เล่มที่ 33
เปลือกโลกและหิน
สามารถแชร์ได้ผ่าน :
ลักษณะทางกายภาพ
เปลือกโลกมีความหนาไม่เท่ากัน โดยเปลือกโลกภาคพื้นทวีปมีความหนาเฉลี่ยประมาณ ๔๐ กิโลเมตร เปลือกโลกภาคพื้นสมุทรมีความหนาประมาณ ๑๐ กิโลเมตร เปลือกโลกมีสภาพเป็นของแข็ง ส่วนใหญ่ประกอบด้วยหินและแร่ มีความหนาแน่นเฉลี่ยหรือความถ่วงจำเพาะประมาณ ๒.๖ - ๒.๙ ลอยตัวอยู่บนวัสดุที่มีความหนาแน่นมากกว่า คือ เนื้อโลก ซึ่งมีความถ่วงจำเพาะเฉลี่ยประมาณ ๓.๒๗ ข้อมูลทางธรณีวิทยา และธรณีฟิสิกส์ยังบอกให้ทราบว่า เปลือกโลกมีลักษณะเป็นแผ่นๆ เกาะติดกันคล้ายกับผิวส้มที่ฉีกออกแล้วนำมาต่อกันใหม่ ที่เรียกว่า แผ่นเปลือกโลก (lithospheric plate) เหตุที่นักธรณีวิทยาทราบว่า เปลือกโลกแต่ละส่วนมีความหนาไม่เท่ากันนั้น เป็นผลมาจากการตรวจวัดความเร็วของคลื่นไหวสะเทือน (seismic wave) ที่เกิดขึ้นเมื่อเกิดแผ่นดินไหว โดยเฉพาะแผ่นดินไหวใหญ่ๆ เมื่อคลื่นเคลื่อนที่ลงไปในระดับลึกจากผิวโลก โดยในชั้นของหินตะกอนบนพื้นผิวโลก คลื่นไหวสะเทือนมีค่าประมาณ ๒ กิโลเมตร/วินาที แต่เมื่อลึกลงไป คลื่นไหวสะเทือนจะมีค่าความเร็วเพิ่มขึ้น กล่าวคือ ถ้าเป็นภายในเปลือกโลกภาคพื้นทวีป คลื่นมีความเร็วประมาณ ๖.๒ กิโลเมตร/วินาที ส่วนภายในเปลือกโลกภาคพื้นสมุทร คลื่นมีความเร็วประมาณ ๖.๗ กิโลเมตร/วินาที และหากลึกต่อลงไปอีกจนถึงเปลือกโลกชั้นใน คลื่นก็จะมีความเร็วสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว คือ เพิ่มเป็น ๘.๒ กิโลเมตร/วินาที เราเรียกรอยต่อระหว่างเปลือกโลกชั้นนอก กับเปลือกโลกชั้นในว่า แนวแบ่งเขตโมโฮโรวิซิก (Mohorovicic discontinuity) ตามชื่อของนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย ซึ่งเป็นผู้เสนอแนวรอยต่อนี้ใน พ.ศ. ๒๔๕๒ ขณะที่ทำการศึกษาเรื่องแผ่นดินไหวอยู่ที่คาบสมุทรบอลข่านทางภาคใต้ของทวีปยุโรป
ภาพตัดขวางของเปลือกโลก แสดงความเร็วคลื่นแผ่นดินไหว เมื่อเกิดการเปลี่ยนชั้นของเปลือกโลก
ตัวเลขในวงกลม คือ ความเร็วคลื่นปฐมภูมิ (กม./วินาที) (Longwell,1969)
ตัวเลขในวงกลม คือ ความเร็วคลื่นปฐมภูมิ (กม./วินาที) (Longwell,1969)
นอกจากนั้นเปลือกโลกยังมีความหนาแน่นแตกต่างกัน ระหว่างเปลือกโลกภาคพื้นทวีปกับเปลือกโลกภาคพื้นสมุทร จากผลการสำรวจความโน้มถ่วงของโลก โดยนักธรณีฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ซึ่งทำงานอยู่ในอินเดีย ชื่อ จอห์น เฮนรี แพรตต์ (John Henry Pratt) เขาได้ทำการสำรวจบริเวณเทือกเขาหิมาลัยและให้ความเห็นเมื่อ พ.ศ. ๒๓๙๘ ว่า หินเปลือกโลกภาคพื้นทวีป มีความหนาแน่นในบริเวณที่เป็นเทือกเขาสูง น้อยกว่าหินในบริเวณที่เป็นที่ราบ ในขณะที่ส่วนที่เป็นเปลือกโลกภาคพื้นสมุทร มีความหนาแน่นเฉลี่ย มากกว่าเปลือกโลกภาคพื้นทวีป ความเห็นดังกล่าว ทำให้นักธรณีวิทยาชาวอเมริกันชื่อ แคลเรนซ์ เอดเวิร์ด ดัตตัน (Clarence Edward Dutton) ในเวลาต่อมาได้เสนอทฤษฎีว่าด้วย ดุลเสมอภาคของเปลือกโลก (Theory of Isostasy) เมื่อ พ.ศ. ๒๔๓๒ ซึ่งอธิบายว่า เนื่องจาก หินเปลือกโลก มีความหนาแน่นไม่เท่ากัน ดังนั้นหินเปลือกโลกส่วนที่เป็นทวีป ซึ่งมีความหนาแน่นน้อยกว่า จึงลอยตัวอยู่บนหินเปลือกโลกส่วนที่เป็นมหาสมุทร ซึ่งมีความหนาแน่นมากกว่า เปรียบเสมือนการลอยตัวของท่อนไม้อยู่ในน้ำ ส่วนหนึ่งของท่อนไม้จะโผล่ขึ้นเหนือพื้นผิวน้ำ และอีกส่วนหนึ่งจะจมอยู่ใต้ผิวน้ำ ก่อให้เกิดความสมดุล ระหว่างความสูงของท่อนไม้ ส่วนที่อยู่เหนือผิวน้ำกับส่วนที่อยู่ใต้น้ำ การปรับสภาวะ เพื่อให้เกิดความสมดุลนี้ ส่งผลให้เปลือกโลกเกิดการเคลื่อนไหวขึ้น เป็นครั้งคราว เมื่อบริเวณส่วนใดของเปลือกโลก เกิดการกร่อนไป และมีการทับถมขึ้นในอีกที่หนึ่ง ของเปลือกโลก
โดยทั่วไปเรามักเรียกความร้อนที่ขึ้นมาจากใต้พื้นผิวโลกว่า การไหลร้อน (heat flow) ซึ่งความร้อนนี้ขึ้นสู่ผิวเปลือกโลกในแต่ละจุดไม่เท่ากัน ทั้งนี้ ส่วนหนึ่งน่าจะมาจากการที่ ภายในโลกกำลังเย็นตัวลงอย่างช้าๆ ทำให้เปลือกโลกได้รับความร้อนในแต่ละส่วนไม่เท่ากัน ในบริเวณใจกลางของทวีป เช่น เขตหินฐานธรณีแคนาดา (Canadian Shield) ซึ่งเป็นหินมีอายุเก่าแก่ ของทวีปอเมริกาเหนือ พบว่า ความร้อนที่ไหลขึ้นมาสู่ผิวโลก มีค่าเฉลี่ยประมาณ ๐.๙ ไมโครแคลอรี/ตารางเซนติเมตร/วินาที ส่วนบริเวณที่ราบริมขอบของทวีป เช่น บริเวณแอ่งที่ราบ และเทือกเขา (Basin & Range) ของสหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นบริเวณที่มีภูเขาไฟและเขตเทือกเขาใหม่ พบว่า ค่าของการไหลร้อนสูงถึง ๒ ไมโครแคลอรี/ตารางเซนติเมตร/วินาที
การไหลร้อนในพื้นทะเลก็มีสภาพที่แตกต่างกันไปเช่นเดียวกัน กล่าวคือ นักวิทยาศาสตร์พบว่า ในบริเวณที่เป็นสันเขาใต้สมุทรมักมีค่าการไหลร้อนสูงประมาณ ๓ ไมโครแคลอรี/ตารางเซนติเมตร/วินาที และค่าจะลดลงตามลำดับ เมื่ออยู่ห่างจากสันเขาใต้สมุทรออกไป หรือใกล้เข้ามาทางขอบทวีป คือ เหลือประมาณ ๑.๑ - ๑.๙ ไมโครแคลอรี/ตารางเซนติเมตร/วินาที
นักธรณีวิทยาได้ตรวจวัดอุณหภูมิภายในหลุมเจาะที่ขุดเจาะลึกลงไปในเปลือกโลก พบว่า อุณหภูมิใต้ผิวโลกลึกลงไปจะเพิ่มสูงขึ้นเรื่อยๆ โดยเฉลี่ยประมาณ ๓ องศาเซลเซียส ในทุกๆ ๑๐๐ เมตร เราเรียกการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิตามความลึกของโลกว่า อัตราเพิ่มอุณหภูมิใต้พิภพ (geothermal gradient) โดยความร้อนภายในเปลือกโลก ที่ขึ้นมาสู่ผิวโลกมาจาก ๒ ส่วนด้วยกัน คือ ส่วนหนึ่งมาจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีภายในเปลือกโลก และอีกส่วนหนึ่ง มาจากความร้อน ที่ลึกลงไปใต้เปลือกโลก
หัวข้อก่อนหน้า
