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