ธรณีแปรสัณฐานและพลวัตเนื้อโลก
เปลือกโลกชั้นนอกที่แข็งกระด้างแตกออกเป็นแผ่นธรณีภาคที่เคลื่อนที่อยู่เหนือเนื้อโลกที่กำลังพาความร้อน โดยมีปฏิสัมพันธ์กันที่สันเขา ร่องลึกก้นสมุทร และรอยเลื่อนทรานส์ฟอร์ม ซึ่งก่อให้เกิดแผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด และการสร้างภูเขาเกือบทั้งหมดบนโลก
Definition
ธรณีแปรสัณฐานคือทฤษฎีที่กล่าวว่าธรณีภาคของโลกแบ่งออกเป็นแผ่นธรณีภาคแข็งที่เคลื่อนที่สัมพัทธ์กันอยู่เหนือฐานธรณีภาค โดยมีการเปลี่ยนรูปกระจุกตัวอยู่ที่ขอบเขตของแผ่นธรณีภาค ซึ่งขับเคลื่อนโดยแรงที่เกิดจากการพาความร้อนของเนื้อโลก
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมทฤษฎีธรณีแปรสัณฐานและความเชื่อมโยงกับพลวัตเนื้อโลก: จลนศาสตร์ของแผ่นธรณีภาคแข็งที่เคลื่อนที่บนทรงกลม, ประเภทขอบเขตทั้งสาม (แยกตัว, ชนกัน, และทรานส์ฟอร์ม), การขยายตัวของพื้นมหาสมุทรและการมุดตัว, และคำอธิบายการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของแผ่นธรณีภาคด้วยขั้วออยเลอร์ นอกจากนี้ยังกล่าวถึงแรงที่ขับเคลื่อนแผ่นธรณีภาค โดยเฉพาะแรงดึงแผ่นธรณีภาคและแรงดันสันเขา, วัฏจักรวิลสันของการเปิดและปิดมหาสมุทร, และความเชื่อมโยงระหว่างการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาคบนพื้นผิวกับการไหลของเนื้อโลกที่อยู่เบื้องล่าง โดยเน้นที่จลนศาสตร์และพลวัตของการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค
Core questions
- การเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาคแข็งบนทรงกลมถูกอธิบายในเชิงจลนศาสตร์อย่างไร?
- กระบวนการใดบ้างที่เกิดขึ้นที่ขอบเขตแผ่นธรณีภาคแบบแยกตัว ชนกัน และทรานส์ฟอร์ม?
- แรงใดบ้างที่ขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค และแรงดึงแผ่นธรณีภาคเทียบกับแรงดันสันเขามีความสำคัญเพียงใด?
- การเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาคบนพื้นผิวสัมพันธ์กับการพาความร้อนในเนื้อโลกอย่างไร?
Key concepts
- แผ่นธรณีภาคและฐานธรณีภาค
- ขอบเขตแบบแยกตัว ชนกัน และทรานส์ฟอร์ม
- การขยายตัวของพื้นมหาสมุทรและการมุดตัว
- ขั้วออยเลอร์และการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของแผ่นธรณีภาค
- แรงดึงแผ่นธรณีภาค แรงดันสันเขา และวัฏจักรวิลสัน
Key theories
- จลนศาสตร์ของแผ่นธรณีภาคแข็งบนทรงกลม
- แมคเคนซีและพาร์คเกอร์ และมอร์แกนโดยอิสระ ได้แสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาคสามารถอธิบายได้ว่าเป็นการหมุนแบบแข็งรอบขั้วออยเลอร์บนทรงกลม ซึ่งเป็นกรอบจลนศาสตร์ที่แม่นยำที่รวมการขยายตัวของพื้นมหาสมุทร รอยเลื่อนทรานส์ฟอร์ม และการเลื่อนไหลของทวีปเข้าไว้ในธรณีแปรสัณฐาน
- แรงดึงแผ่นธรณีภาคและแรงขับเคลื่อนแผ่นธรณีภาค
- แรงที่โดดเด่นที่สุดบนแผ่นธรณีภาคส่วนใหญ่คือแรงดึงดูดของแผ่นธรณีภาคที่มุดตัวลงซึ่งเย็นและหนาแน่น เสริมด้วยแรงดันสันเขาจากศูนย์กลางการขยายตัวที่ยกตัวขึ้น ซึ่งรวมการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาคเข้ากับการไหลลงของเนื้อโลกจากการพาความร้อน
Mechanisms
ธรณีภาคใหม่ก่อตัวและขยายตัวที่สันเขากลางมหาสมุทร เย็นตัวลงและหนาขึ้นเมื่อมีอายุมากขึ้น จนกระทั่งมีความหนาแน่นมากพอที่จะจมลงที่เขตมุดตัว แรงลอยตัวเชิงลบของแผ่นธรณีภาคที่จมลงจะดึงแผ่นธรณีภาคที่ตามมา ในขณะที่สันเขาที่ยกตัวขึ้นจะดันจากด้านหลัง และแรงเหล่านี้เมื่อรวมกับการไหลของเนื้อโลกที่มีความหนืด จะกำหนดความเร็วของแผ่นธรณีภาค โดยมีการเปลี่ยนรูปและแผ่นดินไหวกระจุกตัวอยู่ที่ขอบเขตระหว่างส่วนภายในของแผ่นธรณีภาคที่แข็ง
Clinical relevance
ธรณีแปรสัณฐานอธิบายการกระจายตัวทั่วโลกของแผ่นดินไหว ภูเขาไฟ และเทือกเขา กำหนดกรอบอันตรายจากแผ่นดินไหวและภูเขาไฟในระยะยาว และอธิบายตำแหน่งของทรัพยากรแร่ ไฮโดรคาร์บอน และพลังงานความร้อนใต้พิภพจำนวนมาก
History
จากแนวคิดการเลื่อนไหลของทวีปของเวเกเนอร์และการขยายตัวของพื้นมหาสมุทรของเฮสส์ การรับรู้รอยเลื่อนทรานส์ฟอร์มโดยวิลสันในช่วงกลางทศวรรษ 1960 และการกำหนดสูตรแผ่นธรณีภาคแข็งโดยแมคเคนซี พาร์คเกอร์ มอร์แกน และเลอ ปิชอง ได้ก่อตั้งทฤษฎีธรณีแปรสัณฐาน ซึ่งเป็นทฤษฎีรวมของโลกที่เป็นของแข็งขึ้นภายในไม่กี่ปี
Key figures
- Dan McKenzie
- Jason Morgan
- John Tuzo Wilson
- Xavier Le Pichon
Related topics
Seminal works
- mckenzie1967
- morgan1968
- turcotte2014
Frequently asked questions
- ขอบเขตแผ่นธรณีภาคหลักสามประเภทมีอะไรบ้าง?
- ขอบเขตแยกตัว ซึ่งแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ออกจากกันและเกิดเปลือกโลกใหม่ เช่นที่สันเขากลางมหาสมุทร; ขอบเขตชนกัน ซึ่งแผ่นธรณีภาคชนกันและแผ่นหนึ่งอาจมุดตัวลงใต้อีกแผ่นหนึ่ง; และขอบเขตทรานส์ฟอร์ม ซึ่งแผ่นธรณีภาคเลื่อนผ่านกันในแนวนอน เช่นตามรอยเลื่อนซานแอนเดรียส
- ทำไมแผ่นดินไหวส่วนใหญ่จึงเกิดขึ้นที่ขอบเขตแผ่นธรณีภาค?
- ส่วนภายในของแผ่นธรณีภาคค่อนข้างแข็งและเคลื่อนที่เกือบเป็นหน่วยเดียวกัน ดังนั้นการเคลื่อนที่สัมพัทธ์จึงเกิดขึ้นส่วนใหญ่ที่ขอบของแผ่นธรณีภาค ซึ่งความเค้นสะสมและปลดปล่อยออกมาเป็นแผ่นดินไหว; สิ่งนี้ทำให้เกิดแผ่นดินไหวกระจุกตัวอยู่ในแนวแคบๆ ที่ลากตามขอบเขตแผ่นธรณีภาค