Chapter 1 Introduction

ความหมายของขอบข่ายของภูมิศาสตร์กายภาพ

ภูมิศาสตร์กายภาพ หมายถึง วิชาที่ศึกษาเกี่ยวกับลักษณะการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมทางกายภาพ (Physical Environment) ที่อยู่รอบตัวมนุษย์ ทั้งส่วนที่เป็นธรณีภาค อุทกภาค บรรยากาศภาค และชีวภาค ตลอดจนความสัมพันธ์ทางพื้นที่ (spatial Relation) ของสิ่งแวดล้อมทางกายภาพต่างๆดังกล่าวข้างต้น

ดังนั้นภูมิศาสตร์ทางกายภาพจึงเป็นวิชาหลักพื้นฐานที่สามารถวิเคราะห์เหตุผลประกอบกับการสังเกตพิจารณาสิ่งที่ผันแปรเปลี่ยนแปลงในภูมิภาคต่างๆ ของโลกได้เป็นอย่างดี การศึกษาภูมิศาสตร์กายภาพแผนใหม่ต้องศึกษาอย่างมีเหตุผล โดยอาศัยหลักเกณฑ์ทางภูมิศาสตร์ หรือหลักเกณฑ์สถิติซึ่งเป็นข้อเท็จจริง จากวิชาในแขนงที่เกียวข้องกัน มาพิจารณาโดยรอบคอบ



ภูมิศาสตร์กายภาพมีขอบข่าย หรือมีความเกี่ยวข้องสัมพันธ์กับศาสตร์ต่างๆดังนี้

1. ยีออเดซี (Geodesy) คือ ศาสตร์ที่ว่าด้วยการหารูปทรงสัณฐานและขนาดของพิภพโดยการคำนวณหรือจากการรังวัดโดยตรง
2. ดาราศาสตร์ (Astronomy) คือ ศาสตร์ที่ว่าด้วยธรรมชาติอันเกี่ยวกับองค์ประกอบของการเคลื่อนที่ ตำแหน่งสัมพันธ์ และลักษณะที่ปรากฎของเทห์ ฟากฟ้าต่างๆของโลก
3. การเขียนแผนที่ (Cartography) คือ ศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการทำแผนที่ ซึ่งมีความหมายคลุม ทั้งวิชาการที่เป็นมูลฐานในการทำแผนที่ และศิลปะในการเขียน แผนที่ชนิดต่างๆ
4. อุตุนิยมวิทยาและภูมิอากาศวิทยา (Meteorology and Climatology) คือ ศาสตร์ที่กล่าวถึงเรื่องราวของบรรยากาศและองค์ประกอบของภูมิอากาศ และกาลอากาศ
5. ปฐพีวิทยา (Pedology) คือ ศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับเรื่องดิน
6. ภูมิศาสตร์พืช (Plant GeoGraphy) คือ ภูมิศาสตร์แขนงหนึ่งในสาขาวิชาภูมิศาสตร์การเกษตร เน้นหนักเรื่องพืชพรรณในถิ่นต่าง ๆ ของโลก โดยพิจารณา สภาพภูมิศาสตร์ที่เกี่ยวข้องหรือ มีผลต่อพืชนั้นๆ
7. สมุทรศาสตร์กายภาพ (Physical Oceanography) คือ ศาสตร์ที่ศึกษาทางด้านกายภาพ เกี่ยวข้องกับท้องทะเลและมหาสมุทร
8. ธรณีสัณฐานวิทยา (Geomorphology) คือ ศาสตร์ที่ว่าด้วยพื้นผิวโลก ซึ่งประมวล เอาทั้งรูปร่างธรรมชาติ กระบวนการกำเนิดและพัฒนาตัว ตลอดจน ความเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในปัจจุบัน
9. ธรณีวิทยา (Geology) คือ ศาสตร์ที่ด้วยความรู้เกี่ยวกับโลกทั้งภายในและภายนอก เรียกอย่างสามัญว่า วิทยาศาสตร์โลก (Earth Science)
10. อุทกวิทยา (Hydrology) คือ ศาสตร์เกี่ยวกับน้ำที่มีอยู่ในโลก เช่น ศึกษาสาเหตุการเกิดการหมุนเวียน การทรงอยู่ คุณสมบัติทางเคมีและฟิสิกส์ ตลอดจน คุณลักษณะของน้ำในลำน้ำ ทะเลสาบ และน้ำในดิน รวมทั้งการนำมาใช้ให้เป็นประโยชน์ การควบคุมและการอนุรักษ์น้ำ

Chapter 2 Earth & Solar System

เอกภพ (Universe) คืออะไร ?

เอกภพ เป็นที่ว่างที่มีอาณาเขตกว้างใหญ่ไพศาลจนไม่สามารถกำหนดขอบเขตได้ ในเอกภพประกอบไปด้วยหลายๆ กลุ่มดาว หรือเรียกว่า กาแลคซี่ (Galaxy) ภายในกาแลคซี่ประกอบไปด้วยดวงดาวมากมายหลายร้อยล้านดวง ทั้งดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ ฝุ่นและกลุ่มเนบิวลา เช่นเดียวกับกลุ่มดาวที่โลกเราอยู่คือ กาแลคซี่ทางช้างเผือก(Milky Way) สาเหตุที่เราเรียกว่ากาแลคซี่ทางช้างเผือก เนื่องจากเมื่อเรามองจากโลกไปยังกาแลคซี่ดังกล่าวเราจะมองเห็นท้องฟ้าเป็นทางขาวคล้ายเมฆพาดยาวบนท้องฟ้าในเวลากลางคืน นักวิทยาศาสตร์คาดว่าทางช้างเผือกนี้มีดวงดาวอยู่ประมาณแสนล้านดวง สำหรับระบบสุริยะจักรวาลเป็นส่วนหนึ่งของทางช้างเผือก มีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง มีดวงดาวต่าง ๆ หรือเทห์ฟากฟ้า ดวงดาวทุกดวงจะมีความเกี่ยวพันกันอยู่กับดวงดาวดวงหนึ่งโดยเฉพาะ เช่น ดวงจันทร์กับโลก โลกกับดวงอาทิตย์ เทห์ฟากฟ้าที่ประกอบกันอยู่ในระบบสุริยะจักรวาล ได้แก่ ดาวเคราะห์ ดาวบริวาร ดาวเคราะห์น้อย ดาวหาง ดาวตก อุกกาบาต เป็นต้น

เกี่ยวกับโลก (Earth) ของเรา

ลักษณะรูปทรงของโลก จากการศึกษาของนักดาราศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ และนักสำรวจ พบว่าโลกมีรูปทรงแบบ ทรงรีที่ขั้วทั้งสองยุบตัวลง (Oblate Ellipsoid) หรือเราเรียกว่าทรงรีแห่งการหมุน เนื่องมาจากสภาวะของโลกที่หนืด เมื่อโลกหมุนรอบตัวเองทำให้เกิดแรงเหวี่ยง และทำให้เกิดการยุบตัวบริเวณขั้วโลกเหนือ และขั้วโลกใต้ และป่องตัวออกบริเวณส่วนกลางหรือเส้นศูนย์สูตร สามารถสังเกตได้จากความยาวของเส้นศูนย์สูตร ที่มีความยาว 12,757 กิโลเมตร (7,927 ไมล์) และระยะทางจากขั้วโลกเหนือมาขั้วโลกใต้มีความยาว 12,714 กิโลเมตร (7,900 ไมล์) ซึ่งมีความแตกต่างกัน 43 กิโลเมตร (27 ไมล์) รูปทรงแบบ ยีออยด์ (Geoid) เป็นไปตามสภาพพื้นผิวโลกที่มีความขรุขระสูงต่ำดังนั้นส่วนที่เป็นภาคพื้นทวีปจะมีลักษณะนูนสูงจึงต้องมีการปรับลักษณะพื้นผิวโลกเสียใหม่ โดยใช้แนวของพื้นผิวของระดับน้ำทะเลตัดผ่านเข้าพื้นดินที่มีระดับเท่ากันกับรูปทรงโลก เรียกว่า รูปทรงของโลกแบบยีออด์

โลกหมุน โลกโคจร ต่างกันอย่างไร ? การเคลื่อนไหวของโลก มี “การหมุน” และ “การโคจร" การหมุนของโลก เป็นการเคลื่อนไหวของโลกรอบแกนของตัวเอง ทำให้เกิดกลางวัน และกลางคืน ซึ่งเรียกว่า “วัน” แต่ละวันใช้เวลาแตกต่างกัน ได้แก่ วันดาราคติ (Sidereal Day) ยึดหลักการหมุนรอบแกนตัวเองของโลกครบ 1 รอบ โดยใช้เวลา 23 ชั่วโมง 56 นาที 4.09 วินาที วันสุริยคติ (Solar Day) ยึดหลักช่วงระยะเวลาที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ผ่านแนวเส้นเมอริเดียนครบ 1 รอบ (เที่ยงวันหนึ่งไปยังอีกเที่ยงวันหนึ่ง) ซึ่งจะกำหนดเวลาเท่ากับ 24 ชั่วโมง
โลกหมุนรอบตัวเองเร็วเท่าไหร่ ? มีความแตกต่างกันอย่างชัดเจน โดยบริเวณเส้นศูนย์สูตร ความเร็วในการ หมุนรอบตัวเองของโลกเท่ากับ 1,700 กิโลเมตร / ชั่วโมง ส่วนบริเวณละติจูดที่ 60 องศา ความเร็วของการหมุนรอบตัวเองของโลกจะมีค่าประมาณ 850 กิโลเมตร / ชั่วโมง หรือประมาณครึ่งหนึ่งของความเร็วที่ศูนย์สูตร แต่บริเวณขั้วโลกความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของโลกมีค่าเป็นศูนย์ ผลจากการที่อัตราความเร็วของการหมุนรอบตัวเองของโลกต่างกัน จะมีผลตามมาที่สำคัญ คือ แรงเหวี่ยงของโลกมีผลต่อน้ำหนักของวัตถุ เพราะเป็นแรงหนีศูนย์กลาง ดังเช่น วัตถุชิ้นหนึ่งมีน้ำหนัก 250 กิโลกรัมที่ศูนย์สูตร ขณะที่โลกยังไม่มีแรงเหวี่ยง แต่ถ้าโลกมีแรงเหวี่ยงเกิดขึ้นจะทำให้น้ำหนักของวัตถุเท่ากับ 249 กิโลกรัม แสดงว่าแรงเหวี่ยงจากการหมุนรอบตัวเองของโลกมีผลต่อน้ำหนักของวัตถุ มีผลต่อทิศทางของลมและกระแสน้ำ โดยทิศทางของลมและกระแสน้ำบริเวณขั้ว โลกเหนือจะเบนไปทางขวามือ ส่วนซีกโลกใต้จะเบนไปทางซ้ายมือ เพราะโลกหมุนรอบตัวเองจากทิศตะวันตกไปทิศตะวันออก
โลกหมุนรอบตัวเองทำให้เกิดอะไรขึ้นบ้าง ? การหมุนรอบตัวเองของโลกทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่สำคัญ คือ การเกิดกลางวันและกลางคืน (Day and Night) เมื่อโลกหมุนรอบตัวเองด้านที่หันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์จะทำให้เกิดกลางวันส่วนด้านที่หันหลังให้ดวงอาทิตย์จะเป็นเวลากลางคืน ในขณะที่โลกหมุนรอบตัวเองจากทิศตะวันตกไปยังทิศตะวันออก จะทำให้เราเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นมาจากขอบฟ้าทางด้านทิศตะวันออก และตกทางขอบฟ้าด้านทิศตะวันตกเสมอ ณ บริเวณเส้นศูนย์สูตรเวลาในช่วงกลางวันและกลางคืนจะเท่ากัน คือ 12 ชั่วโมง และเนื่องจากการเอียงของแกนโลกทำให้บริเวณต่างๆ มีระยะเวลาในการรับแสงอาทิตย์ไม่เท่ากัน ทำให้ระยะเวลาในช่วงกลางวันและกลางคืนต่างกัน เช่น ซีกโลกเหนือระยะเวลากลางวันในฤดูร้อนจะยาวนานมาก และในบริเวณขั้วโลกเหนือ และขั้วโลกใต้จะมีเวลากลางวันตลอด 24 ชั่วโมง เกิดรุ่งอรุณและสนธยา (Dawn and Twilight) เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดจากโมเลกุลหรือนุภาคต่าง ๆ ในบรรยากาศ เช่น ฝุ่นละออง ความชื้น เกิดการสะท้อนแสงของดวงอาทิตย์กลับมายังพื้นโลก ซึ่งจะเกิดก่อนดวงอาทิตย์ขึ้น และหลังดวงอาทิตย์ตกดิน เราจะเห็นเป็นแสงสีแดงเนื่องจากแสงที่ส่องมาจากดวงอาทิตย์อยู่ในลักษณะเอียงลาด ไม่ได้ตั้งฉากเหมือนตอนกลางวัน แสงสีน้ำเงินและสีเหลืองมีการหักเหของแสงมาก แต่แสงสีแดงมีการหักเหน้อยที่สุด ทำให้เรามองเห็นท้องฟ้าเป็นสีแดงในช่วงเวลาดังกล่าว

Chapter 3 Atmosphereic of Earth

เราแบ่งชั้นบรรยากาศของโลกเป็นกี่ชั้น ?

การแบ่งชั้นบรรยากาศของโลกพิจารณาโดยการใช้อุณหภูมิเป็นเกณฑ์ในการจำแนก ศึกษาโดยการส่ง บอลลูน การตรวจสอบโดยการใช้คลื่นวิทยุ หรือการศึกษาจากดาวเทียม บรรยากาศที่ห่อหุ้มโลกส่วนใหญ่ประมาณร้อยละ 97 อยู่สูงจากผิวโลกขึ้นไปประมาณไม่เกิน 29 กิโลเมตร และอีกประมาณร้อยละ 3 เป็นลักษณะของบรรยากาศที่มีการฟุ้งกระจาย ณ ความสูงที่มากขึ้นบรรยากาศจะเบาบางลงมาก ดังนั้นการกำหนดขอบเขตของบรรยากาศโลกจึงเป็นเรื่องที่ค่อนข้างยาก อย่างไรก็ตามเมื่อพิจารณาจากเกณฑ์ดังกล่าวข้างต้น เราแบ่งชั้นบรรยากาศออกได้เป็น ดังนี้

บรรยากาศชั้นโฮโมสเฟียร์ (Homosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่สูงจากพื้นโลกขึ้นไปไม่เกิน 90 กิโลเมตร เมื่อพิจารณาจากความ แตกต่างด้านอุณหภูมิสามารถแบ่งย่อยเป็น 3 ชั้นย่อย ได้แก่ บรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ (Troposphere) เป็นชั้นที่อยู่ติดกับพื้นโลก มีความหนาไม่เท่ากัน บรรยากาศชั้นนี้อยู่ใกล้ ชิดกับมนุษย์มากที่สุด มีระดับความสูงไม่เกิน 14 กิโลเมตร จากผิวดิน ความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงเป็นไปในลักษณะ "ยิ่งสูงยิ่งหนาว" โดยที่อุณหภูมิจะลดลงทุก 0.6 องศาเซลเซียส ต่อความสูงที่เพิ่มขึ้นทุก 100 เมตร บรรยากาศชั้นนี้เป็นชั้นที่มีการเปลี่ยนแปลงของลมฟ้าอากาศ และปรากฏการณ์ทางลมฟ้าอากาศ เช่น ฝน เมฆ ลม พายุ เป็นต้น บรรยากาศชั้นนี้มีแนวสูงสุดของชั้นบรรยากาศเรียกว่า โทรโพพอส (Tropopause) บรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ (Stratosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือชั้นโทรโพพอสขึ้นไป เป็นชั้นบรรยากาศที่มี ความสูงตั้งแต่ 14 - 50 กิโลเมตร โดยถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนคือ ส่วนที่อยู่ชิดกับบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ เป็นส่วนล่าง มีโอโซนอยู่อย่างหนาแน่น ซึ่งเป็นรอยต่อของชั้น โทรโพพอส แนวโอโซนดังกล่าวทำหน้าที่ในการป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ และส่วนที่สองอยู่ถัดจากแนวโอโซนขึ้นไปจนถึง 50 กิโลเมตร ช่วงนี้อากาศจะเบาบางมาก มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิคือ "ยิ่งสูงอากาศยิ่งร้อน " บรรยากาศชั้นนี้มีแนวสูงสุดเรียกว่า สตราโตพอส (Stratopause) เป็นชั้นที่มีอุณหภูมิคงที่ บรรยากาศชั้นมีโซเฟียร์ (Mesosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่มีระดับความสูงจากพื้นดิน 50 – 90 กิโลเมตร มี อากาศเบาบางมาก การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิคือ " ยิ่งสูงอุณหภูมิยิ่งลดต่ำลง " ชั้นบรรยากาศนี้สามารถสะท้อนคลื่นวิทยุได้ดี และขณะเดียวกันด้วยคุณสมบัติทางด้านอุณหภูมิจึงเป็นเสมือนเกราะป้องกันหรือลดความรุนแรงของอุกาบาตที่จะตกมากระทบพื้นโลก โดยจะช่วยทำลายอุกาบาตให้ลุกไหม้ก่อนที่จะตกลงมาสู่พื้นโลก บรรยากาศชั้นนี้มีแนวสูงสุดเรียกว่า มีโซพอส (Mesopause)

บรรยากาศชั้นเฮเทอโรสเฟียร์ (Heterosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่สูงระหว่าง 90 กิโลเมตร ถึง 10,000 กิโลเมตร เป็นเขตบรรยากาศ สุดท้ายที่มีอากาศเบาบาง ว่างเปล่า จนเข้าสู่ลักษณะสุญญากาศ แบ่งออกเป็น 2 ชั้นย่อย คือ บรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ (Ionosphere) อยู่สูงจากระดับพื้นดินไม่เกิน 90 - 350 กิโลเมตร มีแนวสูงสุด เรียกว่า ไอโอโนพอส (Ionospuase) เนื่องจากสภาพของบรรยากาศเบาบางมาก อนุภาคโปรตอนและอิเลคตรอนจึงหลุดออกสู่อวกาศได้อย่างง่ายดาย นอกจากนั้นบรรยากาศชั้นนี้เป็นสื่อไฟฟ้าได้เป็นอย่างดี เนื่องจากความไม่สมดุลของประจุไฟฟ้าต่างๆ ที่เป็นองค์ประกอบ และอะตอมของก๊าซต่างๆ มีประจุไฟฟ้าลบน้อยเกินไป ลักษณะอุณหภูมิในชั้นบรรยากาศนี้เป็นแบบ " ยิ่งสูงยิ่งร้อน " บรรยากาศชั้นนี้แยกย่อยได้ดังนี้ บรรยากาศชั้น D (D Layer) เกิดจากรังสีอัลตราไวโอเลต (Ultra Violet) ของดวงอาทิตย์ ทำให้ก๊าซไนตริกออกไซด์กลายเป็นประจุไฟฟ้า มีระดับความสูง 97 กิโลเมตร จากพื้นดิน ช่วยในการสะท้อนระบบคลื่นวิทยุคลื่นยาวกลับมายังพื้นโลก ตอนล่างของบรรยากาศชั้นนี้จะอยู่ในชั้นบรรยากาศ มีโซเฟียร์ บรรยากาศชั้น E (E Layer) เกิดจากการกระทำของรังสีเอกซ์ (X - Ray) จากดวงอาทิตย์ ทำให้ก๊าซไนโตรเจนในบรรยากาศกลายเป็นประจุไฟฟ้า มีระดับความสูงจากพื้นดินระหว่าง 110 - 150 กิโลเมตร ช่วยสะท้อนระบบคลื่นวิทยุคลื่นปานกลางกลับมายังพื้นโลก บรรยากาศชั้น F (F Layer) เป็นชั้นบรรยากาศที่เกิดจากรังสีอัลตราไวโอเลต (Ultra Violet) ของดวงอาทิตย์ ทำให้ก๊าซไนโตรเจนในบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ กลายเป็นประจุไฟฟ้า มีระดับความสูงจากพื้นดินระหว่าง 150 - 300 กิโลเมตร ช่วยสะท้อนระบบคลื่นวิทยุคลื่นสั้นกลับมายังพื้นโลก
บรรยากาศชั้นเอกโซเฟียร์ (Exosphere) คำว่า " เอกโซ " มาจากภาษากรีก แปลว่า " ชั้นนอก " เป็นบรรยากาศ ที่ห่อหุ้มโลกภายนอกสุด และจะกลืนเข้ากับห้วงอวกาศในที่สุด ไม่สามารถกำหนดได้ว่ามีขอบเขตเท่าใด ชั้นบรรยากาศมีอุณหภูมิสูงเนื่องจากความร้อนจากแสงอาทิตย์ ส่วนใหญ่คือก๊าซฮีเลียมและไฮโดรเจนที่ซ้อนกันอยู่

ชั้นบรรยากาศแมกนิโตสเฟียร์ (Magnetosphere) เป็นปรากฏการณ์ของสนามแม่เหล็กโลก เราเรียกว่าสนามแม่เหล็กภายนอก โดยอยู่สูงจาก ระดับพื้นดินไปประมาณ 13,000 กิโลเมตร ซึ่งนับว่าอยู่สูงจากชั้นบรรยากาศ เราจึงเรียกสนามแม่เหล็กภายนอกนี้ว่า แมกนิโตสเฟียร์ มีแนวสูงสุดเรียกว่า แมกนิโตพอส (Magnetopause) ลักษณะของสนามแม่เหล็กคล้ายกับวงแหวนล้อมรอบโลกเอาไว้ รูปร่างของแมกนิโตสเฟียร์จะเปลี่ยนไปตามอำนาจของพายุแม่เหล็กที่เราเรียกว่า ลมสุริยะ (Solar wind) และประจุไฟฟ้าโปรตอน อิเล็กตรอน จากดวงอาทิตย

Chapter 4 Air mass & frontal

แนวอากาศ (Air Front) หรือแนวปะทะของมวลอากาศ เกิดขึ้นได้อย่างไร ?

แนวอากาศ หรือ แนวปะทะมวลอากาศ เกิดจากสภาวะที่อากาศที่แตกต่างกันมาก โดยมีอุณหภูมิและความชื้นต่างกันมากมาพบกัน จะไม่ผสมกลมกลืนกันแต่จะแยกจากกัน โดยที่ส่วนหน้าของมวลอากาศจะมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง ลักษณะของมวลอากาศที่อุ่นกว่าจะถูกดันตัวให้ลอยไปอยู่เหนือลิ่มมวลอากาศเย็น เนื่องจากมวลอากาศอุ่นมีความหนาแน่นน้อยกว่ามวลอากาศเย็น แนวที่แยกมวลอากาศทั้งสองออกจากกันเราเรียกว่า แนวอากาศ โดยทั่วไปแล้วตามแนวอากาศหรือแนวปะทะอากาศจะมีลักษณะของความแปรปรวนลมฟ้าอากาศเกิดขึ้น เราสามารถจำแนกแนวอากาศหรือแนวปะทะอากาศของมวลอากาศได้ 4 ชนิด ได้แก่ แนวปะทะของมวลอากาศอุ่น (Warm Front) เกิดจากการที่มวลอากาศอุ่นเคลื่อนที่เข้ามายังบริเวณที่มีมวลอากาศเย็นกว่า โดยมวลอากาศเย็นจะยังคงตัวบริเวณพื้นดิน มวลอากาศอุ่นจะลอยตัวสูงขึ้น ซึ่งแนวของอากาศอุ่นจะมีความลาดชันน้อยกว่าแนวอากาศเย็น ซึ่งจากปรากฏการณ์แนวปะทะมวลอากาศอุ่นดังกล่าวนี้ลักษณะอากาศจะอยู่ในสภาวะทรงตัว แต่ถ้าลักษณะของมวลอากาศอุ่นมีการลอยตัวขึ้นในแนวดิ่ง (มีความลาดชันมาก) จะก่อให้เกิดฝนตกหนักและพายุฝนฟ้าคะนอง สังเกตได้จากการเกิดเมฆฝนเมฆนิมโบสเตรตัส หรือการเกิดฝนซู่ หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าฝนไล่ช้าง แนวปะทะของมวลอากาศเย็น (Cold Front) เมื่อมวลอากาศเย็นเคลื่อนตัวลงมายังบริเวณที่มีละติจูดต่ำ มวลอากาศเย็นจะหนัก จึงมีการเคลื่อนตัวติดกับผิวดิน และจะดันให้มวลอากาศอุ่นที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า ลอยตัวขึ้นตามความลาดเอียง ซึ่งมีความลาดชันมากถึง 1:80 ซึ่งปรากฏการณ์ดังกล่าวตามแนวปะทะอากาศเย็นจะมีสภาพอากาศแปรปรวนมาก มวลอากาศร้อนถูกดันให้ลอยตัวยกสูงขึ้น เป็นลักษณะการก่อตัวของเมฆ คิวมูโลนิมบัส (Cumulonimbus) ท้องฟ้าจะมืดครึม เกิดพายุฝนฟ้าคะนองอย่างรุนแรง เราเรียกบริเวณดังกล่าวว่า “แนวพายุฝน” (Squall Line) แนวปะทะของมวลอากาศซ้อน (Occluded Front) เมื่อมวลอากาศเย็นเคลื่อนที่ในแนวทางติดกับแผ่นดิน จะดันให้มวลอากาศอุ่นใกล้กับผิวโลกเคลื่อนที่ไปในแนวเดียวกันกับมวลอากาศเย็น มวลอากาศอุ่นจะถูกมวลอากาศเย็นซ้อนตัวให้ลอยสูงขึ้น และเนื่องจากมวลอากาศเย็นเคลื่อนตัวได้เร็วกว่าจึงทำให้มวลอากาศอุ่นช้อนอยู่บนมวลอากาศเย็น เราเรียกลักษณะดังกล่าวได้อีกแบบว่าแนวปะทะของมวลอากาศปิด ลักษณะของปรากฏการณ์ดังกล่าวจะทำให้เกิดเมฆคิวมูโลนิมบัส (Cumulonimbus) และทำให้เกิดฝนตก หรือพายุฝนได้เช่นกัน แนวปะทะมวลอากาศคงที่ (Stationary Front) นอกจากแนวปะทะอากาศดังกล่าวมาแล้วนั้นจะมีลักษณะแนวปะทะอากาศของมวลอากาศคงที่อีกชนิดหนึ่ง (Stationary Front) ซึ่งเป็นแนวปะทะของมวลอากาศที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของมวลอากาศอุ่นและมวลอากาศเย็นเข้าหากัน และจากสภาพที่ทั้งสองมวลอากาศมีแรงผลักดันเท่ากัน จึงเกิดภาวะสมดุลของแนวปะทะอากาศขึ้น แต่จะเกิดในชั่วระยะเวลาใดเวลาหนึ่งเท่านั้น เมื่อมวลอากาศใดมีแรงผลักดันมากขึ้นจะทำให้ลักษณะของแนวปะทะอากาศเปลี่ยนไปเป็นแนวปะทะอากาศแบบอื่น ๆ ทันที

การเกิดพายุหมุน

พายุหมุนเกิดจากศูนย์กลางความกดอากาศต่ำ ทำให้บริเวณโดยรอบศูนย์กลางความกดอากาศต่ำ ซึ่งก็คือ ความกดอากาศสูงโดยรอบจะพัดเข้าหาศูนย์กลางความกดอากาศต่ำ ขณะเดียวกันศูนย์กลางความกดอากาศต่ำจะลอยตัวสูงขึ้น และเย็นลงด้วยอัตราอะเดียเบติก (อุณหภูมิลดลงเมื่อความสูงเพิ่มขึ้น) ทำให้เกิดเมฆและหยาดน้ำฟ้า พายุหมุนจะมีความรุนแรงหรือไม่ขึ้นอยู่กับอัตราการลดลงของความกดอากาศ ถ้าอัตราการลดลงของความกดอากาศมีมากจะเกิดพายุรุนแรง เราสามารถแบ่งพายุหมุนออกเป็น 3 กลุ่ม ดังนี้

พายุหมุนนอกเขตร้อน ได้แก่ พายุหมุนที่เกิดขึ้นในเขตละติจูดกลางและเขตละติจูดสูง ซึ่งในเขตละติจูดดังกล่าวจะ มีแนวมวลอากาศเย็นจากขั้วโลกหรือมหาสมุทรอาร์กติก เคลื่อนตัวมาพบกับมวลอากาศอุ่นจากเขตกึ่งโซนร้อน มวลอากาศดังกล่าวมีคุณสมบัติต่างกัน แนวอากาศจะเกิดการเปลี่ยนโดยเริ่มมีลักษณะโค้งเป็นรูปคลื่น อากาศอุ่นจะลอยตัวสูงขึ้นเหนืออากาศเย็น ซึ่งเช่นเดียวกับแนวอากาศเย็นซึ่งจะเคลื่อนที่เข้าแทนที่แนวอากาศอุ่น ทำให้มวลอากาศอุ่นลอยตัวสูงขึ้น และจากคุณสมบัติการเคลื่อนที่ของมวลอากาศเย็นที่เคลื่อนตัวได้เร็วกว่า แนวอากาศ อย่างไรก็ตามเวลาที่เกิดพายุหมุนนั้นจะเกิดลักษณะของศูนย์กลางความกดอากาศขึ้น ซึ่งก็คือ ศูนย์กลางความกดอากาศต่ำ ลมจะพัดเข้าหาศูนย์กลาง (ความกดอากาศสูงเคลื่อนที่เข้าหาศูนย์กลางความกดอากาศต่ำ) ซึ่งลมพัดเข้าหาศูนย์กลางดังกล่าวในซีกโลกเหนือ มีทิศทางการพัดวนทวนเข็มนาฬิกา ส่วนในซีกโลกใต้มีทิศทางตามเข็มนาฬิกา ซึ่งเป็นผลมาจากการหมุนของโลกนั่นเอง

พายุทอร์นาโด (Tornado) เป็นพายุขนาดเล็กแต่มีความรุนแรงมากที่สุด มักเกิดในประเทศสหรัฐอเมริกา และนอกนั้นเกิดที่แถบประเทศออสเตรเลีย พายุดังกล่าวเกิดจากอากาศเคลื่อนที่เข้าหาศูน์กลางความกดอากาศต่ำอย่างรวดเร็ว ลักษณะพายุคล้ายปล่องไฟสีดำห้อยลงมาจากเมฆคิวมูโลนิมบัส (Cumulonimbus) ในมวลพายุมีไอน้ำและฝุ่นละออง ตลอดจนวัตถุต่าง ๆ ที่ถูกลมพัดลอยขึ้นไปด้วยความเร็วลมกว่า 400 กิโลเมตร / ชั่วโมง เมื่อพายุเคลื่อนที่ไปในทิศทางใดฐานของมันจะกวาดทุกอย่างบนพื้นดินขึ้นไปด้วย ก่อให้เกิดความเสียหายมาก พายุทอร์นาโดจะเกิดในช่วงฤดูใบไม้ผลิ และฤดูร้อน เนื่องจากมวลอากาศขั้วโลกภาคพื้นสมุทรมาเคลื่อนที่พบกับมวลอากาศเขตร้อนภาคพื้นสมุทร และถ้าเกิดขึ้นเหนือพื้นน้ำเราเรียกว่า "นาคเล่นน้ำ" (Waterspout)

พายุหมุนเขตร้อน เป็นพายุหมุนที่เกิดขึ้นในเขตร้อนบริเวณเส้นศูนย์สูตรระหว่าง 8 - 12 องศา เหนือและใต้ โดยมากมักเกิดบริเวณพื้นทะเลและมหาสมุทรที่มีอุณหภูมิของน้ำสูงกว่า 27 องศาเซลเซียส พายุหมุนเขตร้อนเป็นลักษณะของบริเวณความกดอากาศต่ำ ศูนย์กลางพายุเป็นบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำมากที่สุด เรียกว่า "ตาพายุ" (Eye of Storm) มีลักษณะกลม และกลมรี มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางตั้งแต่ 50 - 200 กิโลเมตร บริเวณตาพายุจะเงียบสงบ ไม่มีลม ท้องฟ้าโปร่ง ไม่มีฝนตก ส่วนรอบๆ ตาพายุจะเป็นบริเวณที่มีลมพัดแรงจัด มีเมฆครึ้ม มีฝนตกพายุรุนแรง พายุหมุนเขตร้อนจัดเป็นพายุที่มีความรุนแรงมาก เกิดจากศูนย์กลางความกดอากาศต่ำ ที่มีลมพัดเข้าหาศูนย์กลาง ในซีกโลกเหนือทิศทางการหมุนของลมมีทิศทางทวนเข็มนาฬิกา ส่วนซีกโลกใต้มีทิศทางตามเข็มนาฬิกา ความเร็วลมเข้าสู่ศูนย์กลางอยู่ระหว่าง 120 - 200 กิโลเมตร/ชั่วโมง พายุในเขตนี้จะมีฝนตกหนัก องค์การอุตุนิยมวิทยาโลกแบ่งประเภทพายุหมุนตามความเร็วใกล้ศูนย์กลางพายุ โดยแบ่งตามระดับความรุนแรง ได้ดังนี้

พายุดีเปรสชั่น (Depression) ความเร็วลมน้อยกว่า 63 กิโลเมตร / ชั่วโมง เป็นพายุอ่อนๆ มี ฝนตกบาง ถึงหนัก
พายุโซนร้อน (Tropical Storm) ความเร็วลม 64 - 115 กิโลเมตร / ชั่วโมง มีกำลังปานกลาง มีฝนตกหนัก
พายุหมุนเขตร้อน หรือพายุไซโคลนเขตร้อน (Tropical Cyclone) ความเร็วลม มากกว่า 115 กิโลเมตร / ชั่วโมง เป็นพายุที่มีกำลังแรงสูงสุดมีฝนตกหนักมาก บางครั้งจะมีพายุฝนฟ้าคะนองด้วย

พายุหมุนเขตร้อนมีชื่อเรียกต่าง ๆ กันตามแหล่งกำเนิด ดังนี้

ถ้าเกิดในมหาสมุทรแปซิฟิก และทะเลจีนใต้ เรียกว่า ใต้ฝุ่น (Typhoon)
ถ้าเกิดในอ่าวเบงกอล และทะเลอาหรับ เรียกว่า พายุไซโคลน (Cyclone)
ถ้าเกิดในแอตแลนติก และทะเลแคริบเบียน เรียกว่า พายุเฮอร์ริเคน (Hurricane)
ถ้าเกิดในทะเลประเทศฟิลิปปินส์ เรียกว่า พายุบาเกียว (Baguio)
ถ้าเกิดที่ทะเลออสเตรเลีย เรียกว่า พายุวิลลี วิลลี่ (Willi-Willi)

Chapter 5 Global Climate System

ภูมิอากาศ" ต่างจาก "ลมฟ้าอากาศ" อย่างไร ?

ภูมิอากาศ (Climate) หมายถึง สภาวะอากาศของทวีป ประเทศ เมือง หรือท้องถิ่นแห่งหนึ่งแห่งใดในช่วงระยะเวลาหนึ่ง เป็นลักษณะอากาศที่เกิดขึ้นในช่วงระยะเวลายาวนาน จึงจัดได้ว่าเป็นตัวแทนของลักษณะอากาศเฉลี่ยของภูมิภาคใดภูมิภาคหนึ่งในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ในบางครั้งเราเรียกว่า “ภูมิอากาศประจำถิ่น“(Topoclimate) ข้อมูลภูมิอากาศได้มาจากการตรวจอากาศประจำวันและนำข้อมูลที่ได้มาทำการบันทึกติดต่อกันเป็นเวลานาน และจึงนำมาหาค่าเฉลี่ยอีกครั้งหนึ่ง โดย ข้อมูลที่จัดเก็บได้แก่ อุณหภูมิ ความชื้น ปริมาณน้ำฝน เมฆ และลม ร่วมกับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ อันได้แก่ ทัศนวิสัย แสงแดด พายุหมุน เป็นต้น ข้อมูลดังกล่าวเราเรียกว่า “ ธาตุประกอบอุตุนิยมวิทยา ” (Meteorological Element)

“ลมฟ้าอากาศ”(Weather) หมายถึง สภาวะอากาศที่เกิดขึ้นในช่วงระยะเวลาหนึ่งในพื้นที่แห่งหนึ่ง ต่างจากภูมิอากาศที่มีสภาวะอากาศเปลี่ยนแปลงไปตามช่วงระยะเวลาต่างๆ ในรอบปี โดย ภูมิอากาศเป็นสภาวะอากาศเฉลี่ย หรือลมฟ้าอากาศเฉลี่ยในระยะเวลาหลายๆ ปีของพื้นที่แห่งใดแห่งหนึ่งนั่นเอง

อะไรเป็นตัวการทำให้ภูมิอากาศบนโลกของเรามีความแตกต่างกัน ?

จากลักษณะสภาพทั่วไปของพื้นผิวโลกที่มีความแตกต่างกัน มีผลทำให้ลักษณะภูมิอากาศแตกต่างกันไป หรือแม้แต่พื้นที่ตำแหน่งละติจูดเดียวกันบนพื้นโลก แต่ถ้าหากอยู่กันคนละพื้นที่ก็ทำให้มีลักษณะภูมิอากาศแตกต่างกันได้ โดยขึ้นอยู่กับตัวการหรือปัจจัยที่ควบคุมลมฟ้าอากาศที่แตกต่างกัน ปัจจัยดังกล่าว ได้แก่ ละติจูด (Latitude) พื้นที่แต่ละแห่งบนพื้นโลกอยู่แตกต่างกันไปในแต่ละเขตละติจูดซึ่งมีผลต่อการได้รับแสงหรือมุมของรังสีตกกระทบจากดวงอาทิตย์ ระยะเวลาในการได้รับแสง ทำให้เกิดการแปรผันของลมฟ้าอากาศตามมา และทำให้เกิดความแตกต่างกันในพิสัยของอุณหภูมิของแต่ละพื้นที่บนโลก เช่น ในเขตละติจูดต่ำมักมีอากาศร้อน และกึ่งโซนร้อน ส่วนบริเวณละติจูดสูงมีอากาศหนาวเย็นกว่า ลักษณะของพื้นดินและพื้นน้ำ (Land and Water Area) ลักษณะการกระจายตัวของพื้นดินและพื้นน้ำบนผิวโลก มีผลต่อการรับและคายความร้อน ของพื้นดินและพื้นน้ำที่มีความแตกต่างกัน เช่น พื้นดินจะรับและคายความร้อนได้เร็วกว่าพื้นน้ำ ทำให้พื้นดินเย็นเร็วกว่าพื้นน้ำ ทำให้อุณหภูมิของอากาศบนพื้นดินมีการเปลี่ยนแปลงเร็วกว่าพื้นน้ำ และมีผลทำให้สภาพภูมิอากาศภาคพื้นดินที่อยู่ลึกจากชายฝั่งทะเลเข้าไปมากมีลักษณะอากาศที่แตกต่างกันมาก ได้แก่ ในฤดูหนาวอากาศหนาวจัด และในฤดูร้อนอากาศร้อนอบอ้าวมากกว่าลักษณะภูมิอากาศชายฝั่งทะเล ความกดอากาศและลม (Wind and Pressure) จากความแตกต่างระหว่างที่ตั้งในละติจูดต่างกัน ความแตกต่างระหว่างพื้นดินและพื้นน้ำ ทำให้มีผลต่อการถ่ายเทอากาศและการเคลื่อนที่ของอากาศแตกต่างกัน อากาศที่เคลื่อนที่มีผลต่อการถ่ายเทความร้อนเย็น การควบคุมอุณหภูมิของพื้นโลก โดยการพาความร้อนจากบริเวณหนึ่งไปยังบริเวณหนึ่ง พื้นผิวโลกมีขนาดที่แตกต่างกันจึงได้รับความร้อนและความเย็นไม่เท่ากัน นาดของพื้นที่จึงสัมพันธ์กับความกดอากาศ เช่น ในเขตละติจูดกลางจะมีลมฝ่ายตะวันตกพัดอยู่เป็นประจำ ส่วนในเขตละติจูดต่ำจะมีลมฝ่ายตะวันออกพัดอยู่เป็นประจำเช่นกัน กระแสน้ำในมหาสมุทร (Ocean Current) กระแสน้ำในมหาสมุทรทั้งกระแสน้ำอุ่นและกระแสน้ำเย็น มีผลต่อการนำพาความร้อนและความเย็น ซึ่งมีผลต่ออุณหภูมิและปริมาณน้ำฝนของพื้นที่ชายฝั่งทะเลเป็นอันมาก เช่น พื้นที่บริเวณใดที่มีกระแสน้ำอุ่นไหลผ่านลักษณะภูมิอากาศจะมีความชุ่มชื้น หรือบริเวณใดที่มีกระแสน้ำเย็นไหลผ่านลักษณะอากาศจะมีอุณหภูมิลดต่ำลงและมีความแห้งแล้งกว่า ดังนั้นลักษณะภูมิอากาศของพื้นที่ที่มีกระแสน้ำอุ่นหรือกระแสน้ำเย็นไหลผ่านจึงมีความแตกต่างไปจากบริเวณอื่นที่ตั้งอยู่ในเขตละติจูดเดียวกัน หรือบริเวณพื้นที่ที่อยู่ลึกเข้าไปในพื้นแผ่นดิน ตำแหน่งที่ตั้งทางภูมิศาสตร์และลมประจำที่พัดผ่าน (Location) ที่ตั้งทางภูมิศาสตร์และลมประจำที่พัดผ่าน มีความเกี่ยวข้องกับพื้นดินและพื้นน้ำดังที่ได้กล่าวมาแล้วคือ ลมประจำที่พัดจากภาคพื้นสมุทรเข้าไปยังภาคพื้นทวีปจะทำให้บริเวณที่ตั้งรับลมมีลักษณะอากาศชุ่มชื้น ในทางตรงกันข้ามถ้าที่ตั้งอยู่ในบริเวณที่ลมประจำที่พัดผ่านจากภาคพื้นทวีปออกไปยังภาคพื้นสมุทรจะทำให้พื้นที่ดังกล่าวมีสภาพที่แห้งแล้งมากกว่า และนอกจากนั้นในด้านตำแหน่งที่ตั้งที่เกี่ยวข้องกับความสูงต่ำของลักษณะภูมิประเทศ เช่น การทอดตัวของแนวเทือกเขาสูงที่ขวางกั้นทิศทางลมประจำ จะมีผลต่อลักษณะภูมิอากาศทางด้านต้นลมของภูเขาและด้านปลายลมของภูเขาแตกต่างกันไป กล่าวคือ ด้านต้นลมของภูเขาที่ได้รับอิทธิพลจากลมประจำถิ่นภาคพื้นสมุทรจะมีลักษณะภูมิอากาศอบอุ่นและชุ่มชื้นมากกว่าด้านปลายลมซึ่งมักมีอากาศร้อนและแห้งแล้ง ส่วนที่ตั้งที่มีระดับความสูงต่ำต่างกัน แม้ว่าจะอยู่ในเขตละติจูดเดียวกันก็ตามจะมีลักษณะภูมิอากาศที่ไม่เหมือนกัน โดยที่ตั้งที่มีระดับความสูงมากกว่าจะมีลักษณะอากาศหนาวเย็นมากกว่าที่ตั้งที่มีระดับความสูงน้อยกว่า

Chapter 6 Earth Dynamic Lithosphere

โครงสร้างของเปลือกโลก

เราทราบมาแล้วว่าโลกมีสัณฐานเกือบกลม หรือทรงรีแห่งการหมุน โดยขั้วทั้งสองมีการยุบตัวลงอันเนื่องมาจากแรงเหวี่ยงจากการหมุนของโลก และพื้นผิวของเปลือกโลกยังมีระดับความสูงที่แตกต่างกันรวมถึงพื้นมหาสมุทร จุดที่สูงที่สุดของโลกอยู่บริเวณเทือกเขาหิมาลัยที่ยอดเขาเอเวอร์เรสต์ ที่มีความสูงประมาณ 8,848 เมตร จากระดับน้ำทะเลปานกลาง1 และจุดที่ลึกที่สุดของพื้นมหาสมุทรอยู่ที่ร่องลึกมาเรียนา ความลึกประมาณ 10,997 เมตร จากระดับน้ำทะเลปานกลาง นักวิทยาศาสตร์สามารถสันนิษฐานโครงสร้างและองค์ประกอบของเปลือกโลกได้จากการศึกษาทางด้านคลื่นความสั่นสะเทือนที่เกิดจากแผ่นดินไหว การทดลองในท้องปฏิบัติการโดยการศึกษาถึงคุณสมบัติของคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านหินต่าง ๆ ตลอดจนกิจกรรมการทำเหมืองแร่ของมนุษย์ การขุดเจาะเปลือกโลกในระดับลึก โดยใช้วิธีการศึกษาทางธรณีฟิสิกส์ ทำให้มนุษย์ได้รับความรู้อย่างยิ่งเกี่ยวกับโครงสร้างของโลก ว่าโลกประกอบด้วยชั้นโครงสร้างที่มีคุณสมบัติทางฟิสิกส์ และเคมีเฉพาะในแต่ละชั้น โดยแบ่งออกเป็น 3 ชั้น คือ เปลือกโลก (Crust) คือส่วนของแข็งชั้นนอกสุด มีความหนาประมาณ 16 - 40 กิโลเมตร ได้แก่ ส่วนที่เป็นทวีปทั้งหมด ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 ส่วน ได้แก่ ไซอัล (Sial) เป็นส่วนที่แข็งโครงสร้างของหินเปลือกโลก ได้แก่ หินแกรนิต มีแร่ธาตุประเภท ซิลิคอน และอลูมิเนียม เป็นส่วนประกอบหลัก พบได้ทั่วไปบริเวณเปลือกโลกส่วนที่เป็นทวีป มีความหนาประมาณ 16 - 40 กิโลเมตร และไซมา (Sima) เป็นส่วนที่มีความหนาประมาณ 8 กิโลเมตร ถัดจากไซอัลลงมามีหินบะชอลต์เป็นองค์ประกอบหลัก และประกอบไปด้วยแร่ซิลิคอน เหล็ก และแมกนีเซียม พบทั่วไปบริเวณเปลือกโลกที่เป็นพื้นมหาสมุทรตอนล่าง และบริเวณรอยแยกของเปลือกโลกส่วนที่เป็นภูเขาไฟ เปลือกโลกชั้นใน หรือชั้นของหินหลอมละลาย (Intermediate Zone) เป็นชั้นที่อยู่ถัดจากเปลือกโลกลงไป มีความร้อน ความกดดันและความหนาแน่นสูง ความหนาประมาณ 2,895 กิโลเมตร เป็นชั้นของหินหลอมละลาย เนื่องจากเราพบแร่ประเภทออลิวัน ซึ่งเป็นแร่ที่มีซิลิเกตของเหล็กและแมกนีเซียมรวมตัวกัน เป็นองค์ประกอบอยู่ในหินดูไนต์ เรามักพบหินประเภทนี้ปะปนออกมากับการระเบิดของภูเขาไฟ ซึ่งหินชนิดนี้โดยมากเราไม่พบบนเปลือกโลก เปลือกโลกในชั้นนี้มีการเคลื่อนตัวของหินหลอมเหลวตลอดเวลาอันเนื่องมาจากการพาความร้อน แก่นโลก (Core) เป็นส่วนที่อยู่ภายในสุดของโลก มีรัศมีประมาณ 3,475 กิโลเมตร เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า "แก่นพิภพ" แบ่งออกเป็น 2 ส่วน ได้แก่ ชั้นนอกสุดของแก่นโลก (Outer Core) มีคุณสมบัติเป็นของเหลวของหินหลอมละลายคล้ายคลึงกับชั้นกลาง แต่องค์ประกอบหลักของแร่ธาตุ ได้แก่ เหล็ก และนิเกิล เป็นส่วนประกอบ ชั้นในสุดของแก่นโลก (Inner Core) มีคุณสมบัติเป็นของแข็งที่มีสภาพเป็นผลึก เนื่องมาจากภายใต้อุณหภูมิและความกดดันที่สูงมาก ประมาณ 3 - 4 ล้านเท่าของความกดอากาศ ณ ระดับน้ำทะเล จากโครงสร้างดังกล่าวของเปลือกโลกที่ประกอบไปด้วยส่วนต่างๆ ซึ่งจัดเป็นองค์ประกอบพื้นฐานที่รวมกันเป็นมวลของโลก ส่วนประกอบของเปลือกโลกนับเป็นแหล่งกำเนิดของสิ่งมีชีวิต ทรัพยากรธรรมชาติ และปรากฏการณ์ต่าง ๆ โดยมีส่วนประกอบที่สำคัญ ได้แก่ ดิน (Soil) เป็นวัตถุที่ปกคลุมผิวโลกชั้นบาง ๆ ประกอบด้วย อินทรีย์วัตถุ และอนินทรียวัตถุ หิน (Rock) แบ่งเป็น หินอัคนี หินชั้น และหินแปร มีลักษณะเป็นมวลของแข็ง ประกอบด้วย แร่ธาตุชนิดต่างๆ มากมาย แร่ธาตุ (Mineral) เป็นอนินทรียวัตถุ ที่มีส่วนผสมทางเคมีคงที่ แร่ธาตุส่วนมากเป็นสารประกอบทั้งสิ้น ในแต่ละบริเวณของเปลือกโลกจะมีส่วนประกอบเหล่านี้แตกต่างกันไปตามสภาพการเกิดและการเปลี่ยนแปลงจากปัจจัยต่างๆ ภายนอกโลก

Chapter 7 Weathering & Mass Wasting

การผุพังอยู่กับที่ และปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการผุพังสลายตัวของมวลสาร

ความหมายของการผุพังสลายตัว

ราชบัณฑิตยสถาน,2519 การผุพังอยู่กับที่ (Weathering) เป็นกระบวนการทางธรณีวิทยาที่กระทำต่อพื้นที่ ทั้งส่วนที่อยู่ใต้ระดับน้ำจนขึ้นมาในอากาศ ตามความหมายของราชบัณฑิตยสถาน การผุพังอยู่กับที่ หมายถึง หินที่ผุพังลงด้วยกรรมวิธีทางเคมี จากลมฟ้าอากาศ น้ำฝน และรวมถึงการกระทำของต้นไม้กับแบคทีเรีย ตลอดจนการแตกตัวทางกลศาสตร์ มีการเพิ่มอุณหภูมิและลดอุณหภูมิสลับกันไป

Jackson และ Sherman (1953) ให้ความหมายของการผุพังอยู่กับที่ว่า หมายถึง การเปลี่ยนแปลงส่วนของของแข็งและส่วนประกอบที่เกิดขึ้นในเปลือกโลก ภายใต้อิทธิพลของน้ำและอากาศ

Riche (1945) การผุพังอยู่กับที่ หมายถึง การตอบสนองของวัสดุที่อยู่ในสภาวะสมดุลของธรรมชาติส่วนผิวโลก โดยเฉพาะส่วนใกล้ผิวโลกที่ติดกับบรรยากาศ น้ำ และสิ่งมีชีวิต สมดุลของการผุพังมักเกิดขึ้นแค่ชั่วขณะเท่านั้น เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลานั่นเอง

โดยสรุปแล้ว การผุพังอยู่กับที่ หมายถึง การที่หินเปลือกโลกมีการเปลี่ยนแปลงเพื่อให้มีความสมดุลกับสภาพแวดล้อมใหม่ เป็นกระบวนการทั้งหมดที่ทำให้หินที่ปราศจากสิ่งปกคลุมแตกออกอยู่กับที่โดยการที่หินนั้นกระทบกับน้ำและอากาศ และเกิดการทำปฏิกิริยาทำให้หินนั้นเปลี่ยนสภาพไป อาจมีการแตกออกเป็นก้อนเล็กๆ ซึ่งเป็นกระบวนการเตรียมตะกอนให้กับธรรมชาติที่รอการพัดพาไปตามตัวกระทำอื่นๆ นอกจากนั้นตะกอนที่เกิดจากการผุพังสลายตัวยังมีการเคลื่อนที่เป็นมวลสารไปตามความลาดเอียงของพื้นที่ในรูปแบบของการกลิ้ง การไหล เป็นการเสื่อมสลายตัวของมวลสาร (Mass Wasting)

ความแตกต่างระหว่างการผุพังและการกร่อน มีความแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงโดยการผุพังเป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและขนาดของหินต้นกำเนิดในอันที่จะตอบสนองต่อเงื่อนไขตามสภาพแวดล้อม มีสาเหตุมาจากสภาพทางด้านกายภาพ (Physical) และสภาพทางด้านเคมี (Chemical) โดยอาจเกิดจากสาเหตุใดสาเหตุหนึ่ง หรือเกิดร่วมกันก็ได้ และเป็นกระบวนการผุพังอยู่กับที่ที่ไม่มีการเคลื่อนที่ของมวลสาร เราจึงเรียกว่า การผุพังอยู่กับที่ (Weathering) ส่วนการสึกกร่อน (Erosion) มีเรื่องของการเคลื่อนที่ การเคลื่อนย้ายเข้ามาเกี่ยวข้อง โดยมีการนำพาดินตะกอน เศษชิ้นส่วน หรือการละลายเอาสารละลายต่างๆ ที่ละลายน้ำได้ ออกไปจากแหล่งที่เป็นต้นกำเนิด ซึ่งตัวการในการนำพาไป ได้แก่ การเคลื่อนที่ไปตามแรงโน้มถ่วงของโลก ลม น้ำ เป็นต้น

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการผุพังสลายตัว

ชนิดของหินต้นกำเนิด (Rocks) หินแต่ละชนิดมีกระบวนการเกิดที่แตกต่างกัน และมีแร่ที่เป็นองค์ประกอบหินต่างกันไป มีผลต่อการสลายตัวของมวลสาร (Decomposition) เช่น แร่ควอตซ์ เป็นแร่ที่อยู่ในหินแกรนิต มีการสลายตัวได้ยาก หินแกรนิตจึงมีความทนทานต่อการผุพังมาก นอกจากแร่ที่เป็นส่วนประกอบแล้ว ยังพบว่าโครงสร้างของหินก็มีผลต่อการผุพังเช่นเดียวกัน เช่น หินทราย เกิดจากการตกตะกอนทับถมกันของเศษตะกอนต่างๆ จะมีการผุพังสลายตัวได้เร็วกว่าหินแกรนิตที่เกิดจากมวลหินหนืด เป็นต้น

ความลาดชันของพื้นที่ (Slope) สภาพความลาดชันของพื้นที่ที่มีมาก ประกอบกับสภาพเงื่อนไขทางด้านกายภาพและทางด้านเคมี ส่งผลให้มวลสารมีการผุพัง การเลื่อนหลุด และเคลื่อนตัวออกจากกัน ได้ง่ายและเคลื่อนที่ลงไปตามแรงโน้มถ่วงของโลก แต่ในทางกลับกัน ถ้าสภาพความลาดชันของพื้นที่มีน้อย การผุพังและการเคลื่อนที่มักเกิดได้ช้า ทำให้บริเวณดังกล่าวมีการตกทับถมมากกว่าปกติ เนื่องจากการเคลื่อนตัวมีน้อย

>สภาพภูมิอากาศ (Climate) สภาพภูมิอากาศ ได้แก่ ความร้อน หนาว ความชื้น และอื่นๆ มีผลโดยตรงต่อการเปลี่ยนแปลง โดยเฉพาะเป็นปัจจัยสำคัญในการเร่งให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมี โดยสภาพการผุพังอยู่กับที่ในเขตร้อนชื้นมักเกิดได้ดีกว่าในเขตหนาวเย็น เช่น เขตภูมิอากาศร้อนชื้นที่มีลักษณะภูมิประเทศแบบหินปูน มักเกิดการผุพังอันเนื่องมาจากปฏิกริยาทางเคมีที่น้ำฝนรวมตัวกับก๊าซในบรรยากาศมีสภาพเป็นกรด สามารถละลายหินปูนได้ดี เป็นต้น

พืช (Vegetation) บริเวณที่มีพืชพรรณหนาแน่นจะเกิดการผุพังจากรากของพืชที่ชอนไชไปตามรอยแยกและใน ขณะเดียวกันพืชจะดูดความชื้นและแร่ธาตุจากดิน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง โครงสร้างทางเคมีในเนื้อดิน ในขณะเดียวกันเศษใบไม้ต่างๆ ที่ตกทับถมจะถูกสิ่งมีชีวิตเล็กๆ ย่อยสลายกลายเป็นอินทรีย์สาร เป็นการเพิ่มกรดอินทรีย์ให้แก่ดินได้

ระยะเวลา (Time) ระยะเวลามีผลต่อการผุพังอยู่กับที่เนื่องจากสาเหตุการผุพังอยู่กับที่ทางด้านกายภาพและทาง ด้านเคมี จำเป็นต้องอาศัยระยะเวลา ประกอบกับโครงสร้างและองค์ประกอบของวัตถุต้นกำเนิดที่ต้องการระยะเวลาในการผุพังที่แตกต่างกันไปในแต่ละสภาพแวดล้อม อย่างไรก็ตามความรวดเร็วและความรุนแรงของการผุพังนี้ นอกจากจะขึ้นอยู่กับปัจจัยที่กล่าวมาแล้วข้างต้น ยังเกี่ยวเนื่องกับ ชนิด และขนาดของอนุภาคหิน แร่ ความสามารถในการยอมให้น้ำซึมผ่านได้ และอัตราเร่งในธรรมชาติของแต่ละพื้นที่ในโลกที่แตกต่างกัน ล้วนเป็นปัจจัยที่มีผลต่อกันทั้งสิ้น

กระบวนการผุพังสลายตัว (Weathering Process) และรูปแบบการผุพังสลายตัว

การผุพังทางกลศาสตร์ (Mechanical Weathering) เรียกอีกอย่างว่าการผุพังทางกายภาพ (Physical Weathering) หรือบางครั้งเรียกว่าการ แตกสลาย (Disintegration) เป็นกระบวนการผุพังสลายตัวอยู่กับที่ที่ทำให้หินแตกหักกลายเป็นเศษหินขนาดเล็ก และหลุดออกจากมวลหิน ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของหินและแร่ธาตุ เกิดจากปัจจัยที่มากระทำ ดังนี้

น้ำค้างแข็ง (Frost) มักเกิดบริเวณที่มีสภาพอากาศเย็น โดยผลึกน้ำแข็งจะตกลงมาทับถมและละลายตัวสลับกันตลอดเวลา ทำให้เกิดการหดและขยายตัวอันเนื่องมาจากการเปลี่ยนสถานะระหว่างน้ำและน้ำแข็ง มักพบบริเวณที่มีสภาพภูมิอากาศหนาวเย็นสามารถทำให้หินแตกออกจากกันได้

อุณหภูมิ (Temperature) อุณหภูมิร้อนหรือเย็นจะมีผลต่อการยืดและหดตัวของหิน โดยเมื่อได้รับความร้อนจะมีการขยายตัว ขณะเดียวกันความเย็นจะทำให้เกิดการหดตัว หินที่เกิดการขยายตัวและหดตัวสลับกันไปเช่นนี้จะทำให้หินเตกออกเป็นกาบหรือเป็นเม็ดได้ เช่น กรณีเกิดไฟไหม้ป่า และต่อมาเกิดฝนตก จะทำให้หินผุพังได้เร็วมากขึ้นกว่าสภาพปกติ

ความไม่สมดุลของแรงกดดัน (Unloading) จากการศึกษาของนักธรณีวิทยา พบว่าหินอัคนี หรือหินแปรที่อยู่ลึกจากเปลือกโลกลงไปจะอยู่ในสภาวะที่ยืดหรือหดตัวอยู่ตลอดเวลา เมื่อเมื่อภาวะความไม่สมดุลระหว่างหินด้านบนและด้านล่างมีความไม่สมดุลกันจะทำให้มวลของหินด้านบนถูกดันออกเป็นแผ่น (Sheeting Form) โดยกาบของหินที่แตกออกมาจะเป็นแนวขนานกับระนาบผิวโลก ซึ่งการแตกของหินเป็นการปรับตัวเพื่อลดแรงกดดันดังกล่าว

การงอกของผลึกแร่ใหม่ (Crystal Growth) เกิดสืบเนื่องมาจากผลของแรงกดดันทำให้แร่บางชนิดมีสภาพไม่เสถียร เช่น การแตกร่วนของเม็ดแร่บางชนิดกลายเป็น ยิปซั่ม เป็นลักษณะการเปลี่ยนแปลงของปริมาตรไปเป็นแร่ชนิดใหม่ จะเกิดขึ้นในอัตราที่แตกต่างกันตามชนิดของแร่ สุดท้ายจะทำให้เม็ดแร่หลุดหลวมและทำให้มวลแตกออกจากกัน

กิจกรรมของสิ่งมีชีวิต (Activity) เช่น การชอนไชของรากพืช สัตว์ประเภทต่างๆ ที่ขุดรูอยู่ ทำให้ดินแตกร่วน ผสมคลุกเคล้ากัน และทำให้แร่ธาตุต่างๆ มีการผุพัง เป็นต้น และกิจกรรมของมนุษย์ เช่น การขุดอุโมงค์ การตัดถนน การทำเหมืองแร่ และการเพาะปลูก เป็นต้น

Chapter 8 Ground Water

แหล่งน้ำธรรมชาติบนโลก

แหล่งน้ำธรรมชาติของเปลือกโลก และที่ผิวของโลกแบ่งออกเป็น 4 ประเภท คือ แหล่งน้ำในบรรยากาศ (Atmospheric Water) ได้แก่ สถานะไอน้ำ เช่น เมฆ หมอก สถานะของเหลว ได้แก่ ฝน และน้ำค้าง และสถานะของแข็ง ได้แก่ หิมะ และลูกเห็บ เป็นต้น แหล่งน้ำผิวดิน (Surface Water) ได้แก่ น้ำในบรรยากาศที่กลั่นตัวเป็นหยดน้ำและตกลงสู่ผิวโลก ไหลลงมาขังตามแอ่งที่ต่ำ เช่น หนอง บึง แม่น้ำ ทะเล ทะเลสาบ เป็นต้น แหล่งน้ำใต้ดิน (Ground Water) เป็นน้ำที่ไหลซึมผ่านชั้นดิน และหิน ลงไปสะสมตัวอยู่ตามช่องว่างระหว่างอนุภาคดินและหิน น้ำชนิดนี้มีประโยชน์มาก และเป็นตัวการสำคัญในการควบคุมการแพร่กระจายพรรณพืช ตลอดจนเป็นตัวทำละลาย และตกตะกอนเป็นสารประกอบหลายอย่างใต้พื้นดิน น้ำที่เป็นส่วนประกอบทางเคมี (Chemical Water) ได้แก่ น้ำที่เป็นองค์ประกอบทางเคมี หรือเป็นองค์ประกอบในแร่ หิน และดิน และแหล่งน้ำในบรรยากาศ จะเกิดการเปลี่ยนแปลงของน้ำที่เป็นส่วนประกอบทางเคมี เช่น การเย็นตัวลงของหินอัคนี การผุพังของแร่ การเปลี่ยนแปลงจนมีปริมาณน้ำมากบนผิวโลก และใช้ระยะเวลายาวนานมาก (อภิสิทธิ์ เอี่ยมหน่อ ,2525.)

น้ำผิวดิน (Surface Water) น้ำผิวดินเป็นองค์ประกอบหนึ่งของวัฏจักรของน้ำเกิดจากน้ำฝนที่ตกลงมามีการสะสมตัวกันอยู่บริเวณพื้นผิวดิน ซึ่งฝนที่ตกลงมาในระยะแรกน้ำมักจะซึมลงไปในดินก่อนจนกระทั่งดินอิ่มตัวแล้วจึงมีน้ำแช่ขังอยู่ตามลุ่มน้ำหรือแหล่งน้ำขนาดเล็ก ลักษณะการไหลของน้ำผิวดินบนโลกแบ่งเป็นลักษณะการไหลแบบแผ่ซ่าน (Sheet Flow) โดยไหลไปตามความลาดเอียงของพื้นผิว และมีระดับความลึกไม่มาก ประเภทที่สอง คือ การไหลตามร่อง (Channel Flow) หรือเป็นลักษณะการไหลของน้ำไปตามลำธาร ซึ่งเป็นน้ำผิวดินที่ดังที่ได้ศึกษามาแล้ว น้ำผิวดินนับเป็นแหล่งน้ำที่มีประโยชน์มากต่อมนุษย์ ในด้านการดำรงชีวิต แหล่งน้ำผิวดิน ออกจากจะเป็นส่วนของน้ำฝนที่ตกลงสู่ผิวดินแล้วยังหมายรวมถึงส่วนของน้ำที่ไหลล้นออกจากใต้ดินเข้ามาสมทบด้วย ปริมาณของน้ำผิวดินจะมากหรือน้อยก็ขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำฝนที่ตกลงมายังพื้นที่นั้น ๆ ด้วย สำหรับลักษณะน้ำผิวดินทั่วไปเราสามารถแยกพิจารณาได้ดังนี้ อ่างเก็บน้ำ (Reservoir) เป็นแหล่งน้ำผิวดินประเภทที่รองรับน้ำจากน้ำฝนที่ไหลจากพื้นที่ที่สูงกว่าลงมารวมกันในอ่างเก็บน้ำ ดังนั้นอ่างเก็บน้ำเราหมายถึง ทะเลสาบน้ำจืด ที่สร้างขึ้นโดยการก่อสร้างเขื่อนขวางปิดกั้นลำน้ำธรรมชาตินั่นเอง แม่น้ำ , ลำคลอง (Stream and River) แหล่งน้ำผิวดินประเภทนี้เกิดจากการเซาะพังของลำคลองหรือแม่น้ำในเวลาเดียวกัน แหล่งน้ำผิวดินประเภทนี้มักไหลตามความลาดชันของสภาพภูมิประเทศลงสู่ทะเล น้ำผิวดินอื่น ๆ (Other) ได้แก่ ระดับน้ำผิวดินที่มีการแช่ขังอยู่เกือบจะไม่มีทางระบายออกไปสู่บริเวณอื่น ๆ และมีพืชน้ำขึ้นผสมปะปนอยู่ โดยเฉพาะบริเวณน้ำตื้น เช่น “มาบ” หรือ “ที่ลุ่มน้ำขัง” (Swamp) พบมากบริเวณที่ราบภาคกลางของไทย “ที่ลุ่มชื้นแฉะ” (Marsh) หมายถึง พื้นที่ที่มีระดับน้ำตื้น ๆ พอที่พืชน้ำจะขึ้นได้อย่างกระจัด กระจายทั่วไป แต่จะมีความหนาแน่นไม่มากนัก “พรุ” (Bog) เป็นบริเวณแหล่งน้ำผิวดินที่ชื้นแฉะมีพืชน้ำขึ้นปกคลุมหนาแน่น พืชบางส่วนที่ ตายจะสะสมตัวอยู่ใต้น้ำ บางส่วนกลายเป็นโคลนหนามีซากพืชสัตว์ทับถม เช่น บริเวณพรุบาเจาะ จังหวัดนราธิวาส เป็นต้น

ความชื้นในดิน (Soil Moisture) นอกจากน้ำที่ปรากฏอยู่บนผิวดินตามอ่างเก็บน้ำ ทะเลสาบ และอื่น ๆ แล้ว ยังมีความชื้นที่เกาะอยู่ตามเม็ดดิน ซึ่งความชื้นเหล่านี้เกิดจากการซึมของหยดน้ำลงดินและถูกดูดซับโดยอนุภาคของดินไว้ ความชื้นดังกล่าวอยู่ในดินจนกระทั่งเกิดการระเหยหรือถูกดูดซับโดยรากพืชนำไปใช้ ตามปกติความชื้นในดินจะมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำฝน และอัตราการระเหยของน้ำและขึ้นอยู่กับความจุน้ำของในดิน (Field of Capacity of Water) ซึ่งอยู่กับประเภทของเนื้อดิน เช่น ดินทรายจะมีความจุน้ำของดินต่ำสุด ส่วนดินเหนียวจะมีความจุน้ำสูงสุด ทั้งนี้ความหยาบของเนื้อดินจะยอมให้น้ำผ่านได้ง่ายกว่าเนื้อดินที่ละเอียด น้ำใต้ดิน (Ground Water) น้ำใต้ดิน หมายถึง น้ำที่มีอยู่ในชั้นดินบนผิวโลก ขังอยู่ในช่องว่างระหว่างดินและหิน ซึ่งต้นกำเนิดของน้ำใต้ดินจะมาจากน้ำในบรรยากาศและจากน้ำผิวดินต่าง ๆ โดยปกติคุณภาพของน้ำใต้ดินมักมีคุณภาพดี อันเนื่องมาจากการถูกกรองด้วยชั้นดินและหิน แต่อาจมีแร่ธาตุและสารเคมีบางชนิดเจือปนอยู่ในปริมาณมากกว่าน้ำผิวดิน น้ำใต้ดินเป็นส่วนหนึ่งของน้ำฝนที่ตกลงมายังผิวโลก และไหลซึมลงไปตามชั้นดินลงไปถึงชั้นที่น้ำมีการสะสมตัวรวมกัน จึงมีผลทั้งในแง่ของการละลาย การพัดพา การทับถม โดยน้ำใต้ดินมีการกระทำเพียงสองชนิดคือ การกษัยการ และการทับถม ซึ่งเกิดจากการไหลซึมผ่านชั้นดินและหินลงไป ในบางพื้นที่น้ำใต้ดินจะมีการไหลเหมือนกับน้ำบนผิวดินเพียงแต่ว่าอยู่ลึกจากผิวดินลงไป ซึ่งมักพบเสมอในบริเวณที่เป็นถ้ำ ฤดูกาลก็เป็นปัจจัยหนึ่งที่สำคัญต่อการพัดพาของน้ำใต้ดิน เนื่องจากมีน้ำหลากมาก ทำให้เกิดการพัดพา การกษัยการมากขึ้นตามไปด้วย ดังนั้นน้ำใต้ดินจัดว่าเป็นกระบวนการระบายน้ำออกจากผิวดินได้อีกแบบหนึ่งเช่นกัน

ลักษณะของน้ำใต้ดิน

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อน้ำใต้ดิน ดังที่ได้กล่าวมาแล้วว่ากำเนิดของน้ำใต้ดินจะมาจากน้ำในบรรยากาศ ซึ่งขึ้นอยู่กับอัตราการ ไหลซึมลงดิน โดยจะมากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับปัจจัยดังต่อไปนี้ ช่วงเวลาที่มีฝนตก (Time) หมายถึง ถ้าช่วงเวลาที่มีฝนตกสั้น น้ำจะไหลผ่านผิวดินไปอย่างรวดเร็ว ปริมาณการไหลซึมลงดินของน้ำจะต่ำ และซึมลงได้น้อย แต่ถ้ามีฝนตกเป็นเวลานาน และเบา ๆ ัตราการไหลซึมจะมีมากกว่า ความลาดชันของพื้นที่ (Slope) ถ้าพื้นที่มีความลาดชันมากน้ำจะไหลไปบนดินมากกว่าที่จะซึมลงดิน ความโพรกตัวของดินและหิน (Porosity) หมายถึง อัตราส่วนระหว่างปริมาตรของช่องว่างในหินก้อนหนึ่งกับปริมาตรทั้งหมดของหินก้อนนั้น โดยค่าความโพรกตัว แสดงเป็นร้อยละ ความโพรกตัวจะขึ้นอยู่กับรูปร่าง ขนาด การวางตัวของหินและเศษแร่ที่ประกอบตัวกันเป็นหิน ความฟ่ามของดินและหิน (Permeability) หมายถึง ความสามารถในการที่ยอมให้น้ำไหลผ่านหินที่มีความฟ่ามสูง คือ หินที่น้ำไหลผ่านได้เร็ว รือความฟ่ามขึ้นอยู่กับนาดของช่องว่าง ไม่ใช่ปริมาตรของช่องว่าง ปริมาณของต้นไม้ ต้นไม้จะช่วยชะลอการไหลของน้ำผิวดินให้ช้าลง ซึ่งจะช่วยให้ปริมาณน้ำไหลซึมลงดินได้มากขึ้น ความลาดเทของชั้นหิน ที่น้ำใต้ดินไหลอยู่ น้ำใต้ดินจะไหลได้ดีไปตามชั้นหินที่มีความฟ่ามสูง โดยเฉพาะถ้าชั้นดินที่อยู่ถัดไปมีความแน่นทึบสูง น้ำจะไหลเฉพาะชั้นหินเนื้อฟ่ามนั้น และถ้าชั้นหินมีความลาดเทมากน้ำจะไหลได้เร็ว

ลักษณะของแหล่งน้ำใต้ดิน เราแบ่งน้ำใต้ดิน หรือ เขตน้ำใต้ดิน (Zone of Subsurface water) ออกเป็นสองเขต คือ เขตมีอากาศแทรกในชั้นหิน และเขตอิ่มตัว โดยสามารถพิจารณาได้ดังนี้ เขตที่มีอากาศแทรกในชั้นหิน (Zone of Aeration) เป็นเขตที่ปริมาณของน้ำใต้ดินมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา เป็นชั้นที่มักอยู่ใต้ผิวดินในระดับตื้น ระดับน้ำจะแปรเปลี่ยนไปตามฤดูกาล เช่น ฤดูแล้งระดับน้ำจะลึกกว่าฤดูฝน จัดเป็นประเภทชั้นให้น้ำแบบเปิด (Unconfied Aquifers) เขตนี้เป็นตอนที่น้ำจากผิวดินไหลผ่านลงสู่เบื้องล่าง โดยเขตนี้เราสามารถแบ่งออกเป็น 3 เขตย่อย คือ เขตความชื้นในดิน (Belt of Soil Moisture) ซึ่งเป็นบริเวณที่รากพืชหยั่งราก และสามารถดูดซึมนำน้ำไปใช้ได้ โดยพืชดูดซึมความชื้นจากดิน แล้วปล่อยให้ระเหยกลายเป็นไอสู่บรรยากาศ หรือบางครั้งความชื้นในดินจะระเหยสู่บรรยากาศโดยตรง เขตชั้นกลาง อยู่ระหว่างเขตความชื้นในดิน และเขตน้ำซึม น้ำในเขตนี้จะเกาะ ดินด้วยแรงดึงดูดระหว่างอนุภาค จึงมีการเคลื่อนไหวของน้ำน้อยมาก เว้นแต่ในระยะที่มีปริมาณน้ำฝนมาก ช่วงกลางจึงเป็นทางผ่านของน้ำไปสู่เขตที่ลึกกว่า เขตน้ำซึม (Capillary Fringe) เป็นบริเวณที่ได้รับน้ำจากเขตอิ่มตัวมีความหนาตั้งแต่ 2-3 เซนติเมตร ถึง 2-3 เมตร ลักษณะคล้ายกระดาษซับน้ำที่จะมีน้ำจากเขตที่อยู่เบื้องล่างซึมขึ้นมาตามแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของดินหรือหินกับน้ำ เขตอิ่มตัว (Zone of Saturation) เป็นเขตที่มีน้ำใต้ดินขังอยู่เต็มทุกช่องว่างในเนื้อดิน เราเรียกน้ำในเขตนี้ว่าเป็นน้ำใต้ดิน โดยยึดระดับบนสุดของระดับน้ำ ณ เขตนี้เป็นระดับน้ำใต้ดิน (Water Table) โดยชั้นดินหรือชั้นหินที่มีปริมาณน้ำมากจนอิ่มตัวและมีปริมาณมากพอที่พืชสามารถนำขึ้นมาใช้ได้ ชั้นให้น้ำในเขตอิ่มตัวนี้เราเรียกว่า ชั้นให้น้ำแบบปิด (Confined Aquifers) มักอยู่ในระดับลึก มีชั้นหินหนาปิดปกคลุมด้านบนไว้ ทำให้น้ำในชั้นนี้มีความดัน มลพิษจากพื้นดินไม่สามารถปนเปื้อนลงไปได้ แต่อาจมีแร่ธาตุบางอย่างปะปนอยู่ ชั้นให้น้ำแบบปิดนี้อาจมีหลายชั้นสลับกันไป ระดับน้ำใต้ดิน (Water Table) คือผิวบนของเขตอิ่มน้ำ หมายถึงระดับของน้ำใต้ดินที่เกิดขึ้น เนื่องจากการสะสมน้ำใต้ดินที่ไม่อาจซึมต่อไปได้ แต่ระดับน้ำใต้ดินจะไม่คงที่แน่นอน สามารถมีการเปลี่ยนแปลงได้ตามฤดูกาล เช่น ในบริเวณภูเขาที่มีฝนตกสม่ำเสมอ ระดับน้ำใต้ดินอาจอยู่ลึก 2-3 เมตร ถึงหลายร้อยเมตรใต้ผิวดิน ส่วนในแถบภูมิอากาศร้อนและแห้งแล้งที่มีฝนตกน้อยและมีการระเหยกลายเป็นไอมาก ระดับน้ำใต้ดินจะอยู่ลึกมาก ส่วนบริเวณใกล้ลำธารแม่น้ำ ทะเลสาบหรือแหล่งน้ำอื่นๆ ระดับน้ำใต้ดินจะอยู่ใกล้ผิวดินมาก และระดับน้ำใต้ดินจะลาดเอียงใกล้แหล่งน้ำที่อยู่ใกล้มาก

ชั้นหินอุ้มน้ำใต้ดิน (Ground water Aquifers) ชั้นหินอุ้มน้ำ (Aquifers) คือ หิน หรือ ตะกอนที่น้ำบาดาลสามารถซึมผ่านได้ เช่น ชั้นกรวด ทราย เนื่องจากการวางเรียงตัวของเม็ดทรายมีช่องว่างขนาดเล็กๆ กว่าช่องว่างของการเรียงตัวของชั้นกรวด การสะสมตัวของน้ำจึงน้อยกว่า ส่วนหินอัคนีและ หินแปร หินดินดาน เนื้อหินแน่นเกินกว่าจะเป็นชั้นหินอุ้มน้ำ ชั้นหินอุ้มน้ำมี 2 ประเภท ดังนี้ ชั้นหินให้น้ำแบบเปิด (Unconfined Aquifers) เป็นชั้นหินที่มีน้ำบาดาลอยู่ในเขตอิ่มน้ำ มีระดับผิวน้ำเป็นระดับน้ำใต้ดิน และไหลไปตามแนวเทของชั้นหิน สำหรับการขุดเจาะบ่อน้ำบาดาล และใช้น้ำจากชั้นหินอุ้มน้ำปกตินี้ ถ้าขุดบ่อบาดาลตื้นเกินไป มีโอกาสจะขาดแคลนน้ำได้ แต่ถ้าขุดลึกจะได้น้ำใช้ตลอดปี ทั้งนี้ขึ้นกับชนิดของหิน และรอยแตกในเนื้อหิน เช่น ถ้าเป็นหินอัคนีแบบเนื้อสมานแน่น และหินแปร แม้ว่าจะเป็นหินที่ไม่ยอมให้น้ำซึมผ่าน แต่ถ้ามีรอยแตกในหินมากเป็นที่สะสมตัวของน้ำ บ่อน้ำใต้ดินจะมีน้ำใช้ เป็นต้น ชั้นหินให้น้ำแบบปิด (Confine Aquifer) เป็นชั้นหินให้น้ำภายใต้แรงดัน โดยชั้นหินอุ้มน้ำอยู่ระหว่างชั้นหินเนื้อทึบที่ไม่ยอมให้น้ำซึมผ่าน ประกบอยู่ทั้งด้านบนและด้านล่าง จัดเป็นชั้นหินที่อยู่ภายใต้ความกดดันอันเนื่องมาจากน้ำหนักของหินที่กดทับ และน้ำหนักของน้ำในชั้นหินเดียวกันที่อยู่ต่างระดับกัน บางครั้งแรงดันมาก เมื่อเจาะจะมีน้ำไหลพุ่งมาเหนือปากบ่อ เรียกว่าบ่อน้ำพุ(Flowing Well) และเนื่องจากน้ำบาดาลจากชั้นหินอุ้มน้ำประเภทนี้มักอยู่ในระดับลึก สามารถนำมาใช้บริโภคได้ แต่อาจมีคุณสมบัติเป็นน้ำกระด้าง เนื่องจากมีปริมาณแร่ธาตุละลายปนอยู่มาก

สำหรับชนิดของหินที่เป็นชั้นหินอุ้มน้ำนั้น เนื่องจากหินทุกชนิดมีความสามารถในการให้น้ำแตกต่างกัน เนื่องจากสภาพทางธรณีวิทยาที่มีความแตกต่างกัน สามารถแยกพิจารณาได้ ดังนี้ หินตะกอน เป็นหินที่ไม่มีการประสานตัวแน่นเป็นหินแข็ง เช่น ตะกอนที่สะสมตัวตามแอ่ง ที่ราบ หุบเขา ธารน้ำ ซึ่งจากการศึกษาพบว่า ชั้นหินอุ้มน้ำทั่วโลกร้อยละ 90 เป็นพวกตะกอนร่วน เช่น ทราย กรวด และพวกตะกอนเศษหินริมแม่น้ำ เป็นต้น หินกรวดมน มักมีทรายและเศษหินแทรกระหว่างช่องว่าง หินกรวดขนาดใหญ่ จึงอุ้มน้ำไม่ได้ ยกเว้นแต่น้ำที่แทรกตามรอยแตกของหิน และขึ้นอยู่กับการประสานของเนื้อหินด้วย ถ้าการประสานตัวมีไม่มากอาจจะพอมีน้ำบ้างไม่มากนัก หินทราย โดยทั่วไปมีความพรุนและสภาพการซึมน้ำมีมาก เนื่องจากมีความสามารถในการกักเก็บน้ำน้อย ไม่จัดเป็นชั้นหินอุ้มน้ำ แต่น้ำบาดาลที่พบในหินทรายส่วนใหญ่ได้จากรอยแตกและรอยต่อของชั้นหิน ถ้ามีขนาดใหญ่และมีแนวยาวต่อเนื่องกันจะให้น้ำได้มาก หินดินดาน มีรูพรุนในเนื้อหินมาก แต่ยอมให้น้ำซึมผ่านได้น้อย น้ำจึงไหลผ่านไม่ได้ จึงไม่จัดเป็นชั้นหินอุ้มน้ำ ยกเว้นเนื้อหินดินดานที่มีเนื้อแข็งและเปราะ จึงมีรอยแตกระหว่างเนื้อหินมากพอที่จะดักน้ำบาดาลได้มาก หินปูน เป็นหินแข็ง เปราะ ที่มีเนื้อสมานแน่น ในบางกรณีเมื่อถูกแรงบีบอัดก็จะเกิดรอยแตกในเนื้อหิน หรือเป็นโพรงระหว่างชั้นหิน ถ้ามีน้ำสะสมตัวอยู่สามารถขุดเจาะน้ำมาใช้ได้ ดังนั้นน้ำบาดาลจึงเป็นน้ำที่แทรกตัวอยู่ตามโพรงหินปูนมากกว่า หินแปร หินชนวน และหินชีสต์ เป็นหินที่มีการวางตัวของเนื้อหินเป็นแผ่น มีลักษณะเป็นแผ่นๆ เมื่อถูกแรงบีบอัดให้โค้งงอและแน่น จะทำให้ช่องว่างระหว่างแผ่นมีน้อยมาก จึงมีการสะสมตัวของน้ำน้อย และจากปัญหาความแข็งของชั้นหินจึงยากต่อการขุดเจาะน้ำบาดาลมาก หินอัคนี เช่น หินแกรนิต เนื้อสมานแน่น ไม่มีความพรุน จึงไม่มีการสะสมตัวของน้ำในเนื้อหิน ยกเว้นแต่ตามรอยแตกของหิน แต่ถ้ามีโพรงอากาศที่เกิดในขณะที่หินมีการเย็นตัวลง อาจเป็นโพรงที่น้ำสะสมตัวอยู่ได้

การเคลื่อนที่ของน้ำใต้ดิน การเคลื่อนที่ของน้ำใต้ดินแบ่งออกเป็น 2 แบบ ดังนี้ การไหลตามแนวดิ่ง ซึ่งเป็นการไหลซึมลงดินตามแนวดิ่ง อัตราการไหลจะเร็วหรือ ช้าขึ้นอยู่กับโครงสร้างของชั้นดินและหินว่ามีช่องว่างในเนื้อหินและความสามารถในการยอมให้น้ำซึมผ่าน การไหลตามแนวระดับ เป็นการไหลตามแรงโน้มถ่วงของโลก เช่น การไหลจาก ระดับสูงลงไปสู่ระดับที่ต่ำกว่า อัตราการไหลจะเร็วหรือช้าขึ้นอยู่กับลักษณะภูมิประเทศ และเนื้อหิน เช่น หินเนื้อละเอียดมากอัตราการไหลของน้ำจะไหลได้ช้ามาก แต่ถ้าไหลผ่านโพรง เช่น ถ้ำ ที่ติดต่อกันเป็นทางยาวน้ำใต้ดินจะไหลได้เร็วพอๆ กับการไหลของน้ำผิวดิน โดยสรุปอัตราการไหลจะเร็วหรือช้า ขึ้นอยู่กับความพรุนของเนื้อหิน (Porosity) และความสามารถในการยอมให้น้ำซึมผ่านชั้นหิน (Permeability) นอกจากนี้ การยอมให้น้ำไหลซึมผ่านจะเป็นสัดส่วนกับความลึก เนื่องจากมีแรงกดดันสูง และความลาดชันของพื้นที่ด้วยเช่นกัน

การสำรวจแหล่งน้ำบาดาล การสำรวจแบ่งเป็น 2 แบบ ได้แก่ การสำรวจบนผิวดิน ได้แก่ การสำรวจทางด้านอุทกธรณี โดยสำรวจชนิดหิน สภาพการยอมให้น้ำซึมผ่าน ความ สามารถในการยอมให้น้ำซึมผ่าน โครงสร้างทางธรณีวิทยา ตลอดจนสภาพภูมิประเทศ การสำรวจทางด้านธรณีฟิสิกส์ เช่น การตรวจสอบคุณสมบัติทางด้านกายภาพของหินที่ อยู่ใต้ดิน การหาแหล่งแร่ การศึกษาโครงสร้างของชั้นหิน โดยการวัดค่าความสั่นสะเทือน การวัดความต้านทานกระแสไฟฟ้า เป็นต้น การสำรวจโดยใช้รูปถ่ายทางอากาศ และรูปถ่ายดาวเทียม ศึกษาโครงสร้างของหิน ในบริเวณกว้างๆ เช่น สภาพทางธรณีวิทยา ลักษณะภูมิประเทศ ขอบเขตชุดดินและหิน ขอบเขตลุ่มน้ำ เป็นต้น การสำรวจใต้ดิน ได้แก่ การขุดเจาะสำรวจ การเก็บตัวอย่างหิน มาศึกษา เกี่ยวกับชนิด ความหนา ความลึก ความพรุนของเนื้อหิน ความสามารถในการยอมให้น้ำซึมผ่าน เป็นต้น

Chapter 9 River System & Landforms

แม่น้ำและลำน้ำ

แม่น้ำและลำน้ำ (Stream and River) จัดเป็นแหล่งน้ำผิวดิน (Surface water) ที่ไหลอยู่ในร่องน้ำ มีต้นกำเนิดมาจากน้ำที่ไหลบนแผ่นดิน ในขณะที่ไหลกระแสน้ำหรือการไหลของลำน้ำบางส่วนอาจถูกกักอยู่บนผิวดินเป็นแหล่งน้ำบางส่วน และบางส่วนจะมีการกัดเซาะพื้นดินเป็นร่องเล็กๆ โดยมากมักจะก่อตัวในที่ที่มีความลาดชันและมีปริมาณน้ำที่มากพอสมควร เพราะน้ำที่ไหลแรงจะมีการกัดเซาะสูง ทำให้มีระดับความลึกต่างกัน จำนวนของร่องน้ำที่ไหลมารวมกันจนมากขึ้นทุกที จนกลายเป็นร่องน้ำขนาดใหญ่หรือแม่น้ำ (River) แม่น้ำสายหนึ่งๆ มักจะมีลำน้ำ (Stream) สายย่อยเป็นสาขามากมาย ดังจะได้ศึกษาในรายละเอียดต่อไป สำหรับการกระทำของสำน้ำเป็นกระบวนการในการเกลี่ยผิวดินให้ปรากฏบนพื้นโลก เราเรียกว่ากระบวนการกษัยการ (Erosion) การพัดพา (Transportation) และการทับถม (Deposition) กระบวนการกระทำของลำน้ำหรือน้ำไหลเป็นตัวการสำคัญในการเปลี่ยนแปลงของผิวโลก แต่จะขึ้นอยู่กับความรุนแรงของกระแสน้ำ ตลอดจนสภาพของดินว่าจะมีโอกาสถูกกระทำมากน้อยเพียงใด ทั้งนี้เนื่องจากธารน้ำจะกัดเซาะหรือทับถมตะกอนขึ้นอยู่กับความจำเป็นในการปรับเพื่อรักษาสมดุลระหว่างปริมาณตะกอนที่ต้องพัดพาไปกับพลังที่ธารน้ำมีอยู่ในการพัดพา

ส่วนประกอบของลำน้ำ ลำน้ำมีส่วนประกอบต่างๆ โดยมีส่วนประกอบต่างๆ ดังต่อไปนี้ ต้นน้ำ (Source) เป็นจุดเริ่มต้นของลำน้ำ อาจเกิดจากตาน้ำหรือน้ำที่ไหลซับออก มาจากแหล่งน้ำ หรือสันปันน้ำบนภูเขาก็ได้ ต้นน้ำเป็นบริเวณจุดเริ่มต้นของร่องน้ำหรือลำน้ำ ต้นน้ำมักอยู่ในเขตภูเขาหรือที่สูง ส่วนประกอบของลำน้ำได้แก่ สันปันน้ำ (Divide) เป็นส่วนแบ่งของลุ่มน้ำ โดยสันปันน้ำเป็นส่วนที่สูงที่สุดของสัน เขา เป็นแนวแบ่งการไหลของลำน้ำมาตามความลาดชันของสภาพภูมิประเทศ ลุ่มน้ำ (River Valley) คือพื้นที่บริเวณที่รองรับน้ำฝนที่ตกลงมาและน้ำฝนดังกล่าว จะไหลมารวมกันที่ลำน้ำ เช่น ลุ่มน้ำเจ้าพระยา หรือส่วนหนึ่งของลุ่มน้ำภาคเหนือ ได้แก่ แม่น้ำปิง วัง ยม น่าน เป็นต้น ร่องน้ำ(channel) คือส่วนที่ลึกที่สุดของลำน้ำและเป็นที่รวมของตะกอนขนาดต่างๆ ที่ถูกพัดพามา และเป็นช่องทางการระบายน้ำลงสู่บริเวณที่ต่ำกว่า แคว (Tributary) คือลำน้ำสายย่อยที่เป็นสาขาของแม่น้ำที่ไหลลงมาจากต้นน้ำและ ไหลลงมารวมกันที่ลำน้ำสายหลัก ลำน้ำสาขา (Distributary) เป็นลำน้ำสายย่อยที่ไหลแตกแยกออกจากลำน้ำสายหลัก ออกไป และไหลลงสู่ทะเลและมหาสมุทร ปากน้ำ(Mouth) คือบริเวณที่ร่องน้ำมาบรรจบกับแหล่งน้ำ เช่น ทะเล หรือบริเวณที่ต่ำที่สุดหรือจุดสิ้นสุดของแม่น้ำ โดยทั่วไประดับของท้องน้ำจะอยู่ต่ำกว่าระดับน้ำทะเล น้ำทะเลสามารถไหลเข้ามาในร่องน้ำได้จึงเกิดการผสมกันระหว่างน้ำจืดและน้ำเค็ม เกิดปฏิกริยาทางเคมีทำให้ตะกอนจับตัวกันเป็นก้อนมีขนาดใหญ่ขึ้นและเกิดการตกทับถมกันบริเวณปากแม่น้ำที่เราเรียกว่า “ดินดอนสามเหลี่ยมปากแม่น้ำ” จากส่วนประกอบของสำน้ำดังกล่าวทั้งหมดที่กล่าวมาแล้วนั้นเราเรียกว่า ระบบลำน้ำ (River System) ซึ่งระบบลำน้ำบนพื้นโลกจะแบ่งเป็น 2 ประเภท ได้แก่ ระบบลำน้ำถาวร (Permanent Stream) ซึ่งมีน้ำแช่ขังอยู่ตลอดปี และระบบลำน้ำชั่วคราว(Intermittent Stream) จะมีน้ำแช่ขังอยู่เพียงบางช่วงเวลาเท่านั้น น้ำจะแห้งในฤดูแล้ง

รูปแบบของการระบายน้ำ (Drainage Pattern)

รูปแบบของการระบายน้ำ หมายถึง ลักษณะการระบายน้ำของระบบลำน้ำที่ปรากฏอยู่ใน บริเวณใดบริเวณหนึ่ง อาจมีรูปแบบเป็นเส้นตรง มุมโค้ง และอื่นๆ ซึ่งขึ้นอยู่กับลักษณะทางธรณีวิทยา หรือ ภูมิประเทศบริเวณนั้นๆ ซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดของบริเวณลุ่มน้ำ โครงสร้างของหิน ชนิดของหินดินดานที่รองรับ สภาวะของภูมิอากาศ และสภาพภูมิประเทศ โดยเราสามารถจำแนกรูปแบบการระบายน้ำที่สำคัญได้ ดังนี้

รูปแบบกิ่งไม้ (Dendritic Drainage Pattern) เป็นลักษณะโครงข่ายการระบายน้ำที่ลำน้ำสาขา ไหลลงมารวมกันกับลำน้ำสายหลัก หลักดูคล้ายกับกิ่งไม้ มักเกิดขึ้นในบริเวณที่มีโครงสร้างหินแบบเดียวกันมีเนื้อหินสมานแน่น มุมของลำน้ำที่ไหลมาเชื่อมกันมักเป็นมุมแหลม รูปแบบนี้มักพบได้มาก

รูปแบบมุมฉาก (Trellis Drianage Pattern) เป็นรูปแบบการระบายน้ำที่ปรากฏบนลักษณะภูมิประเทศที่เป็นรอยเลื่อน (Fault) หรือรอยแยก (Joint) ลำน้ำไหลขนานกันมาตามแนวรอยเลื่อนและไหลมารวมกันกับลำธารสายหลักเป็นมุมฉากหรือเกือบฉาก

รูปแบบตั้งฉาก (Rectangular Drainage Pattern) เป็นรูปแบบการระบายน้ำที่ลำธารสายย่อยด้วยกันหรือลำธารสายย่อยกับสายหลักมา สบกันเป็นมุมฉาก นอกจากนี้แนวโค้งของลำน้ำทุกสายในระบบจะเป็นมุมฉากเช่นเดียวกันและจะมีระยะการหักงอของลำน้ำเกือบเท่ากัน ทั้งนี้เนื่องมาจากลักษณะภูมิประเทศ

<

รูปแบบรัศมี (Radial Drainage Pattern) เป็นการระบายน้ำที่ลำน้ำสายหลักและลำน้ำสาขาจะไหลออกไปทุกทิศทาง จากที่สูง ตอนกลาง เช่น รูปแบบการระบายน้ำที่เกิดขึ้นตามลักษณะภูมิประเทศแบบโดม กรวยภูเขาไฟ หรือเนินเขาที่อยู่อย่างโดดเดี่ยว

รูปแบบสับสน (Deranged Drainage Pattern) เป็นการระบายน้ำในบริเวณที่ปกคลุมไปด้วยธารน้ำแข็งที่เกิดขึ้นอย่างไม่มีระเบียบ ทำ ให้รูปแบบการระบายน้ำสับสน เช่น ระบบการระบายน้ำที่ปรากฏในประเทศฟินแลนด์

รูปแบบขนาน (Parallel Drainage Pattern) เป็นลักษณะการระบายน้ำของลำน้ำสายหลัก และลำน้ำสาขามีทิศทางการไหล ขนานกัน หรือเกือบขนานกันไปในแนวทิศทางเดียวกันตลอด

รูปแบบวงแหวน (Annular Drainage Pattern) เป็นระบบการระบายน้ำตามแนวระดับ ซึ่งมีทิศทางการไหลของลำน้ำตามรอยแยกของชั้นหินมีลักษณะเป็นส่วนหนึ่งของวงแหวน หรือเกือบเป็นวงแหวน โดยจะไหลไปรวมกันกับลำน้ำสายหลัก เพื่อระบายลงสู่ที่ต่ำต่อไป มักพบรูปแบบการระบายน้ำแบบนี้บริเวณเชิงเขาของลักษณะภูมิประเทศแบบโดม

อย่างไรก็ตามจากรูปแบบการระบายน้ำทั้งหมดที่ได้กล่าวมาแล้วนั้น เราอาจไม่พบรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งที่สมบูรณ์ในลุ่มน้ำสายใดสายหนึ่ง แต่อาจพบส่วนใดส่วนหนึ่งของลุ่มน้ำหลักเท่านั้น เช่น รูปแบบการระบายน้ำแบบขนาน แบบรัศมี และแบบวงแหวน มักพบอยู่ส่วนใดส่วนหนึ่งในรูปแบบการระบายน้ำแบบกิ่งไม้ ซึ่งถือว่าเป็นรูปแบบการระบายน้ำที่สำคัญและพบอยู่อย่างกว้างขวางเกือบทุกส่วนของโลก

Chehalis River Basin Erosion Hazard 3-D GIS Visualization

Chapter 10 Costal Processes & Landform

ลักษณะภูมิประเทศของทะเลและมหาสมุทร

ทะเลและมหาสมุทรจัดเป็นเปลือกโลกประเภทหนึ่งที่มีลักษณะคล้ายกับแอ่งน้ำและมีน้ำปกคลุมอยู่ สัดส่วนพื้นที่ของมหาสมุทรคิดเป็นพื้นที่ร้อยละ 71 ของเปลือกโลกทั้งหมด มหาสมุทร คือ ส่วนของผิวน้ำที่ถูกล้อมรอบด้วยทวีป ส่วนทะเลหมายถึงส่วนที่เป็นขอบของมหาสมุทร บางส่วนเรียกว่าอ่าวตามสภาพภูมิประเทศ ดังที่ได้ศึกษามาแล้วว่าส่วนของมหาสมุทรเป็นหินจำพวกหินบะซอลต์เป็นส่วนหนึ่งของเปลือกโลกที่เรียกว่า “ไซมา” (Sima) จาการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์พบว่าน้ำที่แช่ขังอยู่ในแอ่งของมหาสมุทรในระยะแรกจะเป็นน้ำจืด แต่เมื่อบนโลกเกิดปรากฏการณ์ฝนตก หยาดน้ำฟ้าจะไหลจากภาคพื้นทวีปทำให้เกิดการชะล้าง การพัดพา และการละลายเอาเกลือแร่ต่างๆ บนโลกให้ลงมาสะสมอยู่ในทะเลติดต่อกันมาเป็นระยะเวลายาวนาน ในขณะเดียวกันน้ำในมหาสมุทรจะมีอัตราการระเหยกลายเป็นไออยู่ตลอดเวลา จึงทำให้สารละลายประเภทเกลือมีความเข้มข้นสูงขึ้นเป็นสาเหตุที่ว่าทำไมน้ำทะเลจึงมีรสเค็ม ประกอบกับการศึกษารายชื่อเกลือแร่ที่ประกอบอยู่ในน้ำทะเลเราพบว่าองค์ประกอบเป็นเกลือคลอไรด์ถึงร้อยละ 55 รองลงมาได้แก่เกลือโซเดียมร้อยละ 31 นอกจากนั้นก็เป็นแร่ธาตุชนิดอื่นๆ อย่างไรก็ตามจากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์พบว่าปริมาณแร่ธาตุที่ละลายในน้ำทะเลจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ สาเหตุประการหนึ่งมาจากมนุษย์สร้างเขื่อนกั้นลำน้ำสาขาต่างๆ ทำให้ปริมาณน้ำจืดที่ไหลลงสู่ทะเลมีปริมาณลดลง

นอกจากนั้นเรายังพบว่าความเค็มของน้ำทะเลที่ระดับน้ำทะเลนั้นแตกต่างกันไปตามที่ต่างๆ โดยทางซีกโลกเหนือน้ำทะเลจะเค็มที่สุดใกล้ๆ กับบริเวณละติจูดที่ 25 องศาเหนือ ส่วนทางซีกโลกใต้เค็มมากที่สุดที่ประมาณละติจูด 20 องศาใต้ เนื่องจากอัตราการระเหยของน้ำทะเลมีมากและหยาดน้ำฟ้าที่ตกลงมามีปริมาณน้อยนั่นเอง สำหรับอุณหภูมิของน้ำทะเลขึ้นอยู่กับการแผ่รังสีความร้อนของดวงอาทิตย์มากที่สุด มีความแปรผันตามระดับความลึก โดยจะมีความแตกต่างกันทั้งในแนวราบ (จากเส้นศูนย์สูตรถึงขั้วโลก) และทางแนวดิ่ง (จากระดับน้ำทะเลลงไปถึงท้องมหาสมุทร) อุณหภูมิพื้นผิวโดยเฉลี่ยในฤดูร้อนแต่ละมหาสมุทรจะแตกต่างกัน โดยมหาสมุทรอาร์กติกมีอุณหภูมิเฉลี่ยต่ำสุด 0 - 5 องศาเซลเซียส และมหาสมุทรอินเดีย อุณหภูมิเฉลี่ยสูงสุด 25 - 27 องศาเซลเซียส สำหรับในแนวราบพบว่าที่บริเวณเส้นศูนย์สูตรอุณหภูมิเฉลี่ยของน้ำทะเลประมาณ 25 องศาเซลเซียส และที่ขั้วโลกประมาณ -2 องศาเซลเซียส (รัชนีกร บุญ-หลง , 2536.)

ลักษณะภูมิประเทศของทะเลและมหาสมุทร ดังที่ได้ศึกษามาแล้วว่าทะเลและมหาสมุทรแบ่งเป็นส่วนของไหลทวีป (Continental Shelf) ลาดทวีป (Continental Slope) ซึ่งจะมีความลาดชันที่แตกต่างกัน โดยไหล่ทวีปเป็นพื้นที่ที่ต่อเนื่องจากทวีปค่อย ๆ ลาดจากชายฝั่งลงไปประมาณ 2 เมตร ต่อระยะทาง 1 กิโลเมตร จนถึงตอนที่ระดับน้ำลึกประมาณ 120 เมตร ส่วนลาดทวีปจะอยู่ถัดจากไหล่ทวีปออกไป และมีความลาดชันมากประมาณ 65 กิโลเมตร ต่อระยะทาง 1 กิโลเมตร ทอดไปถึงระดับน้ำลึกประมาณ 3,600 เมตร แยกพิจารณาดังนี้

Ron Macnab, Geological Survey of Canada (Atlantic)

ไหล่ทวีป (Continental Shelf) เริ่มจากชายฝั่งทะเลไปจนถึงบริเวณพื้นท้องทะเล ไปจนถึงบริเวณที่ท้องทะเลมีการเปลี่ยนระดับความลาดชันที่สูงขึ้น ลักษณะพื้นผิวไหล่ทวีปเป็นร่อง สัน แอ่ง หรือพืดหินปะการัง หรือตะกอนกรวดทราย โคลน เป็นต้น ไหล่ทวีปเป็นบริเวณที่ระดับทะเลมีการเปลี่ยนแปลงอันเนื่องมาจากการเคลื่อนไหวของเปลือกโลก การชะล้างพังทลายบนแผ่นดิน และการตกทับถมของตะกอนในมหาสมุทร

ลาดทวีป (Continental Slope) ต่อเนื่องจากไหล่ทวีปลงไป มีระดับความลึก 2,000 - 3,000 เมตร ต่อเนื่องไปจนถึงเนินลาดเรียบทวีป (Continental Rise) มีความลาดชันประมาณ 1 : 40 ลักษณะเป็นพื้นที่ค่อนข้างแคบ ตามลาดทวีปมักปรากฏภูมิประเทศแบบ "หุบผาชันใต้ทะเล" (Submarine Canyon) มักพบบริเวณใกล้ปากแม่น้ำ ซึ่งเกิดจากการพัดพากัดเซาะบริเวณดังกล่าวให้กลายเป็นร่องลึก และบริเวณเชิงหุบผาชันมักพบ "เนินตะกอนรูปพัดก้นสมุทร" (Abyssal Fans) รูปร่างคล้ายเนินตะกอนที่ถูกพัดพามา หรือดินดอนสามเหลี่ยมปากแม่น้ำ เกิดจากปริมาณตะกอนกรวดทรายที่ถูกพัดพามาตกทับถมกัน

เนินลาดเรียบทวีป (Continental Rise) เป็นบริเวณที่ต่อเนื่องจากลาดทวีปไปจนถึงพื้นราบบาดาล (Abyssal Floor) ความลาดชันสูง 1:100 - 1: 700 ต่อเนื่องกับพื้นราบบาดาล 2.1.4 พื้นราบบาดาล (Abyssal Floor) มีลักษณะเป็นที่ราบเรียบ และลึก เป็นที่สูงต่ำ เกิดจากการตกทับถมของตะกอนต่างๆ ที่พัดพามากับกระแสน้ำ บ้างปรากฏเป็นเนินเขาเตี้ยๆ (Abyssal Hill) ไม่สูงมากพบได้ทั่วไป พื้นราบบาดาลของมหาสมุทรที่เป็นพื้นที่ท้องมหาสมุทรมีลักษณะภูมิประเทศหลากหลายอันได้แก่ สันเขา ที่ราบสูง แอ่ง ภูเขา เช่น สันเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติก ซึ่งทอดยาวจากไอซ์แลนด์ลงมาเกือบถึงทวีปแอนตาร์กติก มีบางตอนสูงขึ้นมาเหนือน้ำทะเลกลายเป็นเกาะ (Island) เช่น หมู่เกาะอะซอรีส หรือหมู่เกาะฮาวาย มหาสุมทรแปซิฟิก ลักษณะภูมิประเทศอื่น ๆ ได้แก่ ภูเขาใต้ทะเล พบที่พื้นท้องมหาสมุทร บางลูกมียอดตัด เรียกว่า “กีโอต์” (Guyout) พบมากบริเวณตอนกลางและด้านตะวันตกของมหาสมุทรแปซิฟิกระหว่างหมู่เกาะมาเรียนากับหมู่เกาะฮาวาย สำหรับยอดเขากีโอต์อยู่ที่ระดับน้ำลึก 1,200-1,800 เมตร เดิมเป็นยอดภูเขาไฟแต่ถูกคลื่นกระทำให้เกิดการสึกกร่อน หรืออาจมีปะการังมาเกาะเหนือยอดเขากลายเป็นเขายอดตัด และต่อมาพื้นท้องมหาสมุทรลดระดับลงต่ำ หรือระดับน้ำทะเลสูงขึ้นจึงจมลงไปอยู่ใต้น้ำ

สันเขากลางมหาสมุทร (Ocean Ridge) เป็นแนวเทือกเขาใต้มหาสมุทร มีพื้นที่ประมาณร้อยละ 28 ของพื้นท้องมหาสมุทร ส่วนของยอดสันเขามีลักษณะเป็น "หุบเขาทรุด" (Rift Valley) ลักษณะเป็นร่องลึก มีความกว้างประมาณ 25 - 50 กิโลเมตร บริเวณหุบเขาทรุดมักเกิดปรากฏการณ์ภูเขาไฟเสมอ เนื่องจากการเคลื่อนตัวของเปลือกโลก และการแทรกตัวของหินหนืดใต้เปลือกโลก จากการศึกษามหาสมุทรของนักสมุทรศาสตร์พบว่า มหาสมุทรแปซิฟิกมีพื้นที่มากที่สุดถึง 180*106 ตารางกิโลเมตร มีความลึกเฉลี่ย 4,028 เมตร รองลงมาได้แก่ มหาสมุทรแอตแลนติก มีพื้นที่ 107*106 ตารางกิโลเมตร ความลึกเฉลี่ย 3,332 เมตร ส่วนความลึกที่สุดของมหาสมุทรที่สำรวจพบ ได้แก่มหาสมุทรแปซิฟิก

Chapter 11 Glacial & Periglacial Processes & Landform

ธารน้ำแข็งบนโลกเกิดขึ้นได้อย่างไร ?

ธารน้ำแข็ง คือ มวลของแข็งที่เคลื่อนที่ไปตามสภาพความลาดชันของแรงโน้มถ่วงของโลก ซึ่งเกิดมาจากการตกทับถมของผลึกหิมะที่ตกลงมาทับถมกันปีแล้วปีเล่า และปริมาณหิมะที่ละลายมีน้อยมากเมื่อเทียบกับหิมะที่ตกลงมาบนโลก หิมะจึงสะสมตัวทับถมกันมากขึ้นเรื่อยๆ หิมะชั้นบนที่หนาขึ้นจะทับถมหิมะชั้นล่าง ทำให้หิมะชั้นล่างซึ่งโดนแรงกดอัดเกิดการตกผลึก กลายเป็นน้ำแข็ง และเมื่อปริมาณหิมะชั้นบนเพิ่มมากขึ้น น้ำหนักของมันจะกดทับมากขึ้นทำให้เกล็ดน้ำแข็งชั้นล่างค่อยๆ ละลาย และเกิดการเคลื่อนตัวขึ้น การเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพต่างๆ ของพื้นผิวโลก จากการศึกษาของนักธรณีวิทยาพบว่า ธารน้ำแข็งเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 1.8 ล้านปีมาแล้ว อยู่ในมหายุคซีโนโซอิก (Cenozoic) ยุคควาเทอร์นารี (Quaternary) สมัยไพลสโตซีน (Pleistocene) อันเนื่องมาจากการลดอุณหภูมิต่ำลง ทำให้เกิดการตกทับถมของหยาดน้ำฟ้าในรูปหิมะ กลายเป็นน้ำแข็งที่ตกบนพื้นโลก และไม่ละลายกลับลงสู่ทะเล เมื่อถึงฤดูร้อนทำให้มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงระดับของน้ำทะเลบนโลก โดยพบว่ามีพื้นที่มากหลายล้านตารางกิโลเมตรในเขตอเมริกาเหนือ และในทวีปยุโรป บนภูเขาสูงแถบไซบีเรีย เป็นพื้นที่ที่มีการสะสมตัวของน้ำแข็งมาก Pitty (1973) กล่าวว่า ปัจจุบันพื้นที่ของธารน้ำแข็งมีประมาณร้อยละ 11 ของโลก และในจำนวนนี้ ร้อยละ 30 - 50 สะสมตัวอยู่บนทวีป และร้อยละ 23 สะสมตัวอยู่ในทะเล ในกรีนแลนด์ มีหิมะตกทับถมตัวปกคลุมอยู่เป็นพื้นที่ถึง 1.7 ล้านตารางกิโลเมตร บางแห่งมีความหนาถึง 3 กิโลเมตร และในเขตแอนตาร์กติก มีพื้นที่หิมะปกคลุมถึง 1.295 ล้านตารางกิโลเมตร ทั้งสองบริเวณดังกล่าวมีปริมาณหิมะปกคลุมผิวโลกมากที่สุด

ทฤษฎีว่าด้วยการเกิดธารน้ำแข็ง ได้แก่ ทฤษฎีสุริยภูมิ (The Solar Tropographic Theory) จากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์พบว่าโลกเป็นดาวเคราะห์ที่เย็นลง และเกิดการสะสมตัวและ ทับถมของธารน้ำเริ่มตั้งแต่สมัย ไพลสโตซิน (Pleistocene) ซึ่งมีหลักฐานว่าสาเหตุการเกิดเนื่องมาจากสภาพภูมิอากาศของโลกเย็นลง เกิดการสะสมตัวของหิมะบนผิวโลกมากขึ้นเนื่องจากปริมาณความร้อนที่แผ่รังสีจากดวงอาทิตย์มายังโลกมีน้อย จึงทำให้เกิดหิมะตก และอัตราการระเหยของมวลผลึกน้ำแข็งบนโลกลดลง ประกอบกับช่วงเวลาดังกล่าวเกิดการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลก ( Plate Tectonic) มีการเคลื่อนตัวของแผ่นทวีปเกิดเป็นแนวภูเขาสูงๆ ขึ้นมา และจากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์เหตุผลสนับสนุนทฤษฎีนี้อีกประการหนึ่งคือ ปรากฏการณ์การลดลงของปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์บนโลก ซึ่งก๊าซดังกล่าวจะช่วยดูดซับความร้อน ที่สำคัญเมื่อปริมาณก๊าซลดลงจากร้อยละ 0.03 เหลือเพียงร้อยละ 0.015 ในขณะนั้น จึงทำให้อุณหภูมิของอากาศลดลงราว 4 องศาเซลเซียส มีผลทำให้เกิดการสะสมตัวของปริมาณน้ำแข็งมากขึ้นตามมา ทฤษฎีความต่างทางกลศาสตร์ (The Different Mechanism Theory) ทฤษฎีนี้เชื่อว่าจากการเคลื่อนที่ของเปลือกโลกทำให้เกิดแผ่นดินไหว และการระเบิดของภูเขาไฟ เป็นจำนวนมาก ทำให้ปริมาณฝุ่นละอองจากภูเขาไฟฟุ้งกระจายในบรรยากาศมากจนทำให้รังสีที่แผ่จากดวงอาทิตย์สะท้อนกลับออกไปนอกบรรยากาศโลกมาก ทำให้โลกได้รับรังสีความร้อนดังกล่าวลดลง และขณะเดียวกันฝุ่นละอองของภูเขาไฟจะเป็นตัวจับไอน้ำบนโลกให้ควบแน่นกลายเป็นหยดน้ำตกลงมายังพื้นโลกเป็นหยาดน้ำฟ้า และเป็นต้นกำเนิดของการเกิดลำดับอายุธารน้ำแข็งบนโลกขึ้นมา ทฤษฎีการเปลี่ยนตำแหน่งของทวีป (Shift in the Positions of Continents Theory) ทฤษฎีนี้กล่าวว่าการเปลี่ยนตำแหน่งของทวีปตามทฤษฎีทวีปเลื่อนทำให้เกิดตำแหน่งของทวีปที่มีความเหมาะสมต่อการสะสมตัวของธารน้ำแข็งเกิดขึ้น นอกจากนี้ในบางทฤษฎีมีการกล่าวอ้างถึงการเปลี่ยนแปลงทิศทางการไหลของกระแสน้ำอุ่นกัลฟ์สตรีมจึงทำให้สภาพภูมิอากาศแถบอาร์กติกเย็นลง และทำให้เกิดหิมะตกลงมา ประกอบกับความผันแปร แนวการโคจรของโลก และดวงอาทิตย์ก็เป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้พลังงานความร้อนที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์ลดลงส่งผลให้เกิดลำดับของยุคธารน้ำแข็งขึ้นมา (Strahler,1975)

ลักษณะภูมิประเทศที่เกิดจากธารน้ำแข็ง

ลักษณะภูมิประเทศที่เกิดจากธารน้ำแข็งหุบเขา เราพบว่าสิ่งที่มีผลต่อความเร็วของการเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็งได้แก่ สภาพความลาดเอียงของภูมิประเทศ ปริมาณแพเศษหินธารน้ำแข็ง ตลอดจนขนาดน้ำหนักของธารน้ำแข็ง และอุณหภูมิน้ำแข็ง กับโครงสร้างของหินในบริเวณนั้น ๆ ดังนั้นลักษณะภูมิประเทศที่เกิดจากการกระทำของธารน้ำแข็งที่สำคัญ สามารถแยกพิจารณาได้ เช่น การเกิดรอยแตกแยกในน้ำแข็ง ทำให้เกิดเหวน้ำแข็ง ซึ่งเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็งหุบเขา จากแรงยึดของก้อนน้ำแข็งเสียสมดุลจึงเกิดการไหล และเนื่องจากความหนาของธารน้ำแข็ง และความแตกต่างด้านความกดดัน มีผลทำให้ส่วนล่างของธารน้ำแข็งโป่งออกคล้ายๆ กับแรงกดบนดินที่เป็นโคลนเหลว ทำให้โคลนไหลจากด้านล่างออกไปตามขอบของร่องเขา และช่วยให้ธารน้ำแข็งเคลื่อนที่ไปตามแรงโน้มถ่วงของโลก ขณะธารน้ำแข็งเคลื่อนที่จะมีการกษัยการไปด้วย ภายหลังธารน้ำแข็งละลายลงจะทำให้ลักษณะภูมิประเทศเปลี่ยนไปเป็นร่อง และหุบเหวชัน จากกระบวนการกระทำของธารน้ำแข็งสามารถแยกพิจารณาลักษณะภูมิประเทศได้ดังนี้

เซิร์ก (Cirque) เป็นลักษณะภูมิประเทศไหล่เขาชันลักษณะคล้ายรูปอัฒจันทร์ โค้งที่เกิดจากการกษัยการของธารน้ำแข็งร่วม กับน้ำค้างแข็ง คือเมื่อหิมะตกลงมาตามซอกหิน และแทรกอยู่จะกลายเป็นน้ำแข็งดันให้หินดินดานแตกออกและเกิดการครูดไถให้หินที่อยู่ด้านข้างธารน้ำแข็งและบริเวณพื้นธารสึกกร่อน ด้านหลังของแอ่งหิมะน้ำแข็งที่เป็นต้นธารจะถูกกัดเซาะจนโค้งเว้าขึ้นไปยังสันปันน้ำตลอดเวลา ต่อมาเมื่อน้ำแข็งละลายจะมีน้ำแช่ขังอยู่กลายเป็นทะเลสาบได้ หรือแอ่งน้ำบนภูเขาได้เช่นกัน

แอเรต (Arete) และยอดเขารูปพีระมิด (Horn) เกิดจากเมื่อผนังด้านข้าง ของเซิร์กมีการกษัยการอยู่อย่างต่อเนื่องกันจะทำให้ผนังเซิร์กสองแห่งที่อยู่ตรงกันข้ามเว้าโค้งเข้าหากันจนกลายเป็นลักษณะภูมิประเทศแบบแอเรต และถ้าถูกกระทำต่อไปเรื่อย ๆ จน เกิดการพังทลายเข้าหากันจะทำให้เกิดภูมิประเทศคล้ายพีระมิด ที่มีฐานเป็นรูปสามเหลี่ยม เราเรียกว่า ยอดเขารูปพีระมิด(Horn) ซึ่งจะเห็นได้เด่นชัดในภูมิประเทศแถบเทือกเขาแอลป์ ของประเทศสวิตเซอร์แลนด์

เหวหิมะยอดเขา (Bergschrund) และร่องธารน้ำแข็ง (Glacial Trough) เหวหิมะยอดเขาเกิดบริเวณต้นธารน้ำแข็งที่โครงสร้างหินมีความอ่อนกว่าบริเวณใกล้เคียงจึงถูกกัดเซาะให้แตกออกอย่างรวดเร็ว โดยมักจะปรากฏให้เห็นเด่นชัดเมื่อหิมะละลายลงหมดแล้ว และมักพบตามยอดเขาสูง สำหรับร่องธารน้ำแข็งเกิดจากการกัดเซาะของน้ำแข็งจนขนาดร่องลำธารขยายใหญ่ มีลักษณะหน้าตัดเป็นรูปตัวยู เมื่อน้ำแข็งละลายร่องธารน้ำแข็งจะกลายเป็นธารน้ำไหล

ลักษณะภูมิประเทศที่เกิดจากธารน้ำแข็งภาคพื้นทวีป การกระทำของธารน้ำแข็งภาคพื้นทวีปจะคล้ายกับธารน้ำแข็งหุบเขา แต่จะเป็นไปอย่างช้าๆ จะเกิดการกัดเซาะ และขัดถูได้อย่างมากมาย ซึ่งจะก่อให้เกิดการทับถมเป็นชั้นอย่างมีระเบียบและการทับถมแบบดินหินคละ เราสามารถแยกพิจารณาลักษณะภูมิประเทศที่เกิดจากการทับถมของน้ำแข็งภาคพื้นทวีปได้ดังนี้

Chapter 12 Eolian Process & Arid Landscapes

ทะเลทราย

จากการศึกษาพบว่าพื้นที่บนโลกของเราร้อยละ 20 ของพื้นที่ทั้งหมดเป็นทะเลทราย พบมากบริเวณระหว่างละติจูดที่ 15 องศา ถึง 30 องศาเหนือ และใต้ ลักษณะภูมิประเทศแบบทะเลทรายมักเกิดกับบริเวณที่แห้งแล้ง เช่น ด้านทิศตะวันตกของทวีปที่มีลมสินค้าพัดออกจากชายฝั่งลงสู่ทะเล ตามชายฝั่งที่มีกระแสน้ำเย็นไหลผ่าน และบริเวณที่อยู่ด้านปลายลมของเขตภูเขาสูง เนื่องจากสภาพภูมิประเทศดังกล่าวมักไม่มีฝนตกหรือมีน้อยมากอันเนื่องมาจากสภาพภูมิประเทศและสภาพภูมิอากาศนั่นเอง ทะเลทรายที่เกิดขึ้นบนพื้นโลกเราสามารถจำแนกออกเป็น 2 เขต ได้แก่ ทะเลทรายลมสินค้า (Trade Wind Desert) เป็นทะเลทรายในพื้นที่ที่ได้รับอิทธิพลจากลมสินค้า ซึ่งนำพาความแห้งแล้งมาสู่พื้นที่ ทะเลทรายที่สำคัญในเขตนี้ ได้แก่ ทะเลทรายซาฮาร่า ทะเลทรายอาหรับ ทะเลทรายอิหร่าน ทะเลทรายฮาร์ ทะเลทรายการาฮารี ทะเลทรายนามิบ ทะเลทรายอะตากามา และทะเลทรายออสเตรเลีย เป็นต้น ทะเลทรายภาคพื้นทวีป (Continental Desert) เป็นทะเลทรายที่ปรากฏอยู่ในบริเวณที่อยู่ลึกเข้าไปในภาคพื้นทวีปและได้รับอิทธิพลจากน้ำทะเลน้อยมากหรือแทบไม่ได้รับเลย เช่น ทะเลทรายโกบี และทะเลทรายเตอร์กิสถาน เป็นต้น ทะเลทรายดังกล่าวเกิดจากการกระทำของลมและกระแสน้ำทำให้เกิดการกษัยการ (Erosion) และการทับถมขึ้นมาในทะเลทราย

ประเภทของทะเลทรายทะเลทรายเกิดจากการกระทำของลม โดยทำให้เกิดทั้งการกัดกร่อนและการทับถม ซึ่งเรามักพบลักษณะพื้นดินที่เกิดจากการกระทำของลมมากในเขตอากาศแห้งแล้ง เนื่องจากพื้นดินไม่มีพืชปกคลุมในเวลากลางวันและได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์เต็มที่ ในเวลากลางคืนอากาศจะเย็นลงจึงเกิดการเปลี่ยนแปลงแบบผุพังอยู่กับที่ และเมื่อเกิดลมพัดจึงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของพื้นที่ทางด้านกายภาพ จากการกระทำของลมและสภาพภูมิอากาศในเขตแห้งแล้งเราสามารถจำแนกทะเลทรายตามลักษณะที่ปรากฎได้ดังนี้ ทะเลทรายหิน (Hamada) เป็นทะเลทรายที่ถูกปกคลุมด้วยหิน เนื่องจากเม็ดทรายและดินถูกลมพัดพาไปจนหมดสิ้น คงเหลือแต่หินดินดานที่โผล่ขึ้นมา ทะเลทรายหินปราศจากพืชพรรณปกคลุมเนื่องจากต้นไม้ไม่สามารถเจริญเติบโตได้ ตัวอย่างทะเลทรายหิน ได้แก่ ทะเลทรายหิน เอลโฮมรา (Hamada el Homra) ที่เป็นส่วนหนึ่งของทะเลทรายซาฮารา ในประเทศลิเบีย ซึ่งครอบคลุมพื้นที่ถึง 52,000 ตารางกิโลเมตร ทะเลทรายหินกรวด (Reg) เป็นทะเลทรายที่ปกคลุมด้วยเศษหินและกรวด ทะเลทรายชนิดนี้เดิมเคยเป็นถิ่นที่อยู่อาศัยของฝูงอูฐขนาดใหญ่มาก่อน ในประเทศอียิปต์ และประเทศลิเบีย เราเรียกชื่อทะเลทรายชนิดนี้ว่า “ซีเรอ” (Serir) แต่ในบริเวณอื่น ๆ ของแอฟริกาเรียกว่า “เรก” (Reg) ทะเลทรายทราย (Erg) เป็นทะเลทรายที่ปกคลุมพื้นที่แห้งแล้ง มีลมเป็นตัวการกระทำให้เกิดการทับถมกันของเนินทรายแบบต่าง ๆ ทะเลทรายประเภทนี้ ได้แก่ ทะเลทรายคาลานซิโอ (Calanscio Sand Sea) ในประเทศลิเบีย ทะเลทรายเตอร์กิสถาน (Turdestan Desert) ในสาธารณรัฐเตอร์กิสถาน เป็นต้น ทะเลทรายแดนทุรกันดาร (Badland) มักพบตามดินแดนทุรกันดารที่เกิดจากการกระทำจากพายุฝนเป็นครั้งคราวในเขตภูมิอากาศแห้งแล้ง เป็นระยะเวลาต่อเนื่องมานานหลายศตวรรษ จึงเกิดร่องธารและหุบเหวขนาดใหญ่ ที่มีความกว้างและลึกเป็นจำนวนมาก โดยดินแดนดังกล่าวเป็นพื้นที่ที่ไม่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้เลย เช่น ทะเลทรายโกต้าใต้ และทะเลทรายเพตน์ (Painted Desert) ในรัฐอริโซน่า ประเทศสหรัฐอเมริกา เป็นต้น ทะเลทรายภูเขา (Mountain Desert) ในบางแห่งพื้นที่ตามที่ราบสูงหรือภูเขาจะเกิดกระบวนการกษัยการจากน้ำค้างแข้ง ทำให้ภูมิประเทศเกิดการผุพังสลายตัวอย่างรวดเร็วและรุนแรง เช่น ทะเลทรายบริเวณเทือกเขาอแฮกการ์ (Ahaggar) และทิเบสติ (Tibesti) ในทะเลทรายซาฮารา เป็นต้น

ลักษณะภูมิประเทศทะเลทรายกับมนุษย์
ขตภูมิประเทศแบบทะเลทรายจะมีประชากรเข้าไปตั้งถิ่นฐานอยู่น้อยมาก เนื่องจากขาดแคลนน้ำในการอุปโภคและบริโภค และกิจกรรมทางเศรษฐกิจ ประชากรที่พักอาศัยในทะเลทรายส่วนใหญ่จึงเป็นพวกเร่ร่อน พักอาศัยอยู่ตามเขตโอเอซิส (Oasis) ลักษณะภูมิประเทศในแถบทะเลทรายจึงมีความสัมพันธ์กับมนุษย์น้อยมาก เช่น ลักษณะของเนินทรายที่เกิดจากการทับถมของทรายจะเป็นอุปสรรคสำคัญในการเดินทางตัดผ่านทะเลทราย หรือรูปแบบสันทรายบางประเภท แม้แต่บริเวณทะเลทรายกรวดก็นับว่าเป็นอันตรายต่อการเดินทางของมนุษย์ อันเนื่องมาจากเหลี่ยมคมของกรวดเหล่านั้นที่เป็นอุปสรรคและความยากลำบากต่อการเดินทางและการดำรงชีพในเขตทะเลทราย อย่างไรก็ตามคุณค่าของพื้นที่เขตทะเลทรายจากการกษัยการของลมบางครั้งทำให้เกิดสภาพภูมิทัศน์ที่งดงามในรูปร่างของเนินทรายรูปแบบต่างๆ เช่น สันทรายรูปดาว สามารถใช้เป็นจุดหมายตาในการกำหนดทิศทางการเดินทางในทะเลทรายได้เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้ช้ามาก ตลอดจนการพัดกราดของลมทำให้เกิดแอ่งขนาดใหญ่สามารถเก็บสะสมน้ำได้เมื่อเกิดฝนตกลงมา จนกลายเป็นแหล่งน้ำจืดที่สำคัญในเขตทะเลทราย และจะมีประชากรอพยพเข้ามาแวะพักเพื่อหาแหล่งน้ำสำหรับดำรงชีพต่อไป นอกจากนั้นที่ราบดินลมหอบที่เกิดจากการพัดพาของลมไปตกทับถมยังที่ต่างๆ ของโลกเหมาะสำหรับการเพาะปลูก การขุดอุโมงค์ การสร้างถนน นับว่าเป็นคุณประโยชน์อีกทางหนึ่ง ดินลมหอบเมื่อมีการพัดพาของลมมาตกทับถมมากๆ จะเกิดลักษณะภูมิประเทศราบเรียบและเหมาะสมสำหรับการเพาะปลูก เช่น บริเวณที่ราบทางตอนใต้ของรัสเซีย บริเวณทุ่งหญ้าแปมปัสในประเทศอาร์เจนตินา และบริเวณลุ่มแม่น้ำฮวงโหในประเทศจีน เป็นต้น นอกจากนี้ดินลมหอบยังนำมาใช้ในการสร้างถนนและทางเท้าได้เป็นอย่างดี เนื่องจากมีลักษณะเนื้อดินแน่นและทนต่อสภาพการกษัยการได้เป็นอย่างดี

เรื่องธรณีวิทยาทั่วไป

ธรณีวิทยา

คำว่าธรณีวิทยาในภาษาอังกฤษ คือGeology มาจากภาษากรีกคือ "GEO" หมายถึง โลก และ "LOGOS"ธรณีวิทยา เป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับโลกสสารต่างๆ ที่เป็นส่วนประกอบของโลก เช่น แร่ หิน ดินและน้ำ รวมทั้งกระบวนการเปลี่ยนแปลงภายในโลก ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ตั้งแต่กำเนิดโลกจนถึงปัจจุบัน เป็นการศึกษาทั้งในระดับโครงสร้าง ส่วนประกอบทางกายภาพ เคมีและชีววิทยา ทำให้รู้ถึงประวัติความเป็นมา และสถาวะแวดล้อมในอดีตจนถึงปัจจุบัน ศึกษาปัจจัยต่างๆ ทั้งถายใน และภายนอกที่มีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพพื้นผิว วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ตลอดจนรูปแบบ และวิธีการนำเอาทรัพยากรธรรมชาติ มาใช้ประโยชน์อย่างยั่งยืนอีกด้วย นักธรณีวิทยาศึกษาพบโลกมีอายุประมาณ 4,500 ล้านปี และเห็นตรงกันว่าเปลือกโลกแยกออกเป็นหลายแผ่น เรียกว่าแผ่นเปลือกโลก แต่ละแผ่นเลื่อนที่อยู่เหนือเนื้อโลกหรือแมนเทิลที่มีสภาวะกึ่งหลอมเหลว เรียกกระบวนการนี้ว่าการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก นอกจากนี้ นักธรณีวิทยายังทำหน้าที่ระบุตำแหน่งและจัดการกับทรัพยากรธรรมชาติ เช่น แหล่งหิน แหล่งแร่ แหล่งปิโตรเลียมเช่น น้ำมันและถ่านหิน รวมทั้งโลหะอย่างเหล็ก ทองแดง และยูเรเนียม
การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก
โลกเป็นดาวเคราะห์ที่ไม่เคยหยุดนิ่ง มีการเคลื่อนไหวและเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาทั้งส่วน ที่เป็นบรรยากาศห่อหุ้มโลกและส่วนที่ประกอบอยู่ภายในของโลก อันเป็นผลมาจากอิทธิพลของการหมุนของโลกรอบดวงอาทิตย์ และรอบตัวเอง รวมไปถึงการที่โลกยังร้อนอยู่ภายในมีทฤษฎีหลายทฤษฎี ที่อธิบายถึงการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก
ทฤษฎีการเคลื่อนที่
ทฤษฎีวงจรการพาความร้อน (Convection current theory)
กล่าวไว้ว่าการหมุนเวียนของกระแสความร้อนภายในโลก มีลักษณะเช่นเดียวกับการเดือดของน้ำในแก้ว กล่าวคือโลกส่งผ่านความร้อนจากแก่นโลกขึ้นมาสู่ชั้นแมนเทิล ซึ่งมีลักษณะเป็นของไหลที่มีสถานะกึ่งแข็งกึ่งเหลว และผลักดันให้สารในชั้นนี้หมุนเวียนจากส่วนล่างขึ้นไปสู่ส่วนบนส่งผลให้เปลือกโลกซึ่งเป็นของแข็งปิดทับอยู่บนสุดเกิดการแตกเป็นแผ่น (Plate) และเคลื่อนที่ในลักษณะเข้าหากัน แยกออกจากกัน และไถลตัวขนานออกจากกัน

การไหลเวียนของกระแสความร้อนภายในโลก

ทฤษฎีทวีปเลื่อน(Continental Drift Theorly)
ในปี ค.ศ.1915 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันชื่อ alfred Wegenerได้เสนอสมมติฐานทวีปเลื่อนขึ้น และได้รับการยอมรับในปี ค.ศ.1940 สมมติฐานกล่าวไว้ว่า เมื่อราว 250 ล้านปีก่อน ทวีปต่าง ๆ เคยติดกันเป็นทวีปขนาดใหญ่เรียกว่า พันเจีย (Pangea) ต่อมามีการเคลื่อนตัวแยกออกจากกัน จนมาอยู่ในตำแหน่งปัจจุบัน หลักฐานที่เชื่อว่าแผ่นทวีปเคลื่อนที่นี้คือ ในปัจจุบันได้พบชนิดหิน ที่เกิดในสภาวะแวดล้อมเดียวกันแต่อยู่คนละทวีปซึ่งห่างไกลกันมากหินอายุเดียวกัน ที่อยู่ต่างทวีปกันมีรูปแบบสนามแม่เหล็กโลกโบราณคล้ายคลึงกัน และขอบของทวีปสามารถเชื่อมตัวประสานแนบสนิทเข้าด้วยกันได้
ทฤษฎีเปลือกโลกใต้มหาสมุทรแยกตัว (Sea Floor Spreading Theory)
จากปรากฎการณ์การแตกตัวและแยกออกจากกันของแผ่นเปลือกโลกภาคพื้นทวีปและใต้มหาสมุทรสัมพันธ์กับการเคลื่อนไหว การเกิดหมู่เกาะภูเขาไฟ การเกิดแนวเทือกเขากลางมหาสมุทร การขยายตัว และการเกิดใหม่ของมหาสมุทร ทำให้เกิดสมมติฐานและกลายเป็นทฤษฎีนี้ขึ้นเพื่ออธิบายปรากฎการณ์ต่าง ๆ เหล่านั้นและการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกต่าง ๆ

ขอบเขตและการกระจายตัวของแผ่นเปลือกโลก

ทฤษฎีการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก(plate Tectonic Theory)
เกิดจากการนำทฤษฎีทวีปเลื่อนและทวีปแยกมารวมกันตั้งเป็นทฤษฎีใหม่ขึ้นมาโดยกล่าวไว้ว่าเปลือกโลกทั้งหมดแบ่งออกเป็นแผ่นที่สำคัญ จำนวน 13 แผ่น โดยแต่ละแผ่นจะมีขอบเขตเฉพาะได้แก่ แผ่นอเมริกาเหนือ อเมริกาใต้ ยูเรเซีย แอฟริกา อินเดีย แปซิฟิก แอนตาร์กติก ฟิลิปปินส์ อาหรับ สกอเทีย โกโก้ แคริเบียน และนาซก้าแผ่นเปลือกโลกทั้งหมดไม่หยุดหนิ่งอยู่กับที่จะมีการเ เคลื่อนที่ตลอดเวลาใน 3 แบบ ได้แก่การเคลื่อนที่เข้าหากัน แยกออกจากกัน และไถลตัวขนานออกจากกันซึ่งผลของการเคลื่อนที่ของเปลือกโลกทำให้เกิดปรากฎการณ์ต่าง ๆ ขึ้น เช่น แผ่นดินไหว เทีอกเขา ภูเขาไฟ และกระบวนการเกิดแร่และหิน

ลักษณะการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก

แผ่นเปลือกโลกใต้เคลื่อนที่เข้าหากัน

แผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่เข้าหากัน

แผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่แยกตัวออกจากกันและเข้าหากัน

แผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่ไถลตัวขนานแยกออกจากกัน

การเดินทางของอนุทวีปไทย

เมื่อ465ล้านปีก่อนดินแดนประเทศไทยยัง แยกตัวอยู่ใน 2 อนุทวีปฉานไทย(ส่วนของภาคเหนือลงไปถึงภาคตะวันออกและภาคใต้) และอนุทวีปอินโดจีน (ส่วนของภาคอิสาน) อนุทวีปทั้งสองขณะนั้นยังเป็นส่วนหนึ่งของผืนดินกานด์วานา (ดัดแปลงจาก Burrett et al,1990,Metcafe,1997)

ต่อมาประมาณ 400-300 ล้านปีก่อนดินแดนประเทศไทยทั้งส่วนอนุทวีปฉานไทยและอนุทวีปอินโดจีน ได้เคลื่อนที่แยกตัวออกจากผืนแผ่นดินกอนด์วานา แล้วหมุนตัวตามเข็มนาฬิกาขึ้นไปทางเหนือ (ดัดแปลงจาก Bunopas,1981,Burrett,1990,Metcafe,1997)

เมื่อประมาณ 220 ล้านปีก่อนอนุทวีปฉานไทยได้ชนกับอนุทวีปอินโดจีนรวมกันเป็นอนุทวีปที่เป็นปัจจุบันเรียกว่าคาบสมุทรมลายูแล้วไปรวมกับจีนตอนใต้รวมกันเป็นส่วนหนึ่งของทวีปเอเชีย (ดัดแปลงจาก Bunopas,1981,Meteafe,1997)

จากนั้นประเทศไทยในคาบสมุทรมลายูได้เคลื่อนที่มาอยู่ในตำแหน่งปัจจุบัน

ภูเขาไฟ

การเกิดภูเขาไฟ
เกิดจากหินหนืดที่อยู่ใต้เปลือกโลกถูกแรงดันอัดให้แทรกรอยแตกขึ้นสู่ผิวโลก โดยมีแรงปะทุหรือแรงระเบิดเกิดขึ้น สิ่งที่พุ่งออกมาจากภูเขาไฟเมื่อภูเขาไฟระเบิดก็คือ หินหนืด ไอน้ำ ฝุ่นละออง เศษหินและแก๊สต่างๆ โดยจะพุ่งออกมาจากปล่องภูเขาไฟ (หินหนืดถ้าถูกพุ่งออกมาจากบนพื้นผิวโลกเรียกว่า ลาวา แต่ถ้ายังอยู่ใต้ผิวโลกเรียกว่า แมกมา)

บริเวณที่มีโอกาสเกิดภูเขาไฟ แนวรอยต่อระหว่างเพลตจะเป็นบริเวณที่มีโอกาสเกิดภูเขาไฟได้มากที่สุด โดยเฉพาะบริเวณที่มีการมุดตัวของแผ่นเปลือกโลก ใต้พื้นมหาสมุทรลงไปสู่บริเวณใต้เปลือกโลกที่เป็นส่วนของทวีป เพราะเปลือกโลกแผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลงไปจะถูกหลอมกลายเป็นหินหนืด จึงแทรกตัวขึ้นมาบริเวณผิวโลกได้ง่ายกว่าบริเวณอื่น บริเวณที่อยู่ห่างจากรอยต่อระหว่างเปลือกโลก ก็อาจเกิดภูเขาไฟได้เช่นกัน ซึ่งเกิดขึ้นโดยกระบวนการที่หินหนืดถูกดันขึ้นมาตามรอยแยกในชั้นหิน ตัวอย่างเช่น นักธรณีวิทยาพบว่า บริเวณจังหวัดลำปางและบุรีรัมย์ เคยมีบริเวณที่หินหนืดถูกดันแทรกขึ้นมาตามรอยแยกของชั้นหิน และมีบางแห่ง เกิดการปะทุแบบภูเขาไฟ แต่ไม่รุนแรงมากนัก

ผลจากการเกิดภูเขาไฟระเบิด
1. หินหนืดหรือลาวาพุ่งขึ้นมาจากการระเบิดของภูเขาไฟ และไหลลงสู่บริเวณที่มีระดับต่ำกว่า สร้างความเสียหายให้แก่มนุษย์

2. เกิดแผ่นดินไหว เนื่องจากการปรับตัวระหว่างหินหนืด กับชั้นหินบริเวณข้างเคียง

3. เกิดแอ่งภูเขาไฟ

ลำดับเหตุการณ์การเกิดแอ่งภูเขาไฟ
1. การระเบิดของภูเขาไฟ เริ่มต้นด้วยการเกิดเฟียรีคลาวด์ (Fiery clouds) และก้อนเมฆที่ประกอบด้วยฝุ่นภูเขาไฟ (dust clouds)

2. เมื่อการระเบิดดำเนินต่อไป บริเวณที่อยู่ใกล้กับปล่องภูเขาไฟจะแตก และพ่นขึ้นไปในอากาศ พร้อมกับมีลาวาไหลออกมา

3. บริเวณยอดของภูเขาไฟจะยุบตัวลงมาแทนที่หินหนืดที่ไหลออกไป การเคลื่อนที่ออกมาสู่ผิวโลกของหินหนืดในระยะหลัง จะทำให้เกิดเนินภูเขาไฟในแอ่งภูเขาไฟ

หิน

หิน เป็นของแข็งที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นสารผสมที่เกิดจากการเกาะตัวกันแน่นของแร่ตั้งแต่ 1 ชนิดขึ้นไป หรือ เป็นสารผสมของแร่กับแก้วภูเขาไฟ หรือ แร่กับซากดึกดำบรรพ์ หรือของแข็งอื่น ๆ เราสามารถจำแนกหินที่อยู่บนเปลือกโลกทางธรณีวิทยาออกได้เป็น 3 พวกใหญ่ ๆ คือ

หินอัคนี (Igneous Rocks)

หินอัคนี (Igneous rock)คือหินที่เกิดจากการเย็นตัวและตกผลึกของหินหนืด (Magma) เมื่อหินหนืดเหล่านี้เคลื่อนที่เข้ามาใกล้ผิวโลก หินอัคนีที่เกิดจากการเย็นตัวและตกผลึกของหินหนืดใต้ผิวโลกอย่างช้า ๆ เรียกว่า หินอัคนีบาดาล (Intrusive Rocks หรือ Plutonic Rocks) หินอัคนีที่เกิดจากการเย็นตัวและตกผลึกของหินหลอมเหลว (Lava) บนผิวโลกหรือใกล้ผิวโลก เรียกว่า หินอัคนีภูเขาไฟ (Extrusive Rocks หรือ Volcanic Rocks) หินอัคนีที่เกิดจากการทับถมของเศษหินที่ได้จากการระเบิดของภูเขาไฟ เมื่อมีการเชื่อมประสานด้วยแร่ จะได้หินที่เรียกว่า หินอัคนีตะกอนภูเขาไฟ (Pyroclastic Rocks)

หินตะกอน (Sedimentary Rocks)

หินตะกอน (อังกฤษ: sedimentary rock) คือ หินที่เกิดจากการตกตะกอนของเม็ดแร่ที่ได้จากการผุพังของหินชนิดใดก็ได้ที่ผิวโลก และถูกพัดพาไปโดย น้ำ ลม หรือธารน้ำแข็ง แล้วจับตัวกันแข็งเป็นหิน หรือ เกิดจากการตกตะกอนทางเคมีของสารละลายจากในน้ำ ในลำธาร ทะเล หรือมหาสมุทร เนื่องจากปฏิกิริยาทางเคมีหรือการระเหยของน้ำ ที่อุณหภูมิปกติบนผิวโลก ลักษณะเด่นของหินตะกอน คือ การเกิดเป็นชั้น อาจมีซากดึกดำบรรพ์ หรือแสดงลักษณะโครงสร้างของการตกตะกอนตามลำดับอายุ

หินแปร (Metamorphic Rocks)

หินแปร (Metamorphic Rocks)คือ หินที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงส่วนประกอบ และ/หรือ เนื้อหิน (Texture) เดิมไปเป็นหินชนิดใหม่ใต้ผิวโลก ซึ่งได้รับอิทธิพลจากการเปลี่ยนแปลงความดันและอุณหภูมิในสภาพที่ยังเป็นของแข็ง อาจมีส่วนประกอบใหม่มาเพิ่มหรือไม่ก็ได้ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเรียกว่า การแปรสภาพ (Metamorphism)แต่เนื่องจากลักษณะที่หินตะกอนในประเทศไทยเรามักแสดงลักษณะชั้น (bed) เนื่องจากการตกตะกอนให้เห็นเด่นชัด จึงทำให้ในอดีตมีหลายท่านเรียกชื่อหินตะกอนเหล่านี้อีกอย่างหนึ่งว่า หินชั้น แต่ในปัจจุบันพบว่าการเรียกชื่อหินตะกอนว่าหินชั้นนั้น ไม่ค่อยได้รับการนิยมเท่าใดนัก เนื่องจากนักธรณีวิทยาพบว่ามีหลายครั้งๆ ที่หินอัคนีหรือหินแปรก็แสดงลักษณะเป็นชั้นๆเช่นกัน เช่น ชั้นลาวาของหินบะซอลต์ หรือริ้วรอยชั้นเนื่องจากการแปรสภาพของหินไนท์ และในบางครั้งหินตะกอนก็ไม่แสดงลักษณะเป็นชั้นๆก็มี

ดังนั้นทางด้านการศึกษาธรณีวิทยาของประเทศไทยจึงพยายามรณรงค์ให้กลุ่มนิสิตนักศึกษาและประชาชนทั่วไปให้ใช้ชื่อ หินตะกอน ในการเรียกชื่อหินตะกอนแทนคำว่า หินชั้น

หิน คือ มวลของแข็งที่ประกอบไปด้วยแร่ชนิดเดียวกัน หรือหลายชนิดรวมตัวกันอยู่ตามธรรมชาติ เนื่องจากองค์ประกอบของเปลือกโลกส่วนใหญ่เป็นสารประกอบซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO2) ดังนั้นเปลือกโลกส่วนใหญ่มักเป็นแร่ตระกูล ซิลิเกต นอกจากนั้นยังมีแร่ตระกูลคาร์บอเนต เนื่องจากบรรยากาศโลกในอดีตส่วนใหญ่เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำฝนได้ละลายคาร์บอนไดออกไซด์บนบรรยากาศลงมาสะสมบนพื้นดินและมหาสมุทร สิ่งมีชีวิตอาศัยคาร์บอนสร้างธาตุอาหารและร่างกาย แพลงตอนบางชนิดอาศัยซิลิกาสร้างเปลือก เมื่อตายลงทับถมกันเป็นตะกอน หินส่วนใหญ่บนเปลือกโลกจึงประกอบด้วยแร่ต่างๆ

แร่ประกอบหิน
ตระกูลซิลิเกต
เฟลด์สปาร์ (Feldspar) เป็นกลุ่มแร่ที่มีมากกว่าร้อยละ 50 ของเปลือกโลก ซึ่งเป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ของหินหลายชนิดในเปลือกโลก เฟลด์สปาร์มีองค์ประกอบหลักเป็นอะลูมิเนียมซิลิเกต รูปผลึกหลายชนิด เมื่อเฟลด์สปาร์ผุพังจะกลายเป็นอนุภาคดินเหนียว (Clay minerals)

ควอรตซ์ (SiO2) เป็นซิลิกาไดออกไซด์บริสุทธิ์ มีรูปผลึกทรงหกเหลี่ยมยอดแหลม มีอยู่ทั่วไปในเปลือกทวีป แต่หาได้ยากในเปลือกมหาสมุทรและแมนเทิล เมื่อควอรตซ์ผุพังจะกลายเป็นอนุภาคทราย (Sand) ควอรตซ์มีความแข็งแรงมาก ขูดแก้วเป็นรอย

ไมก้า (Mica) เป็นกลุ่มแร่ซึ่งมีรูปผลึกเป็นแผ่นบาง มีองค์ประกอบเป็นอะลูมิเนียมซิลิเกตไฮดรอกไซด์ มีอยู่ทั่วไปในเปลือกทวีป ไมก้ามีโครงสร้างเช่นเดียวกับ แร่ดินเหนียว (Clay minerals) ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของดิน

แอมฟิโบล (Amphibole group) มีลักษณะคล้ายเฟลด์สปาร์แต่มีสีเข้ม มีองค์ประกอบเป็นอะลูมิเนียมซิลิเกตไฮดรอกไซด์ ที่มีแมกนีเซียม เหล็ก หรือ แคลเซียม เจือปนอยู่ มีอยู่แต่ในเปลือกทวีป ตัวอย่างของกลุ่มแอมฟิโบลที่พบเห็นทั่วไปคือ แร่ฮอร์นเบลนด์ ซึ่งอยู่ในหินแกรนิต

ไพร็อกซีน (Pyroxene group) มีสีเข้ม มีองค์ประกอบที่เป็นแมกนีเซียมและเหล็กซิลิเกตอยู่มาก มีลักษณะคล้ายแอมฟิโบล มีอยู่แต่ในเปลือกมหาสมุทร

โอลิวีน (Olivine) มีองค์ประกอบหลักเป็นแมกนีเซียมและเหล็กซิลิเกต มีอยู่น้อยมากบนเปลือกโลก กำเนิดจากแมนเทิลใต้เปลือกโลก

ตระกูลคาร์บอเนต

แคลไซต์ (Calcite) เป็นแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) เป็นองค์ประกอบหลักของหินปูนและหินอ่อน โดโลไมต์ (Dolomite) ซึ่งเป็นแร่คาร์บอเนตอีกประเภทหนึ่งที่มีแมงกานีสผสมอยู่ CaMg(CO3) 2 แร่คาร์บอเนตทำปฏิกิริยากับกรดเป็นฟองฟู่ให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา