โครงสร้างภายในของโลก (Earth’s interior)
description
Transcript of โครงสร้างภายในของโลก (Earth’s interior)
โครงสรางภายในของโลก
(Earth’s interior)
• ตวอยางหนจากเหมองแรบางแหงทลกลงไป 2 - 3 กโลเมตร หลมผลตนำ%ามนอาจลกไดถง 8
กโลเมตรใตผวดน หรอ หลมเจาะสำารวจทเคยเจาะ ไวไดความลกมากทสด 12 กโลเมตร ตวอยางจาก
บรเวณเหลาน%สามารถนำามาศกษาในทาง ธรณวทยาได แตเมอเทยบกบขนาดของโลกซงม
รศมถง 6370 กโลเมตร ตวอยางทไดมาจงเปนเพยงสะเกดเลกๆของโลกเทาน%นทสามารถศกษาไดโดยตรง
• สวนซงลกลงไปใตโลก ไมสามารถศกษาไดโดยตรง แตโดยอาศยวธการทางธรณฟสกส (Geophysics) ซงเปนการประยกตทฤษฎทางฟสกสมาศกษาเกยวกบโลก การศกษาธรณฟสกสจะทำาการวดคลนไหวสะเทอน สนามแมเหลกโลก ความโนมถวง และความรอน สงเหลาน%ทำาใหทราบถงธรรมชาตของโลกทอยระดบลกลงไปและทำาใหทราบถงโครงสรางของโลกในทสด
• คลนแผนดนไหวจากการเกดแผนดนไหวขนาดใหญ จะเดนทางผานสวนในของโลกและมาปรากฏบนพ%นโลกได การทดลองระเบดนวเคลยสกสามารถสรางคลนไหวสะเทอนไดเชนกน นกธรณวทยาอาศยคลนแผนดนไหวเหลาน%ในการศกษาถงโครงสรางของโลก
• เมอเกดคลนแผนดนไหวข%นภายในโลก คลนจะเดนทางออกจากจดกำาเนดคลน เมอคลนเดนทางมาถงบรเวณทเปนรอยตอระหวางหนทมความหนาแนนตางกน คลนสวนหนงจะเกดการสะทอนกลบ (reflection) และบางสวนจะหกเห (refraction) เมอเดนทางมาถงพ%นโลกจะถกบนทกดวยเครองมอ เวลาทเคลอนใชในการเดนทางจากแหลงกำาเนดคลน สะทอนยงรอยตอของหน และเดนทางกลบข%นมายงพ%นโลก ทำาใหนกธรณวทยาสามารถคำานวณหาความลกของบรเวณรอยตอของช%นหนได
• โครงสรางภายในของโลกไดมาจากการ ศกษาคลนแผนดนไหว โดยการศกษาถง
ระยะทางจากจดโฟกสถงสถานตรวจวดและ ความเรวของคลน โดยเหตทความเรวในการ
เคลอนทของคลนข%นอยกบสมบตของตวกลางทคลนเดนทางผาน
• โครงสรางภายในของโลกออกไดเปนสวนตางๆ ไดเปน 3 สวนใหญๆ คอ
1. ช%นเปลอกโลก (crust) 2. ช%นเน%อโลก (mantle) 3. แกนโลก (core)
ช%นเปลอกโลก (Crust)
• ช%นเปลอกโลกเปนช%นทมความหนานอยทสดและองคประกอบมการเปลยนแปลงมากทสด
• ป 1909 Andrija Mohorovicic ผเชยวชาญดานแผนดนไหวชาวยโกสลาเวย ไดทำาการศกษาจากคลนแผนดนไหว ทเกดข%นในบรเวณรฐโครเอเชย พบวาช%นเปลอกโลกเปนของแขง สงเกตพบวาความเรวคลนเพมข%นอยางรวดเรวทระดบความลก 50 กโลเมตร ความเรวคลนแผนดนไหวเปลยนแปลงไปอยางมาก แสดงใหเหนวา ค ลนแผนดนไหว ไดผานหนทมสวนประกอบทตางกน
• รอยตอทพบจากการศกษาคร%งน%เปนรอยตอทแบงระหวาง ช%นเปลอกโลกและช%นเน%อโลก ซงเรยกกนในภายหลงวา Mohorovicic discontinuity หรอเรยกอยางส%นๆวา Moho หรอ M discontinuity จากการศกษาในระยะตอมาพบวา ความลกของตำาแหนง Moho ในแตละบรเวณของโลกอยทระดบความลกไมเทากน
• เปลอกโลกบรเวณทอยใตมหาสมทรจะม ความหนานอยกวาบรเวณทเปนผนทวป และ
การเดนทางของคลนไหวสะเทอนในบรเวณเปลอกโลกใตมหาสมทรจะเรวกวาบรเวณท
เปนผนทวป ความเรวทแตกตางกนน%แสดง ใหเหนวาเปลอกโลกท%ง 2 บรเวณประกอบ
ข%นจากหนทมลกษณะแตกตางกน
ช%นเปลอกโลกผนทวป (Continental crust)
• ช%นเปลอกโลกของทวปเปนสวนทศกษาไดจากพ%นผวโลก คลนปฐมภมมความเรวประมาณ 6 กโลเมตรตอวนาท ซงเปนความเรวเทยบไดกบความเรวทคลนเดนทางใน granite และ gneiss
• เปลอกโลกผนทวปประกอบข%นจากหนหลายชนด สวนซงเปนหนฐานราก (basement) ประกอบดวย granite หนอคนเน%อหยาบอนๆ gneiss และ schist ถกปดทบดวยช%นบางๆของหนตะกอน
• ความหนาของเปลอกโลกผนทวป มคาเฉลยอยระหวาง 30 ถง 50 กโลเมตร และมคาอยในชวง - 10 70 กโลเมตร บรเวณทมความหนามากมกอยในบรเวณทเปนเทอกเขาสง
• ช%นเปลอกโลกของทวปแบงออกไดเปน 2 ช%นยอยๆ คอ1. ช%นเปลอกโลกสวนบน หรอ ช%นไซแอล (Si, Al) (upper crustal layer หรอ Sialic layer) ความหนาประมาณ 16 กโลเมตร ประกอบดวย granite, granodiorite, gneiss2. ช%นเปลอกโลกสวนลาง หรอ ช%นไซมา (Si, Mg) (lower crustal layer หรอ Simatic layer) ความหนาประมาณ 20 กโลเมตร ประกอบดวย basalt
ช%นเปลอกโลกใตมหาสมทร (Oceanic crust)
• โครงสรางช%นเปลอกโลกใตมหาสมทร ไดจากการศกษาหนภเขาไฟตามเกาะตางๆ พบวาช%นเปลอกโลกใตมหาสมทรแปซฟก มอยเพยง 1 ช%น มสวนประกอบเปนช%นไซมา (Simatic layer)
• ความเรวของคลนปฐมภมทเดนทางผานเปลอกโลกใตมหาสมทรประมาณ 7กโลเมตรตอวนาท เปนความเรวทใกลเคยงกบทคลนเดนทางผาน basalt และ gabbro ตวอยางหนทเกบไดจากพ%นทะเล พบวาตอนบนของเปลอกโลกใตมหาสมทรเปน basalt และสวนลางเปน gabbro
• ความหนาของเปลอกโลกใตมหาสมทรมคาเฉลยประมาณ 7 กโลเมตร ความหนาของช%นเปลอกโลกใตมหาสมทรแปซฟกประมาณ 5 กโลเมตร ความหนาปกตอยในชวง 5 - 8 กโลเมตร
ช%นเน%อโลก(Mantle)
• ช%นเน%อโลกเปนช%นทอยถดจากช%นเปลอกโลกลงไป จนถงระดบความลกประมาณ 2,900 กโลเมตร เปนสวนซงหนามากทสด ความเรวของคลนแผนดนไหวเพมข%นอยางรวดเรว ทำาใหนกธรณวทยาเชอวาสวนทเปนเน%อโลกน%นเปนหนแขง มความหนาแนนสง
• คลนทตยภมสามารถเดนทางในช%นเน%อโลกได แสดงวาช%นเน%อโลกเปนของแขง แตอาจมบาง
แหงทเปนหนหลอมในบรเวณทเปนเปลอกโลก และเน%อโลกตอนบน ความเรวของคลนปฐมภมท
8 กโลเมตรตอวนาท เปนหลกฐานยนยนถงชนดหนทประกอบเปนเน%อโลกซงตางไปจากสวนทเปน
เปลอกโลก สวนประกอบของช%นเน%อโลกมการเปลยนแปลงบางท%งในแนวดงและในแนวราบ
• ช%นเน%อโลกแบงออกไดเปน 2 สวน 1. ช%นเน%อโลกสวนบน (upper
mantle) ประกอบดวย dunite, echogite และ peridotite
2. ช%นเน%อโลกสวนลาง (lower mantle) ประกอบดวยสารจำาพวก oxides และ silicate
• เปลอกโลกและเน%อโลกสวนบนเมอรวมกนแลวจะเรยกวา lithosphere มลกษณะแขงและเปราะ มความหนาประมาณ 70กโลเมตรในบรเวณมหาสมทร และ ประมาณ
125 กโลเมตรในบรเวณทเปนผนทวป
• โดยปกตคลนไหวสะเทอนจะมความเรวเพมข%น เมอความลกมากข%น แตทความลกประมาณ - 100 250 กโลเมตร พบวาคลนไหวสะเทอนเคลอนทไดชากวาช%นหนทปดทบอยตอนบน เรยกบรเวณน%วา low-velocity zone ในทางเพลตเทคโทนกส เรยกบรเวณน%วา asthenophere
• หนในบรเวณ asthenophere น%อยในสภาวะทใกลเคยงกบจดหลอมเหลว ดงน%นหนในบรเวณน%จงอาจเกดการหลอมบางสวนได การทมช%นซงอยในสภาวะทใกลจดหลอมเหลว จงอาจเปนบรเวณทใหกำาเนดของแมกมา และหนในบรเวณน%สามารถไหลได
• ขอมลจากคลนไหวสะเทอน แสดงใหเหนวาเน%อ โลกประกอบดวยสวนตางๆหลายช%น จากระดบ
ความลกต%งแต 400 กโลเมตร ถง 700 กโลเมตร ช%นเหลาน%มสวนประกอบทเหมอนกน
แตการแยกเปนช%นอาจเกดเนองจากความดนท แตกตางกน และทระดบความลกประมาณ 700
กโลเมตร สวนประกอบของเน%อโลกจงเรมเปลยนจากบรเวณทเปนเน%อโลกสวนบนไปเปนเน%อโลก
สวนลาง
• รอยตอระหวางเน%อโลกและแกนโลก ถกคนพบโดยผเชยวชาญดานแผนดนไหวชาวเยอรมน Beno Gutenberg
แกนโลก (Core)
• เปนช%นถดจากช%นเน%อโลกลงไปต%งแตระดบความลกประมาณ 2,900 กโลเมตรจนถงจดศนยกลางของโลกทระดบความลกประมาณ 6,370 กโลเมตร
• ระดบความลกประมาณ 2,900 กโลเมตร ความเรวของคลนปฐมภมมคาลดลงอยางรวดเรว และคลนทตยภมไมสามารถเดนทางผานบรเวณน%ได ทำาใหเชอวามการเปลยนแปลงของวตถจากของแขงไปเปนของเหลว ซงเปนบรเวณรอยตอระหวางช%นเน%อโลกและช%นแกนโลก ความเรวของคลนปฐมภมเพมข%นอกคร%งหนงทระดบความลกประมาณ 5,100 กโลเมตร ซงเชอวาเปนการเปลยนแปลงสถานะของวตถจากของเหลวเปนของแขง
• การทวตถมสภาพเปนของเหลวภายในโลกได เนองจากอณหภมทสง ทำาใหเกดการ
หลอมเหลวของวตถ แตเมอลกลงไปจนถง ระดบหนงทความกดดนเพมข%น จนทำาใหวตถ
กลายสภาพเปนของแขงไดอกคร%ง
• แกนโลกออกไดเปน 2 สวน คอ 1. แกนโลกสวนนอก (outer core)
ซงมความหนาประมาณ 2,200 กโลเมตร เปนของเหลวหรอวตถทมลกษณะคลายของเหลวมสวนประกอบเปนนเกลและเหลกผสม และอาจมธาตทเบากวาเชน ซลคอนหรอกำามะถน ผสมอยไดเลกนอย
2. แกนโลกสวนใน (inner core) ซงมรศม 1,270 กโลเมตร เปนวตถทเปนของแขง มความหนาแนนประมาณ 13 กรมตอลกบาศกเซนตเมตร ซงนาจะประกอบดวยเหลกเปนสวนใหญ อาจมนเกลและโคบอลตอยบาง
• แกนโลกเปนสวนททำาใหเกดสนามแมเหลก โลก ถงแมวายงไมมตวอยางของแกนโลก
แตหลกฐานหลายอยางกบงบอกวาแกนกลางของโลกเปนเหลก
• จากขอมลคลนไหวสะเทอน ความหนาแนนของโลกมคาประมาณ 55. กรมตอลกบาศกเซนตเมตร สวนทเปนเปลอกโลกมความหนาแนนประมาณ 2.7 กรมตอลกบาศกเซนตเมตรสำาหรบ granite และ 3.0 กรมตอลกบาศกเซนตเมตรสำาหรบ basalt สวนซงเปนเน%อโลกมความหนาแนนประมาณ 33. กรมตอลกบาศกเซนตเมตรสำาหรบเน%อโลกสวนบน จนถง 55. กรมตอลกบาศกเซนตเมตรสำาหรบเน%อโลกสวนลาง
• จากการคำานวณพบวาแกนโลกนาจะมความ หนาแนนประมาณ 10 กรมตอลกบาศกเซน
ตเมตรทบรเวณรอยตอระหวางเน%อโลกและ แกนโลกสวนนอก และมความหนาแนน
ประมาณ 12 - 13 กรมตอลกบาศกเซนต เมตรในบรเวณทเปนจดศนยกลางของโลก
เพอทจะทำาใหโลกมความหนาแนนเฉลย ประมาณ 5.5 กรมตอลกบาศกเซนตเมตร
• หากวาสวนทเปนเปลอกโลกและเน%อโลกมปรมาตรเปน 85 % ของปรมาตรท%งหมด และมความหนาแนนเฉลยนอยกวาคาเฉลยของโลก ดงน%นสวนซงประกอบเปนแกนโลกจงควรมความหนาแนนมากกวา 55 กรมตอลกบาศกเซนตเมตร