Geo101 ธรณีวิทยาเบื้องต้น 9 ธรณีวิทยาโครงสร้าง (Structural Geology)

ธรณีวิทยาเบื้องต้น บทที่ 9 ธรณีวิทยาโครงสร้าง (Structural Geology)

สนใจดูเรื่องราวธรณีวิทยาคลิกที่นี่

ธรณีวิทยาเบื้องต้น (Introduction to Geology)

บทที่ 9 ธรณีวิทยาโครงสร้าง (Structural Geology)

ธรณีวิทยาโครงสร้าง เป็นสาขาหนึ่งของธรณีวิทยาที่ศึกษาเกี่ยวกับรูปร่างและการเปลี่ยนแปลงของหินที่เกิดขึ้นจากแรงภายในโลก การศึกษาธรณีวิทยาโครงสร้างช่วยให้เราเข้าใจถึงกระบวนการทางธรณีวิทยาที่เกิดขึ้นในอดีต และยังเป็นพื้นฐานสำคัญในการสำรวจและประเมินแหล่งทรัพยากรธรรมชาติ เช่น ปิโตรเลียม และแร่ธาตุ

9.1 การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของหิน (Deformation of Rocks)

การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของหิน เกิดขึ้นเมื่อหินได้รับแรงภายนอกที่ทำให้หินเกิดการแปรสภาพหรือเปลี่ยนรูปร่าง ซึ่งกระบวนการนี้สามารถเกิดขึ้นได้ทั้งในระดับไมโครสโคปิกและแมโครสโคปิก การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของหินเกิดขึ้นเมื่อหินได้รับความเค้น (Stress) จากแรงภายนอก ซึ่งอาจเป็นแรงดึง แรงกด หรือแรงเฉือน

9.1.1 ความเค้นที่ทำให้หินเกิดการเปลี่ยนรูป (Strain) แบ่งได้เป็น 3 ประเภทหลัก คือ

- การเปลี่ยนรูปยืดหยุ่น (Elastic Deformation) หินเปลี่ยนรูปชั่วคราว เมื่อความเค้นหายไป หินจะกลับคืนสู่รูปร่างเดิม

- การเปลี่ยนรูปพลาสติก (Plastic Deformation) หินเปลี่ยนรูปถาวรโดยไม่เกิดการแตกหัก มักเกิดขึ้นเมื่อหินอยู่ภายใต้ความดันและอุณหภูมิสูง

- การเปลี่ยนรูปเปราะ (Brittle Deformation) หินแตกหักเมื่อความเค้นเกินกว่าความแข็งแรงของหิน มักเกิดขึ้นเมื่อหินอยู่ใกล้พื้นผิวโลกที่มีอุณหภูมิและความดันต่ำ

9.1.2 แรงที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของหิน สามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ แรงอัด (Compression) และแรงดึง (Tension) ซึ่งแต่ละประเภทจะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในลักษณะที่แตกต่างกัน

- แรงอัด (Compression) เกิดขึ้นเมื่อหินถูกกดลงมาจากทุกทิศทาง ส่งผลให้หินยุบตัวหรือเกิดการพับตัว การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างแบบนี้มักพบในเขตที่มีการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก เช่น เขตการชนกันของแผ่นเปลือกโลก (Convergent Boundaries)

- แรงดึง (Tension) เกิดขึ้นเมื่อหินถูกดึงออกไปในทิศทางตรงกันข้าม ส่งผลให้หินเกิดการยืดและแตกหักออก การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างแบบนี้มักพบในเขตที่มีการแยกตัวของแผ่นเปลือกโลก (Divergent Boundaries)

แรงเฉือน (Shear) เกิดขึ้นเมื่อหินถูกผลักเลื่อนออกไปในทิศทางที่ขนานกัน ส่งผลให้หินเกิดการเคลื่อนตัวในแนวระนาบ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างแบบนี้มักพบในเขตที่มีการเลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกในแนวนอน (Transform Boundaries)

9.2 รอยแตกและรอยเลื่อน (Faults and Fractures)

รอยแตกและรอยเลื่อน เป็นลักษณะของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของหิน ที่เกิดขึ้นจากการได้รับแรงดันจากภายนอก รอยแตก (Fractures) หมายถึงรอยแยกในหินที่ไม่เกิดการเคลื่อนที่ ในขณะที่รอยเลื่อน (Faults) หมายถึงรอยแตกที่เกิดการเคลื่อนตัวของหินในทิศทางต่างๆ

9.2.1 รอยแตก (Fractures) เป็นรอยแยกในหินที่ไม่เกิดการเคลื่อนที่ของหินทั้งสองด้าน แต่เป็นผลมาจากการได้รับแรงดันที่ทำให้หินเกิดการแตกออก รอยแตกมักจะพบในหินที่ได้รับแรงดึงหรือแรงเฉือน เป็นรอยแตกในหินที่ไม่มีการเคลื่อนที่ของหินทั้งสองข้างขนานไปกับรอยแตก

9.2.2 รอยเลื่อน (Faults) เป็นรอยแตกที่เกิดการเคลื่อนตัวของหินทั้งสองด้านในทิศทางที่ต่างกัน รอยเลื่อนสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ตามทิศทางการเคลื่อนที่ของหิน รอยเลื่อนสามารถจำแนกตามทิศทางการเคลื่อนที่ได้หลายประเภท เช่น

- รอยเลื่อนปกติ (Normal Fault) เกิดจากแรงดึง ทำให้ผนังหินด้านหนึ่งเลื่อนลงมาตามระนาบรอยเลื่อน หินถูกดึงลงในทิศทางที่ตรงกันข้าม

- รอยเลื่อนย้อน (Reverse Fault) เกิดจากแรงกด ทำให้ผนังหินด้านหนึ่งเลื่อนขึ้นไปตามระนาบรอยเลื่อน หินถูกผลักขึ้นไปบน

- รอยเลื่อนตามแนวระดับ (Strike-Slip Fault) เกิดจากแรงเฉือน ทำให้ผนังหินทั้งสองข้างเคลื่อนที่ผ่านกันในแนวราบ หินเคลื่อนตัวในแนวระนาบ เป็นรอยแตกในหินที่มีการเคลื่อนที่ของหินทั้งสองข้างขนานไปกับรอยเลื่อน

การวิเคราะห์รอยเลื่อนและรอยแตก (Fault and Fracture Analysis) การวิเคราะห์รอยเลื่อนและรอยแตกช่วยให้เราสามารถเข้าใจถึงกระบวนการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของหินและการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกได้ ซึ่งการศึกษารอยเลื่อนและรอยแตกเป็นสิ่งสำคัญในการประเมินความเสี่ยงทางธรณีวิทยา เช่น การเกิดแผ่นดินไหวและการเคลื่อนตัวของหินในพื้นที่เสี่ยง

9.3 การพับตัวและการเกิดเทือกเขา (Folding and Mountain Building)

- การพับตัวของหิน (Folding) เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเมื่อหินถูกกดจากแรงอัดจนทำให้เกิดการพับตัวเป็นรูปร่างต่างๆ ซึ่งกระบวนการนี้มักเกิดขึ้นในบริเวณที่มีแรงอัดสูง เช่น เขตการชนกันของแผ่นเปลือกโลก การพับตัวของหินมีบทบาทสำคัญในการสร้างภูมิประเทศที่มีลักษณะเป็นเทือกเขา (Mountain Building) เกิดขึ้นเมื่อชั้นหินถูกดัดโค้งงอเนื่องจากแรงกด การพับตัวสามารถจำแนกตามลักษณะการโค้งงอได้หลายประเภท เช่น การพับตัวแบบประทุนคว่ำ (Anticline) ชั้นหินโค้งขึ้นรูปตัว U, การพับตัวแบบประทุนหงาย (Syncline) ชั้นหินโค้งลงรูปตัว A

- การพับตัวของหิน (Folding of Rocks) การพับตัวของหินเกิดขึ้นเมื่อหินถูกแรงอัดจากทุกทิศทางจนทำให้หินเกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างเป็นรูปแบบของพับตัว หินที่เกิดการพับตัวสามารถมีรูปร่างเป็นแอนติเคลียน (Anticline) ซึ่งเป็นพับตัวที่ยอดสูงขึ้น หรือซิงเคลียน (Syncline) ซึ่งเป็นพับตัวที่ยอดลดลง

- การเกิดเทือกเขา (Mountain Building) เทือกเขาส่วนใหญ่เกิดจากการชนกันของแผ่นเปลือกโลก (Plate Tectonics) ซึ่งทำให้เกิดการพับตัวของชั้นหิน การยกตัวของเปลือกโลก และการแทรกซึมของแมกมา กระบวนการพับตัวและการเกิดเทือกเขามักเกิดขึ้นในเขตที่มีการชนกันของแผ่นเปลือกโลก เช่น เทือกเขาหิมาลัย (Himalayas) ที่เกิดจากการชนกันของแผ่นเปลือกโลกอินเดียและเอเชีย กระบวนการนี้ทำให้หินที่อยู่ในระดับต่ำถูกยกตัวขึ้นเป็นเทือกเขาสูง กระบวนการเกิดเทือกเขายังส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงภูมิประเทศและภูมิอากาศในบริเวณนั้น

บทนี้ได้อธิบายถึงกระบวนการทางธรณีวิทยาที่เกี่ยวข้องกับ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของหิน รวมถึงรอยแตก รอยเลื่อน การพับตัว และการเกิดเทือกเขา ซึ่งเป็นกระบวนการที่มีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนแปลงภูมิประเทศของโลก การเข้าใจธรณีวิทยาโครงสร้างเป็นสิ่งสำคัญในการศึกษาและประเมินความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับภัยพิบัติทางธรรมชาติ เช่น แผ่นดินไหว และการถล่มของภูเขา ธรณีวิทยาโครงสร้างเป็นสาขาที่สำคัญในการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของหินและการก่อตัวของภูมิประเทศ การทำความเข้าใจเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของหิน รอยแตก รอยเลื่อน การพับตัว และการเกิดเทือกเขา ช่วยให้เราเข้าใจถึงกระบวนการทางธรณีวิทยาที่ shaping โลกของเรา