บทที่4
ธรณีประวัติ
ตั้งแต่โลกเริ่มเย็นตัวลงเมื่อ 4,600 ล้านปีที่แล้วมีการเปลี่ยนเกิดขึ้นเรื่อยมาจนทำให้โลกมีสภาพเช่นปัจจุบันการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวมีผลทำให้บริเวณที่เคยเป็นทะเลบางแห่งกลายเป็ภูเขา ภูเขาบางลูกถูกกัดเซาะเป็นที่ราบ นอกจากนั้นยังมีผลถึงวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตซึ่งมีทั้งการดำรงอยู่การเกิดใหม่ การกลายพันธุ์และการสูญพันธุ์ของพืชและสัตว์ต่างๆของโลก การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเกิดขึ้นทั้งแบบค่อยเป็นค่อยไปและแบบฉับพลันที่เกิดจากแผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิดและแผ่นดินถล่มเป็นต้น สิ่งเหล่านี้ล้วนเป็นข้อมูลที่บอกกล่าวความเป็นมาเกี่ยวกับสภาพและเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในอดีตของโลก อาจเรียกว่าเป็นประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาของโลกซึ่งเราสามารถสืบค้นประวัติเหล่านี้จากหลักฐานและร่องรอยต่างๆ ที่ปรากฏอยู่บนหินหรือบนแผ่นธรณีภาคของโลกข้อมูลทางธรณีวิทยาที่สามารถอธิบายความเป็นมาของพื้นที่ในอดีตได้แก่ อายุทางธรณีวิทยา ซากดึกดำบรรพ์โครงสร้างและการลำดับชั้นหิน เป็นต้น
อายุทางธรณีวิทยาโดยทั่วไปอายุทางธรณีวิทยาแบ่งเป็น 2 แบบ คือ อายุเทียบสัมพันธ์และอายุสัมบูรณ์ซึ่งมีวิธีการศึกษาแตกต่างกันอายุเปรียบเทียบ (Realative age) เป็นอายุหินเปรียบเทียบซึ่งบอกว่าหินชุดใดมีอายุมากหรือน้อยกว่ากัน อายุเปรียบเทียบหาได้โดยอาศัยข้อมูลจากซากดึกดำบรรพ์ที่ทราบอายุ ลักษณะการลำดับของชั้นหินต่าง ๆ และลักษณะโครงสร้างธรณีวิทยาของหิน แล้วนำมาเปรียบเทียบกับช่วงเวลาทางธรณีวิทยาที่เรียกว่า ธรณีกาล (Geologic time) ก็จะสามารถบอกอายุของหินที่เราศึกษาได้ว่าเป็นหินในยุคไหน หรือมีช่วงอายุเป็นเท่าใด
อายุสัมบูรณ์ (absolute age) เป็นอายุของหินหรือซากดึกดำบรรพ์ที่สามารถบอกเป็นจำนวนปีที่ค่อนข้างแน่นอน การหาอายุสัมบูรณ์ใช้วิธีคำนวณจากครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีที่มีอยู่ในหินหรือซากดึกดำบรรพ์ที่ต้องการศึกษาธาตุกัมมันตรังสีที่นิยมนำมาหาอายุสัมบูรณ์ได้แก่ ธาตุคาร์บอน-14 ธาตุโพแทสเซียม-40 ธาตุเรเดียม-226 และธาตุยูเรเนียม-238 เป็นต้น การหาอายุสัมบูรณ์มักใช้กับหินที่มีอายุมากเป็นแสนหรือล้านปี
ซากดึกดำบรรพ์
ซากดึกดำบรรพ์ คือ ซากและร่องรอยของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ที่เคยอาศัยอยู่ในบริเวณนั้นเมื่อตายลงซากก็จะถูกทับถมและฝังตัวอยู่ในชั้นหินตะกอน นักธรณีวิทยาใช้ซากดึกดำบรรพ์เป็นหลักฐานบอกกล่าวถึงประวัติความเป็นมาของพื้นที่ต่าง ๆ ซึ่งสามารถบอกถึงสภาพแวดล้อมในอดีตว่าเป็นบนบกหรือในทะเล เป็นต้น นอกจากนั้นซากดึกดำบรรพ์ยังสามารถบอกช่วงอายุของหินชนิดอื่นที่อยู่ร่วมกับหินตะกอนเหล่านั้นได้ด้วย
ซากดึกดำบรรพ์ดัชนี (Index fossil) เป็นซากดึกดำบรรพ์ที่บอกอายุได้แน่นอน เนื่องจากเป็นซากดึกดำบรรพ์ที่มีวิวัฒนาการทางโครงสร้างและรูปร่างอย่างรวดเร็ว มีความแตกต่างกันแต่ละช่วงอายุอย่างเด่นชัด และปรากฏให้เห็นเพียงช่วงอายุหนึ่งแล้วก็สูญพันธุ์ไปซากดึกดำบรรพ์ส่วนใหญ่จะพบอยู่ในหินตะกอน ลักษณะที่ปรากฏเป็นซากซึ่งเดิมจะเป็นโครงร่างส่วนที่แข็งของสิ่งมีชีวิตนั้นโดยทั่วไปพืชและสัตว์จะเปลี่ยนสภาพเป็นซากดึกดำบรรพ์ได้ต้องมีโครงร่างที่แข็งเพราะสารละลายของแร่ต่างๆได้แก่ แคลไซต์ โดโลไมต์ซิลิกา และสารประกอบเหล็กบางชนิด เช่น ฮีมาไทต์แทรกซึมประสานเข้าไปในช่องว่างของซากสิ่งมีชีวิตนั้นได้ ทำให้ซากสิ่งมีชีวิตนั้นทนทานต่อการผุพังกลายเป็นซากดึกดำบรรพ์ที่ยังคงสภาพเกือบเหมือนเดิมและถูกฝังในชั้นหินตะกอนทันทีเพราะการฝังกลบอย่างรวดเร็วทำให้ซากสิ่งมีชีวิตสามารถชะลอการสลายตัวซึ่งวัสดุที่ฝังกลบซากขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมและการดำเนินชีวิตของสิ่งมีชีวิตนั้น
การลำดับชั้นหิน
อายุทางธรณีวิทยาโดยทั่วไปอายุทางธรณีวิทยาแบ่งเป็น 2 แบบ คือ อายุเทียบสัมพันธ์และอายุสัมบูรณ์ซึ่งมีวิธีการศึกษาแตกต่างกันอายุเปรียบเทียบ (Realative age) เป็นอายุหินเปรียบเทียบซึ่งบอกว่าหินชุดใดมีอายุมากหรือน้อยกว่ากัน อายุเปรียบเทียบหาได้โดยอาศัยข้อมูลจากซากดึกดำบรรพ์ที่ทราบอายุ ลักษณะการลำดับของชั้นหินต่าง ๆ และลักษณะโครงสร้างธรณีวิทยาของหิน แล้วนำมาเปรียบเทียบกับช่วงเวลาทางธรณีวิทยาที่เรียกว่า ธรณีกาล (Geologic time) ก็จะสามารถบอกอายุของหินที่เราศึกษาได้ว่าเป็นหินในยุคไหน หรือมีช่วงอายุเป็นเท่าใด
อายุสัมบูรณ์ (absolute age) เป็นอายุของหินหรือซากดึกดำบรรพ์ที่สามารถบอกเป็นจำนวนปีที่ค่อนข้างแน่นอน การหาอายุสัมบูรณ์ใช้วิธีคำนวณจากครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีที่มีอยู่ในหินหรือซากดึกดำบรรพ์ที่ต้องการศึกษาธาตุกัมมันตรังสีที่นิยมนำมาหาอายุสัมบูรณ์ได้แก่ ธาตุคาร์บอน-14 ธาตุโพแทสเซียม-40 ธาตุเรเดียม-226 และธาตุยูเรเนียม-238 เป็นต้น การหาอายุสัมบูรณ์มักใช้กับหินที่มีอายุมากเป็นแสนหรือล้านปี
ซากดึกดำบรรพ์
ซากดึกดำบรรพ์ คือ ซากและร่องรอยของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ที่เคยอาศัยอยู่ในบริเวณนั้นเมื่อตายลงซากก็จะถูกทับถมและฝังตัวอยู่ในชั้นหินตะกอน นักธรณีวิทยาใช้ซากดึกดำบรรพ์เป็นหลักฐานบอกกล่าวถึงประวัติความเป็นมาของพื้นที่ต่าง ๆ ซึ่งสามารถบอกถึงสภาพแวดล้อมในอดีตว่าเป็นบนบกหรือในทะเล เป็นต้น นอกจากนั้นซากดึกดำบรรพ์ยังสามารถบอกช่วงอายุของหินชนิดอื่นที่อยู่ร่วมกับหินตะกอนเหล่านั้นได้ด้วย
ซากดึกดำบรรพ์ดัชนี (Index fossil) เป็นซากดึกดำบรรพ์ที่บอกอายุได้แน่นอน เนื่องจากเป็นซากดึกดำบรรพ์ที่มีวิวัฒนาการทางโครงสร้างและรูปร่างอย่างรวดเร็ว มีความแตกต่างกันแต่ละช่วงอายุอย่างเด่นชัด และปรากฏให้เห็นเพียงช่วงอายุหนึ่งแล้วก็สูญพันธุ์ไปซากดึกดำบรรพ์ส่วนใหญ่จะพบอยู่ในหินตะกอน ลักษณะที่ปรากฏเป็นซากซึ่งเดิมจะเป็นโครงร่างส่วนที่แข็งของสิ่งมีชีวิตนั้นโดยทั่วไปพืชและสัตว์จะเปลี่ยนสภาพเป็นซากดึกดำบรรพ์ได้ต้องมีโครงร่างที่แข็งเพราะสารละลายของแร่ต่างๆได้แก่ แคลไซต์ โดโลไมต์ซิลิกา และสารประกอบเหล็กบางชนิด เช่น ฮีมาไทต์แทรกซึมประสานเข้าไปในช่องว่างของซากสิ่งมีชีวิตนั้นได้ ทำให้ซากสิ่งมีชีวิตนั้นทนทานต่อการผุพังกลายเป็นซากดึกดำบรรพ์ที่ยังคงสภาพเกือบเหมือนเดิมและถูกฝังในชั้นหินตะกอนทันทีเพราะการฝังกลบอย่างรวดเร็วทำให้ซากสิ่งมีชีวิตสามารถชะลอการสลายตัวซึ่งวัสดุที่ฝังกลบซากขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมและการดำเนินชีวิตของสิ่งมีชีวิตนั้น
การลำดับชั้นหิน
โลกเมื่อกำเนิดขึ้นมาแล้วก็มีการเปลี่ยนแปลงไปตามกระบวนการและปรากฏการณ์ต่าง ๆ ทางธรณีวิทยา การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นทำให้หินที่ปรากฏอยู่บนเปลือกโลกมีการเปลี่ยนแปลงทั้งรูปแบบและตำแหน่งที่ตั้ง
จากหลักการพื้นฐานทางธรณีวิทยาที่เสนอว่า“ปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยาที่เกิดขึ้นในปัจจุบันล้วนเคยเกิดขึ้นมาแล้วในอดีต” หรืออาจจะสรุปเป็นคำกล่าวสั้น ๆ ว่า “ปัจจุบันคือกุญแจไขไปสู่อดีต”
ในสภาพปกติชั้นหินตะกอนที่อยู่ข้างล่างจะสะสมตัวก่อน มีอายุมากกว่าชั้นหินตะกอนที่วางทับอยู่ชั้นบนขึ้นมาหินดินดานเป็นหินที่มีอายุมากที่สุด หินปูนเกิดสะสมก่อนหินกรวดมนและหินทรายมีอายุน้อยที่สุด
ต่อมาเมื่อเปลือกโลกมีการเปลี่ยนแปลงอาจเนื่องมาจากการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค แผ่นดินไหว หรือภูเขาไฟระเบิด ทำให้ชั้นหินที่อยู่ในแนวราบเกิดเอียงเทไป ซึ่งในปัจจุบันเรามักจะพบชั้นหินที่มีการเอียงเทเสมอ
รอยคดโค้ง รอยชั้นไม่ต่อเนื่องที่เกิดขึ้นในหินมีความสำคัญต่อการลำดับชั้นหินตะกอน แต่ในกรณีที่ไม่มีชั้นหินและซากดึกดำบรรพ์ปรากฏให้เห็นจะต้องนำโครงสร้างทางธรณีที่เกิดขึ้นในหินทุกชนิดที่เกิดร่วมกันมาพิจารณาหาความสัมพันธ์
นอกจากนั้นรอยเลื่อนรูปแบบต่าง ๆ ที่ปรากฏอยู่ในหิน ทำให้ชั้นหินเอียงเทและเคลื่อนออกจากตำแหน่งเดิม ก็สามารถที่จะนำมาใช้เป็นหลักฐานในการลำดับชั้นหินได้
การศึกษาธรณีประวัตินอกจากจะทำให้เรารู้ความเป็นมาของแผ่นดินที่เราอาศัยอยู่แล้วผลจากการศึกษาซากดึกดำบรรพ์ และการลำดับชั้นหินให้เป็นหมวดหมู่ตามอายุของซากนั้น ทำให้สามารถจำกัดขอบเขตของหินได้ชัดเจนขึ้นซึ่งจะเป็นประโยชน์ในการนำข้อมูลเหล่านี้ไปใช้ในการวางแผนพัฒนาและใช้ประโยชน์จากพื้นที่ให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมและยังใช้ในการสำรวจหาทรัพยากรธรณี ทั้งนี้เพราะหินแต่ละช่วงอายุเกิดในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันและมีทรัพยากรธรรมชาติต่างกันไปด้วย
ความสำคัญของการศึกษาธรณีประวัติ
1. ทำให้ผู้เรียนสามารถรู้ถึงประวัติความเป็นมาของผืนแผ่นดินที่เราอาศัยอยู่
2. สามารถจำกัดขอบเขตของหินให้ชัดเจนขึ้น ซึ่งได้จากการศึกษาซากดึกดำบรรพ์และการลำดับชั้นหินให้เป็นหมวดหมู่ตามอายุของซากดึกดำบรรพ์ จากการจำกัดขอบเขตของหินนี้มีประโยชน์ในการไปใช้วางแผนพัฒนาพื้นที่
3. การศึกษาธรณีประวัติจะทำให้ใช้ประโยชน์จากพื้นที่ให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อม
4. ช่วยในการสำรวจหาทรัพยากรธรณี ทั้งนี้เพราะหินแต่ละช่วงอายุเกิดในสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมือนกันและมีทรัพยากรธรรมชาติที่แตกต่างกัน
ในสภาพปกติชั้นหินตะกอนที่อยู่ข้างล่างจะสะสมตัวก่อน มีอายุมากกว่าชั้นหินตะกอนที่วางทับอยู่ชั้นบนขึ้นมาหินดินดานเป็นหินที่มีอายุมากที่สุด หินปูนเกิดสะสมก่อนหินกรวดมนและหินทรายมีอายุน้อยที่สุด
ต่อมาเมื่อเปลือกโลกมีการเปลี่ยนแปลงอาจเนื่องมาจากการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค แผ่นดินไหว หรือภูเขาไฟระเบิด ทำให้ชั้นหินที่อยู่ในแนวราบเกิดเอียงเทไป ซึ่งในปัจจุบันเรามักจะพบชั้นหินที่มีการเอียงเทเสมอ
รอยคดโค้ง รอยชั้นไม่ต่อเนื่องที่เกิดขึ้นในหินมีความสำคัญต่อการลำดับชั้นหินตะกอน แต่ในกรณีที่ไม่มีชั้นหินและซากดึกดำบรรพ์ปรากฏให้เห็นจะต้องนำโครงสร้างทางธรณีที่เกิดขึ้นในหินทุกชนิดที่เกิดร่วมกันมาพิจารณาหาความสัมพันธ์
นอกจากนั้นรอยเลื่อนรูปแบบต่าง ๆ ที่ปรากฏอยู่ในหิน ทำให้ชั้นหินเอียงเทและเคลื่อนออกจากตำแหน่งเดิม ก็สามารถที่จะนำมาใช้เป็นหลักฐานในการลำดับชั้นหินได้
การศึกษาธรณีประวัตินอกจากจะทำให้เรารู้ความเป็นมาของแผ่นดินที่เราอาศัยอยู่แล้วผลจากการศึกษาซากดึกดำบรรพ์ และการลำดับชั้นหินให้เป็นหมวดหมู่ตามอายุของซากนั้น ทำให้สามารถจำกัดขอบเขตของหินได้ชัดเจนขึ้นซึ่งจะเป็นประโยชน์ในการนำข้อมูลเหล่านี้ไปใช้ในการวางแผนพัฒนาและใช้ประโยชน์จากพื้นที่ให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมและยังใช้ในการสำรวจหาทรัพยากรธรณี ทั้งนี้เพราะหินแต่ละช่วงอายุเกิดในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันและมีทรัพยากรธรรมชาติต่างกันไปด้วย
ความสำคัญของการศึกษาธรณีประวัติ
1. ทำให้ผู้เรียนสามารถรู้ถึงประวัติความเป็นมาของผืนแผ่นดินที่เราอาศัยอยู่
2. สามารถจำกัดขอบเขตของหินให้ชัดเจนขึ้น ซึ่งได้จากการศึกษาซากดึกดำบรรพ์และการลำดับชั้นหินให้เป็นหมวดหมู่ตามอายุของซากดึกดำบรรพ์ จากการจำกัดขอบเขตของหินนี้มีประโยชน์ในการไปใช้วางแผนพัฒนาพื้นที่
3. การศึกษาธรณีประวัติจะทำให้ใช้ประโยชน์จากพื้นที่ให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อม
4. ช่วยในการสำรวจหาทรัพยากรธรณี ทั้งนี้เพราะหินแต่ละช่วงอายุเกิดในสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมือนกันและมีทรัพยากรธรรมชาติที่แตกต่างกัน
วัฎจักรของหิน
วัฏจักรของหิน (Rock cycle) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงของหินทั้ง 3 ชนิด จากหินชนิดหนึ่งไปเป็นอีกชนิดหนึ่งหรืออาจเปลี่ยนกลับไปเป็นหินชนิดเดิมอีก ก็ได้ กล่าวคือ เมื่อ หินหนืดเย็นตัวลงจะตกผลึกได้เป็นหินอัคนี เมื่อหินอัคนีผ่านกระบวนการผุพังอยู่กับที่และการกร่อนจนกลายเป็นตะกอนมี กระแสน้ำ ลม ธารน้ำแข็ง หรือคลื่นในทะเล พัดพาไปสะสมตัวและเกิดการแข็งตัวกลายเป็นหิน อันเนื่องมาจากแรงบีบอัดหรือมีสารละลายเข้าไปประสานตะกอนเกิดเป็น หินชั้นขึ้น เมื่อหินชั้นได้รับความร้อนและแรงกดอัดสูงจะเกิดการแปรสภาพกลายเป็นหินแปร และหินแปรเมื่อได้รับความร้อนสูงมากจนหลอมละลาย ก็จะกลายสภาพเป็นหินหนืด ซึ่งเมื่อเย็นตัวลงก็จะตกผลึกเป็นหินอัคนีอีกครั้งหนึ่งวนเวียนเช่นนี้เรื่อยไป
 |
