ธรณีวิทยาเบื้องต้น บทที่ 8 การผุพังและการกร่อน (Weathering and Erosion)
สนใจดูเรื่องราวธรณีวิทยาคลิกที่นี่
ธรณีวิทยาเบื้องต้น (Introduction to Geology)
บทที่ 8 การผุพังและการกร่อน (Weathering and Erosion)
การผุพังและการกร่อน เป็นกระบวนการทางธรณีวิทยาที่สำคัญที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของพื้นผิวโลกอย่างต่อเนื่อง การผุพังทำให้หินและแร่แตกสลายออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย ส่วนการกร่อนเป็นกระบวนการเคลื่อนย้ายเศษหินและดินที่ผุพังไปยังที่อื่น ทั้งสองกระบวนการนี้ทำงานร่วมกันในการสร้างและเปลี่ยนแปลงภูมิประเทศที่เราเห็นในปัจจุบัน
8.1 กระบวนการผุพัง ทางกายภาพ เคมี และชีวภาพ (Weathering Processes: Physical, Chemical, and Biological)
การผุพัง (Weathering) เป็นกระบวนการที่ทำให้หินและแร่ธาตุบนพื้นผิวโลกเสื่อมสภาพหรือแตกสลายออกเป็นชิ้นเล็กๆ ผ่านการกระทำของกระบวนการทางกายภาพ เคมี และชีวภาพ กระบวนการเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อเปลี่ยนสภาพของหินและวัสดุภูเขาให้กลายเป็นดินและตะกอน
8.1.1 การผุพังทางกายภาพ (Physical Weathering) เป็นกระบวนการที่ทำให้หินแตกสลายโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของหิน เป็นกระบวนการที่ทำให้หินแตกสลายออกเป็นชิ้นเล็กๆ โดยไม่เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมี ตัวอย่างเช่น การหดตัวและการขยายตัวของหินจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ การแข็งตัวและละลายของน้ำในรอยแยกของหิน (Frost Wedging) และการแตกหักของหินจากแรงกดดันที่เกิดจากการเจริญเติบโตของรากไม้ในรอยแยกของหิน ตัวอย่างของการผุพังทางกายภาพ ได้แก่
- การแตกตัวเนื่องจากความร้อนและความเย็น (Thermal Expansion and Contraction) การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิทำให้หินขยายตัวและหดตัว ส่งผลให้เกิดรอยแตกในหิน
- การแตกตัวเนื่องจากการเยือกแข็งของน้ำ (Frost Wedging) น้ำที่แทรกซึมเข้าไปในรอยแตกของหิน เมื่อเยือกแข็งจะขยายตัว ทำให้รอยแตกขยายกว้างขึ้นและหินแตกสลายในที่สุด
- การแตกตัวเนื่องจากการขัดสี (Abrasion) อนุภาคของหิน ทราย หรือน้ำแข็งที่เคลื่อนที่ไปตามลม น้ำ หรือธารน้ำแข็ง สามารถขัดสีและทำให้หินสึกกร่อน
8.1.2 การผุพังทางเคมี (Chemical Weathering) เป็นกระบวนการที่ทำให้หินแตกสลายโดยมีการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของหิน ตัวอย่างของการผุพังทางเคมี เกิดขึ้นเมื่อแร่ธาตุในหินเกิดปฏิกิริยากับสารเคมีในสภาพแวดล้อม เช่น น้ำ ออกซิเจน และกรด ทำให้แร่ธาตุเหล่านั้นเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมี ตัวอย่างของการผุพังทางเคมีได้แก่ การออกซิเดชัน (Oxidation) ของแร่เหล็กในหิน การเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส (Hydrolysis) ซึ่งเป็นการเกิดปฏิกิริยาระหว่างน้ำกับแร่ธาตุทำให้เกิดสารประกอบใหม่ และการเกิดปฏิกิริยาคาร์บอเนชัน (Carbonation) ซึ่งเป็นการเกิดปฏิกิริยาระหว่างกรดคาร์บอนิกในน้ำฝนกับแร่ธาตุในหิน ได้แก่
- การละลาย (Dissolution) น้ำฝนที่เป็นกรดอ่อน ๆ สามารถละลายแร่ธาตุบางชนิดในหินได้ เช่น หินปูน
- การออกซิเดชัน (Oxidation) แร่ธาตุที่มีธาตุเหล็กทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ ทำให้เกิดสนิมเหล็ก ซึ่งทำให้หินอ่อนตัวและแตกสลายง่ายขึ้น
- การไฮโดรไลซิส (Hydrolysis) น้ำทำปฏิกิริยากับแร่ธาตุในหิน ทำให้เกิดแร่ธาตุใหม่ที่มีโครงสร้างอ่อนแอลง
8.1.3 การผุพังทางชีวภาพ (Biological Weathering) เกิดขึ้นเมื่อสิ่งมีชีวิต เช่น รากพืช สัตว์ และจุลินทรีย์ ทำให้หินแตกสลายผ่านกระบวนการทางกายภาพหรือเคมี เป็นกระบวนการที่เกิดจากกิจกรรมของสิ่งมีชีวิต เช่น
- รากพืชที่เจริญเติบโตและขยายตัวในรอยแยกของหินสามารถทำให้หินแตกสลายได้ นอกจากนี้ กรดอินทรีย์ที่ถูกปล่อยออกจากพืชและจุลินทรีย์ยังสามารถทำให้แร่ธาตุในหินเกิดการผุพังทางเคมีได้
- รากพืช รากพืชสามารถแทรกซึมเข้าไปในรอยแตกของหินและขยายตัว ทำให้หินแตกสลาย
- สัตว์ สัตว์บางชนิดขุดโพรงในดิน ทำให้หินสัมผัสกับอากาศและน้ำมากขึ้น ซึ่งเร่งกระบวนการผุพัง
- ไลเคนและมอส สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ผลิตกรดอ่อน ๆ ที่สามารถละลายแร่ธาตุในหินได้
8.2 กระบวนการกร่อน: โดย น้ำ ลม ธารน้ำแข็ง และแรงโน้มถ่วง
การกร่อน (Erosion) เป็นกระบวนการที่ทำให้ดิน หิน และตะกอนถูกพัดพาไปจากแหล่งกำเนิดโดยแรงของธรรมชาติ เช่น น้ำ ลม ธารน้ำแข็ง และแรงโน้มถ่วง กระบวนการกร่อนนี้มีความสำคัญในการเปลี่ยนแปลงภูมิประเทศและการสะสมตะกอนในพื้นที่ต่างๆ
8.2.1 การกร่อนโดยน้ำ (Water Erosion) น้ำเป็นตัวการสำคัญในการกร่อน ทั้งในรูปของน้ำฝน แม่น้ำ ทะเล และคลื่น ตัวอย่างของการกร่อนโดยน้ำ ได้แก่
- การกัดเซาะของแม่น้ำ (River Erosion) แม่น้ำกัดเซาะตลิ่งและพัดพาตะกอนไปตามกระแสน้ำ น้ำเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการกร่อน ดินและหินจะถูกพัดพาไปโดยกระแสน้ำ เช่น แม่น้ำ ลำธาร และฝนที่ตกลงมา การไหลของน้ำที่มีความเร็วสูงสามารถทำให้หินและดินถูกพัดพาไปอย่างรวดเร็ว กระบวนการนี้ยังส่งผลให้เกิดการกัดเซาะริมฝั่งแม่น้ำ (Riverbank Erosion) และการก่อตัวของหุบเขา (Valley Formation)
- การกัดเซาะของชายฝั่ง (Coastal Erosion) คลื่นทะเลกัดเซาะชายฝั่ง ทำให้เกิดการถล่มของหน้าผาและการพังทลายของชายหาด
8.2.2 การกร่อนโดยลม (Wind Erosion) ลมสามารถพัดพาอนุภาคขนาดเล็ก เช่น ทราย และฝุ่น ไปยังที่อื่นได้ การกร่อนโดยลมมักเกิดในพื้นที่แห้งแล้งและมีพืชพรรณน้อย ลมสามารถพัดพาตะกอนขนาดเล็ก เช่น ทรายและฝุ่น ไปยังพื้นที่ต่างๆ การกร่อนโดยลมมักเกิดขึ้นในพื้นที่ที่มีความแห้งแล้ง เช่น ทะเลทราย ตัวอย่างเช่น การก่อตัวของเนินทราย (Sand Dunes) และการขัดสีของหินในทะเลทรายที่เรียกว่า เวนท์แฟค (Ventifacts)
- การกร่อนโดยธารน้ำแข็ง (Glacial Erosion) ธารน้ำแข็งขนาดใหญ่สามารถเคลื่อนที่และกัดเซาะพื้นผิวโลกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทิ้งร่องรอยการกัดเซาะ เช่น หุบเขารูปตัวยู และทะเลสาบธารน้ำแข็ง ธารน้ำแข็งเป็นแผ่นน้ำแข็งขนาดใหญ่ที่เคลื่อนตัวลงมาตามภูเขา และสามารถทำให้ดินและหินถูกพัดพาไปในทิศทางที่ธารน้ำแข็งเคลื่อนที่ กระบวนการนี้ส่งผลให้เกิดหุบเขาธารน้ำแข็ง (Glacial Valleys) และการขัดสีของหินที่เรียกว่า รอยขีดหินธารน้ำแข็ง (Glacial Striations)
- การกร่อนโดยแรงโน้มถ่วง (Mass Wasting) แรงโน้มถ่วงทำให้วัสดุที่ไม่เสถียรบนลาดเขาเคลื่อนที่ลงมา เช่น หินถล่ม โคลนถล่ม และดินถล่ม แรงโน้มถ่วงทำให้วัสดุต่างๆ เช่น ดิน หิน และตะกอนเคลื่อนตัวลงมาตามแนวลาดชัน กระบวนการนี้ทำให้เกิดการถล่มของดิน (Landslides) การตกของหิน (Rockfalls) และการไหลของดินโคลน (Mudflows)
8.3 ผลกระทบของการผุพังและการกร่อนต่อภูมิประเทศ (Impacts of Weathering and Erosion on Landscapes)
การผุพังและการกร่อนร่วมกันสร้างและเปลี่ยนแปลงภูมิประเทศที่หลากหลายบนโลก การผุพังและการกร่อนมีผลกระทบอย่างมากต่อการเปลี่ยนแปลงภูมิประเทศ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีทั้งประโยชน์และผลเสียต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น
- การสร้างดินและการเกิดที่ราบ (Soil Formation and Plain Formation) กระบวนการผุพังทำให้เกิดดิน ซึ่งเป็นวัสดุที่สำคัญสำหรับการเกษตร การกร่อนและการสะสมตะกอนที่เกิดจากน้ำและลมยังทำให้เกิดที่ราบน้ำท่วม (Floodplains) และที่ราบชายฝั่ง (Coastal Plains) ซึ่งเป็นพื้นที่ที่เหมาะสมสำหรับการตั้งถิ่นฐานและการเกษตร
- การก่อตัวของภูมิประเทศที่สวยงาม (Formation of Scenic Landscapes) กระบวนการผุพังและการกร่อนสร้างภูมิประเทศที่สวยงาม เช่น เทือกเขา หุบเขา และหินรูปแบบต่างๆ ที่เป็นแหล่งท่องเที่ยวทางธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น หุบเขาแกรนด์แคนยอน (Grand Canyon) ที่เกิดจากการกร่อนของแม่น้ำโคโลราโด
- การกัดเซาะของดินและการสูญเสียหน้าดิน (Soil Erosion and Loss of Topsoil) การกร่อนที่มากเกินไปสามารถทำให้ดินสูญเสียความอุดมสมบูรณ์และหน้าดินถูกพัดพาไป สิ่งนี้ทำให้พื้นที่เพาะปลูกเสื่อมสภาพและเกิดปัญหาการขาดแคลนทรัพยากรธรรมชาติ
- การเกิดภัยพิบัติธรรมชาติ (Natural Disasters) กระบวนการกร่อนโดยแรงโน้มถ่วง เช่น การถล่มของดินและการตกของหิน สามารถทำให้เกิดภัยพิบัติทางธรรมชาติที่มีผลกระทบต่อชีวิตและทรัพย์สินของมนุษย์
- เทือกเขา เกิดจากการยกตัวของเปลือกโลกและการกัดเซาะโดยน้ำแข็งและแม่น้ำ หุบเขา เกิดจากการกัดเซาะของแม่น้ำหรือธารน้ำแข็ง ชายฝั่ง เกิดจากการกัดเซาะของคลื่นทะเลและการทับถมของตะกอน ถ้ำ เกิดจากการละลายของหินปูนโดยน้ำใต้ดิน
การผุพังและการกร่อนเป็นกระบวนการทางธรณีวิทยาที่สำคัญ ที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของพื้นผิวโลกอย่างต่อเนื่อง กระบวนการเหล่านี้ทำงานร่วมกันในการสร้างและเปลี่ยนแปลงภูมิประเทศที่หลากหลายบนโลก การทำความเข้าใจเกี่ยวกับการผุพังและการกร่อนช่วยให้เราเข้าใจถึงวิวัฒนาการของโลก และสามารถจัดการทรัพยากรธรรมชาติได้อย่างยั่งยืน บทนี้ได้อธิบายถึงกระบวนการผุพังและการกร่อนที่ส่งผลต่อภูมิประเทศ กระบวนการเหล่านี้มีทั้งข้อดีและข้อเสีย การเข้าใจการทำงานของกระบวนการผุพังและการกร่อน จะช่วยในการจัดการทรัพยากรธรรมชาติและการป้องกันปัญหาสิ่งแวดล้อมอย่างมีประสิทธิภาพ
---------------------------------------------------
ที่มาข้อมูล
- ....
ภาพและรวบรวมโดย
ธรณีวิทยาเบื้องต้น (Introduction to Geology)
รวมข้อมูลและเรื่องราว ธรณีวิทยา