โลกและการเปลี่ยนแปลง

       เปลือกโลกมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา เราเรียกกระบวนการที่โลกสร้างและทำลายแผ่นเปลือกโลกนี้ว่า "ธรณีแปรสัณฐาน ธรณีภาค" หรือ "เพลต เทคโทนิกส์" (Plate Tectonics) คำว่า "เพลต" หมายถึงแผ่นธรณีภาค  ส่วน "เทคโทนิกส์" เป็นคำภาษากรีกหมายถึงการสร้างขึ้นใหม่ ฉะนั้นเพลต เทคโทนิกส์จึงแปลตรงตัวว่า กระบวนการสร้างแผ่นธรณีภาค

ทวีปในอดีต

      อัลเฟรด เวเกเนอร์ (Alfred Wegener) นักอุตุนิยมวิทยาชาวเยอรมันในต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 ตั้งข้อสังเกตว่า รูปร่างโค้งชายฝั่งตะวันออกของทวีปอเมริกาใต้สอดรับกับโค้งชายฝั่งตะวันตก ของทวีปแอฟริกา เขาได้ตั้งสมมติฐานว่า เมื่อประมาณสองร้อยล้านปีมาแล้ว ทวีปทั้งหลายเคยอยู่ชิดติดกันเป็นมหาทวีปชื่อว่า พันเจีย (Pangaea) ซึ่งประกอบด้วยดินแดนตอนเหนือชื่อ ลอเรเซีย (Laurasia) และดินแดนตอนใต้ชื่อ กอนด์วานา (Gondwana) โดยมีหลักฐานสนับสนุนได้แก่ รูปร่างโค้งเว้าของทวีป ฟอสซิลไดโนเสาร์และพืชโบราณ  ร่องรอยของธารน้ำแข็งและภูมิอากาศในอดีต รวมทั้งโครงสร้างทางธรณีวิทยา เช่น องค์ประกอบและอายุหิน

     นักธรณีวิทยาพบว่า ทวีปที่สัณนิษฐานว่า เคยอยู่ชิดติดกัน จะมีซากฟอสซิลที่เหมือนกัน เช่น ไซโนกาทัส(Cynogathus) สัตว์เลื้อยคลานในยุคไทรแอสสิคอาศัยอยู่ในบราซิลและแอฟริกา, ลีสโทรซอรัส (Lystrosaurus) อาศัยอยู่ในแอฟริกา อินเดีย และแอนตาร์กติก, มีโซซอรัส (Mesosaurus) อาศัยอยู่ในตอนใต้ของอเมริกาใต้และแอฟริกา, ต้นกลอสโซเทรีส (Grossoteris) เคยแพร่พันธุ์อยู่ในอเมริกา แอฟริกา อินเดีย แอนตาร์กติก และออสเตรเลีย

       นักอุตุนิยมวิทยาพบร่องรอยของธราน้ำแข็งโบราณในทวีปอเมริกาใต้  แอฟริกา  อินเดีย  ออสเตรเลีย  และแอนตาร์กติก  นักธรณีวิทยาพบว่าภายใต้พื้นทีทะเลทรายของทวีปอเมริกาเหนือและเอเชียกลาง ซึ่งเป็นแหล่งถ่านหินและน้ำมันดิบในปัจจุบัน  ในอดีตเคยเป็นเขตศูนย์สูตรซึ่งอุดมไปด้วยป่าไม้ขนาดใหญ่ซึ่งกลายเป็นแหล่ง เชื้อเพลิงฟอสซิลในปัจจุบันนอกจากนี้นักธรณีได้ทำการตรวจสอบอายุหินฐานซึ่ง วางตัวอยู่ชั้นล่างสุด  ในบริเวณตอนใต้ของทวีปอเมริกาใต้  แอฟริกา  อินเดีย  ออสเตรเลีย  และแอนตาร์กติก  พบว่าบริเวณเหล่านี้มีอายุเก่าไล่เลี่ยกัน

แผ่นธรณี

         เปลือกโลกมิได้เป็นแผ่นเดียวต่อเนื่องเหมือนลูกปิงปอง  หากแต่เหมือนเปลือกไข่ที่แตกร้าวหลายแผ่นเรียงชิดติดกันเรียงว่า "แผ่นธรณี" (Plate) โดยมีจำนวนประมาณ 15 เพลต  แผ่นธรณีที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่  ได้แก่  แผ่นแปซิฟิก  แผ่นอเมริกาเหนือ  แผ่นอเมริกาใต้  แผ่นยูเรเซีย แผ่นแอฟริกา  แผ่นอินโด-ออสเตรเลีย  และแผ่นแอนตาร์กติกเป็นต้น  แผ่นแปซิฟิกเป็นแผ่นธรณีที่มีขนาดใหญ่ที่สุด  กินอณาเขต1ใน3ของผิวโลก

หลังจากที่โลกก่อกำเนิดมาเมื่อ 4,600 ล้านปีที่แล้ว โลกค่อยๆ เย็นตัวลงอย่างช้าๆ ภายในแก่นกลางโลกยังร้อนระอุด้วยแรงกดดันจากแรงโน้มถ่วง และกัมมันตภาพรังสีซึ่งเกิดจากการสลายตัวของธาตุที่อยู่ภายใน   ดังนั้นเปลือกโลกซึ่งอยู่บนขอบด้านนอกสามารถแผ่ความร้อนคืนสู่อวกาศ จึงเย็นตัวได้เร็วกว่าขั้นที่อยู่ภายใน  ชั้นที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเปลี่ยนแปลงของแผ่นธรณีมีสองส่วนคือ ธรณีภาคและฐานธรณีภาค 

        ธรณีภาค (Lithosphere) ประกอบด้วย เปลือกโลกทวีป เปลือกโลกมหาสมุทร และเนื้อโลกชั้นบนสุด (Uppermost Mantle) ซึ่งเปรียบเสมือนสายพานรองรับเปลือกโลกอีกทีหนึ่ง มีสถานะเป็นของแข็ง

          ฐานธรณีภาค (Asthenosphere) คือบริเวณเนื้อโลกชั้นบน (Upper mantle) ซึ่งอยู่ใต้ธรณีภาคลงมา  อุณหภูมิที่สูงทำให้วัสดุในชั้นนี้เป็นของแข็งเนื้ออ่อน เคลื่อนที่ด้วยการพาความร้อน (Convection cell) คล้ายน้ำเดือดในหม้อต้มน้ำ  เมื่อมีอุณหภูมิสูงก็จะขยายตัวและลอยสูงขึ้น เมื่อเย็นตัวก็จะหดตัวและจมลง หมุนเวียนเรื่อยไปเป็นวัฏจักรดังภาพที่ 3  ฐานธรณีภาคจึงเปรียบเสมือนวงล้อที่ขับเคลื่อนสายพานซึ่งเป็นธรณีภาค ให้เคลื่อนที่จมตัวและเกิดขึ้นใหม่เป็นวัฏจักรหิน (Rock cycle) เราเรียกกระบวนการเช่นนี้ว่า "ธรณีแปรสัณฐาน ธรณีภาค" หรือ "เพลต เทคโทนิกส์" (Plate Tectonics) คำว่า "เพลต" หมายถึงแผ่นธรณีภาค  ส่วนคำว่า "เทคโทนิกส์" มาจากภาษากรีกหมายถึงการสร้างขึ้นใหม่ ฉะนั้นเพลต เทคโทนิกส์จึงแปลตรงตัวว่า กระบวนการสร้างแผ่นธรณี 

กระบวนการธรณีแปรสัณฐาน

 

          เซลล์การพาความร้อนจากภายในของโลก (Convection cell) ในฐานธรณีภาคดันพื้นมหาสมุทรขึ้นมากลายเป็น “สันเขาใต้มหาสมุทร” (Mid-ocean ridge) แมกมาซึ่งโผล่ขึ้นมา ผลักเปลือกโลกมหาสมุทรให้เคลื่อนที่ขยายตัวออกทางด้านข้างเนื่องจากเปลือก โลกมหาสมุทรมีความหนาแน่นมากกว่าเปลือกโลกทวีป ดังนั้นเมื่อเปลือกโลกมหาสมุทรชนกับเปลือกโลกทวีป เปลือกโลกมหาสมุทรจะมุดตัวต่ำลงกลายเป็น “เหวมหาสมุทร” (Trench) และถูกหลอมละลายเป็นเนื้อโลกอีกครั้งหนึ่ง 

มวล หินหนืดร้อนที่เกิดขึ้นจากการรีไซเคิลของเปลือกโลกมหาสมุทรที่จมตัวลง มีความหนาแน่นน้อยกว่าเนื้อโลก จึงลอยตัวแทรกขึ้นมาเป็นแนวภูเขาไฟ เช่น เทือกเขาแอนดีสทางฝั่งตะวันตกของทวีปอเมริกาใต้

รอยต่อของขอบเพลต (Plate boundaries)

      เพลตแยกจากกัน (Divergent) เมื่อแมกม่าในชั้นแอสทีโนสเฟียร์ดันตัวขึ้น ทำให้เพลตจะขยายตัวออกจากกัน  แนวเพลตแยกจากกันส่วนมากเกิดขึ้นในบริเวณสันกลางมหาสมุทร  

     เพลตชนกัน (Convergent) เมื่อเพลตเคลื่อนที่เข้าชนกัน เพลตที่มีความหนาแน่นสูงกว่าจะมุดตัวลงและหลอมละลายในแมนเทิล ส่วนเพลตที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าจะถูกเกยสูงขึ้นกลายเป็นเทือกเขา เช่น เทือกเขาหิมาลัย เกิดจากการชนกันของเพลตอินเดียและเพลตเอเชีย  เทือกเขาแอพพาเลเชียน เกิดจากการชนกันของเพลตอเมริกาเหนือกับเพลตแอฟริกา

       รอยเลื่อน  (Transform fault)  เป็นรอยเลื่อนขนาดใหญ่ มักเกิดขึ้นในบริเวณเทือกเขากลางมหาสมุทร  แต่บางครั้งก็เกิดขึ้นบริเวณชายฝั่ง เช่น รอยเลื่อนแอนเดรียส์ ที่ทำให้เกิดแผ่นดินไหวในรัฐแคลิฟอร์เนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา เกิดจากการเคลื่อนที่สวนกันของเพลตอเมริกาเหนือและเพลตแปซิฟิก