แผ่นธรณี

        เปลือกโลกมิได้เป็นแผ่นเดียวต่อเนื่องเหมือนลูกปิงปอง หากแต่เหมือนเปลือกไข่ที่แตกร้าวหลายแผ่นเรียงชิดติดกันเรียกว่า “แผ่นธรณี” (Plate) โดยมีจำนวนประมาณ 15 เพลต แผ่นธรณีที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่ ได้แก่ แผ่นแปซิฟิก แผ่นอเมริกาเหนือ แผ่นอเมริกาใต้ แผ่นยูเรเซีย แผ่นแอฟริกา แผ่นอินโด-ออสเตรเลีย และแผ่นแอนตาร์กติก เป็นต้น  แผ่นแปซิฟิกเป็นแผ่นธรณีที่มีขนาดใหญ่ที่สุด กินอาณาเขตหนึ่งในสามของพื้นผิวโลก ดังภาพที่ 1 

ภาพที่ 1 แผ่นธรณี (คลิกที่ภาพเพื่อดูรูปใหญ่) 

        หลังจากที่โลกก่อกำเนิดมาเมื่อ 4,600 ล้านปีที่แล้ว โลกค่อยๆ เย็นตัวลงอย่างช้าๆ ภายในแก่นกลางโลกยังร้อนระอุด้วยแรงกดดันจากแรงโน้มถ่วง และกัมมันตภาพรังสีซึ่งเกิดจากการสลายตัวของธาตุที่อยู่ภายใน   ดังนั้นเปลือกโลกซึ่งอยู่บนขอบด้านนอกสามารถแผ่ความร้อนคืนสู่อวกาศ จึงเย็นตัวได้เร็วกว่าขั้นที่อยู่ภายใน  ชั้นที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเปลี่ยนแปลงของแผ่นธรณีมีสองส่วนคือ ธรณีภาคและฐานธรณีภาค 

        ธรณีภาค (Lithosphere) ประกอบด้วย เปลือกโลกทวีป เปลือกโลกมหาสมุทร และเนื้อโลกชั้นบนสุด (Uppermost Mantle) ซึ่งเปรียบเสมือนสายพานรองรับเปลือกโลกอีกทีหนึ่ง มีสถานะเป็นของแข็ง ดังภาพที่ 2

ภาพที่ 2  ธรณีภาคและฐานธรณีภาค 

        ฐานธรณีภาค (Asthenosphere) คือบริเวณเนื้อโลกชั้นบน (Upper mantle) ซึ่งอยู่ใต้ธรณีภาคลงมา  อุณหภูมิที่สูงทำให้วัสดุในชั้นนี้เป็นของแข็งเนื้ออ่อน เคลื่อนที่ด้วยการพาความร้อน (Convection cell) คล้ายน้ำเดือดในหม้อต้มน้ำ  เมื่อมีอุณหภูมิสูงก็จะขยายตัวและลอยสูงขึ้น เมื่อเย็นตัวก็จะหดตัวและจมลง หมุนเวียนเรื่อยไปเป็นวัฏจักรดังภาพที่ 3  ฐานธรณีภาคจึงเปรียบเสมือนวงล้อที่ขับเคลื่อนสายพานซึ่งเป็นธรณีภาค ให้เคลื่อนที่จมตัวและเกิดขึ้นใหม่เป็นวัฏจักรหิน (Rock cycle) เราเรียกกระบวนการเช่นนี้ว่า "ธรณีแปรสัณฐาน ธรณีภาค" หรือ "เพลต เทคโทนิกส์" (Plate Tectonics) คำว่า "เพลต" หมายถึงแผ่นธรณีภาค  ส่วนคำว่า "เทคโทนิกส์" มาจากภาษากรีกหมายถึงการสร้างขึ้นใหม่ ฉะนั้นเพลต เทคโทนิกส์จึงแปลตรงตัวว่า กระบวนการสร้างแผ่นธรณี     ภาพที่ 3 แสดงให้เห็นกระบวนการธรณีแปรสัณฐานดังนี้ 

• เซลล์การพาความร้อนจากภายในของโลก (Convection cell) ในฐานธรณีภาคดันพื้นมหาสมุทรขึ้นมากลายเป็น “สันเขาใต้มหาสมุทร” (Mid-ocean ridge) แมกมาซึ่งโผล่ขึ้นมา ผลักเปลือกโลกมหาสมุทรให้เคลื่อนที่ขยายตัวออกทางด้านข้าง

• เนื่องจากเปลือกโลกมหาสมุทรมีความหนาแน่นมากกว่าเปลือกโลกทวีป ดังนั้นเมื่อเปลือกโลกมหาสมุทรชนกับเปลือกโลกทวีป เปลือกโลกมหาสมุทรจะมุดตัวต่ำลงกลายเป็น “เหวมหาสมุทร” (Trench) และถูกหลอมละลายเป็นเนื้อโลกอีกครั้งหนึ่ง 

• มวลหินหนืดร้อนที่เกิดขึ้นจากการรีไซเคิลของเปลือกโลกมหาสมุทรที่จมตัวลง มีความหนาแน่นน้อยกว่าเนื้อโลก จึงลอยตัวแทรกขึ้นมาเป็นแนวภูเขาไฟ เช่น เทือกเขาแอนดีสทางฝั่งตะวันตกของทวีปอเมริกาใต้

ภาพที่ 3 กระบวนการธรณีแปรสัณฐาน 

        ที่บริเวณรอยต่อระหว่างแผ่นธรณีมีการเคลื่อนที่ 3 ลักษณะ ดังรูปที่ 4 (ก) แผ่นธรณีเคลื่อนที่แยกออกจากกัน  (ข)  แผ่นธรณีเคลื่อนที่ชนกันทำให้เกิดแผ่นดินไหวรุนแรงในระดับลึก  (3) แผ่นธรณีเคลื่อนที่ผ่านกัน หรือ แผ่นธรณีเคลื่อนที่เฉือนกัน บางครั้งเรียกว่า รอยเลื่อน ทำให้เกิดแผ่นดินไหวที่ระดับตื้น ดังภาพที่ 4

ภาพที่ 4 รอยต่อของแผ่นธรณี