บทที่4 ธรณีประวัติ

อายุทางธรณีวิทยา

โดยทั่วไปอายุทางธรณีวิทยาแบ่งเป็น 2 แบบ คือ อายุเทียบสัมพันธ์ และอายุสัมบูรณ์ ซึ่งมีวิธีการศึกษาต่างกัน

อายุเปรียบเทียบ (relative age) เป็นอายุหินเปรียบเทียบซึ่งบอกว่าหินชุดใดมีอายุมากหรือน้อยกว่ากัน อายุ เปรียบเทียบหาได้โดยอาศัยข้อมูลจากซากดึกดำบรรพ์ที่ทราบอายุ ลักษณะการลำดับชั้นของหินชนิดต่าง ๆ และลักษณะ โครงสร้างทางธรณีวิทยาที่เรียกว่า ธรณีกาล (geologic time) ก็จะสามารถบอกอายุของหินที่เราศึกษาได้ว่าเป็นหินใน ยุคไหน หรือมีช่วงอายุเป็นเท่าใด

อายุสัมบูรณ์ (absolute age) เป็นอายุของหินหรือซากดึกดำบรรพ์ ที่สามารถบอกเป็นจำนวนปีที่ค่อนข้างแน่นอน การหาอายุสัมบูรณ์ใช้วิธีคำนวณจากครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีที่มีอยู่ ในหิน หรือซากดึกดำบรรพ์ที่ต้องการศึกษา ธาตุ กัมมันตรังสีที่นิยมนำมาหาอายุสัมบูรณ์ ได้แก่ ธาตุคาร์บอน –14 ธาตุโพแทสเซียม -40 ธาตุเรดียม -226 และธาตุยูเรเนียม -238 เป็นต้น การหาอายุสัมบูรณ์มักใช้กับหินที่มีอายุมากเป็นแสนเป็นล้านปี เช่น หินแกรนิตบริเวณฝั่งตะวันตกของเกาะ ภูเก็ต ซึ่งเคยเป็นหินต้นกำเนิดแร่ดีบุก มีอายุสัมบูรณ์ประมาณ 100 ล้านปี ส่วนตะกอนและซากดึกดำบรรพ์ที่มีอายุน้อยกว่า 50,000 ปี มักจะใช้วิธีกัมมันตภาพรังสีคาร์บอน -14 เช่น ซากหอยนางรมที่วัดเจดีย์หอย อำเภอลาดหลุมแก้ว จังหวัด ปทุมธานี มีอายุประมาณ 5,500 ปี

ซากหอยนางรม ที่สะสมอยู่กับดินเหนียวทะเล และบางส่วนที่ถูกขุดขึ้นมาไว้บนพื้น

สำหรับนำไปสร้างเจดีย์ ที่วัดเจดีย์หอย อำเภอลาดหลุมแก้ว จังหวัดปทุมธานี

ซากดึกดำบรรพ์

ซากดึกดำบรรพ์ คือ ซากและร่องรอยของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ที่เคยอาศัยอยู่ในบริเวณนั้น เมื่อตายลงซากก็ถูก ทับถมและฝังตัวอยู่ในชั้นหินตะกอน นักธรณีวิทยา ใช้ซากดึกดำบรรพ์เป็นหลักฐานบอกกล่าวถึงประวัติความเป็นมาของ พื้นที่ต่าง ๆ ซึ่งสามารถบอกถึงสภาพแวดล้อมในอดีตว่าเป็นบนบก หรอในทะเล เป็นต้น นอกจากนั้นซากดึกดำบรรพ์ ยัง สามารถบอกช่วงอายุของหินชนิดอื่นที่เกิดอยู่ร่วมกับหินตะกอนเหล่านั้นได้ด้วย

ซากดึกดำบรรพ์ดัชนี (index fossil) เป็นซากดึกดำบรรพ์ที่มีวิวัฒนาการทางโครงสร้างและรูปร่างอย่างรวดเร็ว มีความแตกต่างในแต่ละช่วงอย่างเห็นได้ชัด และปรากฏให้เห็นเพียงช่วงอายุหนึ่งแล้วก็สูญพันธุ์ไป ได้แก่ ไทรโลไบต์ แกรพโตไลต์ ฟิวซูลินิด เป็นต้น การพบซากดึกดำบรรพ์ไทโลไบต์ในหินทรายแดงที่เกาะตะรุเตา จังหวัดสตูล ทำให้นักธรณี วิทยาบอกได้ว่าหินทรายแดงนั้นเป็นหินที่มีอายุประมาณ 570 – 505 ล้านปี หรือการพบซากดึกดำบรรพ์ฟิวซูลินิดในหินปูน ที่บริเวณจังหวัดสระบุรี ก็ทำให้นักธรณีวิทยาบอกได้ว่าหินปูนนั้นเป็นหินที่มีอายุประมาณ 286 – 245 ล้านปี เป็นต้น

ซากดึกดำบรรพ์ส่วนใหญ่จะพบอยู่ในหินตะกอน ลักษณะที่ปรากฏเป็นซากซึ่งเดิมจะเป็นโครงร่างส่วนที่แข็งของ สิ่งมีชีวิตนั้น ๆ โดยทั่วไปพืชและสัตว์จะเปลี่ยนสภาพเป็นซากดึกดำบรรพ์ได้ต้องมีโครงร่างที่แข็ง เพราะสารละลายของ แร่ธาตุต่าง ๆ ได้แก่ แคลไซต์ โดโลไมต์ ซิลิกา และสารประกอบเหล็กบางชนิด เช่น ฮีมาไทต์ แทรกซึมประสานเข้าไปใน ช่องว่างของซากสิ่งมีชีวิตนั้นได้ ทำให้ซากสิ่งมีชีวิตนั้นทนทานต่อการผุพัง กลายเป็นซากดึกดำบรรพ์ที่ยังคงสภาพเกือบ เหมือนเดิมและถูกฝังในชั้นตะกอนทันที เพราะการฝังกลบอย่างรวดเร็วทำให้ซากสิ่งมีชีวิตสามารถชะลอการสลายตัว ซึ่ง วัสดุที่ฝังกลบซากขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมและการดำเนินชีวิตของสิ่งมีชีวิตนั้น เช่น ซากของสัตว์ทะเลเรามักจะพบมากกว่า สัตว์ชนิดอื่นเนื่องจากซากสัตว์จะจมลงสู่ท้องทะเล ถูกโคลนและตะกอนเม็ดละเอียดในน้ำสะสมตัวทับถมอยู่ตอนบน ตะกอน ละเอียดจะทำให้ซากสิ่งมีชีวิตเสียหายน้อยที่สุด ดังนั้นซากดึกดำบรรพ์ที่เกิดในน้ำทะเล เช่น ในหินปูน หินดินดาน มักจะ เป็นซากดึกดำบรรพ์ที่ยังคงรูปได้สมบูรณ์ เช่น ซากดึกดำบรรพ์จำพวกหอยตะเกียงและปะการังในหินปูน

ซากดึกดำบรรพ์ของปะการังในชั้นหินปูน พบที่อำเภอน้ำโสม จังหวัดอุดรธานี

ประเทศไทยพบซากดึกดำบรรพ์ทั้งที่เป็นสัตว์และพืชหลายชนิดในชั้นหินตามภูมิภาคต่าง ๆ เช่น ไดโนเสาร์ซึ่งเป็น สัตว์เลื้อยคลาน พบครั้งแรกที่อำเภอภูเวียง จังหวัดขอนแก่น เป็นไดโนเสาร์ประเภทเดินสี่เท้า กินพืชเป็นอาหาร คอและ หางยาว ได้รับการตั้งชื่อว่า “ภูเวียงโกซอรัส สิรินธรเน” ต่อมาพบไดโนเสาร์อีกหลายชนิดทั้งที่ภูกุ้มข้าว อำเภอสหัสขันธ์ จังหวัดกาฬสินธุ์ และที่จังหวัดชัยภูมิ สกลนคร อุดรธานี อุบลราชธานี และนครราชสีมา จะเห็นว่าแหล่งซากไดโนเสาร์ของ ประเทศไทยส่วนมากจะอยู่ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ในชั้นหินทราย หินทรายแป้ง ซึ่งเป็นหินอยู่ในยุคไทรแอสสิก ตอนปลายถึงยุคครีเตเชียสตอนกลาง หรือตั้งแต่ 200 100 ล้านปีที่ผ่านมา ส่วนซากดึกดำบรรพ์ที่เป็นพืชที่เคยพบใน ประเทศไทย ได้แก่ ใบไม้ ละอองเรณู สปอร์ สาหร่ายทะเลและไม้กลายเป็นหิน เป็นต้น

ส่วนลำตัวและสะโพก ของซากดึกดำบรรพ์ไดโนเสาร์ชนิดกินพืชที่ภูกุ้มข้าว อำเภอสหัสขันธ์ จังหวัดกาฬสินธุ์

นักธรณีวิทยาได้ทำการศึกษาเกี่ยวกับซากดึกดำบรรพ์ และจัดหมวดหมู่ตามอายุ วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตและสภาพ แวดล้อมตามกาลเวลาที่ค้นพบ จนในที่สุดสามารถสรุปเป็นตารางธรณีกาล

นอกจากนี้ร่องรอยบางอย่างของสิ่งมีชีวิตที่พิมพ์รอยอยู่ในตะกอนที่แข็งตัวเป็นหินก็เป็นซากดึกดำบรรพ์ได้ เช่น รอย เท้าของสัตว์ รอยเปลือกหอย เมื่อสัตว์เหล่านี้ทิ้งรอยซึ่งเปรียบเสมือนแม่พิมพ์ไว้ กาลเวลาต่อมาแร่ธาตุต่าง ๆ จะมาอุดรอย เหมือนหล่อแบบไว้ จึงกลายเป็นซากดึกดำบรรพ์ เช่น รอยเท้าไดโนเสาร์ที่ภูหลวง จังหวัดเลย และที่ภูแฝก จังหวัดกาฬสินธุ์ เป็นต้น

ซากดึกดำบรรพ์ที่ค้นพบเทียบกับตารางธรณีกาล

จะเห็นว่าซากดึกดำบรรพ์เป็นส่วนที่เหลือของสัตว์และพืช ซึ่งส่วนมากจะกลายเป็นหิน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมใน การเกิดซากนั้น เช่น ช้างแมมมอธที่ล้มตายลงในธารน้ำแข็งจะไม่กลายเป็นหิน ยังคงสภาพเดิมเพราะถูกแช่แข็งมานาน หรือซากแมลงที่ถูกอัดตามธรรมชาติอยู่ในยางไม้หรืออำพัน ถึงแม้จะไม่กลายเป็นหิน แต่ก็จัดเป็นซากดึกดำบรรพ์เช่นกัน หินตะกอนเป็นหินที่สามารถเก็บรักษาซากดึกดำบรรพ์ได้ดี หินภูเขาไฟบางชนิดก็อาจจะพบซากดึกดำบรรพ์ได้เช่นกันแต่ไม่ มากและโดเด่นเหมือนหินตะกอน

การลำดับชั้นหิน

โลกเมื่อกำเนิดขึ้นมาแล้วก็มีการเปลี่ยนแปลงไปตามกระบวนการและปรากฏการณ์ต่าง ๆ ทางธรณีวิทยา การเปลี่ยน แปลงที่เกิดขึ้นทำให้หินที่ปรากฏอยู่บนเปลือกโลกมีการเปลี่ยนแปลงทั้งรูปแบบและตำแหน่งที่ตั้ง

จากหลักฐานพื้นฐานทางธรณีวิทยาที่เสนอว่า “ปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยาที่เกิดขึ้นในปัจจุบันล้วนเคยเกิดขึ้นมาแล้ว ในอดีต” หรืออาจสรุปเป็นคำกล่าวสั้น ๆ ว่า ปัจจุบันคือกุญแจไขไปอดีต

ในสภาพปกติชั้นหินตะกอนที่อยู่ด้านล่างจะสะสมตัวก่อน มีอายุมากกว่าชั้นหินตะกอนที่วางทับอยู่ชั้นบนขึ้นมา หิน ดินดานเป็นหินที่มีอายุมากที่สุด หินปูนเกิดสะสมก่อนหินกรวดมน และหินทรายมีอายุน้อยที่สุด

ต่อมาเมื่อเปลือกโลกมีการเปลี่ยนแปลง อาจเนื่องมาจากการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค แผ่นดินไหว หรือภูเขาไฟระเบิด ทำให้ชั้นหินที่อยู่ในแนวราบเกิดเอียงเทไปซึ่งในปัจจุบันเรามักจะพบชั้นหินที่มีการเอียงเทเสมอ

ชั้นหินทราย สลับหินดินดาน และหินปูนที่มีมุมเทชันมาก และถูกบีบอัดเป็นรอยคดโค้ง

รูปประทุนหงาย หินที่อยู่ตรงกลางของรอยคดโค้ง (ก) จะมีอายุอ่อนที่สุด

(ภาพจากสถานที่ริมถนนสายบ้านราหุล – ชัยภูมิ จังหวัดเพชรบูรณ์)

นอกจากนี้โครงสร้างทางธรณีวิทยาที่ปรากฏอยู่ในหิน เช่น รอยเลื่อน รอยคดโค้งของชั้นหินและรอยชั้นไม่ต่อเนื่อง ก็ สามารถอธิบายประวัติความเป็นมาของพื้นที่นั้นได้