Volcanoes : สำรวจภูเขาไฟ [หน้า 1/3]

Volcanoes : สำรวจภูเขาไฟ [หน้า 1/3]

สิ่งที่เราคิดถึงภูเขาไฟ มักจะจินตนาการถึง ความพุ่งพล่าน ของเปลวไฟปะทุหรือ กลุ่มควันขนาดใหญ่ หนาแน่นกำลังลอยดำทะมึนออกมา จากปล่องของภูเขา ในความเป็นจริง ภูเขาไฟอาจจะนิ่งสนิท อาจถูกปกคลุมด้วยหิมะหนา หรืออาจจะ อยู่ใต้มหาสมุทร มีเพียงแต่กลุ่มควันและฟองอากาศ พุ่งออกมาพร้อมความร้อนสูง โดยทั่วไปแล้วภูเขาไฟ 95% ปรากฏบริเวณ Subduction Zone (ตามแนวแผ่น เปลือกที่เกยกัน) และบริเวณ Mid-oceanic ridges (แนวสันเขาใต้ทะเล) ส่วนที่ เหลือ 5% เกิดบริเวณชั้นเปลือกนอก ที่จุดรวมความร้อน(Lithospheric hot spots) โดยทั้งนี้ Hot spots อาจไม่ได้สัมพันธ์กับเปลือกโลก หรือ Subduction Zone ซึ่งเชื่อว่า Hot spots มูลเหตุเกิดจากการโป่งขึ้นของ Magma เป็นบริเวณย่านของ เหลวร้อนที่ไหลไปมา ของเปลือกชั้นบน (Asthenosphere) ความลึกระดับไม่เกิน 700 กิโลเมตรจากพื้นผิวโลก

ตำแหน่งภูเขาไฟบนพื้นทวีป ในอดีต

ลักษณะทั่วไปของภูเขาไฟ เกิดจากสะสม เศษผงฝุ่นที่แข็ง ด้วยการระเบิดออกมา ของลาวาจากปล่องโดย มีสีน้ำตาลไหม้ เหตุจากปฏิกิริยา ของการเปลี่ยนแปลงของก๊าซ ระเบิดสู่อากาศ ด้วยความรุนแรงและแตก ออกเป็นถ่านเศษชิ้นเล็กชิ้นน้อย หล่นท่วมทับถมอย่าง หนาแน่นรอบๆปากปล่อง เป็นรูปคล้ายวงเวียนหรือทรงกรวย ภูเขาไฟเป็นจำนวน มากมีเศษถ่านทับหนากัน 1,000 ฟุตอยู่โดยรอบ ลักษณะดังกล่าว เป็นหลักการเกิดขึ้นของภูเขาไฟ บนพื้นโลกที่ระเบิดออกจาก ปล่องระบายช่องเดียว (Single vent) การระเบิดแต่ละครั้ง เกิดการเปลี่ยนแปลง โดยสลับชั้นกัน ของลาวา (Lava flows) ฝุ่นผงเถ้าถ่าน (Volcanic ash) ถ่าน (Cinders) ท่อนหิน (Blocks) เศษต่างๆ ส่วนใหญ่ภูเขาไฟ มีปากปล่องอยู่ตรงกลาง (Main vent) ตรงบริเวณยอดสูงที่สุด ตรงกลางนั้นจะเป็นช่องใหญ่ ภายในอาจมีกลุ่มกองลาวา (Clustered group) เกิดจากลักษณะการไหลออกมาของลาวา มาหยุดค้างจนเย็นกองไว้ นอกจากนั้น บางแห่งอาจมีช่องระบายด้านข้าง (Side vent) อีกได้

โครงสร้่างพื้นฐานทั่วไปของภูเขาไฟ

Basaltic lava flow มีลักษณะเหนียวเป็นยางไหลสู่ที่ต่ำกว่า

Pillow lavas เมื่อเย็นมีความแข็งมากกว่าหินทั่วไป

ภาพรวมการพัฒนาการของภูเขาไฟ หลายแห่งบนโลกบางครั้ง เราอาจจะมองไม่ออกว่า เคยมีภูเขาไฟขนาดใหญ่อยู่ ด้วยระยะเวลาที่นาน นับหลายล้านปี ทำให้พื้นที่เกิดการเปลี่ยนแปลงโดยมีระบบ การพัฒนาการของภูเขาไฟ ตามลำดับดังนี้ 1. Magma ดันขึ้นมาตามช่องใต้ดิน (Conduit) ผุดผ่านสู่ด้านบนผิวเปลือกโลก เกิดเป็นรูปทรงกรวยภูเขาไฟ (Volcanic cone) ไหลท่วมโดยรอบ เรียกว่า Lava 2.เมื่อภูเขาไฟเริ่มเกิดปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่อง บางทีนับเวลามากกว่า 1,000 ปี ทำให้รูปทรงกรวยเหนือ ยอดภูเขาไฟสูงขึ้นเรื่อยๆ รูปแบบของลาวาไหลแผ่กว้าง เป็นที่ราบสูง อาจไหลไปตามแรงดึงดูดของโลก บางแห่งเกิดเป็นหุบเหวลึกเป็น หน้าผาสูง 3.เมื่อปฏิกิริยาสิ้นสุดลง รูปทรงกรวยเกิดการถูกกัดเซาะ จากสภาพอากาศ ลมฝน อีกนับหลายพันปีทำให้ รูปทรงกรวย ลดขนาดลงเหลือส่วนที่แข็งมาก ในช่องแกน ด้านใน เรียกว่า Volcanic plug (ไส้หรือส่วนเหลือ ของดินหรือหิน ที่อุดตันช่อง ภูเขาไฟ) ตลอดเวลาแต่ละยุคที่ผ่านไป สามารถเห็นร่องรอยไหล ของชั้นลาวา จากแนวหน้าผา และจำแนกลาวาได้จาก Lava-capped mesas (ลาวาที่หุ้มห่ออยู่ บนที่ี่ราบสูง) 4.ยิ่งนานวันนับล้านปี การกัดเซาะมากขึ้น สภาพพื้นที่ทรงกรวยหายไปสิ้น สิ่งที่ เหลือ คือ พื้นดินที่ว่างเปล่าระดับเดียวกัน และเศษซากของ Projecting plug (โหนกหินขนาดใหญ่) ตั้งตระหง่านอยู่โดดเดียว เรียกว่า Volcanic neck

Volcanic plug เหลือส่วนที่เป็นก้อนอุดตันใหญ่ มีส่วนประกอบของหินและดิน โดยอาจไม่ทราบเลยว่า นี่คือช่องปากปล่องภูเขาไฟ ของในอดีตเท่านั้น

Volcanic neck รอยร่องของภูเขาไฟอดีต เหลือเฉพาะแกน

การเกิดภูเขาไฟบนโลก สภาพทางธรณีวิทยาของโลก ผิวเปลือกชั้นนอก มีความแข็ง หนาเฉลี่ยประมาณ 40-60 กิโลเมตร มีอุณหภูมิความร้อน ในแต่ละชั้นที่แตกต่างกัน ผิวเปลือกโลก มีลักษณะเป็นแผ่น มีรอยแยก มีความหนาบาง และมีการเคลื่อนตัว เลื่อนไหลได้ บางแห่งเกิดการชนกันโก่งงอ เกิดความร้อน ทำให้มีช่องว่าง ที่ให้เป็นการเกิดของ ภูเขาไฟด้วยแรงดันของ Magma จากชั้นล่างที่ลึกขึ้นมาได้ จากลักษณะดังกล่าว แบ่งบริเวณ การเกิดของภูเขาไฟเบื้องต้น มี 5 ประเภทดังนี้ 1.Island-arc volcanoes เกิดจาก Oceanic plate (แผ่นเปลือกโลกใต้ทะเล) 2 แผ่นเคลื่อนตัวมาเกยกัน ด้วยลักษณะแผ่นหนึ่ง เคลื่อนตัวเข้าไปอยู่ใต้อีกแผ่นหนึ่ง โก่งง้อโค้งเกิดแรงกด ทำให้ Magma ไหลท่วมออกมาจากชั้น Mantel สู่ช่องด้านบนที่มีเกาะอยู่ในทะเล เช่นภูเขาไฟในบริเวณ Alaska, Japan, Indonesia

2.Hot-spot volcanoes เกิดจากบริเวณพื้นที่ช่วงกลางแผ่นเปลือก โดยมีการสะสมของ Magma ด้านล่าง ของแผ่นเปลือกโลกใต้ทะเล จากชั้น Mantel เมื่อจำนวนมากเกิดแรงดัน มีพลังงาน จนทำให้ Magma ไหลท่วมออกมาสามารถขยับแผ่นเปลือกโลกได้ กรณีนี้ต้องใช้ เวลานาน เช่น ภูเขาไฟที่เกาะ Hawaii 3.Ocean-ridge volcanoes บริเวณส่วนลึกของมหาสมุทร มีแนวสันเขา (Ocean-ridge) เชื่อมต่อกันยาวมาก 75,000 กิโลเมตร ซึ่งมี Magma อยู่เป็นจำนวนมากตลอดแนวสันเขา โดยมีรอย แยกเป็นจำนวนมากเช่นกัน และแผ่นเปลือกโลกใต้ทะเลมีการ เคลื่อนตัวเลื่อนไหล ตลอดเวลาด้วยในหลายๆกรณี จึงเป็นเหตุให้ Magma สามารถไหลท่วมออกมาได้ โดยจะกระจายตัวอยู่ในทะเล เช่น ภูเขาไฟในบริเวณ Iceland

4.Continental-margin volcanoes ด้วยขณะที่ เปลือกโลกใต้ทะเลเคลื่อนตัว เข้าไปอยู่ใต้อีกแผ่นหนึ่ง ทำให้เกิดการ ปลดปล่อยความร้อนสูง ผสมกันระหว่างของเหลวและหินในชั้น Mantel บางส่วน เกิดช่องโหว่ Magma จึงเคลื่อนตัวออกมาตามแนวขอบ ดังกล่าว การเคลื่อนตัวได้ผ่าน ชั้นหินตะกอนใต้ทะเล ด้วยแรงดันจากด้านล่าง จึงทำให้แผ่น เปลือกโลกอยู่ด้านบนแตกออกเป็นช่องว่าง เรียกว่า Oceanic trench เช่น ภูเขาไฟ ในบริเวณ North America 5. Continental-rift volcanoes ด้วยการเปลี่ยนแปลง ของแผ่นเปลือกโลก (Tectonic plates) แยกตัวออกจากกัน ส่วนด้านล่างลึกลงไปมี ขนาดกว้างใหญ่ ยาวมากของชั้น Mantel ระหว่างชั้นมีรอย แยกเหมาะเจาะ ทำให้ Magma สามารถดันขึ้นมาได้ หากสภาพแวดล้อมใกล้เคียงมีลุ่มน้ำเป็นองค์ประกอบ ในระยะเวลาที่ยาวนานเกิด Magma มีลักษณะเป็น Alkaline Magma (โลหะที่เป็นด่าง)

โครงสร้างของภูเขาไฟ ในทางภูเขาไฟวิทยา สามารถจำแนกประเภทภูเขาไฟ ด้วยลักษณะของโครงสร้าง (Volcano structures) ได้ดังนี้ 1. Stratovolcano ลักษณะเป็นทรงกรวย (Cone) มีความลาดชัน องค์ประกอบของ วัตถุดิบประกอบ ด้วยลาวาและ Pyroclastic (ผลึกแร่) ที่ไหลท่วมออกมารวมกัน ส่วนใหญ่มักระเบิด จากปล่องใหญ่ช่องกลาง (Central vent) และเมื่อเกิดการระเบิดเป็นการเพิ่มของ ชั้น Mudflows (การเคลื่อนตัวของโคลน) และชั้น Lahars (เศษซากปรักหักพัง ของภูเขาไฟ) เรียกอีกชื่อว่า Composite volcano

Mount Shasta ,California ประเทศ U.S.A. จัดอยู่ในประเภท Stratovolcano ใหญ่ที่สุดของโลก มีความสูง 4,319 เมตร จากทั้งหมด ภูเขาไฟประเภท Stratovolcano มีจำนวน 1,511 แห่ง ได้ระเบิดไปแล้ว 699 แห่ง ในระยะ 10,000 ปีที่ผ่านมา

2.Compound volcano มักมีโครงสร้างใหญ่ และลาดชัน ประกอบด้วยลักษณะเป็นทรงกรวยอยู่ติดกันมาก กว่า 2 แห่ง และมีช่องระบาย (Vent) ช่วยกันสร้างลักษณะ Lava domes ให้เกิดขึ้น ในระยะเวลาที่ต่างกัน

Zhupanovsky, Kamchatka ประเทศ Russia มีรูปทรงกรวยติดกัน 2 แห่ง ความสูง 2,700 เมตร

3.Shield volcano มักมีโครงสร้างใหญ่ ลาดเอียงด้วยลักษณะเกิดจาก การไหลท่วมจากลาวาทั้งหมด บริเวณปากปล่อง จะมีรอยแตกแยก และเถ้าถ่าน (Cinder) ห่อหุ้มหนานับพันฟุต จากการระเบิดที่ยาวนาน

Mauna Loa, Hawaii ห่อหุ้มปกคลุมหนาด้วย เถ้าถ่านของลาวา ความสูง 4,172 เมตร

4.Caldera volcano ลักษณะปากหลุมกว้างใหญ่เป็นวงกลม หรือเป็นหลุมแอ่งกระทะ ด้วยเหตุการยุบตัว ลงของโครงสร้าง ด้านในของแหล่ง Magma ในก้นหลุม (Magma chamber)

Aniakchak, Alaska, อายุ 3,400 ปี มีความสูง 1,341 เมตร ส่วนที่ยุบตัวลงตรงกลาง ขนาด เส้นผ่าศูนย์กลาง 10 กิโลเมตร

5.Somma volcano เป็นลักษณะจากกลุ่มภูเขาไฟ Somma-Vesuvius มีขนาดใหญ่ล้อมรอบ ด้วยหน้า ผาชันสูง มีภูเขาไฟตั้งอยู่ชั้นใน ซึ่งเกิดใหม่เป็นทรงกรวย

Somma-Vesuvius อายุ 200,000 ปี มีความสูง 1,280 เมตร ระเบิดครั้งแรก ค.ศ. 79 ทำให้ ชาว Pompeii เสียชีวิต 3,000 คน (Somma และ Gran Cono คือชื่อที่ใช้เรียกแต่ละตำแหน่ง)