บทที่1 โครงสร้างโลก

โครงสร้างของโลก

พลังงานความร้อนใต้พิภพ เป็นพลังงานธรรมชาติชนิดหนึ่งที่ไม่ได้มีต้นเหตุโดยตรงมาจากพลังงานแสงอาทิตย์ (Ristinen & Kraushaar. 1999 : 158) เพราะเป็นพลังงานความร้อนที่ถูกกักเก็บไว้ภายใต้ผิวโลกตามธรรมชาตินับตั้งแต่มีการก่อกำเนิดเป็นโลกขึ้นมา ดังนั้นการทำความเข้าใจในเรื่องของความร้อนภายในโลกจึงจำเป็นต้องรู้เข้าใจถึงลักษณะโครงสร้างภายของโลกก่อน ลักษณะโครงสร้างภายของโลก สามารถแบ่งออกเป็น 3 ชั้น ได้แก่

ชั้นเปลือกโลก 
ชั้นเปลือกโลก (crust) หมายถึงเปลือกโลกชั้นนอกสุด ซึ่งจะมีความหนาประมาณ 32-64 กิโลเมตร เมื่อวัดจากภาคพื้นทวีปลงไปหรือมีความหนาประมาณ 5-8 กิโลเมตร เมื่อวัดจากท้องมหาสมุทรในชั้นนี้อาจแบ่งออกเป็น 2 ส่วนคือ

• เปลือกโลกส่วนบน (upper crust) หรือเรียกว่า ชั้นไซอัล (sial) เป็นส่วนที่หนาที่สุดของเปลือกโลก มีความหนาแน่นต่ำและประกอบด้วยแร่ธาตุจำพวก หินบะซอลท์ และ ซิลิเกต เป็นส่วนใหญ่
• เปลือกโลกส่วนล่าง (lower crust) หรือเรียกว่า ชั้นไซมา (sima) เป็นชั้นบางๆ แต่มีความหนาแน่นมากกว่าเปลือกโลกส่วนบน ชั้นนี้ประกอบด้วยพวก หินตะกอน หินทราย เป็นส่วนใหญ่ชั้นนี้จะเป็นแหล่งที่อยู่ของน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ ส่วนของเปลือกโลกที่เป็นภาค พื้นทวีปประกอบด้วยทั้งชั้นไซอัลและชั้นไซมา ทำให้มีความหนามากกว่าส่วนที่อยู่ใต้มหาสมุทร ซึ่งมีเพียงชั้นไซมาเท่านั้น
  
  
  
  ภาพแสดงลักษณะของโครงสร้างภายในของโลก 
  ที่มา (ThinkQuest Team. 2000. On-line)

ชั้นแมนเทิล 
ชั้นแมนเทิล (mantle) เป็นชั้นที่อยู่ระหว่างเปลือกโลกกับแก่นโลก เป็นส่วนที่มีปริมาตรมากที่สุดคือประมาณร้อยละ 80 ของปริมาตรของโลก ในชั้นนี้จะมีส่วนประกอบของแมกนีเซียมและเหล็กเป็นส่วนใหญ่ สามารถแบ่งออกเป็น 2 ส่วนคือ

• ชั้นแมนเทิลส่วนบน (upper mantle) เป็นชั้นที่อยู่ลึกลงไปประมาณ 200 กิโลเมตร โดยมีความหนาถึงส่วนล่างของชั้นประมาณ 9,440 กิโลเมตร ในชั้นนี้จะมีส่วนประกอบของแร่ธาตุหลากหลายชนิดเช่น โอลิฝิน (olivine) และ ไพรอกซีน (pyroxenes) เป็นต้น
• ชั้นแมนเทิลส่วนล่าง (lower mantle) เป็นชั้นที่อยู่ลึกลงไปประมาณ 2,880 กิโลเมตร โดยมีความหนาถึงส่วนล่างของชั้นประมาณ 18,880 กิโลเมตร ในชั้นนี้มีความหนาแน่นมากและมีส่วนประกอบของแร่ซิลิเกตเป็นส่วนใหญ่

แก่นโลก 
แก่นโลก (core) เป็นส่วนชั้นในสุดของโลก มีความหนาแน่นและอุณหภูมิสูงมาก ประกอบด้วยแร่ธาตุพวกโลหะผสมระหว่าง เหล็กและนิกเกิลเกือบทั้งหมด ในชั้นนี้สามารถแบ่งออกเป็น 2 ชั้น (Brooks. 1985 : 16) คือ

• แกนโลกชั้นนอก (outer core) มีสภาพเป็นหินเหลวหรือที่เรียกว่า แมกมา (magma) มีความหนาประมาณ 2,100 กิโลเมตร มีอุณหภูมิระหว่างรอยต่อกับชั้นแมนเทิลประมาณ 4,000 องศาเซลเซียส
• แกนโลกชั้นใน (inner core) มีสภาพเป็นโลหะแข็ง ประกอบด้วยเหล็กและนิกเกิล มีความหนาประมาณ 1,350 กิโลเมตร มีอุณหภูมิที่รอยต่อระหว่างชั้นนี้กับชั้นนอกสูงมากถึง 6,400 องศาเซลเซียส

การแบ่งโครงสร้างโลก

0

จากการศึกษาเมื่อคลื่นไหวสะเทือนเคลื่อนที่ผ่านส่วนต่างๆของโลกจะเกิดการหักเหหรือ สะท้อนตรงบริเวณรอยต่อของชั้นโครงสร้างโลกที่ประกอบด้วยหินหรือสารที่มี คุณสมบัติต่างกันจึงทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาโครงสร้างของโลกได้โดยจะ แบ่งโครงสร้างของโลกเป็น 5 ชั้น คือ

– ชั้นธรณีภาคคือ เป็น ชั้นที่อยู่นอกสุดจะพบว่าคลื่นไหวสะเทือนนั้นจะเคลื่อนที่ผ่านด้วยความเร็ว ที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วโดยทั่วไปมีความลึกประมาณ 100 กิโลเมตร จากผิวโลก

– ฐานธรณีภาค จะสามารถ แบ่งออกได้ 2 บริเวณคือบริเวณที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วลดลงมีความลึก ประมาณ 100 – 400 กิโลเมตร จากผิวโลก และบริเวณที่มีการเปลี่ยนแปลงคือจะเป็นบริเวณที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็ว เพิ่มขึ้นในอัตราที่ไม่สม่ำเสมอ และมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของแร่ มีความลึกประมาณ 400 – 660 กิโลเมตรจากผิวโลก

– มีโซสเฟียร์คือ เป็น บริเวณที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วเพิ่มึ้นสม่ำเสมอเนื่องจากหินหรือสาร บริเวณส่วนล่างของมีโซสเฟียร์มีสถานะเป็นของแข็งมีความลึกประมาณ 660 – 2,900 กิโลเมตรจากผิวโลก

– แก่นโลกชั้นนอกคือ มีความลึกประมาณ 2,900 – 5,140 กิโลเมตรจากผิวโลกเป็นบริเวณที่คลื่น P มีความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ ในขณะที่คลื่น S ไม่สามารถเคลื่อนที่ผ่านได้เนื่องจากแก่นโลกชั้นนอกประกอบ ด้วยสารที่มีสถานะเป็นของเหลว

– แก่นโลกชั้นในคือ คลื่น S จะสามารถเคลื่อน ที่ได้อีกครั้งและคลื่นไหวสะเทือนทั้งสองนี้จะมีความเร็วค่อนข้างคงที่ เนื่องจากแก่นโลกชั้นในประกอบด้วยของแข็งที่มีเนื้อเดียวกันมีความลึก ประมาณ 5,140 จนถึงจุดศูนย์กลางของโลก