Earth ส่วนประกอบของโลก

อาศัยเทคโนโลยีการขุดเจาะในปัจจุบัน ที่สามารถเจาะสำรวจได้ลึกสุดในช่วงไม่เกิน 10 กิโลเมตร จากผิวโลก พบว่าองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นหินอัคนี และหินแปร โดยมีหินชั้นประกอบอยู่น้อยมาก สามารถจำแนกตามประเภทและชนิดของหินโดยประมาณ พบเป็นหินอัคนี 95% หินดินดาน 4% หินทราย 0.75% หินปูน 0.25% โดยรวมหินแปรไว้ในหินต้นกำเนิดเหล่านี้แล้ว

ความรู้เหล่านี้ศึกษาได้โดยตรงและเห็นได้จริงบนส่วนเปลือกแข็งของโลก ตามความลึกที่สามารถกระทำได้ แต่ที่ระดับความลึกมากกว่านี้จะเป็นอย่างไรนั้น เราไม่สามารถศึกษาโดยวิธีตรงได้ จึงจำเป็นต้องหาข้อมูลโดยวิธีการศึกษาทางอ้อมได้แก่วิธีทางธรณีฟิสิกส์ ซึ่งอาศัยคลื่นไหวสะเทือน (Seismic Waves) ที่สร้างขึ้น หรือคลื่นที่เกิดจากแผ่นดินไหว (Earthquakes) ที่เกิดตามธรรมชาติตลอดจนวิธีศึกษาหาความรู้จากวัตถุที่มาจากนอกโลกเช่น อุกกาบาต (Meteorites) เป็นต้น

ข้อมูลที่ได้จากการศึกษาทางด้านธรณีฟิสิกส์เหล่านี้ สามารถนำมาสร้างแบบจำลองทาง

ทฤษฎี แสดงการกระจายลักษณะความเร็วคลื่นตามความลึก  ดังภาพที่ 1.4 ซึ่งเดิมที นายบูลเลน                (Bullen, 1949) ได้แบ่งชั้นโครงสร้างภายในของโลกตามการเปลี่ยนแปลงความเร็วคลื่น โดยกำหนดอักษรแทนแต่ละชั้นต่างๆ ดังกล่าวเป็นชั้น A B C D E F และ G จากผิวโลกถึงแก่นโลกตามลำดับ แต่ปัจจุบันนิยมใช้คำสื่อความหมายแทน เป็นชั้นเปลือกโลก (Crust) ชั้นเนื้อโลก (Mantle) ชั้นแก่นโลก (Core) เป็นต้น จากแบบจำลองภาพตัดขวางความเร็วตามความลึกดังกล่าว  พบว่าที่ความลึก 100 กิโลเมตร ความเร็วคลื่นลดลง

กำหนดชั้นโครงสร้างภายในของโลก (ปรับแปลงจาก Tarbuck and Lutgens, 1993)

อย่างเด่นชัด จัดเป็นชั้นผิวขอบบนของชั้นที่มีความเร็วคลื่นไหวสะเทือนต่ำ (Low Velocity Zone) โดยในชั้นเนื้อโลกส่วนบนนี้ยังพบความเบี่ยงเบนความเร็วคลื่นชัดเจนได้อีกที่ระดับ 400 และ 650 หรือ 700 กิโลเมตร ซึ่งเชื่อว่าเป็นผลจากความแปรเปลี่ยนโครงสร้างของแร่ หรือองค์ประกอบทางเคมี มีความแตกต่างกันอย่างใดอย่างหนึ่ง คลื่นปฐมภูมิ และคลื่นทุติยภูมิมีความเร็วลดลงชัดเจนมากสุดที่ระดับ 2,885 กิโลเมตร (~ 2,900 กิโลเมตร) เป็นผิวสะท้อน/หักเหคลื่นที่ใช้กำหนดชั้นรอยต่อระหว่างแก่นโลกกับเนื้อโลก และพบว่าคลื่นทุติยภูมิไม่สามารถส่งผ่านตัวกลางที่มีสถานะของเหลวของชั้นแก่นโลกชั้นนอกโดยคลื่นปฐมภูมิมีความเร็วลดลง จนกระทั่งเคลื่อนที่เข้าสู่แก่นโลกชั้นใน ความเร็วคลื่นปฐมภูมิจึงเพิ่มขึ้นอีกครั้ง (ภาพที่ 1.4) สามารถสรุปลักษณะของแต่ละชั้นภายในโลกได้ดังนี้

1.  เปลือกโลก  (Crust) นับจากผิวโลกถึงระดับเฉลี่ย 30 - 50 กิโลเมตร บริเวณเปลือก

ทวีป หรือถึงระดับ 10 - 12 กิโลเมตร ในบริเวณเปลือกrnhoสมุทร  มีผิวสัมผัสกั้นความไม่ต่อเนื่องระหว่างชั้นเปลือกโลกกับชั้นเนื้อโลกที่อยู่ข้างล่างเป็นชั้นความไม่ต่อเนื่องที่เรียกว่า “ชั้นความไม่ต่อเนื่องโมโฮโรวิซิก”  (Mohorovicic Discontinuity) หรือเรียกโดยย่อว่า ชั้น โมโฮ อยู่ที่ระดับความลึกดังกล่าวข้างต้น โดยเปลี่ยนแปลงไปตามความลึกของเปลือกโลกดังกล่าว

2.   ชั้นเนื้อโลกส่วนบน (Upper Mantle)  อยู่ใต้ชั้นเปลือกโลกลงไปถึงระดับ 400 กิโลเมตร

พบว่ามีความแปรปรวนทางความเร็วคลื่นไหวสะเทือนอย่างมาก แสดงความไม่เป็นเนื้อเดียวกันอย่างกว้างขวาง (Regional Heterogeneous) ทั้งทางดิ่งและทางราบ พบบริเวณที่ความเร็วคลื่นไหวสะเทือนต่ำ  บางช่วงภายในชั้นนี้ ที่ระดับความลึกในช่วง 100 - 250 กิโลเมตร จากผิวโลก

3.  ชั้นทรานซิชัน (Transition Zone) อยู่ระหว่างความลึก 400 - 1000 กิโลเมตร สังเกต

ได้จากกราฟความเร็วที่มีความชันเพิ่มขึ้น ซึ่งแสดงว่ามีความเร็วสูงขึ้น ซึ่งปัจจุบันพบว่าบริเวณที่มีความเร็วคลื่นสูงสุดชัดเจนที่ระดับความลึก 400 และ 650 กิโลเมตร

4. ชั้นเนื้อโลกส่วนล่าง (Lower Mantle) นับจากระดับลึก 1,000 กิโลเมตร ถึง ระดับ

2,900 กิโลเมตร จดจำสังเกตได้จาก ชั้นนี้มีความเร็วคลื่นปานกลาง กราฟความเร็วคลื่นจึงเอียงพอประมาณ และเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไป แสดงลักษณะเทียบเคียงแล้วค่อนข้างเป็นเนื้อหนึ่งเดียวกัน (Uniform) ยกเว้นที่ระดับ 2,700 และ 2,900 กิโลเมตร อาจพบว่าความเร็วคลื่นลดลงเล็กน้อย บางครั้งเพื่อความสะดวก อาจนับรวมชั้นนี้และชั้นทรานซิชันเข้าด้วยกัน เรียกเป็น “เนื้อโลกระดับลึก” (Deep Mantle) นั่นเอง   ชั้นนี้ถูกกั้นออกจากแก่นโลกด้วยผิวสัมผัสกั้นความไม่ต่อเนื่องที่เรียกว่า  “ชั้นความไม่ต่อเนื่อง

กูเท็นเบิร์ก” (Gutenberg Discontinuity)