เนื้อหาบทเรียน
การผุพังอยู่กับที่ (Weathering) หมายถึง การที่หินผุพังทำลายลงด้วยกรรมวิธีต่างๆ จากลมฟ้าอากาศกับน้ำฝน รวมทั้งการกระทำของต้นไม้กับแบคทีเรียตลอดจนการแตกตัวทางกลศาสตร์ มีการเพิ่ม-ลดอุณหภูมิสลับกัน เป็นต้น สาเหตุของการผุพังอยู่กับที่ ได้แก่ ความร้อน ความเย็น น้ำ น้ำแข็ง แก็สออกซิเจนและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ
ประเภทของการผุพังอยู่กับที่ การผุพังอยู่กับที่แบ่งไก้เป็น 2 ประเภทคือ
1.การผุพังเชิงกล
2.การผุพังเชิงเคมี
ซึ่งการผุพังทั้งสองประเภทนี้จะเกิดขึ้นอย่างช้าๆ แต่เมื่อผ่านไปนานๆก็สามารถทำให้หินหรือสสารอื่นๆพังทลายลงได้
1. การผุพังอยู่กับที่เชิงกล (Mechanical Weathering) คือกระบวนการอยู่กับที่ที่ทำให้หินหือสสารอื่นๆแตกออกเป็นชิ้นๆได้ ตัวการสำคัญที่ทำให้เกิดการผุพังอยู่กับที่เชิงกล
(1).ความร้อนและความเย็น โดยความร้อนจากดวงอาทิตย์หรือไฟป่าทำให้ด้านนอกของหินร้อนกว่าด้านในของหิน ทำให้ด่านนอกของหินหลุดออกมาเป็นแผ่นๆ ส่วนความเย็นได้มาจากฝน ซึ่งทำให้หินที่ร้อนตัวเย็นลงอย่างรวดเร็ว จึงทำให้หินแตกออกเป็นรอยแยกได้
(2.)การแข็งตัวและการละลาย เกิดจากน้ำที่อยู่ในรอยแตกของหินแข็งตัว น้ำจะขยายตัวออกทำให้รอยแยกของหินใหญ่มากขึ้นทำให้ถนนเกิดเป็นหลุมเป็นบ่อ
(3).เกิดเจริญเติบโตของต้นไม้ โดยเกิดจากการไชชอนของรากต้นไม้ไปตามรอยแยกของหิน เมื่อรากต้นไม้ใหญ่ขึ้น ก็สามารถทำให้หินแตกออกได้
(4).การครูดถู เป็นการเสียดสีกันระหว่างหินกับทรายและเศษหินเล็กๆ ที่มากับน้ำ น้ำแข็ง ลมและแรงโน้มถ่วงของโลก ทำให้หินที่ถูกเสียดสีเกิดการเปลี่ยนแปลงได้
(5).การกระทำของสัตว์ พบว่าสัตว์ที่ขุดรูอยู่ในพื้นดิน เช่น หนู ตัวตุ่น แมลงบางชนิด ช่วยทำให้หินที่ถูกเสียดสีเกิดการเปลี่ยนแปลงได้
(6).การกัดเซาะของแม่น้ำ แม่น้ำมักมีแหล่งต้นน้ำอยู่บริเวณภูเขาสูงซึ่งอาจไหลมาจากธารน้ำแข็งละลายหรือมีฝนตกหนักในเขตป่าเขา แม่น้ำตอนบนจะมีกระแสไหลเชี่ยว เกิดการกัดเซาะพื้นดินในแนวตั้งทำให้มีฝั่งเป็นหุบเขารูปตัววีเกิดขึ้น ตอนกลางของแม่น้ำเป็นระยะหน่วง ทำให้หุบเขากว้างขึ้น ฝั่งชันน้อยลง มีคุ้งน้ำมากขึ้น ในขณะที่แม่น้ำไหลไปตามคุ้งกระแสน้ำทางฝั่งด้านนอกของวงโค้ง จะไหลเร็ว จึงเกิดการกัดเซาะ
2.การผุพังอยู่กับที่เชิงเคมี(Chemical Weathering) เป็นกระบวนการที่ทำให้หินแตกสลายออกเป็นชิ้นเล็กๆ โดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงทางเคมี ตัวการสำคัญที่ทำให้เกิดการผุพังอยู่กับที่ทางเคมี ได้แก่
1. น้ำเป็นตัวการสำคัญที่สุด ที่ทำให้เกดการผุพังโดยการละลาย
2. แก็สออกซิเจน หินที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบจะทำปฏิกิริยากับแก๊สออกซิเจนในสภาวะที่มีน้ำอยู่ด้วย และเกิดเป็นสนิม สนิมทำให้หินอ่อนตัวลงและแตกเป็นชิ้นเล็กๆ และให้สีน้ำตาลหรือสีแดง
3. แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สนี้จะเละลายรวมตัวกับน้ำฝนและน้ำที่อยู่ในชิ่งอากาศในดินทำให้เกิดเป็นกรดอ่อน เรียกว่า กรดคาร์บอร์นิก ซึ่งจะทำให้หินอ่อนและหินปูนผุพังลงได้
4. สิ่งมีชีวิต พบว่ารากพืชที่เติบโตขึ้นจะผลิตกรดอ่อนที่ละลายหินรอบๆรากได้และสิ่งที่คลายพืชที่เรียกว่า ไลเคน ที่เติบโตบนหิน จะสร้างกรดอ่อนที่ทำให้หินผุพังได้
ปัจจัยสำคัญต่ออัตราการผุพังอยู่กับที่ ขึ้นกับสิ่งต่อไปนี้
1.ภูมิอากาศ การผุพังอยู่กับที่เกิดขึ้นได้เร็วในภูมิอากาศร้อนชื้น และมีฝนตกอยู่เสมอ
2.ชนิดของหิน หินที่มีแร่ธาตุที่ละลายน้ำยากเป็นองค์ประกอบจะผุพังช้ากว่าหินที่มีแร่ธาตุที่ละลายน้ำง่ายเป็นองค์ประกอบเช่น หินชนวนจะคงทนหารผุพังได้ดีกว่าหินอ่อน
กระบวน การผุพัง การกร่อน และการกัดเซาะ เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ที่ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพของแผ่นดิน ซึ่งเกิดขึ้นได้จากหลายปัจจัยทั้งปัจจัยทางกายภาพ ทางเคมี และกิจกรรมของสิ่งมีชีวิต
การผุพัง (Weathering) คือ กระบวนการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางกายภาพของหินบนพื้นผิวโลก ไม่ว่าจะเป็นการแตกหัก ผุพัง หรือยุบสลายของหินจากปัจจัยต่าง ๆ ในธรรมชาติหรือจากการกระทำของมนุษย์ ซึ่งนับเป็นกระบวนการแรกเริ่มของการก่อกำเนิดดินและการเจริญงอกงามของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ
การผุพังสามารถจำแนกออกเป็น 2 ประเภท คือ
- การผุพังทางกายภาพ (Mechanical Weathering) เป็นกระบวนการผุพังของหินที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของขนาดและรูปร่างภายนอก โดยไม่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงภายในเนื้อหิน โดยมีสาเหตุจากปัจจัยต่าง ๆ เช่น
- การกระทำของคลื่น ลม และการเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็งตามแรงโน้มถ่วงของโลก ซึ่งทำให้เกิดการเสียดสีระหว่างกันจนเกิดการผุพังและแตกสลาย
- การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอากาศ ในช่วงกลางวันและกลางคืน ความแตกต่างของอุณหภูมิที่ส่งผลต่อการขยายตัวและการหดตัวของหิน รวมถึงการเปลี่ยนแปลงสถานะของน้ำตามธรรมชาติ เมื่ออุณหภูมิลดต่ำลง ซึ่งก่อให้เกิดน้ำแข็งตามรอยแตกหรือรอยแยกของก้อนหิน สามารถสร้างแรงดันที่ส่งผลให้เกิดการขยายตัวของรอยแตกร้าวและการผุพังได้ง่าย
- การกระทำของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ทั้งจากพืช สัตว์ และมนุษย์ เช่น การเจริญเติบโตของพืชบนรอยแตกของหิน การขุดเจาะของสัตว์หรือกิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์
- การผุพังทางเคมี (Chemical Weathering) เป็นกระบวนการผุพังของหิน จากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายใน โดยอาศัยการทำปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างแร่ธาตุภายในหินและปัจจัยต่าง ๆ ในธรรมชาติ เช่น การสัมผัสกับน้ำ (น้ำฝน) ออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศซึ่งสามารถทำให้เกิดสนิมหรือเกิดกรดชนิดต่าง ๆ ที่สามารถกัดกร่อนและย่อยสลายภูเขาหินจนเกิดโพรงหรือถ้ำต่าง ๆ รวมไปถึงการเปลี่ยนแปลงที่ก่อให้เกิดแร่ธาตุชนิดใหม่ภายในโครงสร้างของหินดังกล่าว
การกร่อนและการกัดเซาะ (Erosion) เป็นกระบวนการที่ทำให้องค์ประกอบของเปลือกโลกหลุดหรือสลายตัวออกไปจากผิวโลก รวมถึงการเคลื่อนย้ายวัตถุดังกล่าวไปจากแหล่งกำเนิดของมัน เช่น การกัดเซาะจากกระแสน้ำที่ทำให้ให้เปลือกโลกพังทลายลง พัดพาเศษหินและซากวัสดุต่าง ๆ เคลื่อนไปตามกระแสน้ำหรือตามแรงโน้มถ่วงของโลก ก่อนไปทับถมรวมกันในพื้นที่ซึ่งมีระดับต่ำกว่า เกิดเป็นภูมิประเทศในลักษณะต่าง ๆ เช่น เนินตะกอนรูปพัด (Alluvial Fan) หรือดินดอนสามเหลี่ยมปากแม่น้ำ (Delta) ที่อุดมสมบูรณ์ เป็นต้น
การกร่อนและการกัดเซาะจากกระแสน้ำยังก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงลักษณะของเปลือกโลกหรือภูมิประเทศในหลากหลายรูปแบบ เช่น การเกิดโกรกธาร (Gorge) หรือออบ ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของแม่น้ำ ลำธาร หรือการเกิดทะเลสาบรูปแอก (Oxbow Lake) ซุ้มหินและสะพานหินธรรมชาติในพื้นที่ชายฝั่งทะเล รวมถึงโพรงถ้ำต่าง ๆ อีกด้วย
การกัดเซาะชายฝั่ง คือ อีกหนึ่งการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลกจากพลังของคลื่น ลม สภาพภูมิอากาศ และกระแสน้ำขึ้น-ลงตามธรรมชาติ รวมถึงปัจจัยต่างๆ จากกิจกรรมของมนุษย์ที่ก่อให้เกิดการพังทลายของชายฝั่งทะเลมากมายในปัจจุบัน ไม่ว่าจะมีสาเหตุมาจาก
- การใช้ประโยชน์พื้นที่ชายฝั่งทะเลอย่างไม่เหมาะสม เช่น การสร้างคอนโดมิเนียม บังกะโล บ้านพักตากอากาศ ซึ่งรุกล้ำเข้าไปในพื้นที่ชายฝั่งทะเล รวมถึงการทำนากุ้งหรือการรุกล้ำเข้าไปสร้างที่อยู่อาศัยภายในพื้นที่ป่าชายเลนดั้งเดิม
- การสร้างเขื่อน ฝายกั้นแม่น้ำ และการสร้างกำแพงกันคลื่น เขื่อนดักตะกอน เขื่อนหินทิ้ง และแนวหินต่าง ๆ ที่ทำให้การทับถมและการสะสมของตะกอนในธรรมชาติมีปริมาณลดลง นอกจากนี้ การก่อสร้างโครงสร้างถาวรเพื่อการป้องกันชายฝั่ง ยังทำให้ความลาดชันของชายหาดเพิ่มสูงขึ้น ซึ่งเป็นการเร่งให้เกิดการกัดเซาะชายฝั่งมากยิ่งขึ้น
- รวมไปถึงการพัฒนาและการก่อสร้างโครงการริมชายฝั่งทะเลขนาดใหญ่ เช่น การสร้างนิคมอุตสาหกรรม หรือท่าเทียบเรือต่าง ๆ ซึ่งล้วนเป็นโครงสร้างกีดขวางกระบวนการเคลื่อนตัวของมวลทรายชายฝั่งทะเล รวมทั้ง การก่อสร้างถนนและทางรถไฟขนานกับแนวชายฝั่งทะเล ซึ่งนับเป็นอีกหนึ่งสาเหตุที่ทำให้ตะกอนบนบกไม่สามารถเคลื่อนตัวตามธรรมชาติสู่พื้นที่ชายหาดต่าง ๆ ได้
การผุพัง การกร่อน และการกัดเซาะ ต่างเป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงในธรรมชาติของหินและแผ่นเปลือกโลกเหนือพื้นดิน
ในปัจจุบัน กิจกรรมและการพัฒนาของมนุษย์ส่งผลกระทบโดยตรงต่อการสูญเสียและการพังทลายลงของภูมิประเทศในลักษณะต่าง ๆ ทั้งการเพิ่มขึ้นของมลพิษทางอากาศที่ส่งผลต่ออัตราการผุกร่อน การเกิดปรากฏการณ์ฝนกรดจากสารเคมีที่ปลดปล่อยจากการเผาไหม้ถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติและปิโตรเลียม หรือการขุดเจาะและปรับเปลี่ยนโครงสร้างของแม่น้ำลำธารและภูมิประเทศโดยตรง ซึ่งส่งผลให้การผุพังตามธรรมชาติถูกเร่งให้เกิดขึ้นในอัตราที่รวดเร็วยิ่งกว่าที่เคยเป็นมาในอดีต