เรียนรู้

จัดหมวดหมู่คำศัพท์ : ธรณีภาค เปลือกโลก ฐานธรณีภาค เนื้อโลก มัชฌิมาภาค แก่นโลก ฯลฯ

เชื่อว่าหลายๆ คนที่เคยเรียนเรื่อง โครงสร้างภายในโลก (Earth’s Interior) ผ่านมา คงจะมีคำศัพท์หรือตัวละครอยู่ในหัวติดมาบ้างพอสมควร ไม่ว่าจะเป็น เปลือกโลก เนื้อโลก แมนเทิล ธรณีภาค ฐานธรณีภาค มัชฌิมาภาค เปลือกโลกชั้นนอก เปลือกโลกชั้นใน หรือแม่กระทั่ง เปลือกโลกเฉยๆ ปัญหาสาธารณะที่ทุกคนจะมีร่วมกันของคนที่ผ่านหลักสูตรนี้มาก็คือ สรุปแล้วคำพวกนี้มันจัดหมวดหมู่กันอยู่แบบไหน เพราะดูคร่าวๆ แมนเทิล ก็เหมือน เนื้อโลก เหมือนฐานธรณีภาค ส่วน เปลือกโลก กับ ธรณีภาค มันต่างกันยังไงแล้วทำไมตำราบางเล่มก็แบ่งไว้แค่ แก่นโลก แต่บางครั้งบางเล่ม ก็แบ่งย่อยได้อีกว่ามีทั้ง แก่นโลกชั้นนอก และ แก่นโลกชั้นใน บางคนก็ถึงกับงง ว่าเราควรจะใช้คำไหนกันแน่ (เช่น เปลือกโลก หรือ ธรณีภาค) เพราะทั้งสองคำก็อยู่ในชั้นเดียวกัน และที่สำคัญมันก็อยู่ในโลกใบเดียวกัน

ผู้เขียนเฉลยให้เลยก็ได้ เรื่องของเรื่องมันมีอยู่ว่าโครงสร้างภายในโลกสามารถแบ่งได้จากคุณสมบัติที่แตกต่างกัน 2 อย่าง คือ 1) คุณสมบัติทางกายภาพ (คลื่นไหวสะเทือน) และ 2) คุณสมบัติทางเคมี (สัดส่วนหรือองค์ประกอบแร่) ซึ่งก่อนอื่นใครที่ลืมไปแล้วเกี่ยวกับการแบ่งโครงสร้างต่างๆ ภายในโลก ผู้เขียนแนะนำให้กลับไปทบทวนการแบ่งจากทั้ง 2 บทความนี้กันก่อนนะครับ

เพิ่มเติม การแบ่งจากคุณสมบัติทางกายภาพ : เขาใช้อะไรแบ่งโลกเป็นชั้นๆ (เปลือกโลก . เนื้อโลก . แก่นโลก)

เพิ่มเติม การแบ่งจากคุณสมบัติทางเคมี : ไส้ในโลก : กับการคาดเดาองค์ประกอบของแต่ละชั้น

ซึ่งการแบ่งทั้ง 2 แบบนี้ จะให้รอยต่อของชั้นภายในโลกคล้ายกันแต่ก็ไม่เหมือนกันเลยซะทีเดียว และคำต่างๆ ที่กล่าวมาในข้างต้น ก็จะถูกใช้เป็นตัวแทนชั้นต่างๆ อย่างเป็นระบบ เรียกว่า ค่ายใครค่ายมัน ซึ่งก็มัดรวม ขมวด สรุปได้ตามรูปด้านล่างนี้

สรุปการแบ่งชั้นต่างๆ ภายในโลก ตามคุณสมบัติ (ซ้าย) ทางกายภาพ และ (ขวา) ทางเคมี โดยพื้นที่ตรงกลางคือ การเปลี่ยนแปลงความเร็วของ คลื่นไหวสะเทือน (seismic wave) ทั้ง คลื่นปฐมภูมิ (P) และ คลื่นทุติยภูมิ (S) ที่ใช้เป็นตัวแปรสำคัญในการแบ่งชั้นต่างๆ ภายในโลกตามคุณสมบัติทางกายภาพ

1) ธรณีภาค = เปลือกโลก + ส่วนบนสุดของเนื้อโลกตอนบน

ชั้นธรณีภาค (lithosphere) เป็นชั้นนอกสุดของโลก ประกอบด้วย 1) เปลือกโลก (crust) และ 2) ส่วนบนสุดของเนื้อโลก (uppermost mantle) ซึ่งมีคุณสมบัติเย็นและมีสถานะเป็นของแข็ง (rigid) มีความหนารวม 100-300 กิโลเมตร โดยในส่วนของเปลือกโลกนั้นแบ่งย่อยเป็น 2 ประเภท คือ

  • เปลือกทวีป (continental crust) ส่วนใหญ่มีองค์ประกอบโดยรวมเป็นหินแกรนิต มีความหนาเฉลี่ย 33-35 กิโลเมตร และมีความหนาแน่น 2.7 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร
  • เปลือกสมุทร (oceanic crust) มีองค์ประกอบโดยรวมเป็นหินบะซอลต์ มีความหนาเฉลี่ย 5-8 กิโลเมตร และมีความหนาแน่น 3 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร

อย่างที่ทราบกันดีว่าชั้นธรณีภาค ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นของแข็ง ถูกแบ่งออกจากชั้นอื่นๆ ด้านล่าง จากการเปลี่ยนแปลงความเร็วของคลื่นไหวสะเทือน (seismic wave) ซึ่งการเปลี่ยนแปลงความเร็วของคลื่นที่ระดับความลึกนั้น เรียกว่า ความไม่ต่อเนื่องโมโฮโรวิซิค (Mohorovičić Discontinuity) หรือที่เรียกกันติดปากสั้นๆ ว่า ชั้นโมโฮโดยผลจากการศึกษาคลื่นไหวสะเทือนทั่วโลกพบว่าบริเวณต่างๆ ของโลกมีความหนาของชั้นเปลือกโลกที่แตกต่างกันระหว่าง 5-70 กิโลเมตร และนักวิทยาศาสตร์ก็เชื่อว่าลึกไปกว่านี้ วัสดุจะเปลี่ยนสถานะจากการเป็นธรณีภาคของแข็ง เข้าสู่ดินแดน ฐานธรณีภาค (asthenosphere) ซึ่งมีสถานะเป็นพลาสติก

อย่างไรก็ตาม จากการที่หลายพื้นที่ทั่วโลกพบ หินแปลกปลอม (xenolith) ที่ถูกอม ติดสอยห้อยตามมากับหินภูเขาไฟอย่างหินบะซอล์ต โดยหินแปลกปลอมนั้นส่วนใหญ่มักจะมีองค์ประกอบเป็น แร่เพอริโดไทต์ (peridotite) ซึ่งหากจำแนกตามคุณสมบัติทางเคมีของแร่แล้ว แร่ดังกล่าวจะมีศักดิ์เป็น เนื้อโลก (mantle) แต่ที่น่าแปลกและสำคัญ คือ หินแปลกปลอมเพอริโดไทต์เหล่านั้น กลับมีสถานะเป็นของแข็งที่ถูกอมขึ้นมา นักวิทยาศาสตร์จึงเชื่อว่าใต้เปลือกโลกน่ามีส่วนที่เป็นเนื้อโลกและมีสถานะเป็นของแข็งรองรับอยู่ ทำให้การศึกษาหรือแบ่งชั้นของโลกโดยใช้คลื่นไหวสะเทือน ที่แบ่งความลึกตามสถานะ (ของแข็ง) นั้นรวมเอาส่วนของเปลือกโลกและเนื้อโลกตอนบนสุด ไว้ด้วยกัน นี่จึงเป็นสาเหตุที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์กำหนดว่า ชั้นธรณีภาค (lithoshpere) ของแข็ง ประกอบไปด้วยชั้นที่มีองค์ประกอบทางเคมีเป็นแบบ เปลือกโลก (crust) บวกกับ เนื้อโลก (mantle) ชั้นบนสุด

แร่เพอริโดไทต์ (peridotite) สีเขียวมะกอก ซึ่งเป็น หินแปลกปลอม (xenolith) ที่ติดมากับแมกมาในระหว่างที่ภูเขาไฟปะทุกลายเป็นหินบะซอลต์สีดำ

อีกเกร็ดความรู้ที่อยากจะเล่าสู่กันฟัง คือ ปัจจุบันมีความพยายามที่จะศึกษาความหนาของเปลือกโลกหรือความลึกของชั้นโมโฮ ตามที่ต่างๆ ทั่วโลก ซึ่งในการศึกษาความลึกของชั้นโมโฮดังกล่าว มีเทคนิคการศึกษาอยู่ 2 แนวทาง คือ 1) การวิเคราะห์ชั้นโมโฮจากคลื่นไหวสะเทือน (Seismological Moho) และ 2) การวิเคราะห์ชั้นโมโฮจากคุณสมบัติอุณหภูมิและความดัน ของแร่ในหินแปลกปลอม (Petrological Moho) ซึ่งโดยภาพรวมของผลการศึกษาทั่วโลกพบว่า Seismological Moho จะให้ความลึกชั้นโมโฮที่มากกว่า การศึกษาโดยเทคนิค Petrological Moho อยู่นิดหน่อย และนี่ก็เป็นเครื่องยืนยันว่าชั้นธรณีภาคประกอบไปด้วยเปลือกโลกและเนื้อโลกตอนบนสุดที่มีสถานะเป็นของแข็ง

2) ฐานธรณีภาค = เนื้อโลกตอนบน – ส่วนบนสุดของเนื้อโลกตอนบน

ชั้นฐานธรณีภาค (asthenosphere) รองรับอยู่ใต้ชั้นธรณีภาค มีคุณสมบัติเป็นพลาสติก (plastic) ประกอบด้วยส่วนที่เป็นส่วนล่างของ เนื้อโลกตอนบน (upper mantle) มีความหนาเฉลี่ย 350-500 กิโลเมตร มีคุณสมบัติร้อน (อุณหภูมิประมาณ 600-1,000OC) หนืดและนิ่ม มีการเคลื่อนที่แบบหมุนเวียนของเนื้อโลกด้วยกลไก การพาความร้อน (convection) มีความหนาแน่นประมาณ 3.3 กรัม/เซนติเมตร นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่า ในชั้นนี้น่าจะมีองค์ประกอบเหมือนกับหินเพอริโดไทต์ โดยชั้นฐานธรณีภาคจะถูกแบ่งจากชั้นถัดไปด้านล่างด้วย ชั้นเปลี่ยนโซน (Transitional Zone) ซึ่งอยู่ลึกลงไปในตัวโลก 400-700 กิโลเมตร

3) มัชฌิมาภาค = เนื้อโลกตอนล่าง

ชั้นมัชฌิมาภา (mesosphere) มีคุณสมบัติเป็นของแข็ง (rigid) มีความหนา 500-2,900 กิโลเมตร ประกอบด้วยส่วนที่เป็น เนื้อโลกตอนล่าง (lower mantle) มีความหนาแน่นประมาณ 5.5 กรัม/เซนติเมตร และมีอุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ 1,000-3,500 OC เชื่อว่าชั้นนี้มีองค์ประกอบเหมือนเนื้อโลกชั้นบน แต่มีสถานะเป็นของแข็งที่ร้อนมากและเคลื่อนตัวอย่างเชื่องช้า โดยชั้นมัชฌิมาภาคถูกแบ่งออกจากชั้นที่อยู่ลึกลงไปด้วย ความไม่ต่อเนื่องกูเต็นเบิร์ก (Gutenberg Discontinuity) ซึ่งประเมินว่าอยู่ที่ระดับความลึกประมาณ 2,900 กิโลเมตร จากพื้นผิว

4) แก่นโลกชั้นนอก = แก่นโลก

แก่นโลกชั้นนอก (outer core) มีความหนา 2,900-5,150 กิโลเมตร มีคุณสมบัติเป็นของเหลว (liquid) มีอุณหภูมิสูง 1,000 – 3,500 OC มีความหนาแน่น 10 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าน่าจะมีองค์ประกอบเป็นเหล็กที่หลอมละลาย เนื่องจากหลักฐานที่คลื่นทุติยภูมิ (S-wave) ไม่สามารถวิ่งผ่านชั้นนี้ได้ การหมุนเวียนของมวลเหล็กหลอมเหลวในชั้นนี้ เป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิด สนามแม่เหล็กโลก (earth’s magnetic field) โดยแก่นโลกชั้นนอกถูกแบ่งออกจากชั้นที่ลึกลงไปด้วย ความไม่ต่อเนื่องเลห์มัน (Lehman Discontinuity) ในระดับความลึกประมาณ 5,000 กิโลเมตร

5) แก่นโลกชั้นใน = แก่นโลก

แก่นโลกชั้นใน (inner core) เป็นชั้นในสุดภายในโลกที่นักวิทยาศาสตร์ได้แบ่งเอาไว้ มีองค์ประกอบเป็นเหล็กและนิเกิลในสถานะของแข็ง (rigid) ซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 5,000OC มีความหนาแน่น 12 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร อยู่ระหว่างความลึก 5,000-6,370 กิโลเมตร

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

Share: