บทที่ 1 โครงสร้างโลก

โครงสร้างโลก

                   การศึกษาโครงสร้างโลก

-          นักวิทยาศาสตร์ใช้หลักฐานที่ค้นพบได้ รวมถึงทษฎี หลักการเทคโนโลยี ทั้งทางตรงและทางอ้อม

-          ทางตรง เช่น ศึกษาโครงสร้างโลกจากหินภูเขาไฟ วัดอุณหภูมิในบริเวณเหมืองลึกและภายในหลุมเจาะ(อุณหภูมิสูงขึ้นตามความลึกจากผิวโลก) ศึกษาชุดหินโอฟิโอไลต์ (เป็นกลุ่มหินในอดีต ของเปบือกโลกใต้มหาสมุทร แต่ปัจจุบันพบบนแผ่นดิน) ศึกษาส่วนประกอบทางเคมีของอุกกาบาตร และหึนจากดวงจันทร์

-          ทางอ้อม ศึกษาการเคลื่อนไหวสะเทือนที่เกิดจากแผ่นดินไหว คลื่นที่มนุษย์สร้างขึ้น (ระเบิดนิวเคลียร์) การวัดค่าแรงโน้มถ่วง

คลื่นในตัวกลาง (Body Wave)

คลื่นในตัวกลางเดินทางผ่านเข้าไปภายในของโลกผ่านไปยังผิวโลกที่อยู่ซีกตรงข้ามมี 2 ลักษณะ

1.             คลื่นปฐมภูมิ (P wave)

2.             คลื่นทุติยภูมิ (S wave)

คลื่นปฐมภูมิ (P wave)  -         เป็นคลื่นตามยาวที่เกิดจาก    ความไหวสะเทือนในตัวกลาง   -         คลื่นนี้สามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่เป็นของแข็ง        ของเหลว และก๊าซ -         เป็นคลื่นที่สถานีวัดแรงสั่นสะเทือนสามารถรับได้ก่อนชนิดอื่น -         มีความเร็วประมาณ 6 – 8 กิโลเมตร/วินาที คลื่น -         ปฐมภูมิทำให้เกิดการอัดหรือขยายตัวของชั้นหิน ดังภาพที่ 3 คลื่นทุติยภูมิ (S wave)  -         เป็นคลื่นตามขวางที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลาง       โดยอนุภาคของตัวกลางเคลื่อนไหวตั้งฉากกับทิศทางที่คลื่นผ่าน         มีทั้งแนวตั้งและแนวนอน -         คลื่นชนิดนี้ผ่านได้เฉพาะตัวกลางที่เป็นของแข็งเท่านั้น -         มีความเร็วประมาณ 3 – 4 กิโลเมตร/วินาที -         คลื่นทุติยภูมิทำให้ชั้นหินเกิดการคดโค้ง 2.การแบ่งโครงสร้างโลก นักธรณีวิทยาแบ่งโครงสร้างภายในของโลกออกเป็น 5 ส่วน  โดยพิจารณจากความความเร็วของคลื่น P และ S 1.              ธรณีภาค ( Lithosphere) คือ ประกอบด้วยเปลือกโลกทวีป  และ เปลือกโลกมหาสมุทร คลื่น S และ P เคลื่อนที่ช้าลงจน ถึงแนวแบ่งเขตโมโฮวิซึ่งอยู่ที่ระดับลึกประมาณ 100 km 2.              ฐานธรณีภาค (Asthenosphere) อยู่ใต้แนวแบ่งเขตโมโฮโรวิซิกลง ไปจนถึงระดับ 700 km เป็นบริเวณที่เคลื่อนไหวสะเทือน มีความเร็วเพิ่มขึ้นตามระดับ แบ่งเป็น 2 เขต -         เขตที่เคลื่อนไหวสะเทือนมีความเร็วต่ำ ที่ระดับลึก 100-400 km P และ S  มีความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างไม่คงที่ เนื่องจากบริเวณนี้เป็นของแข็งเนื้ออ่อน  อุณภูมิที่สูงมากมีแร่บางชนิดเกิดการหลอมตัวเป็นหินหนืด -         เขตที่มีการเปลี่ยนแปลง  อยู่บริเวณเนื้อโลกตอนบน ระดับลึก 400-700 km  P และ S มีความเร็วเพิ่มมากขึ้น ในอัตราไม่สม่ำเสมอ  เนื่อกจากบริเวณนี้มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของแร่ 3.              เมโซสเฟียร์ (Mesosthere) อยู่บริเวณเนื้อโลกชั้นล่าง ที่ความลึก 700-2900 km  เป็นบริเวณที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วสม่ำเสมอ เนื่องจากเป็นของแข็ง 4.              แก่นโลกชั้นนอก (Outer core) ที่ระดับลึก 2900-5150 km คลื่น P ลดความเร็วลงฉลับพลัน ขณะที่คลื่น S ไม่ปรากฎ  ทั้งนี้เนื่องจากบริเวณนี้เป็นเหล็กหลอมละลาย 5.              แก่นโลกชั้นใน (Inner core) ที่นะดับลึก 5150 km จนถึงความลึก 6371 km  ที่จุดศูนย์กลางของโลกคลื่น P ทวีความเร็วขึ้น   เนื่องจากความกดดันแรงกดดันภายในทำให้เหล็กเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็ง            การแบ่งโครงสร้างโลกตามองค็ประกอบเคมี -         โลกมีอายุมาแล้วประมาณ 4600 ล้านปี -         โครงสร้างโลกแบ่งออกเป็น 3 ชั้น ได้แก่  1.            เปลือกโลก (Crust)

        เป็นผิวด้านนอกที่ปกคลุมโลก ส่วนที่บางที่สุดของชั้นเปลือกโลกอยู่ที่
มหาสมุทรแปซิฟิกทางตะวันออกของฟิลิปปินส์ 
และส่วนที่หนาที่สุดอยู่ที่แนวยอดเขา ชั้นเปลือกโลกแบ่งเป็น 2 บริเวณ คือ


1.1) เปลือกโลกภาคพื้นทวีป หมายถึง ส่วนที่เป็นแผ่นดินทั้งหมด
        ประกอบด้วยธาตุซิลิคอนร้อยละ 65275 และอะลูมิเนียมร้อยละ 25235 
เป็นส่วนใหญ่ มีสีจาง เรียกหินชั้นนี้ว่า หินไซอัล (sial) ได้แก่ หินแกรนิต 
ผิวนอกสุดประกอบด้วยดิน และหินตะกอน
1.2) เปลือกโลกใต้มหาสมุทร หมายถึง ส่วนของเปลือกโลกที่ปกคลุมด้วยน้ำ 
        ประกอบด้วยธาตุซิลิคอนร้อยละ 40250 และแมกนีเซียมร้อยละ 50260 
เป็นส่วนใหญ่ มีสีเข้ม เรียกหินชั้นนี้ว่า หินไซมา (sima) 
ได้แก่ หินบะซอลต์ติดต่อกับชั้นหินหนืด มีความลึกตั้งแต่ 5 กิโลเมตร
ในส่วนที่อยู่ใต้มหาสมุทรลงไปจนถึง 70 กิโลเมตรในบริเวณที่อยู่ใต้เทือกเขาสูงใหญ่

2.            ชั้นเนื้อโลก (mantle) 

                    อยู่ถัดลงไปจากชั้นเปลือกโลก ส่วนมากเป็นของแข็ง 

มีความลึกประมาณ 2,900 กิโลเมตรนับจากฐานล่างสุดของเปลือกโลก
จนถึงตอนบนของแก่นโลก เป็นหินหนืด ร้อนจัด 
ประกอบด้วยธาตุเหล็ก ซิลิคอน และอะลูมิเนียม แบ่งเป็น 3 ชั้น คือ


2.1) ชั้นเนื้อโลกส่วนบน เป็นหินที่เย็นตัวแล้ว บางส่วนมีรอยแตก 
         เนื่องจากความเปราะ ชั้นเนื้อโลก ส่วนบนกับชั้นเปลือกโลกรวมกันเรียกว่า
 ธรณีภาค (lithosphere) ซึ่งมีรากศัพท์มาจากภาษากรีกที่แปลว่า 
ชั้นหิน ชั้นธรณีภาคมีความหนาประมาณ 100 กิโลเมตรนับจากผิวโลกลงไป


2.2) ชั้นฐานธรณีภาค (asthenosphere) มีความลึก 1002350 กิโลเมตร
        เป็นชั้นที่มีแมกมา ซึ่งเป็นหินหนืดหรือหินหลอมละลายร้อน 
 หมุนวนอยู่ภายในโลกอย่างช้าๆ


2.3) ชั้นเนื้อโลกชั้นล่างสุด อยู่ที่ความลึก 35022,900 กิโลเมตร
         เป็นชั้นที่เป็นของแข็งร้อนแต่แน่นและหนืดกว่าตอนบน 
  มีอุณหภูมิสูงประมาณ 2,25024,500 องศาเซลเซียส
           
3. ชั้นแก่นโลก (core) แบ่งเป็น 2 ส่วน คือ


3.1) แก่นโลกชั้นนอก อยู่ที่ความลึก 2,90025,100 กิโลเมตร
         เชื่อว่าประกอบด้วยสารเหลวร้อนของโลหะเหล็กและนิกเกิลเป็นส่วนใหญ่ 
 มีความร้อนสูงมาก มีความถ่วงจำเพาะ 12


3.2) แก่นโลกชั้นใน อยู่ที่ความลึก 5,10026,370 กิโลเมตร
 มีส่วนประกอบเหมือนแก่นโลกชั้นนอก แต่อยู่ในสภาพแข็ง
 เนื่องจากมีความดันและอุณหภูมิสูงมาก อาจสูงถึง 6,000 องศาเซลเซียส 
 มีความถ่วงจำเพาะ 17 ชั้นต่างๆ ของโลกมีลักษณะและสมบัติแตกต่างกัน 
ทั้งด้านกายภาพและส่วนประกอบทางเคมี    
โครงสร้างและส่วนประกอบภายในของโลกจึงเป็นสาเหตุหนึ่ง
 ที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยา คือ แผ่นดินไหว และภูเขาไฟระเบิด

รูปแสดงโครงสร้างทั้งชั้นนอกและชั้นใน