ผังมโนทัศน์สาระการเรียนรู้

    ภูมิลักษณ์ (topography) ต่าง ๆ บนผิวโลก เกิดจากการที่โลกได้รับอิทธิพลจากสิ่งที่อยู่ภายใต้เปลือกโลกทำให้เกิดปรากฏการณ์ต่าง ๆ เช่น แผ่นดินไหว รวมทั้งการได้รับอิทธิพลจากสิ่งที่อยู่บนเปลือกโลก เช่น การกร่อนจากกระแสน้ำ และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ทำให้ภูเขาอาจถูกกร่อนกลายเป็นที่ราบ บริเวณที่เคยเป็นทะเลกลายเป็นภูเขา ตลอดจนมีวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตทั้งเกิดขึ้นใหม่ กลายพันธุ์ และสูญพันธุ์ไป นักธรณีวิทยาจึงศึกษาข้อมูลและปรากฏการณ์ต่าง ๆ ที่เคยเกิดขึ้นในอดีต เพื่อใช้ในการอธิบายประวัติและความเป็นมาของโลก
    อายุทางธรณีวิทยา
    หลักฐานและร่องรอยต่าง ๆ ที่ปรากฏอยู่บนหินและแผ่นธรณีภาคถูกใช้อธิบายอายุของหินบนโลกหรืออายุทางธรณีวิทยา กำหนดได้เป็นอายุเปรียบเทียบและอายุสัมบูรณ์ ซึ่งมีวิธีการศึกษาแตกต่างกัน ดังนี้
        1. อายุเปรียบเทียบ
        อายุเปรียบเทียบ (relative age) เป็นการบอกว่าหินชนิดหนึ่งมีอายุมากหรือน้อยกว่าหินอีกชนิดหนึ่ง โดยอาศัยข้อมูลจากซากดึกดำบรรพ์ที่พบในชั้นหิน การลำดับชั้นหิน และลักษณะโครงสร้างทางธรณีวิทยาของหิน เมื่อนำข้อมูลเหล่านี้มาประกอบกันแล้วเปรียบเทียบกับมาตราธรณีกาล (หน้า 45) จึงจะสามารถบอกอายุของหินได้ว่าเป็นหินในยุคใด หรือมีช่วงประมาณอายุเท่าใด วิธีนี้ประยุกต์ใช้กับหินตะกอน เนื่องจากชั้นหินตะกอนมีการเรียงตัวที่เหมาะสมและต่อเนื่อง และยังใช้ได้กับชั้นหินอัคนีบางชนิด
        2. อายุสัมบูรณ์
        อายุสัมบูรณ์ (absolute age) เป็นอายุของหินหรือวัตถุต่าง ๆ ที่สามารถบอกได้เป็นจำนวนปีที่ค่อนข้างแน่นอน โดยคำนวณจากครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีที่ปะปนอยู่ในหินหรือซากดึกดำบรรพ์นั้น ๆ ธาตุกัมมันตรังสีที่นิยมนำมาหาอายุสัมบูรณ์ อะตอมของธาตุกัมมันตรังสีเหล่านี้มีนิวเคลียสที่ไม่เสถียร มีการแตกตัวหรือปลดปล่อยรังสีออกมา เมื่อเวลาผ่านไประยะหนึ่งปริมาณธาตุต่าง ๆ ดังกล่าวจะสลายตัวเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม เรียกระยะเวลาที่ปริมาณของธาตุเหลือเพียงครึ่งหนึ่งว่า ครึ่งชีวิต (half-life) ของธาตุนั้น

    นักวิทยาศาสตร์นิยมใช้คาร์บอน-14 ในการกำหนดอายุของซากดึกดำบรรพ์จำพวกไม้ โครงกระดูก
และเปลือกหอย ที่ก่อรูปอยู่ในระยะเวลาไม่เกิน 50,000 ปี เรียกว่า การหาอายุจากคาร์บอนกัมมันตรังสี (radiocarbon dating)
    การกำหนดอายุจากกัมมันตรังสีนี้สามารถนำมาจัดทำเป็นมาตรวัดอายุหรือประวัติของโลกได้อย่างแท้จริง การวิเคราะห์อายุของหินต่าง ๆ บนผิวโลกนี้ โดยใช้ข้อมูลทั้งหลายมาวิเคราะห์แล้วกำหนดได้ว่า โลกของเรามีอายุประมาณ 4.6 พันล้านปี ส่วนการหาอายุสัมบูรณ์ของหินมักใช้กับหินที่มีอายุมากหลายล้านปี

ซากดึกดำบรรพ์
    ซากดึกดำบรรพ์ (fossil) คือ ซากหรือร่องรอยของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ในอดีต ซึ่งอาจเป็นโครงกระดูกหรือรอยพิมพ์ที่ฝังตัวอยู่ในหิน การศึกษาซากดึกดำบรรพ์จะช่วยให้รู้ประวัติและวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต บ่งบอกความเป็นมาของพื้นที่นั้น ๆ บอกอายุของชั้นหิน บอกสภาพแวดล้อม และสภาพภูมิอากาศในอดีตได้
    ซากดึกดำบรรพ์ที่ปรากฏอยู่ในหินส่วนใหญ่จะพบในหินตะกอน โดยซากดึกดำบรรพ์แบ่งได้เป็น 4 กลุ่มใหญ่ ๆ ได้แก่
        1. ซากดึกดำบรรพ์ของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ส่วนใหญ่เป็นสัตว์ที่อาศัยอยู่ในทะเล รวมทั้งแมลงชนิดต่างๆ ที่ไม่ได้อาศัยอยู่ในทะเล
        2. ซากดึกดำบรรพ์ของสัตว์มีกระดูกสันหลัง เช่น สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม

        3. ซากดึกดำบรรพ์พืช มีทั้งพืชบกและพืชน้ำ ส่วนมากพบในรูปไม้กลายเป็นหิน สปอร์ และละอองเรณู
        4. ร่องรอยของสัตว์ดึกดำบรรพ์ เช่น รอยเท้า แนวทางเดิน รูหรือรอยชอนไช หรือมูลสัตว์
    กระบวนการเกิดซากดึกดำบรรพ์
    ซากดึกดำบรรพ์จะเกิดขึ้นได้ต้องอาศัยปัจจัยสำคัญ 2 ประการ คือ โครงร่างส่วนที่เป็นของแข็ง และกระบวนการเก็บรักษาโครงร่างนั้น เมื่อสิ่งมีชีวิตตายลง จะเหลือแต่โครงร่างส่วนที่เป็นของแข็ง ต่อมาจะมีการสะสมของตะกอนลงบนโครงร่างนั้น โครงร่างนั้นจะแข็งตัวหรือกลายเป็นหิน แล้วก่อรูปเป็นซากดึกดำบรรพ์ ซึ่งมี 2 ประเภท คือ รอยพิมพ์ (mold) ส่วนมากจะปรากฏให้เห็นด้านนอกหรือผิวของโครงร่างเท่านั้น และรูปพิมพ์ (cast) ที่เกิดจากมีแร่ธาตุต่าง ๆ หรือตะกอนบรรจุอยู่เต็มโครงร่าง และแข็งตัวกลายเป็นแบบจำลองของโครงร่างเดิม

    การแบ่งธรณีประวัติจากซากดึกดำบรรพ์ที่มีลักษณะเฉพาะแตกต่างกัน และเรียกสิ่งนี้ว่า ซากดึกดำบรรพ์ดรรชนี (index fossil) เป็นซากดึกดำบรรพ์ของร่างสิ่งมีชีวิตที่มีชีวิตอยู่ในช่วงเวลาอันสั้น แพร่หลายเป็นบริเวณกว้างและมีวิวัฒนาการอย่างรวดเร็ว ซากดึกดำบรรพ์ดรรชนีของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันจะมีอายุอยู่ในช่วงเวลาเดียวกัน ทำให้ชั้นหินที่มีซากดึกดำบรรพ์ดรรชนีชนิดหนึ่งจะมีอายุใกล้เคียงกับชั้นหินอีกชั้นหนึ่งที่มีซากดึกดำบรรพ์ชนิดที่เหมือนกัน

    ซากดึกดำบรรพ์ดรรชนีถูกใช้ในการหาอายุ การลำดับเหตุการณ์และเวลาที่เกิดก่อน–หลัง ตามการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในโลกและของสิ่งมีชีวิตเพื่อสร้างมาตราธรณีกาล (the geologic time scale) และเมื่อพัฒนาเทคนิคการหาอายุด้วยธาตุกัมมันตรังสี ทำให้สามารถกำหนดอายุสัมบูรณ์ที่กำหนดอายุทางธรณีวิทยาเป็นปี มาตราเวลาที่แบ่งเป็นส่วนใหญ่ ๆ เรียกว่า มหายุค (era) แบ่งเป็น 4 มหายุค ในแต่ละมหายุคยังแบ่งออกเป็น ยุค (period) และแต่ละยุคยังแบ่งออกเป็น สมัย (epoch) ซึ่งสามารถเรียนรู้มาตราธรณีกาลได้จากตารางที่ 2.2

ซากดึกดำบรรพ์ที่พบในประเทศไทย
    1. ซากดึกดำบรรพ์ในมหายุคพาลีโอโซอิก แหล่งที่สำรวจพบ เช่น
        – แหล่งซากดึกดำบรรพ์หมู่เกาะตะลุเตา จังหวัดสตูล พบซากดึกดำบรรพ์ในชั้นหินดินดานหรือหินทรายหลายแห่ง เป็นสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง และพบร่องรอยสัตว์ดึกดำบรรพ์
        – แหล่งซากดึกดำบรรพ์วัดคีรีนาครัตนาราม จังหวัดลพบุรี พบซากดึกดำบรรพ์หลายชนิด เช่น แอมโมไนต์ ปะการัง และสาหร่าย การค้นพบซากเหล่านี้ แสดงว่าบริเวณนี้เคยเป็นทะเล ในยุคเพอร์เมียนตอนกลาง
    2. ซากดึกดำบรรพ์ในมหายุคมีโซโซอิก แหล่งที่สำรวจพบ เช่น
        – แหล่งซากและรอยเท้าไดโนเสาร์ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ เช่น ที่อำเภอภูเวียง ได้พบซากไดโนเสาร์กินพืชขนาดใหญ่และได้รับการตั้งชื่อว่า ภูเวียงโกซอร์สิรินธรเน

    3. ซากดึกดำบรรพ์ในมหายุคซีโนโซอิก แหล่งที่สำรวจพบ เช่น
        – แหล่งซากดึกดำบรรพ์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม จังหวัดลำปาง พบซากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมในชั้นถ่านหินหลายชนิดและพบการสะสมตัวของหอยน้ำจืด สันนิษฐานว่าบริเวณนี้อาจเป็นแอ่งน้ำจืดขนาดใหญ่มาก่อน
        – สุสานหอยแหลมโพธิ์ จังหวัดกระบี่ มีเปลือกหอยน้ำจืดทับถมกันเป็นจำนวนมาก

การลำดับชั้นหินและโครงสร้างทางธรณีวิทยา

    นักธรณีวิทยาได้ความรู้มากมายเกี่ยวกับโลกในอดีตจากการศึกษาหินตะกอน โดยหินตะกอนส่วนมากจะสะสมอยู่บริเวณแนวขนานกับพื้นโลก เป็นชั้นๆตามลำดับอายุ เรียกว่า กฎการลำดับชั้น (law of superposition) นักธรณีวิทยาได้ประยุกต์กฎนี้ในการกำหนดอายุเปรียบเทียบของลำดับชั้นหิน แต่ก็มีชั้นหินหลาย ๆ ชั้นที่เกิดการเอียงเทหรือมีรูปร่างที่ผิดไป เนื่องจากการโค้งงอและเลื่อนไถลที่มีความสัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค จึงทำให้การอธิบายประวัติของโลกมีความยุ่งยากขึ้น จึงต้องใช้หลักการอื่น ๆ ประกอบกันในการสำรวจตรวจสอบโลกและประวัติของโลก
    โครงสร้างทางธรณีวิทยา
    โครงสร้างทางธรณีวิทยา หมายถึง รูปแบบการวางตัวและโครงสร้างต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นภายในหิน โครงสร้างทางธรณีแบ่งออกได้เป็น 2 แบบใหญ่ ๆ ดังนี้
        1. โครงสร้างปฐมภูมิ เป็นโครงสร้างที่เกิดขึ้นพร้อมกับการสะสมตัวของหิน ส่วนใหญ่พบในหินตะกอน ตัวอย่างโครงสร้างที่สำคัญ เช่น
         – การวางชั้น (bedding) เป็นการวางตัวของชั้นหินตะกอนตะกอนที่มีลักษณะเป็นชั้น ๆ หนาบางแตกต่างกันไป เนื่องจากตะกอนมาตกทับถมกันเป็นช่วง ๆ หรือเกิดจากความแตกต่างของอนุภาคของแต่ละชั้นหิน ชั้นหินแต่ละชั้นมีความสำคัญต่อการศึกษาอายุของหิน และความเป็นมาของภูมิประเทศแต่ละบริเวณ
        – การวางชั้นเฉียงระดับ (cross bedding) เป็นการวางตัวของชั้นหินที่ชั้นหินย่อย ๆ มีแนวขวางตัดกับแนวระดับชั้นปกติ แต่ละชั้นบางเฉียงไม่เท่ากัน เกิดจากการเปลี่ยนแปลงทิศทางของลมหรือกระแสน้ำ ทำให้การจมตัวลงของตะกอนอยู่ในแนวที่ไม่ปกติ

        – รอยริ้วคลื่น (ripple mark) การกระทำของลมและกระแสน้ำทำให้เกิดริ้วคลื่นบนพื้นทรายหรือโคลน ต่อมามีตะกอนชนิดอื่นมาตกทับถมปิดริ้วคลื่นไว้ และแข็งตัวจนกลายเป็นหิน เมื่อหินตะกอนที่ปิดทับแตกออกจะเห็นรอยริ้วคลื่นนั้นได้

    2. โครงสร้างทุติยภูมิ เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลกภายหลังการกำเนิดยุคหิน เช่น แผ่นดินไหว กระบวนการเกิดภูเขา แรงต่าง ๆ ทำให้โครงสร้างของหินเกิดการเปลี่ยนแปลง โครงสร้างทุติยภูมิที่สำคัญ ได้แก่ ชั้นหินคดโค้ง รอยเลื่อน และรอยชั้นไม่ต่อเนื่อง
รอยชั้นไม่ต่อเนื่อง (unconformity) เป็นความไม่ต่อเนื่องในชั้นหินที่เกิดจากรอยต่อของชั้นหินต่างชุดกันวางซ้อนกัน แบ่งออกเป็น 3 ชนิด ได้แก่
        1) รอยชั้นไม่ต่อเนื่องเชิงมุม (discondance) เป็นรอยต่อของหินชุดล่างที่วางเอียงทำมุมกับชั้นหินชุดบน ซึ่งหินชุดบนที่มีอายุน้อยกว่าจะปิดทับอยู่
        2) รอยชั้นไม่ต่อเนื่องคงระดับ (disconformity) เป็นรอยต่อของหินต่างชุดที่หินชุดเก่ายังคงอยู่ในแนวนอน ในช่วงที่มีการสึกกร่อนหรือช่วงที่เปลือกโลกมีการยกตัวหรือจมตัว แล้วมีหินอีกชุดที่มีอายุน้อยกว่าวางทับขนานตัวอยู่ด้านบนโดยไม่มีการเอียงเท สังเกตจากรอยขรุขระของการกร่อน
        3) รอยชั้นไม่ต่อเนื่องบนหินอัคนี (nonconformity) เป็นรอยต่อของหินต่างชุด โดยชุดบนเป็นหินชั้นหรือหินตะกอน หินชุดล่างเป็นหินอัคนีระดับลึกที่มีอายุมากกว่าหินชุดบน

    จากการศึกษารอยชั้นไม่ต่อเนื่องในช่วงระยะเวลาที่ขาดหายไปพบว่า ไม่มีการสะสมของตะกอน แสดงให้เห็นว่าหินชั้นล่างกับหินชั้นบนอยู่กันคนละยุคสมัยกัน และการเกิดรอยเลื่อนลักษณะต่าง ๆ ในชั้นหินทำให้ชั้นหินเอียงหรือเคลื่อนที่ออกจากกัน สามารถใช้เป็นหลักฐานในการลำดับชั้นของหินได้

    นักธรณีวิทยาใช้หลักฐานต่าง ๆ จากการศึกษาซากดึกดำบรรพ์ ลำดับชั้นหิน และโครงสร้างทางธรณีวิทยาอธิบายความเป็นมาของพื้นที่ต่าง ๆ เช่น การสันนิษฐานว่าพื้นที่จังหวัดลำปางเคยเป็นทะเล โดยสำรวจบริเวณภูเขาด้านตะวันตกของจังหวัดลำปางแล้วพบหินหลายชนิด ซึ่งเกิดสลับกัน 2 ช่วง และพบซากดึกดำบรรพ์อยู่ในชั้นหิน แสดงว่าพื้นที่นี้เคยมีการสะสมตะกอนในทะเลน้ำตื้นมาก่อนแล้วแผ่ไปสู่ทะเลน้ำลึก และเปลี่ยนมาสะสมตัวบริเวณน้ำตื้นอีก เมื่อตะกอนที่สะสมเกิดการแข็งตัวทำให้บริเวณที่เป็นทะเลตื้นขึ้น และเมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลกทำให้พื้นที่บริเวณดังกล่าวยกตัวสูงขึ้นจนเป็นภูเขาเหมือนในปัจจุบัน

การใช้ประโยชน์จากข้อมูลทางธรณีวิทยา
    นอกจากข้อมูลทางธรณีวิทยาจะทำให้เราทราบประวัติความเป็นมาของโลกแล้ว ยังนำไปสู่การค้นพบทรัพยากรธรรมชาติ แล้วยังสามารถนำข้อมูลธรณีวิทยามาประยุกต์ใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ เช่น การสร้างถนน การสร้างเขื่อน การบรรเทาสาธารณภัย การใช้ประโยชน์พื้นที่ และการพัฒนาแหล่งท่องเที่ยว

    ผังมโนทัศน์ (Concept Map)

สาระสำคัญประจำหน่วย

    1. หลักฐานและข้อมูลทางธรณีวิทยาที่สามารถอธิบายความเป็นมาของโลก ได้แก่ อายุทางธรณี ซากดึกดำ บรรพ์ การลำดับชั้นหิน และโครงสร้างทางธรณีวิทยา
    2. อายุทางธรณี แบ่งเป็น 2 แบบ คือ อายุเปรียบเทียบและอายุสัมบูรณ์
        – อายุเปรียบเทียบ สามารถบอกได้ว่าหินชุดใดมีอายุมากหรือน้อยกว่ากัน
        – อายุสัมบูรณ์ สามารถบอกอายุของหินหรือซากดึกดำบรรพ์เป็นจำนวนปีที่ค่อนข้างแน่นอน
    3. ซากดึกดำบรรพ์ คือ ซากของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ รวมทั้งร่องรอยของสิ่งมีชีวิตที่เคยอาศัยอยู่บริเวณนั้น
    4. ซากดึกดำบรรพ์ดรรชนี เป็นซากดึกดำบรรพ์ที่บอกอายุได้ค่อนข้างแน่นอน มีลักษณะสำคัญ คือ เป็นร่าง ของสิ่งมีชีวิตที่มีชีวิตอยู่ในช่วงระยะเวลาอันสั้น แพร่หลายเป็นบริเวณกว้างและมีวิวัฒนาการอย่างรวดเร็ว
    5. มาตราธรณีกาล เป็นการลำดับอายุทางธรณีวิทยา ตั้งแต่โลกกำเนิดขึ้นมา และมีการเปลี่ยนแปลงทาง โครงสร้างโลกและสิ่งมีชีวิต
    6. การลำดับชั้นหินตามกฎการลำดับชั้น คือ หินตะกอนที่มีอายุมากที่สุดจะอยู่ชั้นล่างสุด
    7. โครงสร้างทางธรณีวิทยา คือ รูปแบบการวางตัวและโครงสร้างต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นภายในหิน แบ่งเป็น โครงสร้างปฐมภูมิและโครงสร้างทุติยภูมิ
         – โครงสร้างปฐมภูมิ เป็นโครงสร้างที่เกิดขึ้นพร้อมกับการสะสมตัวของหิน
         – โครงสร้างทุติยภูมิ เป็นโครงสร้างที่เกิดขึ้นภายหลังการกำเนิดชุดหิน
    8. ข้อมูลทางธรณีวิทยา ทำให้เราทราบถึงประวัติความเป็นมาของโลก นำไปสู่การค้นพบทรัพยากรธรรมชาติและยังถูกนำมาประยุกต์ใช้ในด้านต่าง ๆ เช่น การสร้างถนน และการบรรเทาสาธารณภัย

Key word

ภูมิลักษณะ สภาพทั่วๆไปของผิวโลกซึ่งประกอบด้วยสิ่งที่เป็นอยู่ตามธรรมชาติและที่
มนุษย์ดัดแปลงขึ้น
อายุเปรียบเทียบ การบอกว่าหินชนิดหนึ่งมีอายุมากหรือน้อยกว่าหินอีกชนิดหนึ่ง โดยอาศัย
ข้อมูลจากซากดึกดำบรรพ์ที่พบในชั้นหิน การลำดับชั้นหิน และลักษณะโครงสร้างทางธรณีวิทยาของหิน
อายุสัมบูรณ์ อายุของหินหรือวัตถุต่าง ๆ ที่สามารถบอกได้เป็นจำนวนปีที่ค่อนข้าง
แน่นอน โดยคำนวณจากครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีที่ปะปนอยู่ในหินหรือซากดึกดำบรรพ์นั้น ๆ
รอยพิมพ์ รอยที่ปรากฏบนชั้นหินที่เห็นเพียงด้านนอกหรือผิวของโครงร่างเท่านั้น
รูปพิมพ์ เกิดแร่ธาตุหรือตะกอนบรรจุอยู่เต็มโครงร่าง และแข็งตัวกลายเป็น
แบบจำลองของโครงร่างเดิม ส่วนมากจะปรากฏเป็นรูปร่างเช่นเดียวกับร่างของสิ่งมีชีวิตสมัยที่ยังมีชีวิตอยู่
มาตราธรณีกาล การลำดับอายุทางธรณี
รอยชั้นไม่ต่อเนื่อง ความไม่ต่อเนื่องในชั้นหินที่เกิดจากรอยต่อของชั้นหินต่างชุดกันวางซ้อนกัน

แหล่งที่มาของเนื้อหา : สำนักพิมพ์วัฒนาพานิช www.wpp.co.th