาผลักให้แผน่ ธรณีแยกออกจากกัน ตัวอยา่ งเช่น ทะเลสาบมาลาวี ในทวีปแอฟรกิ า และ ทะเลแดง ซงึ่ ระหว่างทวปี แอฟรกิ ากบั คาบสมุทรอาหรบั The Rift Valley of eastern Africa and Asia is an enormous geological split in the crust of the earth. แผน่ ธรณที วปี เคลอื่ นทีอ่ อกจากกัน แผ่นธรณีมหาสมุทรเคล่อื นทีอ่ อกจากกัน แรงดนั ในช้ันฐานธรณีภาคดันให้แผน่ ธรณมี หาสมุทรยกตัวขึน้ เปน็ สนั เขาใตม้ หาสมุทร (mid oceanic ridge) แลว้ เกดิ รอยแตกท่ีส่วนยอด แมกมาผลักให้แผ่นธรณีมหาสมุทรแยกออกจากกัน ตวั อย่างเชน่ สันเขาใต้ มหาสมทุ รแอตแลนติก

5 แผน่ ธรณีมหาสมุทรเคลอื่ นทอี่ อกจากกนั 2. แผน่ ธรณภี าคเคลอื่ นทเี่ ข้าหากนั (convergent plate boundaries) เม่ือแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรใหมม่ กี ารเย็นตัวเป็นเวลามากกว่าสิบกว่าลา้ นปี ความหนาแน่นก็ จะค่อยๆ เพ่มิ มากขน้ึ จนมากกวา่ ชัน้ หินหนืดท่ีอยู่ดา้ นลา่ ง จากนัน้ ก็จะมดุ ตัวลงไปใตโ้ ลกในกระบวนการท่ี เรยี กวา่ เปลือกโลกมุดตวั (subduction) การมดุ ตวั น้จี ะเกิดข้นึ ในบริเวณ แนวแผ่นเปลอื กโลกลู่เข้าหากนั (convergent plate boundaries) ที่ซง่ึ แผน่ เปลอื กโลกสองแผน่ มีการเคลื่อนทีเ่ ข้าชนกัน แผน่ เปลอื ก โลกมหาสมุทรทีห่ นกั กว่าจะเข้าชนและมุดตัวใต้แผ่นเปลือกโลกภาคพ้นื ทวปี ที่เบากว่า แนวท่แี ผ่นธรณีภาคเคลื่อนเข้าหากนั เป็นได้ 3 แบบ ดังน้ี 2.1. แผ่นธรณมี หาสมุทรชนกัน แผน่ ธรณมี หาสมุทรเกดิ ขึ้นและเคลอื่ นท่อี อกจากจุดกาเนิด บรเิ วณรอยตอ่ ท่ีแผน่ ธรณีเคลอื่ นท่ี ออกจากกัน แรงขบั ดนั จากเซลลก์ ารพาความรอ้ น (convection cell) ในชน้ั ฐานธรณี ทาให้แผ่นธรณี มหาสมุทรสองแผน่ เคลอื่ นที่ปะทะกนั แผน่ ธรณีที่มีอายุมากกว่า มีอณุ หภูมิต่ากว่า และมคี วามหนาแน่น มากกวา่ จะจมตวั ลงในเขตมุดตวั ทาให้เกิดร่องลึกมหาสมุทร (mid ocean trench) เมอื่ ธรณจี มตัวลง ตวั อย่างเช่น แผน่ มหาสมุทรแปซิฟิก(Pacific Plate) ทชี่ นกับแผ่นมหาสมุทรยเู รเซียน (Eurasian Plate) แผน่ แปซิฟกิ ซ่ึงหนกั กวา่ จะมุดลงใต้แผน่ ยูเรเซียน ทาให้เกิดรอ่ งลึกใต้มหาสมุทร เช่น ร่องลกึ ญ่ีปนุ (Japan Trench) เปน็ ต้น นอกจากน้ีสว่ นของแผ่นแปซิฟิก ท่มี ดุ ลงไปใตด้ ินจะถกู ความรอ้ นจนหลอมละลายกลายเปน็ หนิ หนืดดนั ตัวขึ้นมาตามรอยแยกของแผ่นยูเร เซยี น เกดิ เป็นแนวภูเขาไฟใตม้ หาสมุทรเรียงตัวจากประเทศญ่ีปุนมาถึงประเทศฟิลิปปินส์ และเป็นเขต แผ่นดนิ ไหว เปลอื กมหาสมทุ รและเนือ้ โลกชน้ั บนสุดซง่ึ มีจดุ หลอมเหลวต่าจะหลอมละลายเป็นหินหนืด ซึ่งมี ความหนาแนน่ ต่ากวา่ เน้ือโลกในชน้ั ฐานธรณีภาค จงึ ลอยตวั ขน้ึ ดนั พื้นผวิ โลกเกิดเป็นหมู่เกาะภูเขาไฟรูป โค้ง (Volcanic island arc) เรยี งตัวขนานกบั แนวร่องลึกก้นสมุทร บรรดาหินปูนซึ่งเกิดจากล่ิงมีชีวิตใต้ ทะเล เช่น ปะการัง เป็นตะกอนคาร์บอนเนตมีจุดเดือดต่า เมื่อถูกความร้อนจะเปล่ียนสถานะเป็นแก๊ส คาร์บอนไดออกไซค์ลอยตวั สงู ขึ้นปลดปล่อยออกทางปล่องภูเขาไฟ ทาให้เกิดการหมุนเวียนของวัฎจักร คาร์บอนและธาตุอาหาร ตัวอย่างเกาะภูเขาไฟท่ีเกิดด้วยกระบวนการน้ีได้แก่ หมู่เกาะฟิลิปปินส์ และ หมูเ่ กาะญ่ปี นุ่

6 แผน่ ธรณมี หาสมทุ รชนกนั 2.2. แผ่นธรณีมหาสมุทรชนกับแผน่ ธรณที วปี แผน่ ธรณมี หาสมุทรเปน็ หนิ บะซอลต์ มคี วามหนาแน่นมากกว่าแผน่ ธรณที วปี ซึ่งเปน็ หินแกรนติ เมื่อ แผน่ ทง้ั สองปะทะกัน แผ่นธรณีมหาสมทุ รจะจมตัวลงและหลอมละลายเป็นหินหนดื เนอื่ งจากหนิ หนดื มคี วาม หนาแนน่ น้อยกว่าเนอ้ื โลกในชั้นฐานธรณภี าค มันจึงยกตวั ข้ึนดนั เปลอื กโลกทวีปให้กลายเปน็ เทือกเขาสงู เกิด แนวภูเขาไฟเรียงรายตายฝั่ง ขนานกบั ร่องลกึ ก้นสมทุ ร ตัวอยา่ งเชน่ แผ่นมหาสมทุ รนาซคา (Nazca Plate) ชน กับแผ่นทวีปอเมริกาใต้ (South America Plate) แผ่นมหาสมุทรนาซคาจงึ มุดลงใตแ้ ผ่นทวปี เกดิ เปน็ ร่องลึก เปรู-ชลิ ี (Peru-Chile Trench) ใกลช้ ายฝังตะวันตกของทวีปอเมรกิ าใต้ นอกจากนีย้ ังมรี ่องลึกอ่ืนๆ อกี เชน่ รอ่ งลกึ อเมรกิ ากลาง (Middle America Trench) บรเิ วณชายฝั่งด้านตะวันตกของทวปี อเมรกิ าเหนอื เป็นตน้ นอกจากการเกดิ ร่องลึกแล้ว การมดุ กันของแผน่ ทวปี อาจทาใหเ้ กดิ เปน็ แนวแผน่ ดนิ ไหว ภเู ขาไฟ หรอื แนวเทือกเขาได้ เนอ่ื งจากดินบริเวณชายฝังถกู ดนั ให้โคง้ ขึน้ เชน่ เทือกเขาแอนดีส (Andes) บริเวณชายฝั่ง ตะวนั ตกของทวีปอเมริกาใต้ ซ่งึ เกดิ จากแผน่ มหาสมทุ รนาซคามดุ ลงใตแ้ ผน่ ทวีปอเมริกาใต้ เป็นตน้ รอ่ งลกึ มาเรียนา (Mariana Trench) เปน็ แนวร่องลกึ ท่ีทอดตัวเป็นแนวโค้งยาวกวา่ 2,500 กิโลเมตร ตงั้ อยบู่ รเิ วณตะวันตกของมหาสมุทรแปซฟิ ิกใกลก้ ับเกาะกวม (Guam) มลี กั ษณะเหมือนหลมุ ลกึ หรือหุบ เขาใต้ทะเลทไี่ มส่ ามารถมองเห็นกน้ เหวได้ รอ่ งลกึ มาเรียนา(Mariana Trench) เปน็ สองแผ่นมาชนกนั ณ บรเิ วณเขตมุดตัวของเปลอื กโลก (subduction zone) โดยแผ่นแปซฟิ ิก (Pacific Plate) เป็นฝ่ายมุดลงไป

7 ใตแ้ ผ่นธรณีฟลิ ปิ ปินส์ (Philippine Plate) โดยจุดทลี่ ึกที่สุดเรียกว่า ชาเลนเจอร์ ดพี (Challenger Deep) มีความลกึ วดั จากระดบั น้าทะเลประมาณ 11 กิโลเมตร (เอาเปน็ ตวั เลขชัด ๆ ก็ 10,984 เมตร) รปู ภาพ รอ่ งลึกมาเรยี นา (Mariana Trench) รูปความลึกของรอ่ งลกึ มาเรียนา แผนที่แสดง ร่องลกึ มาเรยี นา

8 แผนท่แี สดงแนววงแหวนแห่งไฟ มีลกั ษณะเปน็ เสน้ เกือกมา้ ความยาวรวมประมาณ 40,000 กโิ ลเมตร และวางตวั ตามแนวร่องสมุทร 2.3 แผน่ ธรณีทวีปชนกนั แผน่ ธรณที วปี มีความหนาแนน่ มากกว่าแผ่นธรณมี หาสมุทร ดงั นัน้ เมือ่ แผ่นธรณปี ะทะกัน แผ่น หนึ่งจะมดุ ตวั ลงสู่ชั้นฐานธรณภี าค อีกแผ่นหน่งึ ถูกยกตัวเกยสงู ขึน้ กลายเป็นเทือกเขาท่สี ูงมากเป็นแนว ยาวขนานกับแนวปะทะ ตัวอย่างเชน่ การชนกนั ระหว่างแผน่ ทวีปอนิ เดียน-ออสเตรเลยี น (Indian – Australian Plate) กับแผน่ ทวีปยเู รเซียน โดยแผ่นทวปี อินเดยี น-ออสเตรเลียนจะมดุ ลงใตแ้ ผน่ ทวีปยูเร เซยี น จึงเกิดการดนั ใหช้ ั้นหินตรงขอบแผ่นทวีปยเู รเซยี นโกง่ ตวั ขึ้นเปน็ เทอื กเขาหิมาลยั การชนกันของ แผ่นทวปี 2 แผ่นนี้ เกดิ ขน้ึ มานานกว่า 24 ล้านปีแล้ว แต่ในทกุ วันน้ีเทือกเขาหมิ าลัยก็ยังมกี ารสูงขน้ึ เรื่อยๆ ตอ่ ไป โดยมีอตั ราการสงู เพิม่ ข้ึนประมาณ 5 เซนตเิ มตรในทุกๆ 100 ปี นอกจากเทือกเขา หิมาลัยแล้ว ยังมเี ทอื กเขาอ่ืนๆ ท่ีเกดิ จากการชนกนั ของแผ่นทวีปอีก เชน่ เทอื กเขาแอลป์ (Alps) ใน ทวีปยโุ รป เทือกเขาร็อกก้ี (Rocky) และเทือกเขาแอปปาเลเชยี น (Appalachian) ในทวปี อเมริกาเหนอื เป็นต้น การชนกนั ของทวีปไมเ่ พยี งจะทาให้เกิดเทือกเขาเท่าน้ัน แตย่ งั ทาให้เกิดทร่ี าบสูงไดด้ ว้ ย เช่น ที่ ราบสูงทเิ บต(Tibetan Plateau) ในประเทศจนี เปน็ ต้น

9 แผ่นธรณีทวีปชนกนั เทอื กเขาแอลป์ (Alps) เทือกเขาร็อกก้ี (Rocky) เทอื กเขาแอปปาเลเชยี น (Appalachian) 3. แผน่ ธรณีภาคเคลอื่ นทีผ่ า่ นกัน (transform) สันเขาใต้สมุทร (Mid oceanic ridge) เปน็ บรเิ วณท่ีแมกมาโผลข่ ้นึ มาแลว้ ดนั แผน่ ธรณีให้แยก ออกจากกนั เนื่องจากแผ่นธรณีมคี วามหนาแนน่ ไมเ่ ท่ากัน สนั เขาใต้สมุทรจงึ ไม่สามารถต่อยาวเปน็ แนว เดยี ว ทว่าเยอ้ื งสลบั กนั คล้ายรอยตะเข็บ ด้วยเหตุนี้แผน่ ธรณีทเ่ี พงิ่ เกดิ ข้นึ มาใหม่จงึ เคลอื่ นทส่ี วนทางกนั

10 ในแนวตัง้ ฉากกบั สนั เขาใต้สมทุ ร เกิดเปน็ รอยเลอ่ื นทรานสฟอร์ม (Transform fault) ดังภาพ ปรากฏการณ์น้ีทาให้เกดิ แผ่นดนิ ไหวในระดบั ตน้ื มคี วามรนุ แรงปานกลาง ถ้าเกิดข้นึ บนแผ่นดินจะทาให้ ถนนขาด สายนา้ เปลย่ี นทิศทางการไหล หรอื ทาให้เกิดหน้าผาและน้าตก เม่อื แผ่นธรณีภาค 2 แผน่ เคล่ือนที่สวนทางกัน จะทาให้เกดิ รอยเลอื่ น (fault) ขนาดใหญ่ขน้ึ ได้ ตวั อย่างแผน่ ธรณเี คลอื่ นที่ผ่านกนั ในมหาสมุทร ไดแ้ ก่ บรเิ วณสันเขากลางมหาสมทุ รแอตเลน ตกิ ตวั อยา่ งแผน่ ธรณีเคล่ือนที่ผ่านกันบนแผ่นดนิ ได้แก่ รอยเลือ่ นซานแอนเดรีย(San Andreas Fault) ในรัฐแคลฟิ อร์เนีย ซง่ึ อย่ทู างตะวันตกของประเทศสหรฐั อเมริกา เปน็ รอยเล่อื นทเี่ กดิ จากแผ่น แปซิฟิกเคล่อื นท่ีสวนทางกับแผน่ อเมริกาเหนือ มีความยาวถึง 1,257 กิโลเมตรเริ่มจากซานฟรานซิสโก ผา่ นลอสแอนเจลิส จนถงึ ซานดิเอโก หากแผ่นธรณภี าคเคลือ่ นที่กระทบกนั อย่างรุนแรงจะทาให้เกิดการ สั่นสะเทอื น และก่อใหเ้ กิดแผ่นดนิ ไหวได้ อีกตวั อยา่ งของรอยเล่ือนแปรสภาพขนาดใหญ่ท่ีตัดผ่านธรณีภาคพ้นื ทวปี คือ รอยเลอ่ื นอัล ไพน์ (Alpine Fault) ในประเทศนิวซีแลนด์

11 รอยเลอื่ นอัลไพน์ (Alpine Fault)

12