การเกิดถ้ำ
ถ้ำ (cave) หรือ ถ้ำหินปูน (limestone cave) เกิดจากการกัดกร่อนของ น้ำใต้ดิน (groundwater) ในขณะที่หินปูนอยู่ต่ำกว่าระดับน้ำใต้ดิน ซึ่งโดยส่วนใหญ่น้ำใต้ดินจะมีคุณสมบัติเป็นกรดเจือจาง เนื่องจากฝนชะล้าง ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จากอากาศกลายเป็นกรดคาร์บอนิก หรือ ฝนกรด (acid rain) และซึมผ่านลงใต้ดิน ซึ่งในธรรมชาติ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เกิดได้จากหลายสาเหตุ เช่น การปะทุของภูเขาไฟ การหายใจของพืช ตลอดจนการย่อยสลายอินทรียวัตถุโดยแบคทีเรีย นอกจากนี้กิจกรรมหลายอย่างของมนุษย์ก็สร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้เช่นกัน ทั้งจากโรงงานอุตสาหกรรมหรือการทำเหมือง ฯลฯ
ฝนกรด (acid rain) เมื่อทำปฏิกิริยากับหินปูน ซึ่งเป็นแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) ที่อยู่ใต้ดิน ทำให้หินปูนเกิดการผุพังทางเคมี (chemical weathering) กลายเป็นแคลเซียมไบคาร์บอเนต (Ca(HCO3) 2) เรียกว่า กระบวนการคาร์บอเนชัน (carbonation)
CaCO3 + H2O + CO2 → Ca (HCO3) 2
แคลเซียมคาร์บอเนต + น้ำ + คาร์บอนไดออกไซด์ → แคลเซียมไบคาร์บอเนต
เพิ่มเติม : หินก้อนใหญ่ ผุพังได้ยังไง ไปดูกัน
หลังจากนั้นแคลเซียมไบคาร์บอเนต ที่ได้จากกระบวนการคาร์บอเนชัน สามารถละลายและถูกชะล้างออกได้ด้วยน้ำใต้ดิน ส่งผลให้เกิดโพรงหรือถ้ำอยู่ใต้ดิน และมีการสะสมตัวของหินปูนใหม่กลายเป็น ตะกอนถ้ำ (speleothem)
ตะกอนถ้ำ (speleothem) หมายถึง รูปลักษณ์ภายในถ้ำที่เกิดจากกระบวนการผุพังและสะสมตัวทางเคมีของสารละลาย แคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) ซึ่งมีมากในหินปูน หรือ หินโดโลไมต์ ปัจจุบันคนในวงการถ้ำ มองและจำแนกตะกอนถ้ำไว้หลายประเภท แต่ที่เราคุ้นหูชินตากันมากที่สุดก็คือ หินงอก (stalagmite) ซึ่งงอกหรือพอกพูนขึ้นมาจากพื้นถ้ำ และ หินย้อย (stalactite) ที่ย้อยตัวลงมาจากเพดานหรือผนังถ้ำ
ถ้ำ กับการศึกษาแผ่นดินไหว
ปัจจุบันในแวดวงวิชาการมี การศึกษาแผ่นดินไหวจากตะกอนถ้ำ (Speleoseismology) โดยอาศัยหลักการสืบค้นความผิดปกติ ในการสะสมตัวของตะกอนถ้ำ อันเป็นผลมาจากแรงสั่นสะเทือนแผ่นดินไหว ซึ่งจากประสบการณ์ในการสำรวจถ้ำมายาวนาน Becker และคณะ (2006) ได้รวบรวมและสรุปกรณีศึกษาที่ความผิดปกติของตะกอนถ้ำนั้นสื่อถึงการเลื่อนตัวของรอยเลื่อน หรือเหตุการณ์แผ่นดินไหวใหญ่ในอดีต เช่น ในกรณีที่มีรอยเลื่อนตัดผ่านตัวถ้ำ ซึ่งเมื่อมีการเลื่อนตัวของรอยเลื่อน ตำแหน่งของหินย้อยซึ่งบางส่วนหล่นมากลายเป็นหินงอก เลื่อนออกจากตำแหน่งเดิม ทำให้เกิดการพอกของหินงอกในตำแหน่งใหม่ ซึ่งถ้าเราสามารถหาอายุชั้นพอกสุดท้ายของหินงอกเดิมและชั้นพอกในสุดของหินงอกใหม่ เราก็จะรู้เวลาการเลื่อนตัวของรอยเลื่อนนั้นได้
เพิ่มเติม : ถ้ำมอง อย่างนักธรณีวิทยาแผ่นดินไหว
ถ้ำ กับการศึกษาแหล่งโบราณคดี
จากการสำรวจและขุดค้นทางโบราณคดีบริเวณ เพิงผาถ้ำลอด อำเภอปางมะผ้า จังหวัดแม่ฮ่องสอน ทีมนักโบราณคดีจากมหาวิทยาลัยศิลปากร ได้พบหลักฐานสำคัญที่แสดงถึงการตั้งถิ่นฐานของมนุษย์ในช่วง 34,000 – 12,000 ปีก่อน ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่ตรงกับ ยุคน้ำแข็ง (ice age) ในทางธรณีวิทยา (สมัยไพลสโตซีนตอนปลาย)
โดยจากหลุมขุดค้นในถ้ำลอด นักวิจัยพบหลักฐานของเครื่องมือเครื่องใช้ที่ทำมาจากหิน พบเศษกระดูกของสัตว์หลากหลายชนิด ที่ทีมนักวิจัยในขณะนั้นแปลความว่า น่าจะเป็นอาหารที่คนโบราณในถ้ำลอด ออกไปล่าและนำมากินภายในถ้ำ ซึ่งจากการวิเคราะห์ในรายละเอียด พบว่าเศษชิ้นส่วนกระดูกส่วนใหญ่เป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
ต่อมา Suraprasit และคณะ (2021) ได้คัดเลือกตัวอย่างชิ้นส่วนฟันของมนุษย์ถ้ำ และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ที่พบในถ้ำ เพื่อนำไปวิเคราะห์และประเมินสภาพแวดล้อมในอดีต ด้วยวิธีการทางวิทยาศาสตร์ ผลการศึกษาบ่งชี้ว่า ถ้ำลอด ณ วันนั้น เป็นพื้นที่ริมหรือรอยต่อระหว่างป่าทึบและทุ่งหญ้าเปิดโล่ง และชาวถ้ำลอดก็ทำมาหากินทั้งในบริเวณป่าทึบและทุ่งหญ้าดังกล่าว รวมทั้งยังอนุมานจากผลวิจัยว่า ในอดีตเมื่อ 34,000 – 12,000 ปีก่อน ภาคเหนือของไทย มีสภาพภูมิประเทศแบบ ป่าฝนบนเขตเขาสูง สลับกับ ทุ่งหญ้าสะวันนา ซึ่งแตกต่างกับสภาพแวดล้อมที่เราเห็นในปัจจุบัน
ภูมิประเทศแบบคาสต์
ภูมิประเทศแบบคาสต์ (karst topography) คือ ลักษณะภูมิประเทศที่เกิดจากการกัดกร่อนหินปูนของน้ำใต้ดิน หลังจากนั้นเมื่อระดับน้ำใต้ดินลดลด เกิดการถล่มและยุบตัวของพื้นที่ กลายเป็น หลุมยุบ (sinkhole) ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของภัยพิบัติทางธรณีวิทยา และเมื่อมีการยุบตัวมากขึ้น พื้นที่ที่แสดงระดับพื้นผิวเดิมลดลง พื้นที่ดังกล่าวจึงกลายเป็น ลักษณะสูง-ต่ำ ตะปุ่มตะป่ำ คล้ายกับภูมิประเทศแบบเตาขนมครกคว่ำ เรียกว่า ภูมิประเทศแบบคาสต์ (karst topography)
เพิ่มเติม : ภัยพิบัติการทรุดตัวของพื้นดิน
ดังนั้นหากเราเห็นภูมิประเทศแบบคาสต์ที่เป็นเขาสูงโด่งชลูด การแปลความในทางธรณีวิทยาคือ ระดับพื้นผิวโลกเดิมหรือความหนาของชั้นหินปูนเดิม จะอยู่บนยอดเขา โดยกระบวนการทางธรณีแปรสัณฐาน (tectonic) ยกตัวพื้นที่แถบนั้นให้สูงขึ้น ประกอบกับหินปูนซึ่งมีโพรงหรือถ้ำที่เคยอยู่ใต้ดินเกิดการทรุดตัวลงมาอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดภูมิประเทศแบบคาสต์อย่างที่เห็น
เขาตะปู คือ โขดทะเล (sea stack) จริงหรือ ???
อันดับแรก จริงๆ คนพื้นที่เรียก เขาตาปู เพราะเหมือนตาของปูที่ชี้ขึ้นมา ไม่ใช่ ตะปู ตอกไม้ ซึ่งในตำราธรณีวิทยาและภูมิศาสตร์หลายๆ เล่ม นิยามว่า เขาตาปู แสดง ภูมิลักษณ์ของฝั่ง (coastal landform) ที่เรียกว่า โขดทะเล (sea stack) ซึ่งก็ไม่ได้เป็นเดือดเป็ร้อนแทนราชบัณฑิตหรือครูภาษาไทย แต่การนิยามภูมิลักษณ์ให้ถูกต้อง จะช่วยสื่อถึงที่มาหรือกระบวนการเกิดขึ้นของภูมิลักษณ์นั้นๆ ได้ตรงไปตรงมา และหากนิยามไม่ถูกต้องก็จะทำให้การแปลความทางธรณีวิทยาผิดแผกไป
ในทาง ธรณีวิทยาชายฝั่ง (coastal geology) คำว่า โขดทะเล (sea stack) คือ ภูมิลักษณ์ที่เกิดจากการกัดกร่อนโดยกระแสคลื่นน้ำริมทะเล โดยเฉพาะอย่างยิ่งการกัดกร่อนบริเวณ หัวหาด (head land) ด้วยความที่หัวหาดมักมีลักษณะเป็นแหลมยื่นเข้าไปในทะเล ดังนั้นหัวหาดจึงได้รับผลกระทบจากคลื่นทะเลมากที่สุด คลื่นน้ำจะกัดเซาะโดยพุ่งเข้าด้านข้างแบบอ้อมๆ ทั้งสองข้างของหัวหาด การกัดกร่อนจึงเริ่มขึ้น โดยเริ่มจากน้ำค่อยๆ เจาะแหลมกลายเป็น ถ้ำทะเล (sea cave) ทั้งสองฝั่งของแหลม จากนั้นเมื่อถ้ำเจาะทะลุถึงกันจึงกลายเป็น ซุ้มหินโค้ง (sea arch) และเมื่อหินใต้รูไม่เสถียร เกิดการถล่มลงมาจึง พัฒนากลายเป็น โขดทะเล (sea stack) ตามลำดับ
เพิ่มเติม : หินกัดกร่อนที่ฝั่ง ตะกอนสะสมตัวที่หาด
และเมื่อเวลาผ่านไป กระแสน้ำทะเลก็ยังกระทำกับหัวหาดแบบเดิมๆ โดยพุ่งเข้าข้างๆ ตรงช่องว่างระหว่างโขดทะเลและแผ่นดินใหญ่ ส่งผลให้มีการพัดพามวลเม็ดทรายเข้ามาปั้นเป็นแนวสันทราย เชื่อมต่อจากโขดเลกับแผ่นดินใหญ่ ที่ชาวบ้านเรียกว่า สันหลังมังกร หรือในทางวิชาการเรียกว่า หาดเชื่อมเกาะ (tombolo)
ย้อนกลับมาที่ เขาตาปู ลองพินิจพิเคราะห์กันเล่นๆ ตกลง…
- เขาตะปู เป็นหัวหาด ?
- เขาตะปู เคยเป็น ถ้ำทะเล (sea cave) และ ซุ้มหินโค้ง (sea arch) ก่อนที่จะมาเป็น โขดทะเล (sea stack) อย่างทุกวันนี้ ?
- เขาตะปู มีเค้าว่ากำลังปั้นทรายขึ้นเป็น สันหลังมังกร หรือ หาดเชื่อมเกาะ (tombolo) ?
- ถ้าให้ เขาตาปู เป็น โขดทะเล แล้วแท่งเขาหินปูน กลางเขื่อนรัชประภา (เหมือนเขาตาปู) ที่เราชอบไปจอดเรือถ่ายรูปกัน เราควรต้องเรียกตรงนั้นว่า โขดทะเล ด้วยไหม ?
หรือ เขาตาปู + แท่งเขาหินปูนกลางเขื่อนรัชประภา จะเป็นแค่ ภูมิประเทศแบบคาสต์ (karst topography) ที่จมน้ำ 🙂
. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth