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