โครงสร้างโลก

           นักวิทยาศาสตร์แบ่งโครงสร้างโลก โดยใช้ส่วนประกอบทางกายภาพและทางเคมีของหิน รวมทั้งสารต่าง ๆ ที่อยู่ภายในโลกออกได้เป็น 3 ชั้น ได้แก่

1. เปลือกโลก (Crust)

2. เนื้อโลก (Mantle)

3. แก่นโลก (Core)

ภาพที่ 1 โครงสร้างโลกชั้นต่าง ๆ
ที่มา :  https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Earth_poster.svg ,Kelvinsong

         เปลือกโลก (Crust) คือส่วนที่อยู่ชั้นนอกสุดของโครงสร้างโลก มีทั้งส่วนที่เป็นแผ่นดินและน้ำที่มองเห็นอยู่ภายนอกและส่วนที่เป็นหินแข็งฝังลึกลงไปใต้แผ่นดินและแผ่นน้ำ เป็นชั้นที่มีความยาวมากที่สุดประกอบด้วยหินหลายชนิดแต่ส่วนมากจะเป็นผลึกของหินอัคนี เปลือกโลกแบ่งออกได้เป็น 2 บริเวณ คือ

1. เปลือกโลกทวีป (Continental Crust) หมายถึง ส่วนที่เป็นพื้นทวีปและไหล่ทวีป มีความหนาประมาณ 35-40 กิโลเมตร หรืออาจจะหนาถึง 70 กิโลเมตร ในบางพื้นที่ เช่น เทือกเขาหิมาลัย เทือกเขาแอลป์ เทือกเขาร็อกกี้ เป็นต้น เปลือกโลกทวีปจะมีธาตุซิลิคอน อะลูมิเนียม และจะประกอบด้วย หินแกรนิต ระดับความสูงเฉลี่ยของเปลือกโลกทวีปประมาณ 850 เมตร เหนือระดับน้ำทะเล

2. เปลือกโลกมหาสมุทร (Oceanic Crust) หมายถึง บริเวณที่อยู่ใต้มหาสมุทร มีความหนาแน่นประมาณ 5-10 กิโลเมตร เปลือกโลกมหาสมุทรจะมีธาตุซิลิคอนและแมกนีเซียมอยู่จำนวนมาก เช่น มหาสมุทรแปซิฟิก มหาสมุทรอินเดีย มหาสมุทรแอตแลนติก หมู่เกาะฮาวายและประเทศไอซ์แลนด์ เป็นต้น ระดับลึกเฉลี่ยของเปลือกโลกมหาสมุทรอยู่ที่ 3,800  เมตร ใต้ระดับน้ำทะเล

นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์สามารถสรุปได้ว่า เปลือกโลกประกอบด้วย 2 ชั้นใหญ่ ๆ คือ

1. ชั้นบน ประกอบด้วยหินแกรนิตหรือเรียกว่า หินไซอัล (sial) ซึ่งเป็นส่วนของทวีป

2. ชั้นล่าง เป็นชั้นที่มีหินบะซอลต์อยู่กันอย่างต่อเนื่องซึ่งเรียกว่า หินไซมา (sima)

         เนื้อโลก (Mantle)

         เนื้อโลกเป็นชั้นที่อยู่ระหว่างเปลือกโลกและแก่นโลกมีความหนาประมาณ 2,885 กิโลเมตร เป็นชั้นที่ประกอบด้วยแร่ธาตุที่เป็นของแข็ง มีแร่โอลิวีน (Olevine) จำนวนมาก นอกจากนี้ยังมีอุณหภูมิ ความดัน และความหนาแน่นสูงกว่าเปลือกโลก แต่น้อยกว่าแก่นโลก แบ่งออกได้เป็น 2 ชั้น คือ เนื้อโลกตอนบน (Upper Mantle) และเนื้อโลกตอนล่าง (Lower Mantle)

         จากการเคลื่อนที่ของคลื่นปฐมภูมิและคลื่นทุติยภูมิ เมื่อเคลื่อนที่ผ่านโครงสร้างภายในโลก พบว่าความเร็วของคลื่นทั้ง 2 ที่เคลื่อนที่ผ่านบริเวณบนสุดของเนื้อโลกและเปลือกโลกมีความเร็วเท่ากัน ทำให้ทราบว่าลักษณะทางกายภาพของบริเวณบนสุดของเนื้อโลกกับเปลือกโลกเหมือนกัน เราเรียกทั้ง 2 ส่วนรวมกันว่า

         ธรณีภาค (Lithosphere)

         ธรณีภาค (Lithosphere) เป็นชั้นที่อยู่นอกสุดของโครงสร้างโลก มีความลึกจากผิวโลกลงไปประมาณ 110 กิโลเมตร มีส่วนประกอบที่เป็นหินแข็ง การเคลื่อนที่ของคลื่นปฐมภูมิและคลื่นทุติยภูมิผ่านชั้นนี้จะมีความเร็วที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตั้งแต่ช่วง 6.4-8.4 กิโลเมตรต่อวินาที และ 3.7-4.8 กิโลเมตรต่อวินาที ตามลำดับ ธรณีภาคมีลักษณะแตกต่างออกเป็นแผ่น แต่ละแผ่นเรียกว่า แผ่นธรณี (Plate)

         ฐานธรณีภาค (Asthenosphere)  เป็นชั้นที่คลื่นปฐมภูมิและคลื่นทุติยภูมิเคลื่อนที่ด้วยความเร็วไม่สม่ำเสมอซึ่งสามารถแบ่งพื้นที่ออกได้เป็นดังนี้ คือ

1. บริเวณพื้นฐานที่ที่คลื่นปฐมภูมิและคลื่นทุติยภูมิมีความเร็วลดลง Llow Velocity Zone) บริเวณนี้จะอยู่ในระดับความลึกประมาณ 100 – 400 กิโลเมตร จากผิวโลก ประกอบด้วยหินที่มีคุณสมบัติในการยืดหยุ่นได้ที่เรียกว่า แมกมา (อุณหภูมิและความดันของชั้นนี้จะทำให้แร่บางชนิดที่อยู่ภายในหินเกิดการหลอมได้) หินเหล่านี้จะวางตัวอยู่ที่ส่วนล่างของชั้นธรณีภาค

2. บริเวณพื้นที่ที่คลื่นปฐมภูมิและคลื่นทุติยภูมิมีความเร็วเปลี่ยนแปลง (Transitional Zone) ความเร็ว ณ บริเวณนี้คลื่นปฐมภูมิและคลื่นทุติยภูมิจะมีความเร็วเพิ่มขึ้นในอัตราที่ไม่คงที่ ซึ่งจะเกิดขึ้นในระดับความลึกจากผิวโลกลงไปประมาณ 400 – 600 กิโลเมตร ที่เป็นเช่นนี้ก็เนื่องจากหินบริเวณส่วนล่างที่ฐานของชั้นธรณีภาคจะเป็นหินที่แข็งมาก และเป็นบริเวณที่แร่มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง ถัดจากเนื้อโลกตอนบนลึกลงไปข้างในจะเป็นเนื้อโลกตอนล่าง ซึ่งมีความหนาแน่นประมาณ 2,190 – 2,220  กิโลเมตร มีสถานะเป็นของแข็ง

         รอยต่อระหว่างเปลือกโลกกับเนื้อโลก หรือแนวแบ่งเขตโมโฮโรวิซิก (Mohorovicic Discontinuity) พื้นผิวที่อยู่ระหว่างชั้นเปลือกโลกกับชั้นเนื้อโลก เรียกว่า แนวแบ่งเขตโมโฮ (Moho) หรือ โมโฮโรวิซิก คำว่า โมโฮ เป็นชื่อของนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาแผ่นดินไหว ชื่อ Andrija Mohorovicic (ค.ศ. 1857 – 1936) ชาวสลาฟ เป็นผู้ค้นพบบริเวณนี้ ซึ่งได้นำเสนอเมื่อปี ค.ศ. 1936  โมโฮเป็นแนวที่แบ่งแยกหินที่อยู่เหนือขึ้นไปซึ่งคลื่นปฐมภูมิเคลื่อนที่ผ่านด้วยความเร็ว 6 ถึง 7 กิโลเมตรต่อวินาที แต่สำหรับหินที่อยู่ลึกลงมา คลื่นปฐมภูมิที่ผ่านด้วยความเร็วประมาณ 8 กิโลเมตรต่อวินาที โดยปกติ

         หินที่อยู่เหนือแนวเขตไม่ต่อเนื่องนี้จะเป็นหินอัลตราเมฟิก (Ultramafic Rock)  ที่มีลักษณะเป็นชั้น ๆ ส่วนหินที่อยู่เบื้องล่างแนวเขตนี้จะเป็นหินอัลตราเมฟิกที่มีลักษณะไม่เป็นชั้น ช่วงรอยต่อระหว่างเปลือกโลกกับเนื้อโลกนี้จะมีความหนาประมาณ  0.1 – 0.5  กิโลเมตร ซึ่งทราบได้จากการศึกษาค่าความเร็วของคลื่นปฐมภูมิ ซึ่งจัดเป็นแนวแบ่งเขตโมโฮโรวิซิก

         แก่นโลก (Core) มีลักษณะเป็นทรงกลม มีรัศมีประมาณ 3,475 กิโลเมตร อุณหภูมิมีค่าอยู่ระหว่าง 2,200 องศาเซลเซียส – 27,500 องศาเซลเซียส ความดันมีค่าสูง 3 ถึง 4 ล้านเท่าของความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเล แก่นโลกมีทั้งส่วนที่เป็นของแข็งและส่วนที่เป็นของเหลวร้อนจัด แก่นโลกจึงแบ่งออกได้เป็น 2 ชั้น คือ แก่นโลกชั้นนอก และ แก่นโลกชั้นใน

         แก่นโลกชั้นนอก (Outer Core)  อยู่ในระดับความลึกจากผิวโลกประมาณ 2,900 -5,000 กิโลเมตร มีลักษณะเป็นของเหลว คลื่นทุติยภูมิจึงไม่สามารถเคลื่อนที่ผ่านบริเวณนี้ได้ มีธาตุเหล็กอยู่บริเวณนี้เป็นจำนวนมาก รองลงมาคือธาตุนิกเกิล

         แก่นโลกชั้นนอก (Inner Core) บริเวณนี้จะอยู่ในระดับความลึกจากแก่นโลกชั้นนอกจนถึงจุดศูนย์กลางโลก ลึกประมาณ 5,000  กิโลเมตร มีลักษณะเป็นของแข็งหรือเป็นผลึก  เนื่องจากคลื่นปฐมภูมิเคลื่อนที่ผ่านได้ด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้น ของแข็งที่อยู่ชั้นนี้จะมีธาตุเหล็กเป็นองค์ประกอบหลัก รองลงมาเป็นธาตุนิกเกิล

 แหล่งที่มา

ทวีศักดิ์  บุญบูชาไชย . (2556). ดวงดาวและโลกของเรา ม.4-6. กรุงเทพ:พ.ศ.พัฒนา.

 กระบวนการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา

        โลกของเราถือกำเนิดขึ้นมาได้ก็มีการเปลี่ยนแปลงเรื่อยมาจนถึงปัจจุบัน กระบวนการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นบนโลกอาจแบ่งออกเป็น 2 กระบวนการ ได้แก่ กระบวนการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นภายในโลกและกระบวนการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลก ซึ่งทั้งสองกระบวนการนี้มีความสัมพันธ์เกี่ยวเนื่องกันและส่งผลต่อลักษณะธรณีสัณฐาน ภูมิลักษณ์ ตลอดจนทรัพยากรที่เกิดขึ้น

         กระบวนการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นภายในโลก (Internal Processes) เป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของหินหนืด ซึ่งมีความร้อนและความกดดันสูง อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างช้า ๆ เช่น การหักงอ การโก่งตัวของเปลือกโลก ทำให้แผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่ หรือเป็นผลทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว เช่น การเกิดภูเขาไฟระเบิด แผ่นดินไหว

ภาพที่ 2 การเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา
ที่มา :  https://sites.google.com/site/earthtodevelopment/kar-phu-phang-xyu-kab-thi

         กระบวนการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลก (Superficial Processes) ได้แก่ การกร่อน ซึ่งเป็นผลมาจากกระแสน้ำ กระแสลม ธารน้ำแข็ง อุณหภูมิ ปฏิกิริยาเคมี และอื่น ๆ เป็นการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค เพราะโลกไม่ได้หยุดนิ่ง เนื่องจากมีแรงกระทำต่อใต้พื้นผิวโลกเกิดขึ้นตลอดเวลา โดยมีทั้งการเพิ่มพื้นที่และการสูญเสียพื้นที่ ทั้งนี้เพราะส่วนบนของโลกประกอบด้วยแผ่นธรณีภาคที่ประกอบด้วยชั้นเปลือกโลกและส่วนบนของชั้นเนื้อโลกตอนบนที่เรียกว่า ลิโทสเฟียร์ (Lithosphere) หลายแผ่น แผ่นธรณีภาคเหล่านี้ถูกขับเคลื่อนจากแรงไหลทะลักขึ้นมาของหินหลอมเหลวร้อน (Magma และ Lava) แผ่นธรณีภาคจึงมีการเคลื่อนที่หลายรูปแบบ มีรอยต่อระหว่างแผ่นธรณีภาคที่แตกต่างกัน

         ปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา ได้แก่

1. ประเภทและชนิดของหิน

2. ลักษณะโครงสร้างทางธรณีวิทยา

3. การกระทำของน้ำ ลม ธารน้ำแข็ง แรงโน้มถ่วงโลก

4. สิ่งมีชีวิต

5. การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ อากาศ และปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ

         การผุพังอยู่กับที่ (Weathering) หมายถึง การที่หินเปลือกโลกมีการเปลี่ยนแปลง เพื่อให้มีความสมดุลกับสภาพแวดล้อมใหม่ เป็นกระบวนการทั้งหมดที่ทำให้หินที่ปราศจากสิ่งปกคลุมแตกออกอยู่กับที่โดยการที่หินนั้นกระทบกับน้ำและอากาศ และเกิดการทำปฏิกิริยาทำให้หินนั้นเปลี่ยนสภาพไป อาจมีการแตกออกเป็นก้อนเล็ก ๆ ซึ่งเป็นกระบวนการเตรียมตะกอนให้กับธรรมชาติที่รอการพัดพา ส่วนตะกอนที่เกิดจากการผุพังสลายตัวยังมีการเคลื่อนที่เป็นมวลสารไปตามความลาดเอียงของพื้นที่ในรูปแบบของการกลิ้ง การไหล เป็นการเสื่อมสลายตัวของมวลสาร

         สาเหตุของการผุพังอยู่กับที่

         ได้แก่ ความร้อน ความเย็น น้ำ น้ำแข็ง แก๊สออกซิเจน และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ

         ปัจจัยที่สำคัญที่มีต่ออัตราการผุพังอยู่กับที่

1. อากาศ การผุพังอยู่กับที่จะเกิดได้เร็วในภูมิอากาศที่ร้อนชื้น และมีฝนตกอยู่เสมอ

2. ชนิดของหิน หินแต่ละชนิดมีกระบวนการเกิดที่แตกต่าง และมีแร่ที่เป็นองค์ประกอบหินแตกต่างกันไป มีผลต่อการสลายตัวของมวลสาร หินที่มีแร่ธาตุที่ละลายน้ำยากเป็นองค์ประกอบจะผุพังช้ากว่าหินที่มีแร่ธาตุที่ละลายน้ำง่ายเป็นองค์ประกอบ

3. ความลาดชันของพื้นที่ สภาพความลาดชันของพื้นที่ที่มีมาก ทำให้มวลสารมีการผุพัง การเลื่อนหลุด และเคลื่อนตัวออกจากกันได้ง่ายและเคลื่อนที่ลงไปตามแรงโน้มถ่วงของโลก

4. พืช บริเวณที่มีพืชพรรณหนาแน่นจะเกิดการผุพังจากรากพืชที่ชอนไชไปตามรอยแยกและในขณะเดียวกันพืชจะดูดความชื้นและแร่ธาตุจากดิน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมีในเนื้อดินในขณะเดียวกันเศษใบไม้ต่าง ๆ ที่ตกทับถมจะถูกสิ่งมีชีวิตเล็ก ๆ ย่อยสลายกลายเป็นอินทรียสารเป็นการเพิ่มกรดอินทรีย์ให้แก่ดิน

5. ระยะเวลา มีผลต่อการผุพังอยู่กับที่เนื่องจากสาเหตุการผุพังอยู่กับที่ทางด้านกายภาพและทางด้านเคมีจำเป็นต้องอาศัยระยะเวลา ประกอบกับโครงสร้างและองค์ประกอบของวัตถุต้นกำเนิดที่ต้องการระยะเวลาในการผุพังที่แตกต่างกันไปในแต่ละสภาพแวดล้อม

          ความรวดเร็วและความรุนแรงของการผุพัง นอกจากจะขึ้นอยู่กับปัจจัยที่กล่าวมาแล้วยังเกี่ยวเนื่องกับชนิด และขนาดของอนุภาคหิน แร่ ความสามารถในการยอมให้น้ำซึมผ่านได้ และอัตราเร่งในธรรมชาติของแต่ละพื้นที่ในโลกที่แตกต่างกัน ล้วนเป็นปัจจัยที่มีผลต่อกันทั้งสิ้น

ประเภทของการผุพังอยู่กับที่

1. การผุพังอยู่กับที่เชิงกายภาพ (Mechanical Weathering) คือ กระบวนการผุพังอยู่กับที่ที่ทำให้หินหรือสสารอื่น ๆ แตกออกเป็นชิ้น ๆ ได้ ตัวการสำคัญ ได้แก่

         1.1  ความร้อนและความเย็น โดยความร้อนจากดวงอาทิตย์หรือไฟป่า ทำให้ด้านนอกของหินร้อนกว่าด้านในของหินจึงหลุดออกมาเป็นแผ่น ๆ ส่วนความเย็นได้มาจากฝนทำให้หินที่ร้อนเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วทำให้หินแตกออกเป็นรอยแยกได้

         1.2  การแข็งตัว และการละลาย เกิดจากน้ำที่อยู่ในรอยแตกของหินแข็งตัว น้ำจะขยายตัวมีปริมาตรเพิ่มขึ้นทำให้หินแตกมีรอยแยกใหญ่มากขึ้น และทำให้พื้นถนนเกิดเป็นหลุมเป็นบ่อ

         1.3 การเจริญเติบโตของต้นไม้ โดยรากต้นไม้ที่อยู่ตามซอกหิน เมื่อรากโตขึ้นจะดันให้หินแตกได้

         1.4 การเสียดสีกันระหว่างหินกับทรายและเศษหินเล็ก ๆ ที่มากับน้ำ น้ำแข็ง ลมและแรงโน้มถ่วงของโลก ทำให้หินที่ถูกเสียดสีเกิดการเปลี่ยนแปลงได้

         1.5 การกระทำของสัตว์ พบว่าสัตว์ที่ขุดรูอยู่ในพื้นดิน เช่น หนู ตัวตุ่น แมลงบางชนิดช่วยทำให้หินในดินเกิดการแตกทลายออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ ได้

2. การผุพังอยู่กับที่เชิงเคมี (Chemical Weathering) เป็นกระบวนการที่ทำให้หินแตกสลายออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ โดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงทางเคมี ได้แก่

         2.1 น้ำ ทำให้เกิดการผุพังได้โดยการละลาย

         2.2 แก๊สออกซิเจน หินที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบ จะทำปฏิกิริยากับแก๊สออกซิเจนในสภาวะที่มีน้ำอยู่และเกิดเป็นสนิม

         2.3 แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ จะละลายรวมตัวกับน้ำฝนให้ได้เป็นกรดอ่อน เรียกว่า กรดคาร์บอนิก ซึ่งทำให้หินประเภทหินปูนและหินอ่อนผุพัง

         2.4 สิ่งมีชีวิต  พบว่ารากพืชเมื่อเติบโตขึ้นจะผลิตกรดอ่อนที่สามารถละลายหินรอบ ๆ รากได้และสิ่งมีชีวิตที่คล้ายพืช เรียกว่า ไลเคนส์ ที่เติบโตบนหินจะสร้างกรดอ่อนที่ทำให้หินผุพังได้

แหล่งที่มา

กอบนวล  จิตตินันทน์. (2537). วิทยาศาสตร์ ม. 2. กรุงเทพฯ:ภูมิบัณฑิต.

ศิริลักษณ์ ผลวัฒนะ และคณะ. (2562). วิทยาศาสตร์ ม. 2. กรุงเทพฯ:แม็คเอ็ดดูเคชั่น.

ทรัพยากรดิน

             ดิน คือ วัตถุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ผลจากการผุพังสลายตัวของหินและแร่ต่าง ๆ ผสมคลุกเคล้ารวมกับอินทรียวัตถุหรืออินทรียสารที่ได้มาจากการสลายตัวของเศษซากพืชและสัตว์จนเป็นเนื้อเดียวกัน มีลักษณะร่วนไม่เกาะกันแข็งเป็นหิน เกิดขึ้นปกคลุมพื้นผิวโลกอยู่เป็นชั้นบาง ๆ และเป็นที่ยึดเหนี่ยวในการเจริญเติบโตของพืช

          องค์ประกอบของดิน

1. อนินทรียวัตถุ (Mineral Matter) หรือ แร่ธาตุ เป็นส่วนประกอบที่มีปริมาณมากที่สุดในดินทั่วไปได้มาจากการผุพังสลายตัวของหินและแร่ อนินทรียวัตถุ อยู่ในดินในลักษณะของชิ้นส่วนที่เรียกว่า อนุภาคดิน มีหลายรูปทรงและมีขนาดแตกต่างกันไป แบ่งได้เป็น 3 กลุ่ม ได้แก่ กลุ่มอนุภาคขนาดทราย กลุ่มอนุภาคขนาดทรายแป้ง กลุ่มอนุภาคขนาดดินเหนียว

2. อินทรียวัตถุ (Organic Matter) ได้แก่ ส่วนของซากพืชซากสัตว์ที่กำลังสลายตัว เซลล์จุลินทรีย์ทั้งที่มีชีวิตอยู่และในส่วนที่ตายแล้ว ตลอดจนสารอินทรีย์ที่ได้จากการย่อยสลาย หรือส่วนที่ถูกสังเคราะห์ขึ้นมาใหม่

3. น้ำ (Water) พบอยู่ในช่องว่างระหว่างอนุภาคดินหรือเม็ดดิน มีความสำคัญต่อการเพาะปลูกและการเจริญเติบโตของพืช

4. อากาศ (Air) พบทั่วไปในดิน คือ แก๊สไนโตรเจน แก๊สออกซิเจน และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์

         ปัจจัยที่ทำให้เกิดดินและลักษณะของดิน

1. ภูมิอากาศ มีผลต่อการสร้างตัวของดินที่สำคัญ คือ อุณหภูมิ มีผลต่อการสร้างตัวของดินที่สำคัญ คือ อุณหภูมิ หยาดน้ำฟ้า และความร้อน เนื่องจากปัจจัยเหล่านี้เป็นตัวควบคุมการเกิดปฏิกิริยาต่าง ๆ ทั้งกายภาพ เคมี และชีวภาพ ซึ่งมีผลต่ออัตราการผุพังสลายตัวของวัสดุต่าง ๆ ทั้งหิน แร่ และเศษซากสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ รวมทั้งยังมีอิทธิพลต่อกระบวนการเปลี่ยนแปลง เคลื่อนย้าย และสะสมวัสดุต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นในดินด้วยในเขตร้อนชื้นอุณหภูมิมีการเปลี่ยนแปลงรวดเร็วและมีฝนตกชุกทำให้เกิด การชะล้าง การพังทลายของหินแร่ธาตุ และเกิดปฏิกิริยาย่อยสลายซากพืชซากสัตว์โดยจุลินทรีย์ทำให้ ดินชั้นบนมีความอุดมสมบูรณ์ของสารอาหารของพืชมากส่วนในเขตอบอุ่นหรือหนาวเย็นอุณหภูมิ จะเปลี่ยนแปลงไม่มากการพังทลายของหินและการสลายตัวของแร่เกิดขึ้นน้อยกว่าดินจึงมีความ อุดมสมบูรณ์น้อยกว่าเขตร้อนชื้น

2. ลักษณะภูมิประเทศ ภูมิประเทศที่มีความลาดชันสูงกับพื้นที่ราบจะมีลักษณะ แตกต่างกัน โดยพื้นที่มีความลาดชันสูงจะมีการชะล้างและพังทลายของหน้าดินมากจำนวนชั้นดินน้อยดินชั้นบนบางมากหรืออาจไม่มีเลยส่วนพื้นที่ราบเป็นบริเวณที่มีการทับถมของตะกอนต่าง ๆ ที่ถูกพัดพามาหน้าดินมีการพังทลายน้อยดินชั้นบนจึงค่อนข้างหนาและมีฮิวมัสมากเนื้อดินจะละเอียดกว่าภูมิประเทศที่มีลักษณะลาดชัน

3. สิ่งมีชีวิต หมายถึง พืชพรรณธรรมชาติ สัตว์ รวมถึงเอนไซม์และสารต่าง ๆ ที่ผลิตออกมาจากพืช สัตว์ จุลินทรีย์ รวมทั้งมนุษย์ ซึ่งมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและเคมีของส่วนประกอบในดิน  ปริมาณน้ำและธาตุอาหารที่พืชต้องการมีผลต่อการเกิดดิน สัตว์ที่อาศัยอยู่ในดินจะช่วยย่อยสลายของเสียและช่วยเคลื่อนย้ายวัตถุต่าง ๆ ไปตามหน้าตัดดิน ซากพืชและซากสัตว์ที่ตายแล้วจะกลายเป็นอินทรียวัตถุ ทำให้ดินอุดมสมบูรณ์ขึ้นการใช้ที่ดินของมนุษย์ก็มีผลต่อการสร้างดินด้วยเช่นกัน

4. วัตถุต้นกำเนิดดิน วัตถุซึ่งเกิดจากการผุพังสลายตัวของหิน แร่ และซากพืชและซากสัตว์ ดินจะเป็นอย่างไรขึ้นกับวัตถุต้นกำเนิดดิน ได้แก่ หินพื้น อินทรียวัตถุ ผิวดินดั้งเดิมหรือชั้นหินตะกอนที่เกิดจากการพัดพาของน้ำ ลม ธารน้ำแข็ง ภูเขาไฟ หรือวัตถุที่เคลื่อนที่ลงมาจากพื้นที่ลาดชัน องค์ประกอบของวัสดุเหล่านี้จะมีอิทธิพลต่อลักษณะและสมบัติต่าง ๆ ของดินที่เกิดขึ้น เช่น เนื้อดิน สีดิน ชนิดและปริมาณธาตุอาหารในดิน

5. เวลา ปัจจัยข้างต้นทั้งหมดเกี่ยวข้องกับเวลา เนื่องจากเมื่อเวลาผ่านไปการพัฒนาของชั้นดินจะเพิ่มขึ้น ซึ่งการที่จะบอกว่าดินหนึ่งแก่กว่าหรือเก่ากว่าอีกดินชนิดหนึ่งนั้น ไม่ได้เริ่มนับจากระยะเวลาที่ดินนั้นเริ่มเกิดขึ้นแต่อาศัยการพิจารณาจากลักษณะและสมบัติของดินที่เราตรวจสอบได้ ณ ปัจจุบัน ซึ่งสามารถจะบ่งชี้ได้ว่าดินนั้น ๆ ได้ผ่านกระบวนการผุพัง กระบวนการชะล้าง กระบวนการสะสม หรือกระบวนการ แปรสภาพมาอย่างต่อเนื่องยาวนานเพียงใด

         หน้าตัดข้างของดิน

         นักวิทยาศาสตร์ทางดินหรือนักปฐพีวิทยา เรียกผิวด้านข้างของหลุมดินที่ถัดลงไปจากผิวหน้าดินตามแนวดิ่ง ซึ่งปรากฏให้เห็นชั้นต่าง ๆ ภายในดินนี้ว่า หน้าตัดดิน และเรียกชั้นต่าง ๆ ในดินที่วางตัวขนานกับผิวหน้าดินว่า ชั้นดิน

         องค์ประกอบต่างๆ ของดินเมื่อทับถมเป็นชั้นดินลึกลงไปจากผิวดิน ข้อมูลทางธรณีวิทยาที่ศึกษาหน้าตัดข้างของดิน (Soil Profile) และแบ่งชั้นดินจากผิวดินลึกลงไปถึงชั้นหินต้นกำเนิดเป็น 5 ชั้น โดยทั่วไป มีลักษณะและองค์ประกอบดังนี้

1. ชั้นอินทรียวัตถุ (ชั้น O) มีฮิวมัสอยู่มากเนื่องจากมีซากพืช และสัตว์ทับถมอยู่มากมีความชื้นสูง  มีสีน้ำตาล

2. ชั้นดินแร่ (ชั้น A) มีอนินทรียวัตถุขนาดเล็กมีสีจางกว่าชั้น O น้ำจากผิวดินจะซึมชะลงไปพร้อมกับเกิดการซึมละลายแร่ธาตุเหล็ก อะลูมิเนียม หรือหินปูนลงมาทับถมอยู่ที่ชั้นนี้เนื้อดินละเอียด

3. ชั้นสะสมของแร่ (ชั้น B) มีการสะสมของตะกอนดินและ แร่ที่เป็นองค์ประกอบของธาตุเหล็ก อะลูมิเนียม คาร์บอเนต และซิลิกา ดินมีเนื้อแน่นละเอียดมีความชื้นสูง มีสีส้มแดงมีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีสูงและมีความหนามากที่สุด

4. ชั้นการผุพังของดิน (ชั้น C) ชั้นที่ยังเกิดดินไม่สมบูรณ์มีเศษหินที่ผุกร่อนแตกหักจากดินดาน

5. ชั้นดินดาน (ชั้น R) ชั้นล่างสุดมีสีน้ำตาลอ่อนเป็นชั้นหินแข็งที่ยังไม่ผุพังสลายตัว จัดเป็น หินต้นกำเนิดของดิน

แหล่งที่มา

กอบนวล  จิตตินันทน์. (2537). วิทยาศาสตร์ ม. 2 . กรุงเทพฯ:ภูมิบัณฑิต.

ศิริลักษณ์ ผลวัฒนะ และคณะ. (2562). วิทยาศาสตร์ ม. 2 . กรุงเทพฯ:แม็คเอ็ดดูเคชั่น.

ทรัพยากรน้ำ

            น้ำเป็นทรัพยากรที่มีความสำคัญต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดบนโลกโดยเฉพาะมนุษย์ น้ำมีบทบาทสำคัญต่อกระบวนการทำงานของอวัยวะภายในร่างกาย เช่น การย่อยอาหาร การขับถ่ายของเสีย และการลำเลียงสารอาหารต่าง ๆ ตลอดจนเป็นส่วนประกอบสำคัญในส่วนต่าง ๆ ของร่างกายมนุษย์ เช่น เลือด น้ำเหลือง ตับ ไต ซึ่งจะมีน้ำเป็นองค์ประกอบอยู่ 2 ใน 3 ของน้ำหนักตัว ถ้าร่างกายของมนุษย์ขาดน้ำก็จะไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ เนื่องจากร่างกายของมนุษย์มีการสูญเสียน้ำ โดยการขับถ่ายของเสียต่าง ๆ ดังนั้นเราควรดื่มน้ำวันละประมาณ 2.5 – 3.2 ลิตร จึงจะเพียงพอต่อความต้องการของร่างกาย

ภาพทรัพยากรแหล่งน้ำ
ที่มา : https://sites.google.com/site/bennan2499/home/thra

         แหล่งน้ำบนโลก

         แหล่งน้ำ คือ ส่วนของเปลือกโลกที่ปลุกคลุมหรือประกอบด้วยน้ำมากกว่าพื้นดิน โดยประกอบด้วย พื้นน้ำประมาณร้อยละ 71 หรือประมาณ 3 ใน 4 ส่วน ของพื้นผิวโลกทั้งหมด ซึ่ง 3 ส่วนของน้ำนั้นจะอยู่ในรูปน้ำเค็มประมาณ 97.6 %  น้ำจืดประมาณ 2.4 %

         แหล่งน้ำแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ

1. แหล่งน้ำธรรมชาติ

2. แหล่งน้ำที่มนุษย์สร้างขึ้น

          แหล่งน้ำธรรมชาติ

         เป็นแหล่งน้ำที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติมีอยู่ทั่ว ๆ ไปในโลก ได้แก่ พื้นผิวดิน ใต้ดิน ในบรรยากาศ ซึ่งแหล่งน้ำตามธรรมชาติ จำแนกได้ 2 ชนิด คือ

1. น้ำผิวดิน

         น้ำผิวดินเป็นแหล่งน้ำที่พบทั่วไปบนพื้นผิวโลกเช่น แม่น้ำ ลำคลอง หนอง บึง ทะเลหรือมหาสมุทร  ซึ่งแหล่งน้ำเหล่านี้จะมาจากน้ำฝน การละลายของหิมะ การไหลซึมออกมาจากน้ำใต้ดินแล้วไหลไปรวมกัน  เป็นแหล่งน้ำที่มนุษย์รู้จักและใช้ประโยชน์มากที่สุด เพื่อการอุปโภคและบริโภค และยังเป็นแหล่งกำเนิดสิ่งมีชีวิตที่เป็นอาหารของมนุษย์ เป็นเส้นทางคมนาคม อารยธรรมเริ่มแรกของมนุษย์ส่วนมากเกิดใกล้แหล่งน้ำ

                   1.1 แม่น้ำ ส่วนมากเกิดจากการรวมกันของทางน้ำเล็ก ๆ บนพื้นที่ระดับสูง ความเร็วของน้ำและปริมาณน้ำจะกัดกร่อนทางน้ำเป็นร่องลึก ถ้าเป็นทางน้ำที่ไหลผ่านหุบเขาในพื้นที่ราบสูงระยะแรกน้ำจะไหลแรงกัดเซาะหินลงไปร่องลึกเกิดเป็นหุบเขาและร่องน้ำเป็นรูปตัววี บางบริเวณก็จะมีน้ำตกและแก่ง

                   1.2 ธารน้ำ จัดเป็นแหล่งน้ำผิวดินที่ไหลอยู่ในร่องน้ำ มีต้นกำเนิดมาจากน้ำที่ไหลบนแผ่นดิน  ในขณะที่ไหลกระแสน้ำหรือการไหลของลำน้ำบางส่วนอาจถูกกักอยู่บนผิวดินเป็นแหล่งน้ำ และบางส่วนจะมีการกัดเซาะพื้นดินเป็นร่องเล็ก ๆ โดยมากมักจะก่อตัวในที่ที่มีความลาดชันและมีปริมาณน้ำที่มากพอสมควร เพราะน้ำที่ไหลแรงจะมีการกัดเซาะสูงทำให้มีระดับความลึกต่างกัน

                   1.3 น้ำทะเล เป็นของเหลวที่ไหลได้จากทะเล หรือมหาสมุทร โดยทั่วไปมหาสมุทรทั่วโลกมีความเค็มประมาณ 3.5%  หรือ 35  ส่วนต่อพันส่วน (35 ppt) หมายความว่าในน้ำทะเลทุก ๆ 1 กิโลกรัม จะพบเกลืออยู่ 35  กรัม ความหนาแน่นมากกว่าน้ำจืด

         ถึงแม้ว่าน้ำทะเลส่วนใหญ่จะมีปริมาณเกลืออยู่ที่ระหว่าง 3.1 – 3.8 % แต่น้ำทะเลทั่วโลกก็ไม่ได้เหมือนกัน อาจมีการผสมกับน้ำจืดจากการไหลของแม่น้ำหรือแหล่งน้ำออกสู่ทะเล หรือจากการละลายของ  ธารน้ำแข็ง จึงเป็นสาเหตุที่ทำให้ความเค็มของน้ำทะเลในแต่ละพื้นที่แตกต่างกัน ทะเลเปิดที่มีความเค็มมากที่สุดคือ ทะเลแดง

2. น้ำใต้ดิน เกิดจากน้ำฝนและน้ำผิวดินไหลซึมลงไปในชั้นดินตามแรงโน้มถ่วงของโลก เกิดการซึมแพร่ไปตามช่องว่างในดิน เรียกชั้นดินที่มีน้ำแทรกอยู่ในช่องว่างจนเต็มนี้ว่า ชั้นดินอิ่มน้ำ และเรียกระดับบนสุดของชั้นดินอิ่มน้ำว่าระดับน้ำใต้ดิน น้ำเหล่านี้จะไปสะสมอยู่ระหว่างช่องว่างของเนื้อดินหรือหิน และปริมาณน้ำใต้ดินบริเวณหนึ่ง ๆ จะมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ขึ้นอยู่กับบริเวณน้ำฝนและสภาพภูมิประเทศในบริเวณนั้น

                   2.1 น้ำในดิน คือ น้ำที่อยู่ใต้ผิวดินแต่อยู่เหนือชั้นดิน ระดับตอนบนสุดของน้ำในดิน เรียกว่า ระดับน้ำใต้ดิน ซึ่งจะแตกต่างกันในแต่ละพื้นที่ และระดับน้ำในดินเปลี่ยนแปลงได้ตามปริมาณน้ำฝน

                   2.2 น้ำบาดาล คือ ส่วนของน้ำใต้ผิวดินที่อยู่ในเขตอิ่มน้ำ รวมถึงธารน้ำใต้ดิน โดยทั่วไปหมายถึง น้ำใต้ผิวดินทั้งหมด ยกเว้นน้ำภายใน ซึ่งเป็นน้ำอยู่ใต้ระดับเขตอิ่มน้ำ

         แหล่งน้ำที่มนุษย์สร้างขึ้น

         มนุษย์สร้างขึ้นเพื่อใช้ประโยชน์ตามวัตถุประสงค์ต่าง ๆ แหล่งน้ำที่มนุษย์สร้างขึ้นทั้งทางด้านอุปโภคและบริโภคในชีวิตประจำวัน การเกษตร การอุตสาหกรรม ผลิตกระแสไฟฟ้า ฯลฯ แหล่งน้ำที่มนุษย์สร้างขึ้นได้แก่

1. บ่อน้ำ เป็นการขุดหรือเจาะพื้นดินลงไปจนถึงระดับความลึกที่จะนำน้ำมาใช้ได้ บ่อน้ำมีความลึกแตกต่างกันตามที่อยู่ของบริเวณแหล่งน้ำโดยบ่อน้ำมีความลึกอยู่ 2 แบบ คือ บ่อน้ำใต้ดิน บ่อน้ำบาดาล

2. อ่างเก็บน้ำ คือ แหล่งน้ำที่มีการสร้างทำนบกั้นหุบเนินให้เป็นแหล่งเก็บน้ำขนาดเล็กหรืออาจจะเกิดจากการขุดหนองน้ำให้เป็นหนองน้ำขนาดใหญ่ เพื่อใช้ประโยชน์ตามวัตถุประสงค์ต่าง ๆ เช่น การอุปโภคบริโภค การเกษตรและการเลี้ยงสัตว์ เป็นต้น

3. เขื่อนกั้นน้ำ คือ แหล่งน้ำที่มีการสร้างทำนบกั้นขวางลำน้ำเพื่อเก็บกักน้ำหรือทดน้ำให้มีระดับสูงขึ้นกว่าเดิมและเกิดเป็นอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ และมีประตูระบายน้ำให้ไหลผ่านออกไปได้โดยไม่ไหลล้นข้ามตัวเขื่อน น้ำที่ได้จากบริเวณหน้าเขื่อนซึ่งมีระดับสูงมาก จะมีพลังงานศักย์มากขึ้น สามารถนำไปใช้ประโยชน์ทางด้านการชลประทานหรือใช้พลังงานน้ำในเขื่อนผลิตกระแสไฟฟ้าได้ ตลอดจนใช้เพื่อการเพาะปลูก  การคมนาคมทางน้ำ การบรรเทาอุทกภัย เป็นต้น

แหล่งที่มา

กอบนวล  จิตตินันทน์. (2537). วิทยาศาสตร์ ม. 2 . กรุงเทพฯ:ภูมิบัณฑิต.

ศิริลักษณ์ ผลวัฒนะ และคณะ. (2562). วิทยาศาสตร์ ม. 2 . กรุงเทพฯ:แม็คเอ็ดดูเคชั่น.

ความรู้พื้นฐานเชื่อเพลิงและซากดึกดำบรรพ์

กระบวนการเกิดเชื้อเพลิง ซากดึกดำบรรพ์

         เชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์เกิดจากการเปลี่ยนสภาพของซากพืชซากสัตว์ที่ทับถมกันเป็นเวลานับเป็นล้าน ๆ ปีโดยกระบวนการทางธรณีวิทยาและธรณีเคมีในภาวะที่ไม่มี แก๊สออกซิเจนทำให้สารอินทรีย์โมเลกุลใหญ่เกิดปฏิกิริยา แยกสลายเป็นธาตุคาร์บอนและสารประกอบไฮโดรคาร์บอน โมเลกุลเล็กกว่าเดิมหลายชนิดปนอยู่ด้วยกัน ซึ่งสามารถแยกส่วนประกอบต่าง ๆ ออกมาใช้ประโยชน์ให้ตรงกับสมบัติของ ส่วนประกอบเหล่านั้นเช่น เป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์ เครื่องบิน โรงงานอุตสาหกรรม ใช้ผลิตสารเคมี พอลิเมอร์  เมื่อความเจริญก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์มากขึ้นประชากรเพิ่มขึ้นปริมาณการใช้เชื้อเพลิงและผลิตภัณฑ์มีมากขึ้นทำให้มีจำนวนเชื้อเพลิงลดลงอย่างรวดเร็วซึ่งควรหาพลังงานทดแทนและปัญหาจากการใช้เชื้อเพลิงและผลิตภัณฑ์ก่อให้เกิดภาวะมลพิษทั้งทางน้ำ ดิน และอากาศ เชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ที่นำมาใช้ประโยชน์มาก ได้แก่ ถ่านหิน หินน้ำมันและปิโตรเลียม

         ถ่านหิน

         ถ่านหินเป็นหินตะกอนที่เปลี่ยนแปลงมาจากซากพืชมีลักษณะแข็งเปราะผิวเป็นมันหรือด้านสีน้ำตาลเข้มจนถึงสีดำธาตุองค์ประกอบหลักคือ ธาตุคาร์บอน รองลงมามีไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน กำมะถัน ส่วนธาตุที่มีปริมาณน้อยที่สุดได้แก่ ปรอท โครเมียม นิกเกิล ทองแดง ซีลีเนียม และแคดเมียม ธาตุกลุ่มนี้ก่อให้เกิดปัญหาต่อสุขภาพ

         การเกิดถ่านหิน

         ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงซากชีวะที่อยู่สถานะของแข็ง สันนิษฐานว่าเกิดจากซากพืชที่ขึ้นอยู่ตามที่ชื้นแฉะเช่น หนองบึง เมื่อพืชเหล่านั้นตายลงก็จะทับถมกันอยู่ และเกิดการเปลี่ยนแปลงสลายตัวแบบไม่ใช้ออกซิเจนอย่างช้า ๆ โดยบัคเตรี (ฺBacteria) ซึ่งจะเปลี่ยนสารเซลลูโลส (Cellulose) ไปเป็นลิกนิน (Lignin) ประจวบกับมีการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาที่เกิดจากการทับถมกัน ทําให้การสลายตัวหยุดลงจากการถูกทับถมกันเป็นเวลานาน ๆ ภายใต้ความดันสูงทําให้นํ้าและสารระเหย (Volatile) ถูกขจัดออกไปถึงตอนนี้อะตอมไฮโดรเจนจะรวมตัวกับอะตอมคาร์บอนเกิดเป็นสารประกอบไฮโดร์คาร์บอนขึ้นมา

         ถ่านหินชนิดต่าง ๆ มีดังนี้

1. พีต มีปริมาณคาร์บอน 60% มีลักษณะยังเห็นเป็นลักษณะซากพืช มีลักษณะเป็นเนื้อไม้พรุน ๆ คล้ายฟองน้ำ สีน้ำตาลอ่อนและแก่จนถึงสีดำอมน้ำไว้มาก เมื่อแห้งติดไฟได้ดี

2. ลิกไนต์ มีปริมาณคาร์บอน 55 – 60 % มีลักษณะแปรสภาพมาจากพีต ซากพืชในพีตสลายตัวหมด (สีน้ำตาลถึงน้ำตาลแก่) เนื้อแข็ง มีความชื้นสูง ใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้า ใช้บ่มใบยาสูบ เผาไหม้แล้วมีควันและกลิ่นแรง การนํามาใช้ประโยชน์ค่อนข้างมีขีดจํากัด นอกจากใช้เป็นเชื้อเพลิงในการบ่มใบยาสูบแล้ว ปัจจุบันใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าเท่านั้น เนื่องจากเมื่อนําลิกไนต์มาเผาเป็นเลื้อเพลิงแล้วจะก่อให้เกิดแก๊สหลายชนิดที่เป็นมลพิษ คือ ซัลเฟอร์ได ออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ ฝุ่นและเถ้าเบา ไฮโดรคาร์บอน (ควันดํา) คาร์บอนมอนอกไซด์ ระบบการเผาไหม้ที่เป็นสากลจะต้องติดตั้งอุปกรณ์ดักหรือจับแก๊สพิษนี้ไว้และต้องมีอุปกรณ์ดักฝุ่นที่มีประสิทธิภาพสูงเพื่อลดปริมาณฝุ่นที่จะปล่อยสู่บรรยากาศให้อยู่ภายในมาตรฐานที่กําหนด

3. ซับบิทูมินัส มีลักษณะ มีกระบวนการเกิดขั้นต่อจากลิกไนต์มีเนื้อแน่นมีทั้งเนื้อ อ่อนร่วนและเนื้อแข็งมีทั้งผิวด้านและผิวมัน

4. บิทูมินัส มีปริมาณคาร์บอน 80 – 90 % มีลักษณะมีสีดำมัน เผาไหม้แล้วให้ความร้อนสูงให้ควันมาก ใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงงานอุตสาหกรรมและโรงงานไฟฟ้าเผาไหม้ได้เปลวไฟสีเหลือง

5. แอนทราไซต์ มีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 81 % มีลักษณะเป็นถ่านหินที่มีการแปรสภาพสูงสุดเหลือแต่คาร์บอน เนื้อแข็ง สีดำ วาวแบบกึ่งโลหะ แตกแบบก้นหอยติดไฟยาก ติดไฟแล้วให้เปลวไฟสีน้ำเงิน ไม่มีควันให้ความร้อนสูง ใช้เป็นเชื้อเพลิงในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เป็นถ่านหินที่มีคุณภาพดีที่สุด

         หินน้ำมัน

         หินน้ำมัน คือ หินตะกอนชนิดหนึ่งที่ประกอบด้วยอินทรียวัตถุในรูปของสารที่เรียกว่า เคอโรเจน (Kerogen)  เกิดจากซากพืชซากสัตว์น้ำเล็ก ๆ ทับถม ในแหล่งน้ำผสมกับโคลนตม กรวด หิน ดิน ทราย ในที่ ที่เคยเป็นแอ่งน้ำขนาดใหญ่มาก่อนภายใต้อุณหภูมิและความดันสูงมีปริมาณแก๊สออกซิเจนจำกัดใต้ผิวโลกเป็นเวลานานนับล้าน ๆ ปี จึงเกิดการเปลี่ยนแปลงไปเป็นหินตะกอน เนื้อละเอียดเรียงตัวเป็นชั้นบาง ๆ ที่มีอินทรียสารประเภทเคอโรเจนและอนินทรียสารหลายชนิดแทรกอยู่เมื่อให้ความร้อนประมาณ 500 องศาเซลเซียส จะให้น้ำมันและแก๊สไฮโดรคาร์บอนออกมา

         การใช้ประโยชน์จากหินนํ้ามัน

         การใช้ประโยชน์จากหินนํ้ามัน โดยทั่วไปสามารถทําได้ 3 วิธี คือ

1. การใช้หินนํ้ามันเป็นเชื้อเพลิงโดยตรง คือ การนําหินนํ้ามันมาบดเป็นผงแล้วพ่นเข้าไปใน เตาที่ได้รับการออกแบบ โดยเฉพาะเมื่อพ่นเข้าไป แล้วจะเกิดการเผาไหม้โดยตรงพลังงานความร้อนที่ได้รับจากการ เผาไหม้นี้สามารถนําไปผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 

2. การนําหินนํ้ามันมาสกัดเพื่อให้ได้นํ้ามันหินออกมาและนําไปใช้ประโยชน์ได้

3. การใช้ประโยชน์จากกากหินนํ้ามัน เป็นการใช้ผลพลอยได้จากการใช้หินนํ้ามัน คุณภาพตํ่าโดย สามารถนํามาพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์วัสดุก่อสร้าง เช่น ผสมปูนซีเมนต์ หรืออิฐก่อสร้าง เป็นต้น

         ปิโตรเลียม

         ปิโตรเลียม เกิดจากซากพืชซากสัตว์ทั้งบนบกและในทะเล เมื่อหลายร้อยล้านปีก่อนที่ตายลง ถูกย่อยสลายกลายเป็นสารอินทรีย์สะสมรวมตัวอยู่กับหินตะกอนดิน เมื่อเปลือกโลกเกิดการเปลี่ยนแปลงชั้นตะกอนจะจมตัวลงเรื่อย ๆ เกิดการเปลี่ยนสภาพของสารอินทรีย์จนกลายเป็นปิโตรเลียม มีความร้อนและความดันภายในโลกเป็นปัจจัยสำคัญของกระบวนการเปลี่ยนแปลง และเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่ประกอบด้วยธาตุไฮโดรเจนและคาร์บอนมักพบอยู่ในชั้นหินตะกอนทั้งในสภาพของแข็ง ของเหลว และแก๊ส ขึ้นอยู่กับความร้อนและความกดดันที่สารไฮโดรคาร์บอนนั้นได้รับ ปิโตรเลียมที่มีสภาพเป็นของแข็ง หมายถึง บิทูเมน แอสฟัลท์ หรือยางมะตอย ของเหลว หมายถึงน้ำมันดิบ คอนเดนเสท ส่วนแก๊สหมายถึง แก๊สธรรมชาติ

 แหล่งที่มา

กอบนวล  จิตตินันทน์. (2537). วิทยาศาสตร์ ม. 2 . กรุงเทพฯ:ภูมิบัณฑิต.

ศิริลักษณ์ ผลวัฒนะ และคณะ. (2562). วิทยาศาสตร์ ม. 2 . กรุงเทพฯ:แม็คเอ็ดดูเคชั่น.

การเกิดปิโตรเลียม

          ปิโตรเลียม (Petroleum) เป็นของผสมระหว่างแอลเคน แอลคีน ไซโคลแอลเคนและสารประกอบ อะโรมาติกหลายพัน ชนิด ปรากฏอยู่ในรูปก๊าซและของเหลวข้นสีนํ้าตาลถึงดํา ซึ่งเราเรียกว่า นํ้ามันดิบ (Crude Oil) หรือนํ้ามันปิโตรเลียม ซึ่งปิโตรเลียมเกิดจากการทับถมของซากพืช ซากสัตว์ภายใต้ผิวโลก แล้วถูกย่อยสลายด้วยความดันและอุณหภูมิสูง รวมถึง แบคทีเรียชนิดแอนาโรบิก

ภาพแหล่งกักเก็บปิโตรเลียม
ที่มา : http://www.lesa.biz/earth/lithosphere/fuel/oil

การค้นพบปิโตรเลียม มี 2 แบบ คือ

1. พวกที่อยู่ในสภาพของเหลว ของหนืดและของแข็ง เรียกว่า น้ำมันดิบ

2. พวกที่อยู่ในสภาพแก๊ส เรียกว่า แก๊สธรรมชาติ เมื่ออยู่ใต้ผิวโลก แต่เมื่อขึ้นสู่ผิวโลกแล้วกลายเป็นของเหลว เรียก แก๊สธรรมชาติเหลว

 น้ำมันดิบและแก๊สธรรมชาติจะพบเกิดร่วมกับหินตะกอนที่เกิดในทะเลเสมอ ส่วนประกอบที่สำคัญ ได้แก่ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นส่วนใหญ่ และมีซัลเฟอร์ ไนโตรเจน และออกซิเจนเป็นส่วนน้อย

         วิธีการกลั่นน้ำมันดิบ

         การกลั่นน้ำดิบ คือ การย่อยสลายสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่เป็นส่วนประกอบของปิโตรเลียมออกเป็นกลุ่มหรือออกเป็นส่วนต่าง ๆ โดยกระบวนการกลั่นที่ยุ่งยากและซับซ้อน น้ำมันดิบในโรงกลั่นน้ำมันนั้น ไม่เพียงแต่จะถูกแยกออกเป็นส่วนต่าง ๆ เท่านั้น แต่มีมลทินชนิดต่าง ๆ เช่น กำมะถัน ก็จะถูกกำจัดออกไปอีก โรงกลั่นน้ำมันอาจผลิตน้ำมัน แก๊ส และเคมีภัณฑ์ที่แตกต่างกันออกมาได้มากมาย ผลิตภัณฑ์ที่สำคัญที่สุดคือ เชื้อเพลิงชนิดต่าง ๆ จากน้ำมันส่วนเบากว่า เช่น น้ำมันเบนซิน พาราฟิน เบนซิน แต่น้ำมันส่วนที่หนักกว่า เช่น น้ำมันดีเซล น้ำมันหล่อลื่น และน้ำมันเตา และนอกจากนี้ยังมีสารเหลือค้างอีกหลายชนิดเกิดขึ้น เช่น ถ่านโค้ก แอลฟัลต์ บิทูเม็น หรือน้ำมันดิน และขี้ผึ้งก็อาจได้รับการสกัดออกมารวมทั้งยังมีแก๊สชนิดต่าง ๆ เกิดขึ้นด้วย เช่น บิวเทน และโพรเพน

         ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกระบวนการกลั่นน้ำมันดิบ

1. แก๊สปิโตรเลียมเหลว หรือแก๊สหุงต้มหรือแอลพีจี เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากส่วนบนสุดของหอกลั่น แก๊สปิโตรเลียมเหลวมีจุดเดือดต่ำมาก จะมีสภาพเป็นแก๊สในอุณหภูมิและความดันบรรยากาศ

2. น้ำมันเบนซิน เป็นน้ำมันเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์เบนซิน หรือเรียกว่า น้ำมันเบนซินได้จากการปรับแต่งคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการกลั่นน้ำมันโดยตรง และจากการแยกแก๊สธรรมชาติเหลว น้ำมันเบนซินจะผสมสารเคมีเพิ่มคุณภาพ เพื่อให้เหมาะสมกับการใช้งาน เช่น เพิ่มค่าออกเทน สารเคมีสำหรับป้องกันสนิมและการกัดกร่อนในถังน้ำมันและท่อน้ำมัน เป็นต้น

3. น้ำมันเชื้อเพลิงเครื่องบินไอพ่น ใช้เป็นเชื้อเพลิงไอพ่นของสายการบินพาณิชย์เป็นส่วนใหญ่ มีช่วงจุดเดือดเช่นเดียวกับน้ำมันก๊าด แต่ต้องสะอาดบริสุทธิ์ มีคุณสมบัติบางอย่างดีกว่าน้ำมันก๊าด

4. น้ำมันก๊าด ประเทศไทยรู้จักใช้น้ำมันก๊าดตั้งแต่สมัยราชการที่ 5 แต่เดิมใช้เพื่อจุดตะเกียง แต่ปัจจุบันได้ประโยชน์หลายประการ เช่น เป็นส่วนผสมสำหรับยาฆ่าแมลง สีทาน้ำมันชักเงา ฯลฯ

5. น้ำมันดีเซล เครื่องยนต์ดีเซล เป็นเครื่องยนต์ที่มีพื้นฐานการทำงานแตกต่างจากเครื่องยนต์เบนซิน คือการจุดระเบิดของเครื่องยนต์ดีเซลใช้ความร้อน ซึ่งเกิดขึ้นจากการอัดอากาศอย่างสูงในลูกสูบ มิใช่การจุดระเบิดของหัวเทียน เช่น ในเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซิน ปัจจุบันเราใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย

6. น้ำมันเตา เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเตาต้มน้ำ และเตาเผาหรือเตาหลอมที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ เครื่องยนต์เรือเดินสมุทรและอื่น ๆ

7. ยางมะตอย เป็นผลิตภัณฑ์ส่วนที่ที่หนักที่สุดที่เหลือจากการกลั่นน้ำมันเชื้อเพลิงและนำยางมะตอยที่ผ่านกรรมวิธีปรับปรุงคุณภาพจะได้ยางมะตอยที่มีคุณสมบัติดีขึ้น คือ มีความเฉื่อยต่อสารเคมีและไอควันแทบทุกชนิด มีความต้านทานสภาพอากาศและแรงกระแทกกระเทือน มีความเหนียวและมีความยืดหยุ่นตัวต่ออุณหภูมิระดับต่าง ๆ ดี

         แก๊สธรรมชาติ (Natural Gas) เป็นแหล่งพลังงาน ที่สำคัญของประเทศไทย ซึ่งมีการใช้แก๊สธรรมชาติมากกว่า ร้อยละ 60 ของเชื้อเพลิงที่ใช้ในประเทศนอกจากนี้ยังใช้ ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี

         การแยกแก๊สธรรมชาติมี  2 ส่วน คือ ส่วนแรกเป็นการแยกสารที่ไม่ใช่ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนออกก่อนอีกส่วนเป็นการกลั่นแยกแก๊สที่เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนโดยแยกตามจุดเดือดของแก๊สแต่ละชนิดส่วนการแยกน้ำมันดิบจะใช้การกลั่นลำดับส่วน ซึ่งอาศัยสมบัติของสารที่มีจุดเดือดต่างกันจะควบแน่นเป็นของเหลวได้ที่แต่ละชั้นของ หอกลั่นซึ่งมีอุณหภูมิต่างกัน

         แก๊สธรรมชาติมีองค์ประกอบ 2 ส่วน คือ

1. สารประกอบไฮโดรคาร์บอน ได้แก่ มีเทน (CH₄) อีเทน (C₂H₆) โพรเพน (C₃H₈) บิวเทน (C₄H₁₀) เพนเทน (C₅H₁₂) และเฮกเซน (C₆H₁₄) โดย          

         - แก๊สมีเทนมีปริมาณมากที่สุด คือ ร้อยละ 60 - 80 โดยปริมาตร                 

         - แก๊สไฮโดรคาร์บอนที่มีจำนวนอะตอมของคาร์บอนใน 1 โมเลกุลมากขึ้นจะมีปริมาณใน ธรรมชาติลดลง เช่น มีเทนมีคาร์บอน 1 อะตอม มีปริมาณร้อยละ 60 - 80 โดยปริมาตร เพนเทนมีคาร์บอน 5 อะตอม มีปริมาณร้อยละ 1 โดยปริมาตรและเฮกเซนมีคาร์บอน 6 อะตอม มีปริมาณน้อยมากไม่ถึง ร้อยละ 1 โดยปริมาตร

2. สารที่ไม่ใช่สารประกอบไฮโดรคาร์บอน ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) มีปริมาณมากที่สุดคือ ร้อยละ 15 - 25 โดยปริมาตร ไนโตรเจน (N₂) และอื่น ๆ เช่น ไอนำ (H₂O) ฮีเลียม (He) ปรอท (Hg) และไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) ซึ่งมีปริมาณน้อยมาก

         การนำแก๊สธรรมชาติไปใช้ประโยชน์

         แก๊สมีเทน (CH₄)

         - ใช้เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตกระแสไฟฟ้าและให้ความร้อนในโรงงานอุตสาหกรรม

         - ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตปุ๋ยเคมี

         - นำไปอัดใส่ถังความดันสูง เรียกว่า แก๊สธรรมชาติอัด (CNG) ใช้เป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์ ซึ่งมีความปลอดภัยกว่า LPG เนื่องจากโมเลกุล CH₄ มีมวลน้อยจึงฟุ้งกระจายไม่กักขังในรถยนต์

         แก๊สอีเทน (C₂H₆)

         - ใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีโดยใช้ผลิตเอทิลีนซึ่งเป็นสารตั้งต้นสำหรับผลิต เม็ดพลาสติกพอลีเอทิลีน (PE) ที่นำไปขึ้นรูปเป็นถุงพลาสติก หลอดยาสีฟัน ขวดใส่แชมพู

         - ใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตเอทานอล

         แก๊สโพรเพน (C₃H₈)

         - ใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีโดยใช้ผลิตโพรพีน ซึ่งเป็นสารตั้งต้นสำหรับผลิตเม็ดพลาสติกพอลิโพรพิลีน (PP) ที่นำไปขึ้นรูปเป็น หม้อแบตเตอรี่ ยางสังเคราะห์

         - ใช้เป็นสารเพิ่มคุณภาพในน้ำมันเครื่อง

         - ผสมกับบิวเทน  (C₄H₁₀) ใช้เป็นแก๊สหุงต้ม

แหล่งที่มา

กอบนวล  จิตตินันทน์. (2537). วิทยาศาสตร์ ม. 2 . กรุงเทพฯ:ภูมิบัณฑิต.

ศิริลักษณ์ ผลวัฒนะ และคณะ. (2562). วิทยาศาสตร์ ม. 2 . กรุงเทพฯ:แม็คเอ็ดดูเคชั่น.

เสียง  เชษฐศิริพงศ์. (2554). วิทยาศาสตร์ ม. 2 เล่ม 1 . กรุงเทพฯ:พ.ศ. พัฒนา.