การเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาคเกิดจากสาเหตุใด

นักธรณีวิทยาตระหนักมานานแล้วว่า โลกมีแหล่งพลังงานอยู่ภายใน พลังงานภายในเหล่านี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลกเช่น แผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด และการเกิดภูเขา และเมื่อประมาณ 40 ปีมาแล้ว นักธรณีวิทยาเพิ่งจะเข้าใจว่าปรากฏการณ์ต่าง ๆ เหล่านี้ สามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีเพียงหนึ่งทฤษฎี นั่นคือ ทฤษฎีการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก (plate tectonics)

ทฤษฎีการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก (plate tectonics) สามารถอธิบายการเกิดทวีป การเกิดแอ่งมหาสมุทร การเกิดแผ่นดินไหว การเกิดภูเขา และการเกิดภูเขาไฟของโลกได้ ซึ่งสิ่งต่างๆ เหล่านี้เป็นผลมาจากการก่อรูป (formation) การเย็นตัว (cooling) และการกร่อนตัว (destruction) ของชั้นธรณีภาคชั้นนอก (lithosphere) ของโลก และทฤษฎีนี้ยังสามารถอธิบายได้ว่าทำไมลักษณะทางกายภาพของโลกจึงต่างจากดวงจันทร์ ดาวอังคาร และดาวพุธ

รูปที่ 1 แสดงโครงสร้างภายในของโลก จากในไปนอก: แกนโลกชั้นใน (Inner core), แกนโลกชั้นนอก (Outer core),

เนื้อโลก (Mantle) ซึ่งด้านบนเป็น ชั้นฐานธรณีภาค (Asthenosphere) และธรณีภาคชั้นนอก (Lithosphere) และชั้นนอกสุดคือเปลือกโลก (Crust)

Image credit: http://www.ifa.hawaii.edu/~barnes/ast110_06/tprai/earthfg2.gif

Image credit: http://www.ifa.hawaii.edu/~barnes/ast110_06/tprai/0622a.jpg

การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกเกิดโดยพลังงานภายในของโลก ซึ่งโลกเป็นดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวจากดาวเคราะห์คล้ายโลก (terrestrial planet) ที่ �ยังไม่ตาย� ทางธรณีวิทยา การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกเกิดจากการที่สสารในชั้นฐานธรณีภาค (asthenosphere) เกิดการพาจากความร้อนภายในโลก  การเคลื่อนตัวของชั้นฐานธรณีภาคทำให้ชั้นธรณีภาคชั้นนอก (lithosphere) เกิดการเคลื่อนตัวไปด้วย และทำให้ธรณีภาคชั้นนอกแตกเป็นแผ่นๆ เรียกว่าแผ่นเปลือกโลก (crustal plates)

รูปแสดงธรณีภาคชั้นนอกแบ่งเป็นส่วนๆ ตามแผ่นเปลือกโลก (crustal plates)

Image credit: http://www.sierraclub.org/john_muir_exhibit/lessons/science/images/plates-rgb.jpg

รูปแสดงแผ่นเปลือกโลก

Image credit: http://www.enchantedlearning.com/subjects/astronomy/planets/earth/Continents.shtml

เมื่อแผ่นเปลือกโลก (crustal plates) เหล่านี้เคลื่อนที่ มันก็จะพาทวีปของโลกเคลื่อนที่ไปด้วย การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกเหล่านี้ทำให้มหาสมุทรแอตแลนติกขยายกว้างออกไปเรื่อยๆ ด้วยอัตราประมาณ 3 เซนติเมตรต่อปี  

นักธรณีวิทยาเชื่อว่า ถ้าย้อนเวลากลับไป ทวีปต่างๆ ของโลกยังไม่ได้แยกออกจากกัน ซึ่งยังเป็นแผ่นทวีปใหญ่แผ่นเดียวที่เรียกว่า one giant supercontinent ที่เรียกว่า พันเจีย (Pangaea) และเมื่อประมาณสองร้อยล้านปีที่แล้ว พันเจียได้เคลื่อนตัวออกจากกันเป็นสองส่วนคือ ผืนแผ่นดินลอเรเซีย (Laurasia) และ ผืนแผ่นดินกอนด์วานา (Gondwanaland) ต่อมาผืนแผ่นดินกอนด์วานา ได้แยกออกเป็นอีกสองส่วนคือ ทวีปอเมริกาเหนือ และทวีปแอฟริกา ในขณะที่ผืนแผ่นดินลอเรเชีย ได้แยกออกเป็นยุโรป (Eurasia) และทวีปอเมริกาเหนือ

รูปแสดงการแยกตัวของแผ่นพันเจีย (Pangaea)

Image credit: http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Pangea_animation_03.gif

ขอบของแผ่นเปลือกโลกเป็นบริเวณที่จะเกิดกิจกรรมทางธรณีวิทยา เช่นภูเขาไฟ การเกิดภูเขา และมักมีแผ่นดินไหวบ่อย ๆ เช่น เมื่อแผ่นเปลือกโลกสองแผ่นเคลื่อนที่มาชนกัน โดยที่แผ่นหนึ่งเป็นแผ่นเปลือกโลกภาคพื้นทวีป (continental crust) และอีกแผ่นเป็นเปลือกโลกใต้มหาสมุทร (oceanic crust) ขอบของแผ่นเปลือกโลกภาคพื้นทวีปซึ่งเบากว่าจะอยู่บนขอบของแผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรซึ่งหนักกว่า และจะเกิดเขตมุดตัวของเปลือกโลก (subduction zone) ขึ้นด้วย

รูปแสดงการชนกันของแผ่นเปลือกโลกภาคพื้นทวีปและแผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทร รวมทั้งการเกิดเขตมุดตัวของแผ่นเปลือกโลก

Image credit: http://www.ifa.hawaii.edu/~barnes/ast110_06/tprai/Tectonic_plate_boundaries.png

ถ้าแผ่นเปลือกโลก (crustal plates) ที่เคลื่อนที่มาชนกันนั้นมีทวีปอยู่ด้วย คือเป็นการชนกันของแผ่นเปลือกโลกภาคพื้นทวีปสองแผ่น จะไม่มีแผ่นใดอยู่บนและแผ่นใดอยู่ล่าง แต่มันจะเกิดภูเขาขึ้นมาแทนอย่างเช่น ภูเขาหิมาลายา

หลักฐานที่ทำให้นักธรณีวิทยาเชื่อว่าเมื่อก่อนทวีปต่างๆ ของโลกเคยเป็นทวีปเดียวกันมาก่อนนั้นเช่น การพบพืชและฟอสซิลของสัตว์ที่มีอายุประมาณเดียวกัน บนบริเวณฝั่งของทวีปสองทวีป เช่น การค้นพบฟอสซิลของจระเข้น้ำจืดในประเทศบราซิล และแอฟริกาใต้ เป็นต้น

             กระบวนการที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณี  เกิดจากการถ่ายโอนความร้อนภายในโลกซึ่งมีเปลือกโลกที่เป็นของแข็งห่อหุ้มไว้โดยบริเวณส่วนล่างของสันเขาใต้สมุทรจะมีสารร้อนไหลเวียนขึ้นมา เมื่อสารร้อนมีอุณหภูมิลดลงจะมีความหนาแน่นมากขึ้น และมุดตัวลงสู่ชั้นเนื้อโลกบริเวณร่องลึกใต้สมุทร สารร้อนมีการเคลื่อนที่ไหลเวียนเป็นวงจร เรียกว่า วงจรพาความร้อน ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบรูปแบบที่แน่ชัดของวงจรการพาความร้อนที่เกิดขึ้นในชั้นเนื้อโลกจึงตั้งสมมติฐานว่า วงจรการพาความร้อนที่เกิดขึ้นอาจมีวงจรเดียวในชั้นเนื้อโลกทั้งหมดหรือเกิดเป็นสองวงจรในชั้นเนื้อโลกตอนบนกับชั้นเนื้อโลกตอนล่าง วงจรการพาความร้อนเป็นกระบวนการสำคัญที่ทำให้เปลือกโลกบริเวณกลางมหาสมุทรยกตัวขึ้น หินในเนื้อโลกบริเวณดังกล่าวจะหลอมตัวเป็น แมกมา แทรกดันขึ้นมาบนผิวโลกทำให้เกิดชั้นธรณีภาคใหม่แทรกดันชั้นธรณีภาคเก่าให้เคลื่อนที่ห่างออกไปจากรอยแยก ขณะเดียวก็มีได้มีแรงดึงจากการมุดตัวลงของแผ่นธรณีเนื่องจากความหนาแน่นของแผ่นธรณีแต่ละแผ่นไม่เท่ากัน แผ่นที่มีความหนาแน่นมากกว่าจะจมลงสู่ชั้นเนื้อโลกในเขตมุดตัว ทำให้ธรณีเกิดการเคลื่อนที่

http://pennapa21401.wordpress.com/2013/09/

รูปแสดงการพาความร้อนในชั้นเนื้อโลก

แหล่งข้อมูลจาก: http://server.thaigoodview.com/node/94297