ในอดีตหลังจากที่นักสำรวจและนักธรณีวิทยาค้นพบพื้นที่ต่างๆ ของโลกมากขึ้นเรื่อยๆ ได้เกิดข้อสงสัยจำนวนมากเกี่ยวกับการกระจายตัวของภูมิประเทศและหินชนิดต่างๆ ที่พบในแต่ละพื้นที่ โดยนักธรณีวิทยาเชื่อว่าความแตกต่างของหินและภูมิประเทศดังกล่าว น่าจะเกิดจากกระบวนการหรือกิจกรรมบางอย่างของโลก และมีความพยายามที่จะอธิบายการมีอยู่ของหินต่างๆ และการเกิดภูมิประเทศที่หลากหลาย ในแต่ละพื้นที่มาอย่างต่อเนื่อง

ทฤษฏีธรณีแอ่นตัว (geosyncline) เป็นทฤษฏีเริ่มแรก ที่นักธรณีวิทยาพยายามจะปักธงและตั้งแนวคิดขึ้น เพื่อใช้ในการให้เหตุให้ผลแก่หินและภูมิประเทศที่พบในพื้นที่ต่างๆ ซึ่งกว่าจะเกิดทฤษฏีนี้ได้ ต้องอาศัยการร่วมแรงร่วมมือของนักธรณีวิทยาที่เห็นพ้องต้องกันหลายๆ คน ลองไปดูกันครับว่านักธรณีวิทยาแต่ละคนเขาคิดอะไรกันยังไง

ฮอลล์ และ ดาน่า : จุดประกายแนวคิด

ในปี พ.ศ. 2402 ฮอลล์ (Hall J.) และ ดาน่า (DANA J.D.) 2 นักธรณีวิทยาชาวอเมริกัน ได้นำเสนอ ทฤษฏีธรณีแอ่นตัว (geosyncline) เพื่ออธิบายการกระจายตัวของหินชนิดต่างๆ โดยดาน่าศึกษาชั้นหินตะกอนคดโค้งที่พบในพื้นที่ เทือกเขาแอปพาเลเชียน (Appalachian) ทางตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศสหรัฐอเมริกา และคิดว่าหินตะกอนน่าจะสะสมตัวอยู่ในแอ่งมหาสมุทรที่แคบและตื้น โดยเรียกแอ่งนี้ว่า ธรณีแอ่นตัว (geosyncline) ส่วนฮอลล์ก็นำเสนอเพิ่มเติมอีกว่าแอ่งตะกอนน่าจะมีการทรุดตัวตลอดเวลาร่วมกับการสะสมตะกอน ระดับน้ำในมหาสมุทรยังคงเดิม เพราะหลายที่เขาพบว่าชั้นหินตะกอนนั้นมีความหนา มากกว่าความลึกของมหาสมุรที่เห็นในปัจจุบัน

ฮวง : สืบสานและกระชับแนวคิด

จากข้อมูลทางธรณีวิทยาที่มีอยู่ในมือ ฮวง (Haug E.) ได้อธิบายเพิ่มเติมจาก ฮอลล์ (Hall J.) และ ดาน่า (DANA J.D.) ว่าธรณีแอ่นตัวน่าจะเป็นและหมายถึงพื้นที่น้ำลึกและมีความยาวมากกว่าความกว้าง โดยฮวงได้วาดแผนที่ ภูมิศาสตร์บรรพกาล (paleogeography) ของโลกและแสดงภาพมหาสมุทรที่ยาวและแคบ เพื่อแสดงให้เห็นข้อเท็จจริงว่า แอ่งหรือแหล่งน้ำเหล่านี้ในเวลาต่อมาได้ถูกบีบให้เป็นชั้นหินคดโค้งและยกตัวขึ้นเป็นภูเขา นอกจากนี้ฮวงยังตั้งข้อสังเกตว่าตำแหน่งของเทือกเขาในปัจจุบันมักจะล้อมรอบไปด้วยทะเลและมหาสมุทร ซึ่งก็คือธรณีแอ่นตัวในนิยามของฮวง ซึ่งต่อมาฮวงก็ได้จำแนกกลุ่ม มวลหินแข็ง (rigid mass) ที่สำคัญใน มหายุคมีโซโซอิก (Mesozoic era) เอาไว้ 5 กลุ่ม ได้แก่

• มวลหินแข็งแอตแลนติกเหนือ (North Atlantic Mass)
• มวลหินแข็งไซโน-ไซบีเรีย (Sino-Siberian Mass)
• มวลหินแข็งแอฟริกา-บราซิล (Africa-Brazil Mass)
• มวลหินแข็งออสเตรเลีย-อินเดีย-มาดากัสการ์ (Australia-India-Madagascar Mass)
• มวลหินแข็งแปซิฟิก (Pacific Mass)

นอกจากนี้ฮวงยังได้ระบุธรณีแอ่นตัว ที่อยู่ระหว่างมวลหินแข็งเหล่านี้อีก 4 กลุ่ม ได้แก่

1. ธรณีแอ่นตัวร๊อคกี้ (Rockies Geosyncline)
2. ธรณีแอ่นตัวอูราล (Ural Geosyncline)
3. ธรณีแอ่นตัวทะเลเททิส (Tethys Sea Geosyncline)
4. ธรณีแอ่นตัววงแหวนแปซิฟิก (Circum- Pacific Geosyncline)

นอกจากนี้จากการที่พบทั้งหินตะกอนที่บ่งชี้ว่าสะสมในบริเวณน้ำตื้นและน้ำลึก ฮวงจึงอธิบายเพิ่มเติมว่า การสะสมตัวของตะกอนเป็นไปในแนวราบ โดยในบริเวณขอบแอ่งจะสะสมตะกอนน้ำตื้น ส่วนกลางแอ่งสะสมตะกอนน้ำลึก และต่อน้ำหนักของมวลตะกอนด้านบนกดทับตะกอนชั้นล่าง ทำให้เกิดการบีบอัด เกิดชั้นหินคดโค้งและยกตัวขึ้นกลายเป็นภูเขาที่เราเห็นในปัจจุบัน แต่ก็ให้ข้อสังเกตว่าในแต่ละที่ไม่จำเป็นจะต้องเกิดครบทุกกระบวนการของ การตกตะกอน การทรุดตัว การอัดตัว และการคดโค้งโก่งงอของหิน และบางครั้งก็ไม่มีภูเขาที่เกิดขึ้นจากธรณีแอ่นตัว แต่ก็มีเพียงการตกตะกอนอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานานเท่านั้น

อีแวนส์ และ ชัวเชิร์ต : จำแนกประเภท

ในเวลาต่อมา อีแวนส์ (Evans J.W.) นำเสนอว่าการทรุดตัวของแอ่งเกิดจากการสะสมตัวของตะกอน แต่รูปร่างและขนาดของธรณีแอ่นตัวจะเปลี่ยนไปเรื่อยตามเวลาและไม่สามารถบอกแน่นอนได้ว่ากว้างหรือแคบ ลึกหรือตื้น ซึ่งในเวลาต่อมา ชัวเชิร์ต (Schuchert) ได้พยายามที่จะจำแนกธรณีแอ่นตัวบนพื้นฐานของลักษณะเฉพาะ ขนาด สถานที่ ประวัติและวิวัฒนาการของธรณีแอ่นตัว โดยเขาแบ่งธรณีแอ่นตัวออกเป็น 3 ประเภท คือ

1) ธรณีแอ่นตัวเอกภาค (monogeosyncline) เป็นพื้นที่ที่มีความยาวและแคบ แต่มีน้ำตื้น ตามที่ฮอลล์และดาน่านำเสนอ แอ่งอาจมีการทรุดตัวต่อเนื่องจากการตกตะกอน และการเพิ่มน้ำหนักกดทับทำให้เกิดธรณีแอ่นตัว คือเกิดการคดโค้งของชั้นหินตามแนวรอยต่อระหว่างทวีปและมหราสมุทร ซึ่งในระยะนี้เรียกว่า ธรณีแอ่นตัวเอกภาค เนื่องจากพื้นที่นั้นผ่านกระบวนการเพียงหนึ่งช่วงของการตกตะกอนและการสร้างภูเขา โดยเทือกเขาแอปพาเลเชียน ทางตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศสหรัฐอเมริกา ถือเป็นตัวอย่างที่ดีที่สุดของธรณีแอ่นตัวเอกภาค เพราะเทือกเขาแอปพาเลเชียนมีลักษณะยาวและแคบที่เกิดก่อนยุคแคมเบรียน อีแวนส์กล่าวว่าอย่างนั้น

2) ธรณีแอ่นตัวสหภาค (polygeosyncline) เป็นแอ่งที่มีความยาวและกว้าง โดยมีความกว้างกว่าแอ่งในระยะธรณีแอ่นตัวเอกภาค ธรณีแอ่นตัวเหล่านี้ดำรงหรือเกิดอยู่เป็นเวลานานกว่าธรณีแอ่นตัวเอกภาค และผ่านประวัติวิวัฒนาการที่ซับซ้อน โดยจากนิยามของอีแวนส์ อย่างน้อยก็ต้องผ่านกระบวนการสร้างภูเขามาแล้วไม่น้อยกว่าหนึ่งครั้ง และมักเกิดขึ้นในพื้นที่ที่คล้ายๆ กับที่พบธรณีแอ่นตัวเอกภาค ซึ่งพื้นที่ต้นแบบการแปลความธรณีแอ่นตัวสหภาคนี้ ได้แก่ ธรณีแอ่นตัวร๊อคกี้ (Rockies Geosyncline) ทางฝั่งตะวันตกของสหรัฐอเมริกา และ ธรณีแอ่นตัวอูราล (Ural Geosyncline) ทางฝั่งตะวันตกของรัสเซีย

3) ธรณีแอ่นตัวมัชฌิมภาค (mesogeosyncline) เป็นพื้นที่ลุ่มน้ำที่ล้อมรอบด้วยทวีปจากทุกทิศทุกทาง โดยมีประวัติทางธรณีวิทยาที่ยาวและซับซ้อน ธรณีแอ่นตัวเหล่านี้ผ่านขั้นตอนหลากหลายกระบวนการ ซึ่งแนวคิดนี้มีความคล้ายคลึงกับธรณีแอ่นตัวที่นำเสนอโดยฮวง ตัวอย่างเช่น ธรณีแอ่นตัวทะเลเททิส โดยอีแวนส์เชื่อว่าทะเลเมดิเตอร์เรเนียนเป็นส่วนที่เหลือของธรณีแอ่นตัวทะเลเททิส ซึ่งเดิมทีธรณีแอ่นตัวนี้ถูกจัดให้อยู่ในเทือกเขาอัลไพน์ของยุโรปและเทือกเขาหิมาลัยของเอเชีย และส่วนที่เหลือของธรณีแอ่นตัวทะเลเททิส กลายเป็นทะเลเมดิเตอร์เรเนียน

ขมวดแนวคิด “ธรณีแอ่นตัว”

จากการส่งไม้ต่อกันของแนวคิดต่างๆ ระหว่างนักธรณีวิทยาหลายๆ ท่าน ทฤษฏีธรณีแอ่นตัว (geosyncline) จึงได้ข้อสรุปและตั้งเป็นทฤษฏีขึ้น โดยอธิบายว่าเมื่อโลกเริ่มเย็นตัว พื้นผิวโลกจะหดตัว เกิดแรงตึงผิวยึดและยืดแผ่นเปลือกโลกให้บางลง ทำให้เกิดพื้นผิวโลกที่มีความสูง-ต่ำ แตกต่างกัน

นักธรณีวิทยาเชื่อว่าในอดีตช่วงเริ่มต้น พื้นผิวโลกที่มีทั้งทวีปและมหาสมุทรนั้น จำแนกออกได้แค่ 2 ลักษณะ คือ 1) มวลหินแข็ง (rigid mass) ที่เป็นตัวแทนของส่วนทวีปในปัจจุบันที่ยังคงมีเสถียรภาพเป็นเวลานาน โดยมวลหินแข็งเหล่านี้จะถูกล้อมรอบด้วยส่วนที่ถูกแรงดึงและขยายออกไปในมหาสมุทรซึ่งเป็นแอ่งตะกอนขนาดใหญ่ ที่นักธรณีวิทยาเรียกว่า 2) ธรณีแอ่นตัว (geosyncline) ซึ่งต่อมาตะกอนที่ผุพังมาจากพื้นที่สูงถูกพัดพามาสะสมในแอ่งหรือธรณีแอ่นตัว ส่งผลให้มีโอกาสเกิดหินทั้ง 3 ชนิด ได้แก่

• เกิดแรงกดทับตะกอนด้านล่างจากน้ำหนักของตะกอนด้านบน ตะกอนที่ถูกทับถมอยู่ด้านล่างเกิดการเชื่อมประสานและแข็งตัวกลายเป็น หินตะกอน (sedimentary rock)
• หินบางส่วนถูกแรงกดทับสูงจนแรงดันแปรสภาพหินเดิมให้กลายเป็น หินแปร (metamorphic rock) และ
• สืบเนื่องจากพื้นผิวโลกหดตัว เกิดแรงตึงแผ่นเปลือกโลกให้บางลง บางพื้นที่บางมากจนทำให้เกิดการปริแตก จนกระทั่งแมกมาสามารถแทรกดันขึ้นมาและเย็นตัวเป็น หินอัคนี (igneous rock) ได้

ทฤษฏีธรณีแอ่นตัว (geosyncline) นำเสนอครั้งแรกโดย ฮอลล์ (Hall J.) และ ดาน่า (DANA J.D.) แต่ถูกพัฒนาจนได้รับการยอมรับในขณะนั้น โดยการนำเสนอของ ฮวง (Haug E.) และ อีแวนส์ (Evans J.W.)

นอกจากนี้หากน้ำหนักของตะกอนที่กดทับมีปริมาณมหาศาลและครอบคลุมพื้นที่กว้าง ก็อาจทำให้หินที่อยู่ด้านล่างของธรณีแอ่นตัว ถูกน้ำหนักของตะกอนหรือหินด้านบนกดทับ จนหินด้านล่างคดโค้งโก่งยอและยกตัวขึ้นเกิดเป็นแนวเทือกเขาได้ เช่น เทือกเขาแอปพาเลเชียน (Appalachian)

ทฤษฏีธรณีแอ่นตัว (geosyncline) เป็นที่ยอมรับและนิยมมากจากสังคมวิทยาศาสตร์ ในช่วง ต้น-กลางศตวรรษที่ 19 เพราะเทือกเขาทั้งหมดส่วนใหญ่เห็นเป็นชั้นคดโค้งของหินตะกอน ถ้าเราพิจารณาความสูงและความหนาของตะกอนของเทือกเขาที่ชั้นหินคดโค้งขึ้นมา เช่น เทือกเขาร็อกกี้ ทางตะวันตกของสหรัฐอเมริกา เทือกเขาแอนดีส ทางตะวันตกของทวีปอเมริกาใต้ เทือกเขาแอลป์ ในยุโรป รวมไปถึงเทือกเขาหิมาลัย ในทวีปเอเชีย ฯลฯ จะเห็นได้ว่าจากความหนาของชั้นหินตะกอน ธรณีแอ่นตัว น่าจะเป็นแหล่งน้ำที่ลึกมาก แต่ฟอสซิลทางทะเลที่พบในหินตะกอนของเทือกเขาเหล่านี้ กลับอยู่เป็นสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในทะเลตื้น นักธรณีวิทยาจึงคิดว่า ธรณีแอ่นตัวน่าจะเป็นแหล่งน้ำตื้นที่ค่อยๆ ทรุดตัวทีละนิดไปเรื่อยๆ เมื่อมีตะกอนมาตกสะสมตัวและน้ำหนักของตะกอนนั้นกดทับแอ่ง

ซึ่งถึงแม้ว่าในอดีต ทฤษฏีธรณีแอ่นตัว (geosyncline) นั้นเป็นที่ฮือฮาและยอมรับเป็นวงกว้างในแวดวงธรณีวิทยาโลก แต่เนื่องจากในเวลาต่อมา พบว่าทฤษฎีธรณีแอ่นตัว ไม่สามารถใช้อธิบายการเกิดหินหรือภูมิประเทศในพื้นที่อื่นๆ ของโลกได้ จึงทำให้ทฤษฎีธรณีแอ่นตัวเริ่มถูกแทนที่ด้วยแนวคิดคลื่นลูกใหม่ต่างๆ

• แนวคิดทวีปเคลื่อน (continental drift) ของอัลเฟรด เวเกเนอร์
• แนวคิดพื้นมหาสมุทรแผ่กว้าง (Sea-floor Spreading) ของแฮรีย์ เฮสส์
• แนวคิดของไวน์-แมททิว-มอร์เลย์ (Vine-Matthews-Morley) ของไวน์ แมททิว และมอร์เลย์

ซึ่งต่อมา ทั้ง 3 แนวคิดนี้ ก็รวมหัวกันกลายเป็น ทฤษฎีธรณีแปรสัณฐาน (tectonic) ทำให้ทั้งคนและความเชื่อเรื่อง ทฤษฏีธรณีแอ่นตัว (geosyncline) จึงค่อยๆ จางหายไปจากแวดวงธรณีวิทยาและสังคมวิทยาศาสตร์ในปัจจุบัน

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth