ธรณีประวัติ
การลำดับชั้นหิน
ภาพแสดง การลำดับอายุของชั้นหินที่มีอายุมากที่สุดจะอยู่ด้านล่าง ขึ้นไปสู่อายุหินน้อยที่ด้านบน
ประโยชน์ของการใช้ข้อมูลธรณีวิทยา ธรณีวิทยาถือว่าเป็นการศึกษาธรรมชาติ โลกที่เราเหยียบ อาศัยอยู่ ซึ่งถ้าเข้าใจมันทั้งหมด เราก็สามารถใช้ประโยชน์จากธรรมชาติและหลีกเลี่ยงภัยธรรมชาติได้ คุณหาทรัพยากร เชื้อเพลิงไม่ได้ ถ้าไม่รู้ธรณีวิทยา คุณหาแหล่งที่อาศัย สถานที่ ที่มั่นคงต่อชีวิตไม่ได้ถ้าไม่รู้ธรณีวิทยา (เหมือนการไปสร้างบ้านในพื้นที่น้ำท่วมซ้ำซากก็เพราะไม่เข้าใจธรรมชาติทางธรณีวิทยา ) และที่สำคัญก็คือวิชานี้เป็นวิชาศึกษาโลก ซึ่งถือว่าเป็นรากฐานของวิทยาศาสตร์ที่สำคัญของมนุษย์
อายุของหินบนเทือกเขากลางมหาสมุทร เนื่องจากหินตรงนี้เป็นหินอัคนีประเภทบะซอลต์เป็นส่วนใหญ่ ดังนั้นต้องหาอายุโดยใช้การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีเท่านั้น รู้สึกว่าตัวหลังๆ เขาใช้ AR-AR กันนะ อายุได้ตั้งแต่ 160 ล้านปีถึงปัจจุบัน
ภาพแสดง การเกิดหินต่างๆ
หิน (Rock) หมายถึง มวลของแข็งที่ประกอบขึ้นด้วยแร่ชนิดเดียวกันหรือหลายชนิดรวมตัวกันอยู่ตามธรรมชาติ แบ่งตามลักษณะการเกิดได้ 3 ชนิดใหญ่
1. หินอัคนี (Igneous Rock)
เกิดจากหินหนืดที่อยู่ใต้เปลือกโลกแทรกดันขึ้นมาแล้วตกผลึกเป็นแร่ต่างๆ และเย็นตัวลงจับตัวแน่นเป็นหินที่ผิวโลก แบ่งเป็น 2 ชนิดคือ
- หินอัคนีแทรกซอน (Intrusive Igneous Rock) เกิดจากการเย็นตัวลงอย่างช้า ๆ ของหินหนืดใต้เปลือกโลก มีผลึกแร่ขนาดใหญ่ (>1 มิลลิเมตร) เช่นหินแกรนิต (Granite) หินไดออไรต์ (Diorite) หินแกบโบร (Gabbro)
- หินอัคนีพุ (Extruisive Igneous Rock) หรือหินภูเขาไฟ (Volcanic Rock) เกิดจากการเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วของหินหนืดที่ดันตัวพุออกมานอกผิวโลกเป็นลาวา (Lava) ผลึกแร่มีขนาดเล็กหรือไม่เกิดผลึกเลยเช่น หินบะซอลต์ (Basalt) หินแอนดีไซต์ (Andesite) หินไรโอไลต์ (Rhyolite)
การศึกษาหาอายุทางธรณีวิทยา หาได้ 2 ลักษณะ คือ มี 2 ลักษณะ คือ
1. อายุเทียบสัมพันธ์หรืออายุเปรียบเทียบ (Relative age) คือเป็นช่วงระยะเวลาอายุทางธรณีวิทยาโดยศึกษาจากชั้นหิน หรือการลำดับชั้นหิน ลักษณะทางธรณีวิทยา หรือเหตุการณ์ทางธรณีวิทยาอื่นๆ โดยเมื่อนำมาเปรียบเทียบสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน กับดัชนีต่างๆ รายงานวิชาการอื่นๆ ที่พบในชั้นหิน เช่น หาจากซากดึกดำบรรพ์ต่างๆ ที่พบอยู่ในหิน ว่าเป็นสกุลและชนิดใด เป็นต้น ซึ่งศาสตร์นี้ต้องอาศัยการสั่งสมประสบการณ์และความเชี่ยวชาญสูง ซึ่งแทนที่จะบ่งบอกเป็นจำนวนปี แต่การบอกอายุของหินแบบนี้กลับบอกได้แต่เพียงว่า สิ่งไหนเกิดก่อนหรือหลัง อายุแก่กว่าหรืออ่อนกว่าหิน หรือซากดึกดำบรรพ์ อีกชุดหนึ่งเท่านั้น โดยอาศัยตำแหน่งการวางตัวของหินตะกอนเป็นตัวบ่งบอก( Index fossil) เป็นส่วนใหญ่ เพราะชั้นหินตะกอนแต่ละขั้นจะต้องใช้ระยะเวลาช่วงหนึ่งที่จะเกิดการทับถม เมื่อสามารถเรียงลำดับของหินตะกอนแต่ละชุดตามลำดับก็จะสามารถหาเวลาเปรียบเทียบได้ และจะต้องใช้หลักวิชาการทางธรณีวิทยา(Stratigraphy)ประกอบด้วย
การศึกษาเวลาเปรียบเทียบโดยอาศัยหลักความจริง มี อยู่ 3 ข้อคือ
1.1 กฎการวางตัวซ้อนกันของชั้นหินตะกอน (Law of superposition) ถ้าหินตะกอนชุดหนึ่งหรือหินอัคนีผุไม่ถูกพลิกกลับ (Overturn) โดยปรากฏการณ์ทางธรรมชาติแล้ว ส่วนบนสุดของหินชุดนี้ย่อมจะมีอายุอ่อนหรือน้อยที่สุด และส่วนล่างสุดย่อมจะมีอายุแก่ที่สุดหรือมากกว่าเสมอ
1.2 กฎของความสัมพันธ์ในการตัดผ่านชั้นหิน (Law of cross-cutting relationship) กล่าวคือ หินที่ตัดผ่านเข้ามาในหินข้างเคียง ย่อมจะมีอายุน้อยกว่าหินที่ถูกตัดผ่านเข้ามา
1.3 การเปรียบเทียบสหสัมพันธ์ของหินตะกอน (Correlation of sedimentary rock) ศึกษาเปรียบเทียบหินตะกอนในบริเวณที่แตกต่างกันโดยสามารถเปรียบเทียบได้โดยอาศัยใช้ลักษณะทางกายภาพ เช่น
1.3.1 ใช้ลักษณะทางกายภาพโดยอาศัยชั้นหินหลักหรือคีย์เบด (Key bed) ซึ่งเป็นชั้นหินที่กำหนดได้สะดวกง่ายดาย โดยมีลักษณะเด่นเฉพาะบางประการตัวของมันเอง เช่น ซากพืช สัตว์ เป็นต้น และชั้นหินหลักนี้ ถ้าพบที่ไหนในบริเวณที่ต่างกันก็จะมีอายุหรือช่วงเวลาที่เกิดเท่ากันหรือใกล้เคียงกัน สามารถบ่งบอกจดจำได้อย่างถูกต้องถึงว่าชั้นหินที่วางตัวอยู่ข้างบนและข้างล่างของคีย์เบดจะมีลักษณะแตกต่างกันออกไปในแต่ละบริเวณด้วย
1.3.2 เปรียบเทียบโดยใช้ซากดึกดำบรรพ์ (Correlation by fossil) โดยมีหลักเกณฑ์คือ ในชั้นหินใดๆ ถ้ามีซากดึกดำบรรพ์ชนิดเดียวกัน ที่เหมือนหรือคล้ายคลึงเกิดอยู่ในตัวของมันแล้ว แม้ชั้นหินนั้นๆ จะอยู่ต่างที่กัน ย่อมมีอายุหรือช่วงระยะเวลาที่เกิดเดียวกันหรือใกล้เคียงกับซากดึกดำบรรพ์ที่สามารถจะใช้เปรียบเทียบได้ดี ต้องมีช่วงเวลาที่อาศัยอยู่บนโลกเป็นเป็นช่วงระยะเวลาสั้นๆ แต่เกิดอยู่อย่างกระจัดกระจายเป็นบริเวณกว้างขวางมากที่สุด ซึ่งฟอสซิลเหล่านี้เรียกว่า ไกด์ฟอสซิลหรือ อินเด็กฟอสซิล หรือ ซากดึกดำบรรพ์ดัชนี (Guide or Index fossil)
2. อายุสัมบูรณ์ (Absolute age) หมายถึง เป็นระยะเวลาที่สามารถบ่งบอกอายุที่แน่นอนลงไป เช่น อายุซากดึกดำบรรพ์ของหินหรือวัตถุต่างๆ ที่สามารถหาได้ ลักษณะหรือเหตุการณ์ทางธรณีวิทยา (โดยมาก การบอกอายุเป็นตัวเลขได้ วัดเป็นปี เช่น พันปี ล้านปี) มาหาอายุ โดยทั่วไปหมายถึงการกำหนดหาอายุที่จากการวิเคราะห์และคำนวณหาได้จากไอโซโทปของธาตุกัมมันตรังสีที่ปะปนประกอบอยู่ในหินหรือในซากดึกดำบรรพ์หรือวัตถุนั้นๆ ขึ้นอยู่กับวิธีการและช่วงเวลาครึ่งชีวิต(Half life period) ของธาตุนั้น ๆ เช่น C-14 มีครึ่งชีวิตเท่ากับ 5,730 ปี จะใช้กับหินหรือ Fossil โบราณคดี ที่มีอายุไม่เกิน 50,000 ปี ส่วน U-238 หรือ K-40 จะใช้หินที่มีอายุมาก ๆ ซึ่งมีวิธีการที่สลับซับซ้อน ใช้ทุนสูง และแร่ที่มีปริมาณรังสีมีปริมาณน้อยมาก วิธีการนี้เรียกว่า การตรวจหาอายุจากสารกัมมันตภาพรังสี (Radiometric age dating)
การใช้ธาตุกัมมันตรังสีเพื่อหาอายุหิน หรือ ฟอสซิล นั้น ใช้หลักการสำคัญคือการเปรียบเทียบอัตราส่วนของธาตุกัมมันตรังสีที่เหลืออยู่ ( End product) ที่เกิดขึ้นกับไอโซโทปของธาตุกัมมันตรังสีตั้งต้น (Parent isotope) แล้วคำนวณโดยใช้เวลาครึ่งชีวิตมาช่วยด้วยก็จะได้อายุของชั้นหิน หรือ ซากดึกดำบรรพ์ นั้น ๆ เช่น
วิธีการ Uranium 238 - Lead 206 วิธีการ Uranium 235 - Lead 207
วิธีการ Potassium 40 - Argon 206 วิธีการ Rubidium 87- Strontium 87
วิธีการ Carbon 14 - Nitrogen 14
ประโยชน์ของการหาอายุโดยใช้ธาตุกัมมันตรังสีมี 2 ประการคือ
1. ช่วยในการกำหนดอายุที่แน่นอนหลังจากการใช้ Fossil และ Stratigrapy แล้ว
2. ช่วยบอกอายุหรือเรื่องราวของยุคสมัย พรีแคมเบียน (Precambrian) นี้ถูกเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องไปอย่างมาก ร่องรอยต่าง ๆจึงสลายไปหมด
ลำดับชั้นหิน คือ การเรียงตัวทับถมกันของตะกอนที่ตกทับถม ณ ที่แห่งหนึ่งในช่วงเวลาที่แตกต่างกัน ซึ่งมักพบว่าชนิดของตะกอนจะแตกต่างกันไปตามกาลเวลา ขึ้นกับสภาพแวดล้อมในอดีตช่วงนั้น เช่น ยุคแคมเบรียนจะสะสมตัวหินทราย หินทรายแป้งและค่อยๆ เปลี่ยนเป็นหินดินดาน หินปูนในยุคออร์โดวิเชียน เป็นต้น
อายุของหิน ก็คือช่วงเวลาที่ตะกอนหรือลาวาตกสะสมตัวหรือกำลังแข็งตัวหรือจับตัวเช่น ดินสะสมตัวในทะเลสาบเมื่อประมาณ 260 ล้านปี เมื่อจับตัวเป็นหินและคงอยู่ถึงปัจจุบัน เราก็บอกว่าหินนี้มีอายุ 260 ล้านปีที่ผ่านมา สำหรับวิธีศึกษาหาอายุก็ใช้ทั้งค่าอัตราส่วนการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีหรือซากดึกดำบรรพ์ในช่วงนั้นที่เผอิญตายพร้อมๆ กับการตกของตะกอน
ภาพแสดง การลำดับอายุของชั้นหินที่มีอายุมากที่สุดจะอยู่ด้านล่าง ขึ้นไปสู่อายุหินน้อยที่ด้านบน
ประโยชน์ของการใช้ข้อมูลธรณีวิทยา ธรณีวิทยาถือว่าเป็นการศึกษาธรรมชาติ โลกที่เราเหยียบ อาศัยอยู่ ซึ่งถ้าเข้าใจมันทั้งหมด เราก็สามารถใช้ประโยชน์จากธรรมชาติและหลีกเลี่ยงภัยธรรมชาติได้ คุณหาทรัพยากร เชื้อเพลิงไม่ได้ ถ้าไม่รู้ธรณีวิทยา คุณหาแหล่งที่อาศัย สถานที่ ที่มั่นคงต่อชีวิตไม่ได้ถ้าไม่รู้ธรณีวิทยา (เหมือนการไปสร้างบ้านในพื้นที่น้ำท่วมซ้ำซากก็เพราะไม่เข้าใจธรรมชาติทางธรณีวิทยา ) และที่สำคัญก็คือวิชานี้เป็นวิชาศึกษาโลก ซึ่งถือว่าเป็นรากฐานของวิทยาศาสตร์ที่สำคัญของมนุษย์
อายุของหินบนเทือกเขากลางมหาสมุทร เนื่องจากหินตรงนี้เป็นหินอัคนีประเภทบะซอลต์เป็นส่วนใหญ่ ดังนั้นต้องหาอายุโดยใช้การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีเท่านั้น รู้สึกว่าตัวหลังๆ เขาใช้ AR-AR กันนะ อายุได้ตั้งแต่ 160 ล้านปีถึงปัจจุบัน
ภาพแสดง การเกิดหินต่างๆ
หิน (Rock) หมายถึง มวลของแข็งที่ประกอบขึ้นด้วยแร่ชนิดเดียวกันหรือหลายชนิดรวมตัวกันอยู่ตามธรรมชาติ แบ่งตามลักษณะการเกิดได้ 3 ชนิดใหญ่
1. หินอัคนี (Igneous Rock)
เกิดจากหินหนืดที่อยู่ใต้เปลือกโลกแทรกดันขึ้นมาแล้วตกผลึกเป็นแร่ต่างๆ และเย็นตัวลงจับตัวแน่นเป็นหินที่ผิวโลก แบ่งเป็น 2 ชนิดคือ
- หินอัคนีแทรกซอน (Intrusive Igneous Rock) เกิดจากการเย็นตัวลงอย่างช้า ๆ ของหินหนืดใต้เปลือกโลก มีผลึกแร่ขนาดใหญ่ (>1 มิลลิเมตร) เช่นหินแกรนิต (Granite) หินไดออไรต์ (Diorite) หินแกบโบร (Gabbro)
- หินอัคนีพุ (Extruisive Igneous Rock) หรือหินภูเขาไฟ (Volcanic Rock) เกิดจากการเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วของหินหนืดที่ดันตัวพุออกมานอกผิวโลกเป็นลาวา (Lava) ผลึกแร่มีขนาดเล็กหรือไม่เกิดผลึกเลยเช่น หินบะซอลต์ (Basalt) หินแอนดีไซต์ (Andesite) หินไรโอไลต์ (Rhyolite)
การศึกษาหาอายุทางธรณีวิทยา หาได้ 2 ลักษณะ คือ มี 2 ลักษณะ คือ
1. อายุเทียบสัมพันธ์หรืออายุเปรียบเทียบ (Relative age) คือเป็นช่วงระยะเวลาอายุทางธรณีวิทยาโดยศึกษาจากชั้นหิน หรือการลำดับชั้นหิน ลักษณะทางธรณีวิทยา หรือเหตุการณ์ทางธรณีวิทยาอื่นๆ โดยเมื่อนำมาเปรียบเทียบสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน กับดัชนีต่างๆ รายงานวิชาการอื่นๆ ที่พบในชั้นหิน เช่น หาจากซากดึกดำบรรพ์ต่างๆ ที่พบอยู่ในหิน ว่าเป็นสกุลและชนิดใด เป็นต้น ซึ่งศาสตร์นี้ต้องอาศัยการสั่งสมประสบการณ์และความเชี่ยวชาญสูง ซึ่งแทนที่จะบ่งบอกเป็นจำนวนปี แต่การบอกอายุของหินแบบนี้กลับบอกได้แต่เพียงว่า สิ่งไหนเกิดก่อนหรือหลัง อายุแก่กว่าหรืออ่อนกว่าหิน หรือซากดึกดำบรรพ์ อีกชุดหนึ่งเท่านั้น โดยอาศัยตำแหน่งการวางตัวของหินตะกอนเป็นตัวบ่งบอก( Index fossil) เป็นส่วนใหญ่ เพราะชั้นหินตะกอนแต่ละขั้นจะต้องใช้ระยะเวลาช่วงหนึ่งที่จะเกิดการทับถม เมื่อสามารถเรียงลำดับของหินตะกอนแต่ละชุดตามลำดับก็จะสามารถหาเวลาเปรียบเทียบได้ และจะต้องใช้หลักวิชาการทางธรณีวิทยา(Stratigraphy)ประกอบด้วย
การศึกษาเวลาเปรียบเทียบโดยอาศัยหลักความจริง มี อยู่ 3 ข้อคือ
1.1 กฎการวางตัวซ้อนกันของชั้นหินตะกอน (Law of superposition) ถ้าหินตะกอนชุดหนึ่งหรือหินอัคนีผุไม่ถูกพลิกกลับ (Overturn) โดยปรากฏการณ์ทางธรรมชาติแล้ว ส่วนบนสุดของหินชุดนี้ย่อมจะมีอายุอ่อนหรือน้อยที่สุด และส่วนล่างสุดย่อมจะมีอายุแก่ที่สุดหรือมากกว่าเสมอ
1.2 กฎของความสัมพันธ์ในการตัดผ่านชั้นหิน (Law of cross-cutting relationship) กล่าวคือ หินที่ตัดผ่านเข้ามาในหินข้างเคียง ย่อมจะมีอายุน้อยกว่าหินที่ถูกตัดผ่านเข้ามา
1.3 การเปรียบเทียบสหสัมพันธ์ของหินตะกอน (Correlation of sedimentary rock) ศึกษาเปรียบเทียบหินตะกอนในบริเวณที่แตกต่างกันโดยสามารถเปรียบเทียบได้โดยอาศัยใช้ลักษณะทางกายภาพ เช่น
1.3.1 ใช้ลักษณะทางกายภาพโดยอาศัยชั้นหินหลักหรือคีย์เบด (Key bed) ซึ่งเป็นชั้นหินที่กำหนดได้สะดวกง่ายดาย โดยมีลักษณะเด่นเฉพาะบางประการตัวของมันเอง เช่น ซากพืช สัตว์ เป็นต้น และชั้นหินหลักนี้ ถ้าพบที่ไหนในบริเวณที่ต่างกันก็จะมีอายุหรือช่วงเวลาที่เกิดเท่ากันหรือใกล้เคียงกัน สามารถบ่งบอกจดจำได้อย่างถูกต้องถึงว่าชั้นหินที่วางตัวอยู่ข้างบนและข้างล่างของคีย์เบดจะมีลักษณะแตกต่างกันออกไปในแต่ละบริเวณด้วย
1.3.2 เปรียบเทียบโดยใช้ซากดึกดำบรรพ์ (Correlation by fossil) โดยมีหลักเกณฑ์คือ ในชั้นหินใดๆ ถ้ามีซากดึกดำบรรพ์ชนิดเดียวกัน ที่เหมือนหรือคล้ายคลึงเกิดอยู่ในตัวของมันแล้ว แม้ชั้นหินนั้นๆ จะอยู่ต่างที่กัน ย่อมมีอายุหรือช่วงระยะเวลาที่เกิดเดียวกันหรือใกล้เคียงกับซากดึกดำบรรพ์ที่สามารถจะใช้เปรียบเทียบได้ดี ต้องมีช่วงเวลาที่อาศัยอยู่บนโลกเป็นเป็นช่วงระยะเวลาสั้นๆ แต่เกิดอยู่อย่างกระจัดกระจายเป็นบริเวณกว้างขวางมากที่สุด ซึ่งฟอสซิลเหล่านี้เรียกว่า ไกด์ฟอสซิลหรือ อินเด็กฟอสซิล หรือ ซากดึกดำบรรพ์ดัชนี (Guide or Index fossil)
2. อายุสัมบูรณ์ (Absolute age) หมายถึง เป็นระยะเวลาที่สามารถบ่งบอกอายุที่แน่นอนลงไป เช่น อายุซากดึกดำบรรพ์ของหินหรือวัตถุต่างๆ ที่สามารถหาได้ ลักษณะหรือเหตุการณ์ทางธรณีวิทยา (โดยมาก การบอกอายุเป็นตัวเลขได้ วัดเป็นปี เช่น พันปี ล้านปี) มาหาอายุ โดยทั่วไปหมายถึงการกำหนดหาอายุที่จากการวิเคราะห์และคำนวณหาได้จากไอโซโทปของธาตุกัมมันตรังสีที่ปะปนประกอบอยู่ในหินหรือในซากดึกดำบรรพ์หรือวัตถุนั้นๆ ขึ้นอยู่กับวิธีการและช่วงเวลาครึ่งชีวิต(Half life period) ของธาตุนั้น ๆ เช่น C-14 มีครึ่งชีวิตเท่ากับ 5,730 ปี จะใช้กับหินหรือ Fossil โบราณคดี ที่มีอายุไม่เกิน 50,000 ปี ส่วน U-238 หรือ K-40 จะใช้หินที่มีอายุมาก ๆ ซึ่งมีวิธีการที่สลับซับซ้อน ใช้ทุนสูง และแร่ที่มีปริมาณรังสีมีปริมาณน้อยมาก วิธีการนี้เรียกว่า การตรวจหาอายุจากสารกัมมันตภาพรังสี (Radiometric age dating)
การใช้ธาตุกัมมันตรังสีเพื่อหาอายุหิน หรือ ฟอสซิล นั้น ใช้หลักการสำคัญคือการเปรียบเทียบอัตราส่วนของธาตุกัมมันตรังสีที่เหลืออยู่ ( End product) ที่เกิดขึ้นกับไอโซโทปของธาตุกัมมันตรังสีตั้งต้น (Parent isotope) แล้วคำนวณโดยใช้เวลาครึ่งชีวิตมาช่วยด้วยก็จะได้อายุของชั้นหิน หรือ ซากดึกดำบรรพ์ นั้น ๆ เช่น
วิธีการ Uranium 238 - Lead 206 วิธีการ Uranium 235 - Lead 207
วิธีการ Potassium 40 - Argon 206 วิธีการ Rubidium 87- Strontium 87
วิธีการ Carbon 14 - Nitrogen 14
ประโยชน์ของการหาอายุโดยใช้ธาตุกัมมันตรังสีมี 2 ประการคือ
1. ช่วยในการกำหนดอายุที่แน่นอนหลังจากการใช้ Fossil และ Stratigrapy แล้ว
2. ช่วยบอกอายุหรือเรื่องราวของยุคสมัย พรีแคมเบียน (Precambrian) นี้ถูกเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องไปอย่างมาก ร่องรอยต่าง ๆจึงสลายไปหมด
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น