ธรณีวิทยาโครงสร้าง การศึกษาการเสียรูปของหินและเปลือกโลก

ธรณีวิทยาโครงสร้างคือการศึกษาการกระจายตัวแบบสามมิติของหน่วยหินที่มีความสัมพันธ์กับประวัติการเสียรูปของหินเหล่านั้น โดยมีเป้าหมายหลักคือการใช้การวัดค่าทางเรขาคณิตของหินในปัจจุบันเพื่อค้นหาข้อมูลเกี่ยวกับประวัติการเสียรูป (Strain) และทำความเข้าใจเกี่ยวกับสนามความเค้น (Stress Field) ที่ทำให้เกิดการเสียรูปดังกล่าว

ความสำคัญและการประยุกต์ใช้

การศึกษาโครงสร้างทางธรณีวิทยามีความสำคัญอย่างยิ่งในหลายด้าน ดังนี้:

• ธรณีวิทยาเศรษฐกิจ: รอยคดโค้งและรอยเลื่อนของชั้นหินมักเป็นกับดักที่สะสมของไหล เช่น ปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติ นอกจากนี้ พื้นที่ที่มีความซับซ้อนทางโครงสร้างยังเป็นโซนที่ของไหลไฮโดรเทอร์มอลสามารถไหลผ่านได้ ซึ่งนำไปสู่การเกิดแหล่งแร่โลหะมีค่าและแร่พื้นฐาน เช่น ทองคำ เงิน ทองแดง และสังกะสี
• วิศวกรรมธรณี: ความเข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้างของหิน เช่น รอยเลื่อน รอยคดโค้ง และรอยแยก (Joints) เป็นสิ่งสำคัญในการประเมินความมั่นคงของสิ่งก่อสร้างทางวิศวกรรม เช่น เขื่อน ทางตัดถนน เหมืองเปิด และอุโมงค์
• การจัดการความเสี่ยงทางธรณีเทคนิค: การประเมินความเสี่ยงจากแผ่นดินไหวและการพังทลายของดินหรือหิน (Landslide) จำเป็นต้องอาศัยการวิเคราะห์โครงสร้างทางธรณีวิทยาควบคู่กับธรณีสัณฐานวิทยา
• ธรณีวิทยาสิ่งแวดล้อมและอุทกธรณีวิทยา: ใช้เพื่อทำความเข้าใจว่าโครงสร้างทางธรณีวิทยาส่งผลต่อการไหลและการซึมผ่านของน้ำใต้ดินอย่างไร ซึ่งสำคัญต่อการติดตามการปนเปื้อนของสารพิษในแหล่งน้ำหรือการรุกรานของน้ำเค็มในชั้นน้ำบาดาล

ทฤษฎีแผ่นเปลือกโลก (Plate Tectonics)

ทฤษฎีแผ่นเปลือกโลกที่พัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษ 1960 เป็นเสมือนธรณีวิทยาโครงสร้างในระดับโลก ซึ่งใช้เป็นกรอบในการวิเคราะห์และทำความเข้าใจลักษณะทางธรณีวิทยาในระดับโลก ภูมิภาค และท้องถิ่น

วิธีการศึกษา

นักธรณีวิทยาโครงสร้างใช้วิธีการต่างๆ เพื่อวัดเรขาคณิตของหิน และสร้างภาพจำลองประวัติการเสียรูป รวมถึงประมาณค่าสนามความเค้นที่ทำให้เกิดการเสียรูปนั้น

การวัดค่าทางเรขาคณิต

ข้อมูลพื้นฐานที่เก็บรวบรวมในภาคสนามประกอบด้วยลักษณะทางระนาบ (Planar features) และลักษณะทางเส้น (Linear features) ดังนี้:

• ลักษณะทางระนาบ: เช่น ระนาบชั้นหิน (Bedding planes), ระนาบการเรียงตัว (Foliation planes), ระนาบแกนรอยคดโค้ง (Fold axial planes) และระนาบรอยเลื่อน (Fault planes)
• ลักษณะทางเส้น: เช่น เส้นการยืดตัว (Stretching lineations), แกนรอยคดโค้ง (Fold axes) และเส้นตัดกันของระนาบ (Intersection lineations)

ข้อกำหนดในการวัดค่า

ความเอียงของโครงสร้างระนาบในทางธรณีวิทยาจะถูกวัดด้วย Strike (แนวระดับ) และ Dip (มุมเท):

• Strike: เส้นตัดกันระหว่างระนาบโครงสร้างและระนาบแนวนอน
• Dip: ขนาดของความเอียงจากแนวระดับ โดยวัดในทิศทางที่ตั้งฉากกับแนวระดับ
• Dip Direction: ทิศทางการเทของระนาบ ซึ่งวัดเป็นองศาจากทิศเหนือ (0-360 องศา)