เรียนรู้

การเวียน-ว่าย-ตาย-เกิด ของเปลือกโลก EP. 2 : ทวีปแตกร้าว

ผลจากการสู้กันระหว่าง การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิตามความลึก (geothermal gradient) และ ความดันปิดล้อม (confining pressure) ทำให้ 1) เปลือกโลกเป็นของแข็ง 2) เนื้อโลกมีสถานะพลาสติก 3) แก่นโลกชั้นนอกเป็นของเหลว และ 4) แก่นโลกชั้นในเป็นของแข็ง ส่วน แมกมา (magma) มีสถานะเป็นของเหลว ดังนั้นในสภาวะปกติ ใต้เปลือกโลก คือ เนื้อโลก (พลาสติก) ไม่ใช่ แมกมา (ของเหลว)

ซึ่งจากการกระจายตัวของ ภูเขาไฟมีพลัง (active volcano) ในปัจจุบัน บ่งชี้ว่าภูเขาไฟหรือแมกมาใต้โลกไม่ได้เกิดสุ่มมั่วซั่ว แต่เกิดได้ 3 กรณี คือ 1) ขอบแผ่นเปลือกโลกแยกกัน 2) ขอบแผ่นเปลือกโลกชนและหมดกัน และ 3) บริเวณกลางแผ่นเปลือกโลก ซึ่งเชื่อว่ามวลแมกมาผุดทะลุเนื้อโลกขึ้นมาจากแก่นโลกชั้นนอก และอยู่ใต้เปลือกโลกที่ตำแหน่งใดก็ได้ภายในแผ่น หรือที่เรียกชื่อเฉพาะว่า จุดร้อน (hot spot)

แนะนำอย่างยิ่งให้อ่านเพิ่มเติม : ใต้เปลือกโลกไม่ใช่แมกมา และภูเขาไฟก็ไม่ได้เกิดไปเรื่อยเปื่อย

แผนที่โลกแสดงการกระจายตัวของภูเขาไฟมีพลังในปัจจุบัน (สามเหลี่ยมสีแดง)

โดยจากการสำรวจเพิ่มเติมในปัจจุบัน พบจุดร้อนจำนวนมากทั่วโลก ซึ่งหากจุดร้อนเกิดขึ้นในทะเลจะเกิดเป็น แนวหมู่เกาะภูเขาไฟ (volcanic chain) แต่หากจุดร้อนเกิดขึ้นบนพื้นทวีปจะพบลักษณะแบบ ที่ราบสูงหินบะซอลต์ไหลหลาก (flood basalt plateau)

การกระจายตัวของจุดร้อน (จุดสีเหลือง) และแนวหมู่เกาะภูเขา (เส้นสีแดง) รวมทั้งที่ราบสูงหินบะซอลต์ไหลหลาก (พื้นที่สีดำ)

จะเห็นได้ว่าในบรรดาเหตุการเกิดแมกมาและภูเขาไฟทั้ง 3 แบบ เมื่อแผ่นเปลือกโลกใดๆ เคลื่อนที่ ภูเขาไฟที่เกิดจาก 2 สาเหตุแรก (ขอบแผ่น) ก็จะเคลื่อนที่ตามไปด้วย เพราะแมกมาเกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างขอบแผ่นเปลือกโลก ซึ่งจะแตกต่างจากภูเขาไฟที่เกิดอยู่กลางแผ่นเปลือกโลก ที่แมกมาเป็นอิสระจากแผ่นเปลือกโลก ทำให้แผ่นเปลือกโลกที่มีจุดร้อนอยู่ข้างใต้ มีชะตาชีวิตให้เลือกอยู่ 2 ทาง คือ

  • แผ่นเปลือกโลกวิ่งเร็วพอ จุดร้อนเกาะแผ่นเปลือกโลกไม่ทัน ทำได้แค่ฉีดแมกมาขึ้นมาเป็นระยะๆ เกิดเป็น แนวหมู่เกาะภูเขาไฟ เช่น แนวหมู่เกาะภูเขาไฟฮาวาย-เอ็มเพอเรอร์ (Hawaiian-Emperor volcanic chain)
  • แผ่นเปลือกโลกวิ่งช้า จุดร้อนเกาะติดเปลือกโลก ฉีดแมกมาขึ้นมาในที่เดิมๆ ค่อยๆ หลอมแผ่นเปลือกโลกให้บางลง ซึ่งเมื่อแผ่นบางลงหมายถึง ความดันปิดล้อม (confining pressure) ลดลง ทำให้มวลเนื้อโลกขยายตัว และหลอมละลายกลายเป็นแมกมา ตลอดกาล (เพราะแผ่นเปลือกโลกบางแล้วเนื้อโลกหลอมละลายเป็นแมกมาได้เรื่อยๆ) ทำให้พื้นที่ภายในแผ่นดังกล่าว กลายเป็นขอบของแผ่นเปลือกโลกแยกออกจากกัน ไปโดยปริยาย

เพิ่มเติม : หมู่เกาะภูเขาไฟฮาวาย-เอ็มเพอเรอร์ : ร่องรอยการเดินทางของแผ่นเปลือกโลก

แบบจำลองจุดร้อนและการเกิด แนวหมู่เกาะภูเขาไฟฮาวาย-เอ็มเพอเรอร์ (Hawaiian-Emperor volcanic chain)

ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า แผ่นเปลือกโลกจะแตกและแยกออกจากกันได้ ต้องเกิดจากกรณีที่ 1) มีจุดร้อนอยู่ใต้แผ่นเปลือกโลก + 2) แผ่นเปลือกโลกนั้นจะต้องเคลื่อนที่ช้า จนทำให้จุดร้อนสามารถเกาะติดและหลอมละลายให้เปลือกโลกบางลงได้ กลายเป็นขอบของแผ่นเปลือกโลกใหม่ ที่กำลังแยกออกจากกัน ซึ่งในระยะการแยกออกจากกันตาม วัฏจักรวิลสัน (Wilson Cycle) มีรายละเอียดดังนี้

มหาทวีปแพนเจีย (Pangaea Supercontinent) คือแผ่นทวีปเนื้อเดียว ที่ต่อมาถูกจุดร้อนหลอมละลายจนแตกเป็น 7 ส่วน เคลื่อนที่ไปเรื่อยๆ ตามเวลา กลายเป็นทวีปทั้ง 7 ของโลกในปัจจุบัน

เพิ่มเติม : 4 หลักฐานชวนเชื่อ “ทวีปเคลื่อนที่ได้” กับความชอกช้ำของเวเกเนอร์

1) ร่องแยกในทวีป (continent rifting)

เมื่อ ทวีปเสถียร (craton) ถูกเกาะด้วย จุดร้อน (hotspot) ซึ่งมีองค์ประกอบเป็น แมกมาสีเข้ม (mafic magma) หรือ สีเข้มจัด (ultramafic magma) (เพราะผุดมาจากที่ลึก) เมื่อเวลาผ่าน ความร้อนจากจุดร้อนเริ่มหลอมแผ่นทวีปบางส่วน ทวีปเสถียรขยายตัวและบวมเป็นโดมสูง (บางที่สูง 3-4 กิโลเมตร และมีเส้นผ่านศูนย์กลางหลักพันกิโลเมตร) ซึ่งต่อมาทวีปเสถียรบางลง และปริแตกจนเป็นร่องแยก (rifting) ภายในแผ่นทวีป โดยมักแตกเป็น รูปสามแยก (triple junction) แต่ละแขนทำมุมกัน 120 องศา โดยมีจุดร้อนเป็นจุดศูนย์กลาง

เพิ่มเติม : ความเหมือนกันของแผ่นเปลือกโลกกับรถยนต์ยี่ห้อหนึ่ง

ในทางทฤษฎี แนวแตกรูปสามแฉกนี้ถูกแรงแทรกดันของแมกมาไม่เท่ากัน ทำให้มักมี 1 ใน 3 แขนของรอยแตก ไม่สามารถพัฒนาการแยกออกจากกันได้อีก เรียกว่า แขนไม่พัฒนา (alacogent) คงเหลือแค่แขน 2 แขน ยังพัฒนาต่อไปโดยกระบวนการปริแตก จนเริ่มแยกแผ่นทวีปออกเป็น 2 แผ่นออกจากกัน โดยมีการสร้างแผ่นมหาสมุทรใหม่จากแมกมา คั่นกลางแผ่นทวีปทั้งสองกว้างขึ้นเรื่อยๆ เรียกกระบวนการนี้ว่า การแยกออกของแผ่นทวีป (spreading)

วิวัฒนาการการเคลื่อนที่ออกจากันของแผ่นเปลือกโลก

2) ภูมิลักษณ์ (landform)

ตามแกนกลางการปริแตกอาจกว้างนับเป็นกิโลเมตรได้ และส่วนพื้นแอ่งกับส่วนยอดที่อยู่ทั้งสองข้างอาจมีความสูงประมาณ 4-5 กิโลเมตร ทำให้เราได้ร่องเขาที่เกิดจากรอยเลื่อน ที่เรียก ภูเขารอยเลื่อน (fault-block mountain) เป็นภูเขาที่เกิดจากแรงดึงทางธรณีแปรสัณฐาน ทำให้พื้นทวีปถูกยืดออกจากกันและแตกเป็นท่อนๆ และมีการยุบตัวลงอย่างเป็นระบบ เกิดภูมิลักษณ์ทางธรณีวิทยาแบบ ร่องขนาบรอยเลื่อน (graben) และ เขาขนาบรอยเลื่อน (horst) หรือในทางภูมิศาสตร์นั้น กลายเป็นแอ่งราบและเทือกเขาสลับกันไป

กระบวนการเกิดภูเขารอยเลื่อน
ภาพถ่ายมุมสูงของร่องทรุดอับบาฮู-มันดา-ฮาราโร (Dabbahu-Manda-Hararo rift) ภูมิภาคฟาร์ (Afar) ประเทศเอธิโอเปีย (ที่มา : https://blogs.egu.eu)

ต่อมาแผ่นเปลือกโลกเริ่มแยกออกจากกันมากขึ้น และเกิดเป็นแอ่งตะกอนที่เปิดกว้าง ซึ่งฐานด้านล่างของแอ่งตะกอนเริ่มเกิดเป็นแผ่นเปลือกโลกมหาสสุทรใหม่อย่างเต็มตัว ซึ่งเป็นหินบะซอลต์ ในบางกรณีมีน้ำทะเลรุกล้ำเข้ามาในพื้นที่กลายเป็นทะเลแคบๆ ในบริเวณแอ่ง เช่น ทะเลแดง (Red Sea) และ อ่าวเอเดน (Gulf of Aden)

3) หินอัคนี (igneous rock)

ในช่วงนี้ เกิดภูเขาไฟที่ให้แมกมาสีเข้ม (mafic magma) ซึ่งมีความเหลวสูงและมีปริมาณมาก (เพราะมาจากจุดร้อน) เกิดเป็น ภูเขาไฟรูปโล่ห์ (shield volcano) หรือ เกิดในรูปแบบของ ลาวาไหลหลาก (flood basalts) กลายเป็น ที่ราบสูงลาวา (lava plateau) ซึ่งเป็นหินบะซอลต์ (basalt) และมักพบโครงสร้างที่เรียกว่า แนวแตกรูปเสาหลายเหลี่ยม (columnar joint) ที่มักเกิดร่วมกับหินบะซอลต์

ในช่วงปลายของระยะนี้ บางที่กลายเป็นทะเลเกิดภูเขาไฟใต้น้ำ ได้หินบะซอลต์รูปหมอน (pillow basalt) รูปหมอน (pillow lava) ในบางครั้งความร้อนจากจุดร้อนอาจสูงพอที่จะหลอมละลายแผ่นทวีปเดิมบางส่วน (fractionally melt) เกิดแมกมาแทรกดันขึ้นมา เกิดหินอัคนีสีจาง (felsic volcanoes)

รูป แบบจำลองแสดงขั้นการพัฒนาการ (บน) เป็นช่วงเวลา ก. การปริแตกของแผ่นทวีปเนื่องจากการแทรกดันของหินหนืดในบริเวณจุดร้อนภายในทวีปเสถียรเดิม และ(ล่าง)ช่วงเวลานี้ เป็นช่วงเวลาที่แผ่นทวีปถูกแทรกดันด้วยหินหนืดและเริ่มแยกตัวออกจากกันเป็น 2 แผ่น

4) หินตะกอน (sedimentary rock)

ตะกอนที่สะสมตัวในแอ่งยุบรอยเลื่อนนี้ ส่วนใหญ่เกิดในสภาพแวดล้อมที่มีการเปลี่ยนแปลงช่วงสั้นๆ ทำให้เปลี่ยนลำดับชั้นตะกอนได้เร็ว โดยเริ่มจากหินเดิมผุจากเขาสูงไหลลงสู่ที่ราบ เกิดตะกอนหยาบ เกิด หินกรวดเหลี่ยม (breccia) และ หินกรวดมน (conglomerate) ที่มีแร่เฟลสปาร์เยอะขึ้น ไม่ใช่ควอตซ์อย่างเดียว (โซนสีส้มจากแผนภาพ QFL)

แผนภูมิสามเหลี่ยม Q-F-L แสดงการกระจายตัวขององค์ประกอบหินตะกอนในมิติสัดส่วนแร่ ควอตซ์ (quartz) เฟลสปาร์ (feldspar) และ เศษหิน (lithics) ในสภาพแวดล้อมทางธรณีแปรสัณฐานที่แตกต่างกัน

บริเวณขอบแอ่งตะกอนส่วนล่างผารอยเลื่อน มักเกิดเนินตะกอนรูปพัด (alluvial fans) มีชั้นจะกอนหนา ตอนปลายปรากฏเป็นตะกอนที่สะสมตัวตามลำน้ำประสานสาย (braided rivers)หรือทะเลสาบ (lakes) ตรงกลางแอ่ง เกิดทะเลสาบมีการสะสมตัวของชั้นดินเหนียว และมักมีชั้นเกลือระเหย (evaporates)

ในขั้นต่อมาหากมีน้ำทะเลรุกเข้าไป อาจมีการพัฒนาสภาพแวดล้อมแบบเนินตะกอนสามเหลี่ยมรูปพัด (fan deltas) และเมื่อระดับน้ำสูง ผานอยเลื่อนใต้น้ำชัน เกิดดินถล่มใต้น้ำ เกิดตะกอนแบบ กระแสน้ำขุ่น (turbidity current) มีการสะสมตัวของดินหรือทรายแป้งสีดำที่แสดงริ้วตะกอนชั้นบาง

Share: