เรียนรู้

รอยแยกและรอยเลื่อนของหิน

รอยแยก

รอยแยก (fracture) หมายถึง โครงสร้างทางธรณีวิทยาที่มีแรงเค้นทางธรณีแปรสัณฐานเข้ามากระทำกับวัสดุหรือหินที่มีคุณสมบัติแบบแข็งเปราะ ทำให้เกิดการปริแตกของหินโดยไม่มีการเคลื่อนที่ของหินระหว่างรอยแตก บางครั้งหินเกิดเป็นรอยแยกขนาดเล็ก หรือ รอยแตก (joint) ซึ่งเกิดการแตกอย่างเป็นระบบ เรียกว่า ระบบรอยแตก (joint set) โดยรอยแตกเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ เช่น เกิดจากแรงบีบอัดที่ไม่เท่ากันในด้านต่างๆ ของหิน ทำให้หินเกิดรอยแตกในระนาบที่ตั้งฉากกับแนวแรงที่กระทำสูงที่สุด

การเกิดรอยแตกของหินอย่างเป็นระบบ

นอกจากนี้รอยแตกยังสามารถเกิดขึ้นได้จากแรงดึง เช่น ในกรณีของลาวาไหลหลากบนพื้นผิวโลก หลังจากลาวาเย็นตัวกลายเป็นหินอัคนีภูเขาไฟ จะเกิดการหดตัวและเกิดรอยแตก คล้ายกับรอยแตกของดินเมื่อน้ำแห้งและทำให้เกิด ระแหงโคลน (mudcrack) ซึ่งโดยส่วนใหญ่รอยแตกของหินอัคนีภูเขาไฟจะมีด้านตัดขวางเป็นรูปหลายเหลี่ยม คล้ายกับเสาหลายเหลี่ยม เรียกว่า รอยแตกรูปเสา (columnar joint)

แรงดึงจากการหดตัวของลาวาเมื่อเย็นตัวลง ทำให้เกิดรอยแตกรูปเสา

นอกจากรูปนี้ รอยแตกยังสามารถเกิดได้จาก กระบวนการผุพัง (weathering) โดยในกรณีของหินใต้พื้นผิวโลกซึ่งเดิมเคยถูกกดทับด้วยน้ำหนักของหินหรือดินด้านบนอย่างสมดุล แต่เมื่อหินหรือดินด้านบนถูกกัดกร่อนไป หินเดิมจึงคลายแรงดัน ขยายตัวและแยกออกตามแนวรอยแตกเดิม บางครั้งอาจแตกตามแนวขนานกับพื้นผิวหิน สภาพการแตกจึงมีลักษณะเป็นแผ่นหินบางหุ้มซ้อนกันคล้ายกับเปลือกหอมหัวใหญ่ เรียกลักษณะการแตกแบบนี้ว่า การแตกเป็นกาบ (exfoliation) เช่น การแตกของหินเป็นกาบใน อุทยานแห่งชาติโยเซมิตี (Yosemite National Park) ประเทศสหรัฐอเมริกา

การผุพังที่เกิดจากการคลายแรงดันและทำให้เกิดรอยแตก

ในทางธรณีวิทยา รอยแตกของหิน เป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนได้เร็วขึ้น เนื่องจากรอยแตกช่วยเพิ่มพื้นผิวของหินให้สัมผัสกับปัจจัยในการผุพังได้มากยิ่งขึ้น นอกจากนี้ยังทำให้เกิดการไหลเวียนของน้ำใต้ดินและเป็นทางผ่านให้แมกมาใต้พื้นผิวโลกดันตัวขึ้นมา ดังนั้นจึงถือว่าโครงสร้างทางธรณีวิทยาแบบรอยแยกหรือรอยแตกนั้นมีความสำคัญต่อกระบวนการทางธรณีวิทยาของโลก

รอยเลื่อน

รอยเลื่อน (fault) คือ รอยแยกหรือรอยแตกของหินที่มีการเคลื่อนตัวเนื่องจากแรงเค้นที่เข้ามากระทำ ซึ่งรอยเลื่อนโดยส่วนใหญ่จะมี ระนาบการเลื่อนตัว หรือ ระนาบรอยเลื่อน (fault plane) อยู่ในแนวเอียงเอียงเทไปด้านใดด้านหนึ่ง ทำให้พื้นที่ทั้ง 2 ฝั่งที่ถูกแบ่งโดยระนาบรอยเลื่อนนั้นมีรูปทรงไม่เหมือนกัน และถูกเรียกแตกต่างกัน เพื่อให้เข้าใจได้ง่ายไม่สับสน ดังนี้

พื้นที่ส่วนต่างๆ ที่ถูกแบ่งระหว่างระนาบรอยเลื่อน (สันติ ภัยหลบลี้, 2555)

1) ผนังพื้น (footwall) คือ ส่วนที่อยู่ใต้ระนาบรอยเลื่อน ซึ่งหากจินตนาการตามการขุดอุโมงค์ใต้ดินในแนวเอียงเพื่อทำเหมือง ผนังพื้นคือส่วนที่นักธรณีวิทยาใช้เป็นพื้นเดินลงไปตามอุโมงค์

2) ผนังเพดาน (hangingwall) คือ ส่วนที่อยู่บนระนาบรอยเลื่อน ซึ่งนักธรณีวิทยาใช้ในการแขวน (hanging) ตะเกียง เพื่อให้แสงสว่างแก่อุโมงค์

ชนิดของรอยเลื่อน

หากพิจารณาความสัมพันธ์ในเชิงสัมพัทธ์ระหว่างผนังพื้นและผนังเพดาน นักธรณีวิทยาจำแนกการเลื่อนตัวของรอยเลื่อนออกเป็น 3 รูปแบบ

การเลื่อนตัวของรอยเลื่อนรูปแบบต่างๆ

1) รอยเลื่อนตามแนวเอียงเท (dip-slip fault) คือ รอยเลื่อนที่มีการเลื่อนตัวตามระนาบการเลื่อนตัวในแนวดิ่ง แบ่งย่อยเป็น 2 ชนิด

1.1) รอยเลื่อนปกติ (normal fault) เกิดจากแรงเค้นดึงที่พยายามทำให้แผ่นเปลือกโลกเกิดการแยกตัวออกจากกัน ทำให้พนังด้านบนเลื่อนลงและผนังด้านล่างเลื่อนขึ้น

1.2) รอยเลื่อนย้อน (reverse fault) เกิดจากแรงเค้นบีบอัดซึ่งตรงกันข้ามกับรอยเลื่อนปกติ ทำให้ชั้นหินหดสั้นลง ผนังด้านบนเลื่อนขึ้นและผนังด้านล่างเลื่อนลงและมีความหนามากขึ้น รอยเลื่อนย้อนทำให้หินที่มีอายุแก่กว่าเลื่อนตัวมาปิดทับหิน ที่มีอายุอ่อนกว่าได้ ในกรณีของรอยเลื่อนย้อนที่ระนาบการเลื่อนตัว เอียงเทเป็นมุม < 45 องศา เรียกรอยเลื่อนชนิดนี้ว่า รอยเลื่อนย้อนมุมต่ำ (thrust fault)

(ซ้าย) รอยเลื่อนปกติ รัฐเนวาดา สหรัฐอเมริกา (ขวา) รอยเลื่อนย้อน อิรัก

2) รอยเลื่อนตามแนวระดับ (strike-slip fault) เกิดจากแผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่ผ่านกันในแนวราบ แบ่งย่อยเป็น 2 ชนิด คือ

2.1) รอยเลื่อนแบบขวาเข้า (dextral หรือ right-lateral fault) คือ รอยเลื่อนที่มีการเลื่อนตัว และพื้นที่ฝั่งขวาของรอยเลื่อน เลื่อนเข้าหาผู้สังเกต

2.2) รอยเลื่อนแบบซ้ายเข้า (sinistral หรือ left-lateral fault) คือ รอยเลื่อนที่มีการเลื่อนตัว และพื้นที่ฝั่งซ้ายของรอยเลื่อน เลื่อนเข้าหาผู้สังเกต

3) รอยเลื่อนเฉียง (oblique fault) หมายถึง รอยเลื่อนที่มีการเลื่อนตัวผสมทั้งในแนวดิ่งและแนวระนาบในเวลาเดียวกัน

รอยเลื่อนตามแนวระดับ แบบซ้ายเข้า รัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา (ที่มา : http://ot-nt.blogspot.com)

หลักฐานการเลื่อนตัว

ในกรณีของรอยเลื่อนมีการเลื่อนตัว โดยเฉพาะการเลื่อนตัวของรอยเลื่อนในหินแข็ง บริเวณระนาบรอยเลื่อนหรือโซนที่อยู่ใกล้เคียงจะได้รับผลกระทบจากการเลื่อนตัว ทำให้เกิดหลักฐานการเลื่อนตัวที่สำคัญ

หลักฐานการเคลื่อนตัวตามแนวรอยเลื่อน (บนซ้าย) กรวดเหลี่ยมรอยเลื่อน (ล่างซ้าย) รอยครูดของหินจากการเลื่อนตัว (ขวา) ผงรอยเลื่อน (ที่มา : http://home.portervillecollege.edu; www.quora.com)

1) กรวดเหลี่ยมรอยเลื่อน (fault breccia) เกิดจากเศษหินบริเวณใกล้กับระนาบรอยเลื่อนนั้นปริแตกกลายเป็นเศษหินที่มีเหลี่ยมมุมมากและหลากหลายขนาด

2) ผงรอยเลื่อน (fault gouge) บางครั้งบริเวณรอยเลื่อนมีการขัดสีกันอย่างรุนแรง อาจทำให้หินในบริเวณนั้นถูกบดละเอียดกลายเป็นผงคล้ายกับแป้งแทรกอยู่ตามระนาบรอยเลื่อน

3) รอยครูดของหินจากการเลื่อนตัว (slickenside) เกิดจากการเลื่อนตัวของหินอย่างช้าๆ ทำให้ระนาบรอยเลื่อนนั้นถูกครูดถูเป็นแนวยาว คล้ายกับรอยครูดถูของหินที่เกิดจากการที่ธารน้ำแข็งไหลผ่าน

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

Share: