โลก ดวงดาว และดาราศาสตร์

ลำดับตอนที่ #7 : สรุปลักษณะการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค

เปลือกโลกมิได้เป็นแผ่นเดียวต่อเนื่องติดกันดังเช่นเปลือกไข่ หากแต่เหมือนเปลือกไข่แตกร้าว มีแผ่นหลายแผ่นเรียงชิดติดกันเรียกว่า “เพลต” (Plate) ซึ่งมีอยู่ประมาณ 20 เพลต เพลตที่มีขนาดใหญ่ ได้แก่ เพลตแปซิฟิก เพลตอเมริกาเหนือ เพลตอเมริกาใต้ เพลตยูเรเซีย เพลตแอฟริกา เพลตอินโด-ออสเตรเลีย และเพลตแอนตาร์กติก เป็นต้น เพลตแปซิฟิกเป็นเพลตที่ใหญ่ที่สุดและไม่มีเปลือกทวีป กินอาณาเขตหนึ่งในสามของพื้นผิวโลก เพลตทุกเพลตเคลื่อนตัวเปลี่ยนแปลงขนาดและรูปร่างอยู่ตลอดเวลา (ดูภาพที่ 1)

            การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกแบ่งได้ดังนี้

ทฤษฎีวงจรการพาความร้อน
(Convection current theory)

          กล่าวไว้ว่าการหมุนเวียนของกระแสความร้อนภายในโลก มีลักษณะเช่นเดียวกับการเดือดของน้ำในแก้ว กล่าวคือโลกส่งผ่านความร้อนจากแก่นโลกขึ้นมาสู่ชั้นแมนเทิล ซึ่งมีลักษณะเป็นของไหลที่มีสถานะกึ่งแข็งกึ่งเหลว และผลักดันให้สารในชั้นนี้หมุนเวียนจากส่วนล่างขึ้นไปสู่ส่วนบนส่งผลให้เปลือกโลกซึ่งเป็นของแข็งปิดทับอยู่บนสุดเกิดการแตกเป็นแผ่น (Plate) และเคลื่อนที่ในลักษณะเข้าหากัน แยกออกจากกัน และไถลตัวขนานออกจากกัน

ทฤษฎีทวีปเลื่อน (Continental Drift Theory)
              ในปี ค.ศ.1915 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันชื่อ Alfred Wagenerได้เสนอสมมติฐานทวีปเลื่อนขึ้น และได้รับการยอมรับในปี ค.ศ.1940 สมมติฐานกล่าวไว้ว่า เมื่อราว 250 ล้านปีก่อน ทวีปต่าง ๆ เคยติดกันเป็นทวีปขนาดใหญ่เรียกว่า พันเจีย (Pangaea) ต่อมามีการเคลื่อนตัวแยกออกจากกัน จนมาอยู่ในตำแหน่งปัจจุบัน หลักฐานที่เชื่อว่าแผ่นทวีปเคลื่อนที่นี้คือ ในปัจจุบันได้พบชนิดหิน ที่เกิดในสภาวะแวดล้อมเดียวกันแต่อยู่คนละทวีปซึ่งห่างไกลกันมากหินอายุเดียวกัน ที่อยู่ต่างทวีปกันมีรูปแบบสนามแม่เหล็กโลกโบราณคล้ายคลึงกัน และขอบของทวีปสามารถเชื่อมตัวประสานแนบสนิทเข้าด้วยกันได้

ทฤษฎีเปลือกโลกใต้มหาสมุทรแยกตัว (Sea Floor Spreading Theory)
           จากปรากฏการณ์การแตกตัวและแยกออกจากกันของแผ่นเปลือกโลกภาคพื้นทวีปและใต้มหาสมุทรสัมพันธ์กับการเคลื่อนไหว การเกิดหมู่เกาะภูเขาไฟ การเกิดแนวเทือกเขากลางมหาสมุทร การขยายตัว และการเกิดใหม่ของมหาสมุทร ทำให้เกิดสมมติฐานและกลายเป็นทฤษฎีนี้ขึ้นเพื่ออธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ เหล่านั้นและการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกต่างๆ

ทฤษฎีการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก (plate Tectonic Theory)
                เกิดจากการนำทฤษฎีทวีปเลื่อนและทวีปแยกมารวมกันตั้งเป็นทฤษฎีใหม่ขึ้นมาโดยกล่าวไว้ว่า เปลือกโลกทั้งหมดแบ่งออกเป็น แผ่นที่สำคัญ จำนวน 13 แผ่น โดยแต่ละแผ่นจะมีขอบเขตเฉพาะได้แก่ แผ่นอเมริกาเหนือ อเมริกาใต้ ยูเรเซีย แอฟริกา อินเดีย แปซิฟิก แอนตาร์กติก ฟิลิปปินส์ อาหรับ สกอเทีย โกโก้ แคริเบียน และนาซก้าแผ่นเปลือกโลกทั้งหมดไม่หยุดนิ่งอยู่กับที่จะมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลาใน 3 แบบ ได้แก่การเคลื่อนที่เข้าหากัน แยกออกจากกัน และไถลตัวขนานออกจากกันซึ่งผลของการเคลื่อนที่ของเปลือกโลกทำให้เกิดปรากฎการณ์ต่าง ๆ ขึ้น เช่น แผ่นดินไหว เทือกเขา ภูเขาไฟ และกระบวนการเกิดแร่และหิน

ลักษณะการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก

1) รอยต่อที่แผ่นเปลือกโลกจะแยกจากกัน (Divergent Boundary) เมื่อแมกม่าในชั้นแอสทีโนสเฟียร์ดันตัวขึ้น ทำให้เพลตจะขยายตัวออกจากกัน เกิดขึ้นตรงรอยต่อระหว่างแผ่นเปลือกโลก 2 แผ่น ที่อยู่ใต้มหาสมุทรมากกว่าบนทวีป แนวเพลตแยกจากกันส่วนมากเกิดขึ้นในบริเวณสันกลางมหาสมุทร เช่น รอยต่อของแผ่นอเมริกากับแผ่นยูเรเซียน ที่เทือกเขาที่มีการแยกตัว (Spreading Ridge) หรือรอยต่อที่แยกออกจากกัน จะเกิดแผ่นดินไหวที่ระดับตื้นตามแนวแกนการแยกตัวเท่านั้น และเกิดกลไกการแยกตัวขึ้น แผ่นดินไหวที่เกิดจากลักษณะการแยกตัวมักจะมีขนาดต่ำกว่า 8 ริกเตอร์

2) รอยต่อที่แผ่นเปลือกโลกจะเคลื่อนที่ชนกันและเกยกัน (Convergent Boundary) มี 3 แบบ คือ

2.1) แผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทร 2 แผ่นมาชนกัน (Collision) โดยขอบแผ่นเปลือกโลกในแต่ละแนวที่มีความหนาแน่นสูงกว่าจะสอดมุดตัว (Subduction Zones) ลงไปใต้อีกแผ่นเปลือกโลกอีกแผ่นหนึ่งจนถึงชั้นแมนเทิล มีการเลื่อน ขบ กดและดัน ซึ่งกันและกัน ยังผลให้มีการปรับตัวตลอดเวลา จากนั้นจะหลอมละลายกลายเป็นหินหลอมละลายที่มีการสะสมพลังงานแรงดันมหาศาลภายในดันตัวควบคู่กันไปขึ้นมาตามชั้นหินของเปลือกโลก หากพลังงานนั้นสูงมากจนถึงระตับก็จะมีการปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปการเกิดแผ่นดินไหว ซึ่งในส่วนที่ไม่แข็งแรงที่อยู่ด้านบนเกิดเป็นปล่องภูเขาไฟ และแนวตามขอบแผ่นเปลือกโลกเป็นร่องลึกทางยาวที่เรียกว่า Trench

2.2) แผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นทวีป แผ่นมหาสมุทรที่หนักกว่าจะมุดลงใต้แผ่นทวีปและหลอมละลายกลายเป็นหินหลอมละลายและถูกดันออกมาตามรอยแยกในชั้นหินของแผ่นทวีป เกิดเป็นแนวภูเขาไฟ

2.3) แผ่นทวีปชนกับแผ่นทวีป ทำให้เพลตที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าเกิดการโก่งตัวเกยสูงขึ้นกลายเป็นเทือกเขา เช่นเทือกเขาหิมาลัย เกิดจากการชนกันของเพลตอินเดียและเพลตเอเชีย เทือกเขาแอลป์ (Alps) ในทวีปยุโรป เทือกเขาร็อกกี้ (Rocky) และเทือกเขาแอปปาเลเชียน (Appalachian) ในทวีปอเมริกาเหนือ เกิดจากการชนกันของเพลตอเมริกาเหนือกับเพลตแอฟริกา และเทือกเขาภูพานในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของไทย

แผ่นดินไหวจะเกิดขึ้นได้หลายตำแหน่งตั้งแต่ใกล้ผิวโลกไปจนถึงความลึกหลายร้อยกิโลเมตร เนื่องจากแผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลงไปมีความเย็นจนทำให้เกิดการเปราะแตกออกได้ที่ความลึกถึง 700 กิโลเมตร รอยต่อระหว่างแผ่นเปลือกโลกที่เคลื่อนที่เข้าหากันเป็นตำแหน่งที่เกิดแผ่นดินไหวที่ใหญ่ที่สุดในโลก เหตุการณ์บางครั้งที่เกิดขึ้นที่บริเวณแผ่นเปลือกโลกมุดตัวที่ อลาสกาและชิลีทำให้แผ่นดินไหวมีขนาดมากกว่า 9 ริกเตอร์

3) รอยต่อที่แผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่สวนกัน (Transform Boundary) เมื่อแผ่นเปลือกโลก 2 แผ่นเคลื่อนที่สวนกัน ทำให้เกิดเป็นรอยเลื่อนขนาดใหญ่ขึ้น มักเกิดขึ้นในบริเวณเทือกเขากลางมหาสมุทร แต่บางครั้งก็เกิดขึ้นบริเวณชายฝั่ง หากเปลือกโลกเคลื่อนที่กระทบกันอย่างรุนแรงจะทำให้เกิดการสั่นสะเทือน และเกิดแผ่นดินไหวได้ เช่น

                รอยเลื่อน San Andrea’s ที่ทำให้เกิดแผ่นดินไหวในรัฐแคลิฟอร์เนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา คือ ตัวอย่างของการเคลื่อนที่ผ่านกัน แยกแผ่นเปลือกโลก Pacific ออกจากแผ่นเปลือกโลก North America ในขณะที่เคลื่อนผ่านกัน แผ่นเปลือกโลกส่วนใหญ่จะเลื่อนผ่านกันทางด้านข้าง ทำให้เกิดการทรุดตัวและยกตัวของพื้นดินน้อยกว่าการเคลื่อนที่ออกจากกันหรือเข้าหากัน จุดสีเหลืองข้างล่างแสดงตำแหน่งที่เกิดแผ่นดินไหวตามขอบของระบบรอยเลื่อนนี้ที่บริเวณอ่าวซานฟรานซีสโก