Mountain101-26 Mid-Ocean Ridge

Mid-Ocean Ridge เทือกเขาที่ยาวที่สุดในโลกซ่อนอยู่ใต้ทะเล (The World’s Longest Mountain System Beneath the Ocean)

เมื่อพูดถึง “เทือกเขาที่ยาวที่สุดในโลก” หลายคนอาจนึกถึง Andes หรือ Himalaya แต่ในความเป็นจริง ระบบเทือกเขาที่ยาวที่สุดของโลกไม่ได้อยู่บนบก หากซ่อนตัวอยู่ใต้มหาสมุทรเป็นแนวยาวต่อเนื่องหลายหมื่นกิโลเมตร เรียกว่า Global Mid-Ocean Ridge System หรือระบบสันเขากลางมหาสมุทร

แนวภูเขาใต้น้ำนี้ทอดผ่านมหาสมุทรแอตแลนติก อินเดีย แปซิฟิก และมหาสมุทรตอนใต้ เชื่อมต่อกันคล้าย “ตะเข็บยักษ์” ที่พาดรอบโลก และมีความยาวรวมมากกว่า 60,000 กิโลเมตร นับเป็นระบบภูเขาที่ยาวกว่าทุกเทือกเขาบนบกอย่างมาก

สิ่งที่ทำให้ Mid-Ocean Ridge สำคัญยิ่งกว่าความยาว คือบริเวณนี้เป็นหนึ่งในสถานที่ที่ เปลือกโลกมหาสมุทรใหม่กำลังถือกำเนิดขึ้นตลอดเวลา แผ่นเปลือกโลกเคลื่อนแยกออกจากกัน แมกมาจาก mantle เคลื่อนขึ้นมา เติมช่องว่างและเย็นตัวกลายเป็นหินใหม่ ก่อนถูกพาออกไปสองด้านเหมือนสายพานขนาดยักษ์

ดังนั้น เมื่อเราเรียนเรื่อง Mid-Ocean Ridge เราไม่ได้กำลังเรียนเพียงเรื่อง “ภูเขาใต้ทะเล” แต่กำลังมองเห็นหนึ่งในเครื่องจักรสำคัญที่สุดของ Plate Tectonics ที่ช่วยสร้างพื้นมหาสมุทรใหม่และขับเคลื่อนวิวัฒนาการของโลกทั้งใบ

Mid-Ocean Ridge คืออะไร?

Mid-Ocean Ridge คือแนวภูเขาใต้น้ำที่เกิดตามขอบแผ่นเปลือกโลกแบบแยกออกจากกัน หรือ Divergent Plate Boundary

เมื่อแผ่น lithosphere สองแผ่นเคลื่อนออกจากกัน บริเวณตรงกลางจะเกิดการยืดและบางตัวของเปลือกโลก

วัสดุ mantle ด้านล่างจึงเคลื่อนตัวขึ้น

เมื่อขึ้นมาสู่บริเวณที่ความดันต่ำกว่า จะเกิด Decompression Melting และสร้าง magma

จากนั้น magma จะเย็นตัวและกลายเป็น Oceanic Crust ใหม่

ภาพรวมจึงเป็น

Plate Divergence → Mantle Upwelling → Decompression Melting → Magma → New Oceanic Crust

นี่คือหัวใจของระบบ Mid-Ocean Ridge

ทำไมเกิดภูเขาเมื่อแผ่นเปลือกโลกแยกออกจากกัน?

ฟังดูเหมือนว่าถ้าแผ่นเปลือกโลกแยกออกจากกัน พื้นควรยุบลง ไม่ใช่สูงขึ้นเป็นภูเขา แต่สาเหตุสำคัญคือ mantle บริเวณใต้ ridge มีอุณหภูมิสูงกว่าพื้นมหาสมุทรที่อยู่ไกลออกไป

วัสดุที่ร้อนกว่าโดยทั่วไปมีความหนาแน่นต่ำกว่า

บริเวณ ridge จึงมีการยกตัวเป็นแนวยาว

เมื่อ oceanic lithosphere เคลื่อนออกห่างจาก ridge มันจะเย็นลง หดตัว หนาแน่นขึ้น และค่อย ๆ จมลึกลง

นี่คือเหตุผลที่พื้นมหาสมุทรใกล้ ridge มักตื้นกว่า และเมื่อไกลออกไปพื้นมหาสมุทรจะลึกลงเรื่อย ๆ

ดังนั้นรูปร่างพื้นมหาสมุทรไม่ได้แบน แต่มีโครงสร้างคล้ายภูเขาขนาดมหึมาที่ทอดยาวตามแนว spreading center

Seafloor Spreading คืออะไร?

แนวคิดสำคัญที่ต้องรู้คู่กับ Mid-Ocean Ridge คือ Seafloor Spreading หรือการแผ่ขยายของพื้นมหาสมุทร

เมื่อลาวาและ magma แข็งตัวบริเวณ ridge จะสร้าง oceanic crust ใหม่

จากนั้น crust ที่สร้างใหม่จะถูกพาออกไปจาก ridge ทั้งสองด้าน

จึงเกิดภาพคล้ายสายพาน

เกิดใหม่ตรงกลาง → เคลื่อนออกด้านข้าง → เย็นลง → จมลึกขึ้น → เก่าแก่ขึ้น

กระบวนการนี้ดำเนินต่อเนื่องเป็นเวลาหลายล้านปี

นี่เป็นหนึ่งในหลักฐานสำคัญที่นำไปสู่การยอมรับทฤษฎี Plate Tectonics ในศตวรรษที่ 20

ใครค้นพบว่าใต้ทะเลมีเทือกเขายาวขนาดนี้?

ก่อนยุคการสำรวจด้วย sonar มนุษย์แทบไม่รู้รูปร่างที่แท้จริงของก้นมหาสมุทร

หลังสงครามโลกครั้งที่สอง การสำรวจสมุทรศาสตร์และเทคโนโลยี sonar พัฒนาขึ้นอย่างมาก นักวิทยาศาสตร์เริ่มสร้างแผนที่พื้นทะเลอย่างละเอียดและพบว่า มหาสมุทรไม่ได้มีพื้นเรียบ แต่เต็มไปด้วย

• Ridge

• Trench

• Seamount

• Fracture Zone

• Abyssal Plain

งานของนักสมุทรศาสตร์หลายคน โดยเฉพาะการทำแผนที่พื้นมหาสมุทรในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ช่วยเปิดเผยแนว Mid-Ocean Ridge ขนาดมหึมาและกลายเป็นหลักฐานสำคัญของ Plate Tectonics

Mid-Atlantic Ridge ตัวอย่างคลาสสิกที่สุด

หนึ่งใน Mid-Ocean Ridge ที่มีชื่อเสียงที่สุดคือ Mid-Atlantic Ridge

แนวนี้ทอดเกือบตามแนวกึ่งกลางมหาสมุทรแอตแลนติก

ด้านหนึ่งคือ

• North American Plate

• South American Plate

อีกด้านคือ

• Eurasian Plate

• African Plate

แผ่นเหล่านี้กำลังเคลื่อนแยกออกจากกัน

จึงเกิดการสร้างพื้นมหาสมุทรใหม่อย่างต่อเนื่อง

ผลในระยะยาวคือมหาสมุทร Atlantic ค่อย ๆ กว้างขึ้นในระดับเซนติเมตรต่อปี

ดูเหมือนน้อยมาก แต่เมื่อสะสมเป็นเวลา 100 ล้านปี ระยะทางสามารถเพิ่มขึ้นเป็นหลายพันกิโลเมตรได้

Iceland : จุดที่ Mid-Ocean Ridge โผล่พ้นน้ำ

โดยปกติ Mid-Ocean Ridge อยู่ลึกใต้ทะเล แต่มีสถานที่พิเศษแห่งหนึ่งที่แนว ridge สูงจนโผล่ขึ้นเหนือระดับน้ำทะเล คือ Iceland

Iceland ตั้งอยู่บน Mid-Atlantic Ridge และยังเกี่ยวข้องกับ magmatism ผิดปกติที่มักเชื่อมโยงกับ Iceland hotspot

จึงเป็นพื้นที่ที่มีทั้ง

Divergent Boundary + Hotspot-related Magmatism

ผลคือประเทศนี้เต็มไปด้วย

• Volcano

• Lava Field

• Rift

• Hot Spring

• Geyser

• Geothermal Energy

Iceland จึงเปรียบเสมือน “ห้องเรียน Plate Tectonics กลางแจ้ง” ที่นักเดินทางสามารถยืนอยู่บนบริเวณซึ่งแผ่นเปลือกโลกสองด้านกำลังแยกออกจากกันได้

เดินข้ามรอยแยกของทวีปได้จริงหรือ?

บริเวณ Þingvellir National Park ใน Iceland มีภูมิประเทศที่เกี่ยวข้องกับเขต rift ของ Mid-Atlantic Ridge

นักท่องเที่ยวสามารถมองเห็น

• Fault

• Fracture

• Rift Valley

• Lava Field

ได้อย่างชัดเจน

แต่ควรเข้าใจว่าเส้นแบ่งแผ่นเปลือกโลกไม่ใช่รอยแตกเส้นเดียวที่สามารถเอาขาซ้ายวาง “อเมริกา” และขาขวาวาง “ยุโรป” ได้แบบง่าย ๆ

ระบบ rift มีความกว้างและประกอบด้วย fault และ fracture หลายแนว

สิ่งที่เราเห็นคือส่วนหนึ่งของ deformation zone ขนาดใหญ่

Rift Valley กลางมหาสมุทรคืออะไร?

Mid-Ocean Ridge บางแห่ง โดยเฉพาะระบบที่มีอัตราการ spreading ค่อนข้างช้า เช่น Mid-Atlantic Ridge สามารถมีแอ่งตรงกลางเรียกว่า Rift Valley

เกิดจากเปลือกโลกกำลังถูกยืดและแตก

ลักษณะคล้ายหุบเขายาวระหว่างแนว fault

อย่างไรก็ตาม Mid-Ocean Ridge ไม่ได้มี Rift Valley ชัดเจนทุกแห่ง

ที่ spreading เร็วกว่า รูปร่างของ ridge มักแตกต่างออกไป

ดังนั้นรูปร่างของ ridge ขึ้นอยู่กับทั้ง

• Spreading Rate

• Magma Supply

• Lithospheric Structure

• Tectonic Setting

Slow-Spreading กับ Fast-Spreading Ridge ต่างกันอย่างไร?

Mid-Ocean Ridge ไม่ได้แผ่ขยายด้วยความเร็วเท่ากันทั่วโลก

Slow-Spreading Ridge

ตัวอย่างเช่น Mid-Atlantic Ridge

มักมี

• Rift Valley เด่น

• Fault มาก

• Topography ขรุขระ

• การสร้าง magma อาจไม่สม่ำเสมอเท่า

Fast-Spreading Ridge

ตัวอย่างสำคัญคือ East Pacific Rise

มักมี

• Axial High มากกว่า Rift Valley ลึก

• magma supply ต่อเนื่องกว่า

• พื้นทะเลบริเวณ ridge เรียบกว่าในภาพรวม

ดังนั้นคำว่า Mid-Ocean Ridge เป็นคำรวมของระบบที่มีรูปร่างแตกต่างกันได้มาก

East Pacific Rise : Ridge ที่แผ่ขยายเร็ว

East Pacific Rise เป็นหนึ่งในระบบ spreading center ที่มีอัตราการแผ่ขยายสูงที่สุดของโลก

ตั้งอยู่ทางตะวันออกของ Pacific Ocean

แนวนี้เกี่ยวข้องกับการแยกตัวของ Pacific Plate ออกจากแผ่นอื่น เช่น

• Nazca Plate

• Cocos Plate

การ spreading ที่เร็วทำให้ magma supply มีบทบาทเด่น และสร้างพื้นมหาสมุทรใหม่ได้รวดเร็วกว่า Mid-Atlantic Ridge

นี่เป็นตัวอย่างที่ดีว่ามหาสมุทรแต่ละแห่งมี “บุคลิกทางธรณีวิทยา” แตกต่างกัน

Oceanic Crust ถูกสร้างอย่างไร?

โครงสร้างของ oceanic crust ที่สร้างบริเวณ ridge โดยภาพรวมมักประกอบด้วยวัสดุ basaltic

เมื่อ magma ปะทุออกใต้ทะเล จะเย็นเร็วมาก

เกิดเป็นหินรูปร่างเฉพาะที่เรียกว่า

Pillow Lava

ใต้ลงไปอาจพบ

• Sheet Dike Complex

• Gabbro

ลึกลงไปเป็น mantle rock เช่น peridotite

ลำดับนี้มีความสำคัญอย่างมากต่อการทำความเข้าใจโครงสร้าง lithosphere มหาสมุทร

และเราสามารถพบชุดหินคล้ายกันบนบกในบางพื้นที่ในรูปของ Ophiolite ซึ่งเราได้เรียนไปแล้วใน Mountain101-23

Pillow Lava คืออะไร?

เมื่อลาวาบะซอลต์ร้อนไหลออกใต้ทะเลที่มีอุณหภูมิต่ำมาก ผิวลาวาจะเย็นและแข็งตัวอย่างรวดเร็ว

ลาวาด้านในยังคงไหลและดันออกมาเป็นก้อนใหม่

จึงเกิดรูปร่างคล้ายหมอนซ้อนกัน

เรียกว่า

Pillow Lava

หากนักธรณีวิทยาพบ pillow lava ในชั้นหินโบราณบนบก ก็เป็นหลักฐานสำคัญว่าหินเหล่านั้นเคยเกิดจากการปะทุใต้น้ำ

Magnetic Stripes หลักฐานสำคัญของ Seafloor Spreading

หนึ่งในหลักฐานที่ทรงพลังที่สุดของ Seafloor Spreading มาจาก สนามแม่เหล็กโลก

เมื่อ basalt เย็นตัว แร่แม่เหล็กบางชนิดจะจัดแนวตามสนามแม่เหล็กโลกในขณะนั้น

แต่สนามแม่เหล็กโลกมีการกลับขั้วหลายครั้งในอดีต

จึงเกิดแถบแม่เหล็กสลับขั้วบนพื้นมหาสมุทร

สิ่งสำคัญคือแถบเหล่านี้มีรูปแบบสมมาตรอยู่สองด้านของ Mid-Ocean Ridge

ภาพรวมคือ

Ridge | ใหม่ | เก่าขึ้น →

และอีกด้าน

← เก่าขึ้น | ใหม่ | Ridge

ความสมมาตรนี้เป็นหลักฐานชัดเจนว่าพื้นมหาสมุทรถูกสร้างตรง ridge แล้วแผ่ออกสองด้าน

อายุพื้นมหาสมุทรยืนยันเรื่องนี้อย่างไร?

เมื่อวัดอายุ oceanic crust พบว่า

ใกล้ Mid-Ocean Ridge = อายุน้อย

และ

ไกลจาก Ridge = อายุเก่าขึ้น

พื้นมหาสมุทรส่วนใหญ่มีอายุไม่เก่าเท่าหินทวีป เพราะ oceanic lithosphere ถูกสร้างที่ ridge และสุดท้ายถูกรีไซเคิลกลับลง mantle ที่ Subduction Zone

นี่เป็นเหตุผลที่เราพบหินทวีปอายุหลายพันล้านปี แต่พื้นมหาสมุทรปัจจุบันโดยทั่วไปมีอายุน้อยกว่ามาก

โลกสร้างพื้นทะเลใหม่ แล้วพื้นที่เก่าไปไหน?

หาก Mid-Ocean Ridge สร้าง oceanic crust ใหม่ตลอดเวลา โลกควรขยายขนาดขึ้นเรื่อย ๆ หรือไม่?

คำตอบคือ ไม่

เพราะอีกด้านหนึ่งของ Plate Tectonics มีระบบ Subduction Zone

ซึ่งนำ oceanic lithosphere เก่ากลับเข้าสู่ mantle

จึงเกิดวงจร

Mid-Ocean Ridge = สร้าง

Subduction Zone = รีไซเคิล/ทำลาย lithosphere มหาสมุทร

ทั้งสองระบบทำงานร่วมกัน

จึงช่วยรักษาขนาดโลกโดยรวมโดยไม่จำเป็นต้องให้โลกพองขึ้นตามอัตราการสร้างพื้นมหาสมุทร

Mountain101 เริ่มเชื่อมเป็นระบบเดียวกันแล้ว

ถ้านำ Mountain101-23 ถึง 26 มาต่อกัน เราจะเห็นวงจรชัดเจนมาก

Mid-Ocean Ridge
สร้าง oceanic crust

↓

Oceanic Plate เคลื่อน

↓

Subduction Zone
นำ oceanic lithosphere กลับลง mantle

↓

Volcanic Arc
สร้าง magma และภูเขาไฟ

↓

Ocean Closing

↓

Continental Collision

↓

Mountain Building

นี่คือ Plate Tectonics ในระดับโลก

ไม่ใช่ภูเขาแต่ละลูกทำงานแยกกัน แต่ทุกระบบเชื่อมโยงเป็นเครือข่ายเดียวกัน

Hydrothermal Vent : โลกใต้ทะเลที่ไม่ต้องใช้แสงอาทิตย์

หนึ่งในสิ่งมหัศจรรย์ที่สุดของ Mid-Ocean Ridge คือ Hydrothermal Vent

น้ำทะเลซึมลงตามรอยแตกของ crust ใกล้แหล่ง magma

น้ำได้รับความร้อนและทำปฏิกิริยากับหิน

จากนั้นไหลกลับขึ้นสู่พื้นทะเลโดยมีแร่และสารเคมีละลายอยู่จำนวนมาก

เมื่อของไหลร้อนผสมกับน้ำทะเลเย็น แร่บางชนิดตกตะกอน

เกิดโครงสร้างคล้ายปล่อง

บางแห่งเรียกว่า

Black Smoker

Black Smoker คืออะไร?

Black Smoker เป็น hydrothermal vent ที่ปล่อยของไหลร้อนอุดมด้วยแร่โลหะและสารประกอบกำมะถัน

เมื่อของไหลร้อนสัมผัสน้ำทะเลเย็น แร่ซัลไฟด์ตกตะกอนเป็นอนุภาคสีดำ

จึงดูเหมือนมี “ควันดำ” พ่นออกมา

แต่สิ่งที่เห็นไม่ใช่ควันจากการเผาไหม้

เป็นอนุภาคแร่ที่ตกตะกอนในน้ำ

สิ่งมีชีวิตอยู่ได้อย่างไรในความมืดลึกใต้ทะเล?

บริเวณ hydrothermal vent ไม่มีแสงอาทิตย์เพียงพอสำหรับ photosynthesis

แต่กลับพบระบบนิเวศที่อุดมสมบูรณ์

ฐานของห่วงโซ่อาหารมาจากจุลชีพที่ใช้พลังงานจากปฏิกิริยาเคมี

เรียกว่า

Chemosynthesis

จุลชีพใช้สาร เช่น hydrogen sulfide เป็นแหล่งพลังงาน

สิ่งมีชีวิตอื่นจึงสามารถพึ่งพาระบบนี้ต่อไป

พบสัตว์ เช่น

• Tube Worm

• Mussel

• Crab

• Shrimp

• Snail

บางชนิดมีการปรับตัวเฉพาะต่อสภาพแวดล้อมร้อนและมีสารเคมีสูง

Hydrothermal Vent เปลี่ยนความเข้าใจเรื่องชีวิตบนโลกอย่างไร?

ก่อนค้นพบระบบ vent นักวิทยาศาสตร์เคยคิดว่าระบบนิเวศขนาดใหญ่แทบทั้งหมดต้องพึ่งพาพลังงานจากดวงอาทิตย์

การค้นพบ hydrothermal vent แสดงให้เห็นว่า

ชีวิตสามารถพึ่งพาพลังงานเคมีจากภายในโลกได้

แนวคิดนี้ส่งผลอย่างมากต่อ

• Biology

• Geochemistry

• Origin of Life Research

• Astrobiology

เพราะหากชีวิตสามารถอยู่ได้โดยไม่ต้องใช้แสงอาทิตย์โดยตรง ก็เปิดคำถามว่าโลกอื่นที่มีมหาสมุทรใต้ชั้นน้ำแข็งอาจมีสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อชีวิตบางรูปแบบหรือไม่

Mid-Ocean Ridge กับกำเนิดชีวิต?

มีสมมติฐานทางวิทยาศาสตร์บางแนวเสนอว่า hydrothermal systems ในมหาสมุทรโบราณอาจมีบทบาทต่อกระบวนการที่นำไปสู่กำเนิดชีวิต

เหตุผลคือระบบ vent มี

• ความร้อน

• แร่ธาตุ

• Chemical Gradient

• Catalytic Surface

• น้ำ

ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่น่าสนใจต่อเคมี prebiotic

อย่างไรก็ตาม “ชีวิตเริ่มต้นที่ vent แน่นอน” ยังไม่ใช่ข้อสรุปที่ยืนยันแล้ว

แต่เป็นหนึ่งในหัวข้อวิจัยสำคัญเกี่ยวกับต้นกำเนิดชีวิตบนโลก

Mid-Ocean Ridge กับแหล่งแร่

Hydrothermal system สามารถสร้างแหล่งสะสมโลหะซัลไฟด์บนพื้นทะเล

เรียกว่า Seafloor Massive Sulfide – SMS

อาจมีโลหะ เช่น

• Copper

• Zinc

• Lead

• Gold

• Silver

จึงมีความสนใจเรื่อง deep-sea mining

แต่การทำเหมืองใต้ทะเลเป็นประเด็นที่มีข้อถกเถียงสูงด้านสิ่งแวดล้อม เพราะระบบนิเวศพื้นทะเลลึกยังมีอีกมากที่มนุษย์เข้าใจไม่ครบถ้วน

Transform Fault ทำไม Mid-Ocean Ridge จึงไม่เป็นเส้นตรง?

หากมองแผนที่ ridge จะเห็นว่าไม่ได้เป็นเส้นตรงต่อเนื่องอย่างสมบูรณ์

ridge segments มักถูกเลื่อนเหลื่อมกัน

ขอบเขตที่เชื่อมส่วน ridge บางส่วนเรียกว่า Transform Fault

บริเวณนี้แผ่นเปลือกโลกเลื่อนผ่านกันด้านข้าง

จึงเกิดแผ่นดินไหวได้

ส่วนแนวยาวต่อจาก transform ที่ไม่ active ในลักษณะเดียวกันเรียกว่า Fracture Zone

ดังนั้น Mid-Ocean Ridge จริง ๆ คือเครือข่ายของ

Spreading Segment + Transform Fault + Fracture Zone

แผ่นดินไหวตาม Ridge ใหญ่เท่า Subduction Zone หรือไม่?

โดยทั่วไปแผ่นดินไหวตาม Mid-Ocean Ridge และ transform faults ในระบบ ridge มักเป็นแผ่นดินไหวตื้น

แต่ Subduction Zone สามารถสร้างแผ่นดินไหวขนาดใหญ่กว่ามาก โดยเฉพาะ Megathrust Earthquake

เหตุผลหนึ่งคือพื้นที่ fault ที่สามารถล็อกและแตกตัวมีขนาดแตกต่างกัน

ดังนั้น Divergent Boundary และ Convergent Boundary ต่างก็สร้างแผ่นดินไหว แต่ลักษณะและศักยภาพแตกต่างกัน

Mid-Ocean Ridge มีภูเขาไฟหรือไม่?

มีจำนวนมากมาก

ในความเป็นจริง การสร้าง oceanic crust ใหม่เกี่ยวข้องกับ magmatism ต่อเนื่องทั่วระบบ ridge

แต่เพราะส่วนใหญ่เกิดลึกใต้ทะเล การปะทุจึงไม่ถูกมนุษย์สังเกตเห็นเท่าภูเขาไฟบนบก

ลาวา basaltic ไหลออกแล้วเย็นอย่างรวดเร็ว

สร้างพื้นที่พื้นทะเลใหม่

อาจกล่าวได้ว่า Mid-Ocean Ridge เป็นหนึ่งในระบบภูเขาไฟที่ใหญ่ที่สุดของโลก

ทำไมภูเขาไฟใต้ทะเลไม่ระเบิดรุนแรงเหมือนบางลูกบนบก?

ปัจจัยสำคัญประการหนึ่งคือ magma ที่ Mid-Ocean Ridge โดยทั่วไปเป็น basaltic และมีความหนืดต่ำ

อีกประการคือความดันของน้ำทะเลในระดับลึกมีผลต่อพฤติกรรมของก๊าซ

แต่ภูเขาไฟใต้ทะเลก็สามารถปะทุได้หลากหลาย และในบริเวณน้ำตื้นสามารถเกิดการปะทุรุนแรงจากปฏิสัมพันธ์ระหว่าง magma กับน้ำได้

ดังนั้นคำว่า “ภูเขาไฟใต้ทะเลไม่ระเบิด” ก็ไม่ถูกต้องทั้งหมด

Mid-Ocean Ridge ทำให้มหาสมุทรกว้างขึ้นได้อย่างไร?

ตัวอย่างที่ดีที่สุดคือ Atlantic Ocean

เมื่อ Mid-Atlantic Ridge สร้าง crust ใหม่

North America เคลื่อนห่างจาก Europe

South America เคลื่อนห่างจาก Africa

มหาสมุทรจึงค่อย ๆ กว้างขึ้น

ในมาตราส่วนชีวิตมนุษย์ เราแทบไม่รู้สึก

แต่ในเวลา 100 ล้านปี ผลลัพธ์คือมหาสมุทรขนาดใหญ่

นี่คือเหตุผลที่ Plate Tectonics ต้องคิดด้วยหน่วยเวลา “ล้านปี”

มหาสมุทรเริ่มต้นจาก Mid-Ocean Ridge เลยหรือไม่?

ก่อนจะมีมหาสมุทรเต็มรูปแบบ มักเริ่มจากทวีปถูกยืดและแตก

ลำดับโดยภาพรวมคือ

Continental Uplift → Rift → Rift Valley → Narrow Sea → Ocean Basin → Mid-Ocean Ridge

ตัวอย่างที่น่าสนใจคือ

East African Rift → Red Sea → Gulf of Aden

ซึ่งแสดงขั้นตอนต่าง ๆ ของการแยกทวีปและกำเนิดมหาสมุทร

นี่จะเป็นหัวข้อสำคัญที่เหมาะมากสำหรับ Mountain101 ตอนต่อ ๆ ไป

Red Sea คือมหาสมุทรในวัยเยาว์หรือไม่?

Red Sea เป็นพื้นที่ที่ Africa และ Arabia กำลังแยกออกจากกัน และมีการสร้างเปลือกโลกมหาสมุทรในบางส่วน

จึงมักถูกใช้เป็นตัวอย่างของระบบ ocean basin ที่ค่อนข้างอายุน้อยในเชิง tectonic

หากกระบวนการดำเนินต่อไปอีกหลายสิบล้านปี ภูมิศาสตร์ของภูมิภาคจะเปลี่ยนแปลงอย่างมาก

นี่แสดงให้เห็นว่า “การกำเนิดมหาสมุทร” เป็นสิ่งที่ยังเกิดขึ้นอยู่บนโลกปัจจุบัน

East African Rift กำลังสร้างมหาสมุทรใหม่หรือไม่?

ระบบ East African Rift แสดงถึงการยืดและแยกของ continental lithosphere

ในบางพื้นที่เกิด

• Rift Valley

• Volcano

• Fault

• Lake

• Crustal Extension

หาก rifting ดำเนินต่อเนื่องมากพอในระยะเวลาทางธรณีวิทยา อาจนำไปสู่การแตกของทวีปและการสร้าง oceanic basin ใหม่

แต่ไม่ใช่ rift ทุกแห่งจะพัฒนาจนกลายเป็นมหาสมุทร เพราะบางระบบอาจหยุดการพัฒนา

Mid-Ocean Ridge กับภูเขาบนบกเชื่อมโยงกันอย่างไร?

อาจดูเหมือนระบบใต้ทะเลไม่เกี่ยวกับภูเขาบนบก แต่จริง ๆ เชื่อมโยงโดยตรงผ่าน Wilson Cycle

Rift → Ocean → Mid-Ocean Ridge → Subduction → Ocean Closure → Continental Collision → Mountain Range

ดังนั้นภูเขาสูงบนบกอย่าง Himalaya อาจเป็นช่วง “ปลายชีวิตของมหาสมุทร” ขณะที่ Mid-Ocean Ridge คือส่วนหนึ่งของช่วงที่มหาสมุทรกำลังเติบโต

นี่ทำให้เรามองภูเขาและมหาสมุทรเป็นระบบเดียวกัน

ถ้า Mid-Atlantic Ridge ยังทำงาน Atlantic จะใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ หรือไม่?

ในปัจจุบัน Atlantic ยังมี spreading ต่อเนื่อง

ดังนั้นในระยะใกล้ในมาตราส่วนธรณีวิทยา มีแนวโน้มกว้างขึ้น

แต่ Plate Tectonics สามารถเปลี่ยนแปลงในอนาคตหลายสิบหรือหลายร้อยล้านปี

อาจเกิด Subduction Zone ใหม่ขึ้นตามขอบมหาสมุทร และในระยะยาว Atlantic อาจเข้าสู่ช่วงหดตัว

นี่เป็นส่วนหนึ่งของ Wilson Cycle

ดังนั้นมหาสมุทรเองก็มี “วงจรชีวิต” คล้ายภูเขา

Mid-Ocean Ridge คือสถานที่สร้างโลกใหม่ทุกวัน

ในเชิงเปรียบเทียบ ที่ ridge โลกกำลังสร้างพื้นผิวใหม่อยู่ตลอดเวลา

Magma เย็นลง
Basalt ใหม่เกิด
Crust ใหม่ถูกสร้าง
Plate พามันออกจาก ridge

แต่ในอีกด้านหนึ่ง oceanic lithosphere เก่าก็ถูกนำกลับเข้าสู่โลกที่ Subduction Zone

ดังนั้นโลกมี

Creation Zone และ Recycling Zone

ทำงานพร้อมกันอย่างต่อเนื่อง

เกร็ดความรู้ Mountain101

รู้หรือไม่?

• Global Mid-Ocean Ridge System ยาวมากกว่า 60,000 กิโลเมตร

• เป็นระบบภูเขาที่ยาวที่สุดของโลก แม้ส่วนใหญ่ซ่อนอยู่ใต้ทะเล

• Mid-Ocean Ridge เกิดตาม Divergent Plate Boundary

• Oceanic Crust ใหม่ถูกสร้างบริเวณ spreading center

• Magma ที่ ridge เกิดจาก Decompression Melting เป็นสำคัญ

• หินภูเขาไฟใต้ทะเลมักพบ Pillow Lava

• พื้นมหาสมุทรใกล้ ridge อายุน้อยกว่าพื้นที่ที่อยู่ไกลออกไป

• Magnetic Stripes ที่สมมาตรสองด้านของ ridge เป็นหลักฐานสำคัญของ Seafloor Spreading

• Mid-Atlantic Ridge แยก Americas ออกจาก Eurasia และ Africa

• East Pacific Rise เป็นตัวอย่างของ fast-spreading ridge

• Hydrothermal Vent เป็นระบบที่น้ำทะเลได้รับความร้อนจากเปลือกโลกใต้ทะเล

• Black Smoker ปล่อยอนุภาคแร่ ไม่ใช่ควันจากการเผาไหม้

• ระบบนิเวศ Hydrothermal Vent สามารถใช้ Chemosynthesis แทน Photosynthesis เป็นฐานพลังงาน

• Iceland เป็นหนึ่งในสถานที่พิเศษที่ระบบ Mid-Ocean Ridge ปรากฏเหนือระดับน้ำทะเล

• Oceanic Crust ที่สร้างที่ ridge ในที่สุดสามารถถูกรีไซเคิลที่ Subduction Zone

ความรู้สำหรับนักเดินทาง : เราเที่ยว Mid-Ocean Ridge ได้หรือไม่?

แนว ridge ส่วนใหญ่ลึกใต้ทะเล จึงต้องใช้เรือสำรวจ ยานดำน้ำ หรือ remotely operated vehicle ในการศึกษา แต่มีสถานที่บางแห่งที่นักท่องเที่ยวสามารถสัมผัสกระบวนการนี้ได้ง่ายกว่ามาก

Iceland

เหมาะที่สุดสำหรับการเรียนรู้ Rift, Fault, Lava และ Geothermal System

Þingvellir

มองเห็นโครงสร้าง rift ที่สัมพันธ์กับระบบ Mid-Atlantic Ridge

Reykjanes Peninsula

มีระบบภูเขาไฟและ rifting ที่ active และต้องติดตามประกาศความปลอดภัยอย่างใกล้ชิด

Azores

เป็นอีกพื้นที่ที่ tectonics และ volcanism ของ Atlantic มีความซับซ้อนและน่าสนใจ

การเดินทางเหล่านี้ทำให้เรามองเห็นสิ่งที่ปกติซ่อนอยู่ลึกใต้ทะเล

เทคนิคจำง่าย : “แยก–ขึ้น–หลอม–ปะทุ–สร้าง–แผ่”

จำ Mid-Ocean Ridge ด้วย 6 ขั้น

1. แยก – Plates แยกออกจากกัน
2. ขึ้น – Mantle เคลื่อนขึ้น
3. หลอม – Decompression Melting
4. ปะทุ – Basaltic Magma ขึ้นสู่พื้นทะเล
5. สร้าง – เกิด Oceanic Crust ใหม่
6. แผ่ – Crust ถูกพาออกสองด้าน

เขียนเป็นสมการได้ว่า

DIVERGENCE → UPWELLING → MELTING → MAGMA → NEW CRUST → SEAFLOOR SPREADING

นี่คือเครื่องจักรที่สร้างพื้นมหาสมุทรใหม่อย่างต่อเนื่อง

เปรียบเทียบ 4 ระบบใหญ่ที่เราเรียนมาแล้ว

เมื่อรวมทั้ง 4 ระบบ เราจะเริ่มเห็นว่า ภูเขาบนโลกสามารถเกิดจากกลไกที่แตกต่างกันมาก แต่ทั้งหมดเชื่อมโยงอยู่ในระบบ Plate Tectonics และการไหลเวียนของพลังงานภายในโลก

สรุป : เทือกเขาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของโลก ส่วนใหญ่เราไม่เคยเห็นด้วยตา

Mid-Ocean Ridge เปลี่ยนวิธีที่เรามองคำว่า “ภูเขา” อย่างสิ้นเชิง เพราะภูเขาที่ใหญ่และยาวที่สุดของโลกไม่ได้จำเป็นต้องตั้งอยู่บนบกหรือมียอดปกคลุมด้วยหิมะ

ลึกลงไปใต้มหาสมุทรหลายกิโลเมตร โลกกำลังแยกเปลือกของมันออก

Mantle เคลื่อนขึ้น
ความดันลดลง
หินหลอมบางส่วน
Magma ปะทุ
Basalt แข็งตัว
Oceanic Crust ใหม่ถือกำเนิด
จากนั้นพื้นมหาสมุทรถูกพาออกไปสองด้าน

กระบวนการนี้ดำเนินต่อเนื่องตลอดระบบ ridge หลายหมื่นกิโลเมตร

เมื่อเราเดินบนชายฝั่ง Atlantic เราจึงอาจกำลังยืนบนทวีปที่ค่อย ๆ เคลื่อนออกจากอีกฝั่งของมหาสมุทรอยู่ทุกปี แม้การเคลื่อนที่นั้นจะช้าจนเราไม่รู้สึก

และเมื่อไป Iceland เราสามารถเข้าใกล้พื้นที่ที่กระบวนการดังกล่าวกำลังปรากฏให้เห็นเหนือระดับน้ำทะเลได้อย่างชัดเจน

Mid-Ocean Ridge จึงไม่ใช่เพียงเทือกเขาใต้ทะเล แต่เป็น

โรงงานผลิตพื้นมหาสมุทร
ศูนย์กลางของภูเขาไฟใต้ทะเล
บ้านของระบบนิเวศที่ไม่ต้องพึ่งแสงอาทิตย์
และหนึ่งในหลักฐานที่ทรงพลังที่สุดของ Plate Tectonics

สิ่งที่เรามองไม่เห็นจากผิวน้ำ กลับเป็นหนึ่งในระบบที่สำคัญที่สุดต่อการทำงานของโลกทั้งใบ

และนี่คือบทเรียนสำคัญของ Mountain101 อีกครั้งว่า

บางครั้งภูเขาที่ยิ่งใหญ่ที่สุด ไม่ได้อยู่ตรงที่เรามองเห็นได้ง่ายที่สุด

#Mountain101 #MidOceanRidge #SeafloorSpreading #DivergentBoundary #PlateTectonics #MidAtlanticRidge #EastPacificRise #Iceland #PillowLava #MagneticStripes #OceanicCrust #HydrothermalVent #BlackSmoker #Chemosynthesis #OceanFloor #WilsonCycle #Geology #EarthScience #GeoTourism #MountainEncyclopedia #iok2uTravel

.