" ธรณีวิทยา " หรือ " Geology " คือ การศึกษาว่าโลกมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร เกิดขึ้นอย่างไร และประกอบด้วย หินอะไรบ้าง กุญแจไขประวัติศาสตร์ของโลกซ่อนอยู่ในหินทั้งหลายนั้นเอง
นักธรณีวิทยาจะสำรวจพื้นที่และขุดลงไปยังหินในเปลือกโลก อายุกับธรรมชาติของหินและฟอสซิลจะช่วยให้นักธรณีวิทยาเข้าใจกระบวนการของโลกได้ นักธรณีวิทยายังช่วยในการค้นหาแหล่งถ่านหิน น้ำมัน และแร่ที่มีประโยชน์อื่นๆ นอกจากพวกเขาจะศึกษาพื้นที่ก่อนทำการก่อสร้างขนาดใหญ่ เช่น เขื่อน เพื่อให้แน่ใจว่าพื้นดินสามารถรองรับน้ำหนักมหาศาลได้
วิชาธรณีวิทยา ก่อให้เกิดวิชาแขนงที่เกี่ยวข้องต่างๆ ตามมาอีกมาก เช่น
- วิชาแร่วิทยา (Mineralogy)
- วิชาศิลาวิทยา (Petrology)
- วิชาธรณีสัณฐาน (Geomorphology)
- วิชาธรณีเคมี (Geochemistry)
- วิชาธรณีฟิสิกส์ (Geophysics)
- วิชาตะกอนวิทยา (Sedimentology)
- วิชาธรณีวิทยาโครงสร้าง (Structural Geology)
- วิชาเศรษฐธรณีวิทยา (Economic Geology)
- วิชาวิศวกรรมธรณี (Engineering Geology)
- วิชาการลำดับชั้นหิน (Stratigraphy)
- วิชาซากบรรพชีวิน หรือซากดึกดำบรรพ์ (Paleontology)
- วิชาธรณีวิทยาปิโตรเลียม (Petroleum Geology)
และอื่นๆ อีกมากมาย
โครงสร้างโลก
โลกเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในระบบสุริยะที่เกิดขึ้นเมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีมาแล้ว นักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่สันนิษฐานว่าระบบสุริยะเกิดจากการหมุนวนของฝุ่นและแก๊สในอวกาศ (เนบิวลา) แรงโน้มถ่วงระหว่างมวลทำให้ฝุ่นและแก๊ส ในอวกาศเกิดการยุบตัวและรวมกับจนในที่สุดกลายเป็นระบบสุริยะซึ่งประกอบด้วยดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ต่างๆ นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามศึกษาหาข้อมูลทั้งทางตรงและทางอ้อม เพื่อให้รู้ถึงส่วนประกอบและลักษณะต่างๆ ภายในเปลือกโลก เช่น ศึกษาเรื่องอุกาบาตซึ่งเป็นชิ้นส่วนจากอวกาศตกผ่านชั้นบรรยากาศ ลงมาสู่ผิวโลก ศึกษาเรื่องการระเบิดของ ภูเขาไฟที่พ่นชิ้นส่วนและวัตถุจากภายในโลกออกมาสู่พื้นผิวโลก ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามีส่วนประกอบของโลกเมื่อเริ่มเกิด
จากข้อมูลและหลักฐานดังกล่าวนักวิทยาศาสตร์แบ่งโครงสร้างของโลกตามลักษณะมวลสารเป็น 3 ชั้นใหญ่ ๆ คือ
1. ชั้นเปลือกโลก (Crust)
เป็นเสมือนผิวด้านนอกที่ปกคลุมโลก แบ่งออกได้เป็น 2 บริเวณ คือเปลือกโลกภาคพื้นทวีป หมายถึง ส่วนที่เป็นแผ่นดินทั้งหมด ประกอบด้วยธาตุซิลิคอน (Si) และอะลูมิเนียม (Al) เป็นส่วนใหญ่ และเปลือกโลกใต้มหาสมุทร หมายถึงเปลือกโลกส่วนที่ถูกปกคลุมด้วยน้ำ ประกอบด้วยธาตุซิลิคอน (Si) และแมกนีเซียม (Mg) เป็นส่วนใหญ่ มีความลึกตั้งแต่ 5 กิโลเมตร ในส่วนที่อยู่ใต้มหาสมุทรไปจนถึง 70 กิโลเมตร ในบริเวณที่อยู่ใต้เทือกเขาสูงใหญ่
2. ชั้นเนื้อโลก (Mantle)
เป็นชั้นที่อยู่ถัดลงไปจากชั้นเปลือกโลก ส่วนมากเป็นของแข็ง มีความลึกประมาณ 2,900 กิโลเมตร นับจากฐานล่างสุดของเปลือกโลกจนถึงตอนบนของแก่นโลก ชั้นเนื้อโลกส่วนบนเป็นหินที่เย็นตัวแล้วและบางส่วนมีรอยแตกเนื่องจากความเปราะ ชั้นเนื้อโลกส่วน กับชั้นเปลือกโลก รวมตัวกันเรียกว่า “ธรณีภาค” (Lithosphere) ซึ่งมาจากรากศัพท์ภาษากรีก แปลว่าชั้นหิน ชั้นธรณีภาคมีความหนาประมาณ 100 กิโลเมตรนับจากผิวโลกลงไปชั้นเนื้อโลกถัดลงไปที่ความลึก 100 – 350 กิโลเมตร เรียกว่าชั้นฐานธรณีภาค (Asthenosphere) เป็นชั้นของหินหลอมละลายร้อนหรือ หินหนืดที่เรียกว่า แมกมาซึ่งหมุนวนอยู่ภายในโลกอย่างช้า ๆ ชั้นเนื้อโลกที่อยู่ถัดลงไปอีกเป็นชั้นล่างสุดอยู่ที่ความลึกตั้งแต่ 350 – 2,900 กิโลเมตร เป็นชั้นที่เป็นของแข็งร้อนแต่แน่นและหนืดกว่า ตอนบนมีอุณหภูมิสูง ตั้งแต่ประมาณ 2,250 – 4,500 ๐C
3. ชั้นแก่นโลก (Core)
อยู่ในระดับความลึกจากผิวโลกประมาณ 2,900 กิโลเมตร ลงไป แบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ แก่นโลกชั้นนอกมีความหนาตั้งแต่ 2,900 – 5,100 กิโลเมตร เชื่อกันว่าชั้นนี้ประกอบด้วยสารเหลวของโลหะเหล็กและนิเกิลเป็นส่วนใหญ่และมีความร้อนสูงมาก ต่อเนื่องจากแก่นโลกชั้นนอกลงไปเป็นแก่นโลกชั้นนอกแต่อยู่ในสภาพของแข็งเนื่องจาก มีความดันและอุณหภูมิสูงมาก อาจสูงถึง 6,000 ๐C
แผ่นดินไหว
- เกิดจากการเคลื่อนที่ของเปลือกโลกตามแนวรอยต่อของแผ่นธรณีภาค จนชั้นหินแตกหัก/เลื่อนตัวแล้วถ่ายโอนพลังงานศักย์ให้ชั้นหินอื่นที่ติดกันในรูปของคลื่นไหวสะเทือน
- ตำแหน่งของจุดกำเนิดแผ่นดินไหว เรียกว่า ศูนย์เกิดแผ่นดินไหว ส่วนตำแหน่งบนผิวโลกที่อยู่เหนือศูนย์เกิดแผ่นดินไหวเรียกว่า จุดเหนือศูนย์เกิดแผ่นดินไหว
- เครื่องตรวจวัดและบันทึกการเกิดแผ่นดินไหวเรียกว่า ไซสโมกราฟ ทำงานโดยรับคลื่นไหวสะเทือนแล้วแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า
บริเวณที่เกิดแผ่นดินไหว
คือบริเวณรอยต่อของแผ่นธรณีภาค แนวรอยรอยต่อที่สำคัญ มี 3 แนวคือ
1. แนวรอยต่อล้อมรอบมหาสมุทรแปซิฟิก จัดว่าเป็นบริเวณที่เกิดค่อนข้างรุนแรงและมากที่สุด (80 %ของการเกิดแผ่นดินไหนทั่วโลก)
2. แนวรอยต่อภูเขาแอลป์ในยุโรปและหิมาลัยในเอเชีย (15 %)
3. แนวรอยต่อบริเวณแนวสันกลางมหาสมุทรต่างๆ (5%) เช่น เทือกเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติก มหาสมุทรอินเดีย และ อาร์กติก
ขนาดและความรุนแรง
- คนแรกที่คิดค้นสูตรการวัดขนาดของแผ่นดินไหว คือ นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน ชาร์ล เอฟ ริกเตอร์
- 1 - 2 ริกเตอร์ จัดเป็นแผ่นดินไหนขนาดเล็ก
- 2.1 – 6.2 ริกเตอร์ จัดเป็นแผ่นดินไหวขนาดปานกลาง
- 6.3 ริกเตอร์ขึ้นไป จัดเป็นแผ่นดินไหวขนาดรุนแรง
ประเทศไทยไม่ได้อยู่ในเขตแผ่นดินไหว โอกาสเกิดน้อย แต่บริเวณที่อาจรู้สึกได้ถึงแรงสั่นสะเทือน เช่น ภาคเหนือ ภาคใต้ ภาคตะวันตก และกรุงเทพฯ
ภูเขาไฟ
- เกิดจากการประทุของแมกมา ก๊าซ และเถ้าจากใต้เปลือกโลก
- แมกมาจะถูกพ่นออกมาทางปล่องภูเขาไฟ หรือรอยแตกของภูเขาไฟ เมื่อขึ้นสู่ผิวโลกแล้วเรียกว่า ลาวา
- เมื่อลาวาเย็นตัว จะกลายเป็นหินหลายชนิด เช่น หินบะซอลต์ หินพัมมิช เป็นต้น
- เมื่อเกิดการระเบิดของภูเขาไฟแล้วจะทำให้เกิดภูมิประเทศใหม่ขึ้นมาหลายแบบ แต่แบบที่รู้จักกันมากและสวยงามคือ ภูเขาไฟรูปกรวย เกิดจาการทับถมซ้อนกันของลาวา เช่น ภูเขาไฟฟูจิยามา ภูเขาไฟเซนต์ เฮเลนส์ ในอเมริกา เป็นต้น
บริเวณที่มีภูเขาไฟของโลก
- บริเวณที่เรียกว่า วงแหวนแห่งไฟ ได้แก่ประเทศ ประเทศญี่ปุ่น ฟิลิปปินส์ ด้านตะวันตกของประเทศเม็กซิโก และด้านตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา
- เป็นบริเวณเดียวกันกับแหล่งที่เกิดแผ่นดินไหวบ่อยๆ
- แผ่นธรณีภาคมีการเคลื่อนตัวตลอดเวลา โดยเฉพาะถ้าที่ชนกันแล้วมุดลอดเข้าไปใต้แผ่นธรณีภาคอีกแผ่นที่เป็นแผ่นทวีป จะเป็นสาเหตุการเกิดแผ่นดินไหวและภูเขาไฟระเบิด
