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