หนึ่งในฉากการชนที่ใหญ่ที่สุดในโลก เขตมุดตัวคือจุดที่แผ่นเปลือกโลกสองแผ่นชนกันและหนึ่งไดฟ์หรือมุดตัวอยู่ใต้อีกแผ่นหนึ่ง ตามที่National Oceanic and Atmospheric Administration(เปิดในแท็บใหม่)(โนอา). กระบวนการแปรสัณฐานนี้สามารถทำให้เกิดแผ่นดินไหว สึนามิ และภูเขาไฟที่ทรงพลังที่สุดในโลก
เกิดอะไรขึ้นที่เขตมุดตัว?
แผ่นเปลือกโลกเป็นชิ้นส่วนของชั้นนอกสุดแข็งของโลกที่เคลื่อนตัวช้าๆ บนพื้นผิวดาวเคราะห์เป็นเวลาหลายล้านปี ตามรายงานของNOAA(เปิดในแท็บใหม่). (นี่คือหลักการหลักของการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกทฤษฎีที่ว่าเปลือกโลกบางส่วนร่อนผ่านเสื้อคลุมด้านล่าง นำทวีปไปด้วย) ชั้นนอกนั้นเรียกว่าเปลือกโลก ประกอบด้วยเปลือกโลกและส่วนบนของเสื้อคลุม ซึ่งเป็นชั้นที่ร้อนและหนาแน่นใต้เปลือกโลกตามการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา(เปิดในแท็บใหม่)(ยูเอสจีเอส). เมื่อ แผ่นเปลือกโลกสองแผ่น มาบรรจบกันที่เขตมุดตัวและแผ่นหนึ่งเลื่อนอยู่ใต้อีกแผ่นหนึ่ง วัสดุธรณีภาคนี้จะโค้งลงสู่เสื้อคลุมที่ร้อน
กระบวนการมุดตัวนี้มักเกิดขึ้นเนื่องจากเปลือกโลกสองประเภทที่ประกอบเป็นแผ่นเปลือกโลก: ทวีปและมหาสมุทร เนื่องจากวัสดุในมหาสมุทรมีความหนาแน่นมากกว่าเปลือกโลกของทวีป เมื่อทั้งสองชนกันที่เขตมุดตัว ส่วนของมหาสมุทรจะจมลงไปในเสื้อคลุมใต้ธรณีภาคพื้นทวีปที่ลอยตัวมากขึ้น ตามข้อมูลของNOAA(เปิดในแท็บใหม่).
เขตมุดตัวยังสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อส่วนแผ่นที่ชนกันทั้งสองส่วนประกอบด้วยวัสดุในมหาสมุทร ในกรณีเหล่านี้ ธรณีภาคในมหาสมุทรที่เก่ากว่าและหนาแน่นกว่าจะจมอยู่ใต้เปลือกโลกที่ลอยตัวในมหาสมุทรที่มีอายุน้อยกว่าและลอยตัวมากกว่า (ชั้นธรณีภาคในมหาสมุทรรูปแบบใหม่ก่อตัวขึ้นที่จุดที่แผ่นเปลือกโลกแยกออกจากกัน ทำให้วัสดุปกคลุมที่ร้อนขึ้นสู่ผิวน้ำ เมื่อมันเคลื่อนออกจากขอบเขตเหล่านั้น เปลือกโลกนี้จะเย็นตัวลงและหนาแน่นขึ้นตามข้อมูลของมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย(เปิดในแท็บใหม่). ดังนั้น ธรณีภาคในมหาสมุทรที่เก่ากว่าจึงสามารถจมลงได้ง่ายกว่า)
แผ่นจมหรือ “แผ่นพื้น” ที่เขตมุดตัวมีแนวโน้มที่จะงอเป็นมุมประมาณ 30 องศาจากพื้นผิวโลก แม้ว่าบางมุมจะราบเรียบหรือชันกว่า(เปิดในแท็บใหม่)มากกว่านี้ตามที่มหาวิทยาลัยโคโลราโด(เปิดในแท็บใหม่)บางครั้ง แผ่นพื้นอาจฉีก เหมือนกับรอยฉีกในกระดาษย่น และแตกออกและตกลงไปในเสื้อคลุม ตามการศึกษาในปี 2008 ในวารสารTectonics(เปิดในแท็บใหม่). การวิจัยแบบจำลองในปี 2564 เปิดเผยว่าแผ่นพื้นจม เหล่านี้ ไม่ได้หายไป แต่กลับอ่อนลงและยืดหยุ่นได้ รายงานก่อนหน้านี้ของ Live Science
การชนกันของแผ่นเปลือกโลกไม่ได้ส่งผลให้เกิดเขตมุดตัวเสมอไป เมื่อสองส่วนของเปลือกโลกของทวีปมาบรรจบกัน มันจะสร้างเขตการชนกันและแผ่นเปลือกโลกจะยุบตัวเหมือนรถที่ชนกัน ดันวัสดุขึ้น ตามCalifornia Academy of Sciences(เปิดในแท็บใหม่)ในซานฟรานซิสโก ห่วงโซ่ภูเขา หิมาลัยขนาดใหญ่ ถูกสร้างขึ้นด้วยวิธีนี้ เมื่อแผ่นเปลือกโลกของอินเดียกระแทกเข้ากับจานเอเชีย
โซนมุดตัวมักเกิดขึ้นที่ไหน?
เขตมุดตัวเกิดขึ้นเป็นรูปเกือกม้าบริเวณขอบมหาสมุทรแปซิฟิก นอกชายฝั่งรัฐวอชิงตัน แคนาดา อลาสก้า รัสเซีย ญี่ปุ่น และอินโดนีเซีย และลงไปที่นิวซีแลนด์และขอบทางใต้ของอเมริกาใต้ ตามรายงานของNOAA(เปิดในแท็บใหม่).
เรียกว่า “วงแหวนแห่งไฟ” เขตมุดตัวเหล่านี้ประกอบด้วย “เขตที่มีแผ่นดินไหวและภูเขาไฟมากที่สุดในโลก” ตามUSGS(เปิดในแท็บใหม่), รับผิดชอบมากกว่า 80% ของแผ่นดินไหวที่ใหญ่ที่สุดในโลกและภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นส่วนใหญ่ของโลกตามNOAA(เปิดในแท็บใหม่).
โซนมุดตัวเกิดขึ้นได้อย่างไร?
การก่อตัวของเขตมุดตัวนั้นยากต่อการศึกษาเนื่องจากโซนเหล่านี้ทำลายวัสดุตามธรรมชาติของพวกมัน Live Science รายงานก่อนหน้านี้ อย่างไรก็ตาม การศึกษาในปี 2564 ได้ตรวจสอบเขตมุดตัวที่ค่อนข้างเล็กที่ร่องลึก Puysegur ทางใต้ของนิวซีแลนด์ เพื่อตรวจสอบต้นกำเนิดของการมุดตัว นักวิจัยพบว่า กระบวนการมุดตัวได้เริ่มต้นจากการยืดและขยับแผ่นซีแลนเดีย “ลับ” ที่จมอยู่ใต้น้ำ ซึ่งล้อมรอบและครอบคลุมนิวซีแลนด์ การเคลื่อนไหวดังกล่าวได้เปลี่ยนตำแหน่งของจานเพื่อให้เปลือกโลกในมหาสมุทรเข้าไปอยู่ใต้แผ่นเปลือกโลก นักวิทยาศาสตร์กล่าว
บางครั้ง การมุดตัวสามารถเริ่มต้นได้เองตามธรรมชาติ โดยไม่มีแรงปะทะระหว่างแผ่นเปลือกโลก การศึกษาในปี 2547 ในวารสารEarth and Planetary Science Letters(เปิดในแท็บใหม่)พบ. สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อธรณีภาคไม่เสถียรและจมลงภายใต้แรงโน้มถ่วง การศึกษากล่าว และตามที่ Live Science รายงานก่อนหน้านี้ ธรณีภาคในมหาสมุทรอาจเก่าและหนาแน่นจนยุบตัวและ ก่อตัวเป็นเขตมุดตัว ได้เองตาม ธรรมชาติ
การมุดตัวเริ่มขึ้นเมื่อใด
การวิจัยแบบจำลองในปี 2564 ยังชี้ให้เห็นว่าในโลกที่อายุน้อยกว่าและร้อนกว่าเมื่อประมาณ 1 พันล้านปีก่อนการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกสมัยใหม่จะไม่ทำงาน นั่นเป็นเพราะแผ่นพื้นย่อยจะแตกตัวอย่างรวดเร็วและหยุดดึงวัสดุที่อยู่ด้านหลังเข้าไปในเสื้อคลุม การกระทำของการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกขึ้นอยู่กับการมุดตัวเนื่องจาก “การจมของธรณีภาคในเขตการเหลื่อมให้พลังงานส่วนใหญ่สำหรับการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก” ตามการทบทวนปี 2018 ที่ตีพิมพ์ในวารสารGSA Today(เปิดในแท็บใหม่).
อย่างไรก็ตาม ประวัติความเป็นมาของการมุดตัวยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ และนักวิจัยในปี 2022 ตรวจพบหลักฐานของการมุดตัวแบบโบราณในเอกโคไคต์ซึ่งเป็นหินหายากที่มีอายุถึง 2.5 พันล้านปีก่อนซึ่งก่อตัวขึ้นจากการย่อยวัสดุในมหาสมุทร และในการศึกษาในปี 2564 นักวิทยาศาสตร์ได้อธิบายหลักฐานการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกเมื่อ 3.6 พันล้านปีก่อนที่เก็บรักษาไว้ในคริสตัลเพทายจากออสเตรเลีย รายงานก่อนหน้านี้ของ Live Science
ผู้เชี่ยวชาญแนะนำคำว่า subduction ในปี 1970 ในขณะที่ทฤษฎีการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกกำลังเกิดขึ้น แม้ว่าคำอธิบายของปรากฏการณ์ดังกล่าวจะปรากฏเร็วที่สุดเท่าที่ทศวรรษ 1960 ตามการทบทวนปี 2018 ใน GSA Today เครื่องวัดแผ่นดินไหวที่วางไว้ทั่วโลกในทศวรรษที่ 1960 เพื่อตรวจจับการทดสอบนิวเคลียร์ยังช่วยในการพัฒนาทฤษฎีการแปรสัณฐานและวิทยาศาสตร์เขตมุดตัวตามรายงานของกรมอุทยานฯ(เปิดในแท็บใหม่). ปัจจุบัน เครื่องมือใหม่สามารถติดตามแผ่นเปลือกโลกที่เคลื่อนตัวได้อย่างแม่นยำ ตามที่ University NAVSTAR Consortium (UNAVCO) ซึ่งเป็นองค์กรไม่แสวงหากำไรสำหรับการวิจัยด้านธรณีศาสตร์และการบรรเทาอันตรายทางธรรมชาติ
Vasily Titov ผู้สร้างโมเดลสึนามิอาวุโสของศูนย์วิจัยสึนามิของ NOAA ในเมืองซีแอตเทิล รัฐวอชิงตัน กล่าวว่า “เราสามารถเห็นภาพที่ชัดเจนมากว่าจานเคลื่อนที่อย่างไร ส่วนใหญ่เกิดจากข้อมูล GPS
ทำไมแผ่นดินไหวจึงเกิดขึ้นในเขตมุดตัว?
การผลักเปลือกโลกขนาดใหญ่สองแผ่นมารวมกันคล้ายกับการถูกระดาษทรายสองแผ่นเข้าหากัน เปลือกโลกเกาะติดอยู่ในบางแห่ง เก็บพลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่อเกิดแผ่นดินไหว ตามUSGS(เปิดในแท็บใหม่). “แผ่นดินไหวขนาดใหญ่” เหล่านี้เป็นพายุที่ใหญ่ที่สุดในโลกตามที่Natural Resources Canada(เปิดในแท็บใหม่). ที่ใหญ่ที่สุดที่เคยบันทึกไว้ ได้แก่ ขนาด 9.5 ในชิลี(เปิดในแท็บใหม่)ในปี 1960 และขนาด 9.2 ในอลาสก้า(เปิดในแท็บใหม่)ในปี พ.ศ. 2507 ทั้งในเขตมุดตัวตามUSGS(เปิดในแท็บใหม่). เนื่องจากมันเกิดขึ้นเมื่อธรณีภาคธรณีภาคย่อยในมหาสมุทรใต้ธรณีภาคพื้นทวีปหรือมหาสมุทรอื่น ๆ แผ่นดินไหวเหล่านี้กระทบตามแนวชายฝั่งหรือในมหาสมุทร
แผ่นดินไหวขนาดเล็กยังกระทบกับแผ่นพื้นด้านล่างของเขตมุดตัวตามUSGS(เปิดในแท็บใหม่). คลื่นไหวสะเทือนจากคลื่นไหวสะเทือนและแรงสั่นสะเทือนเหล่านี้สามารถ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ “มองเห็น” ภายในโลกได้ มากเท่ากับเอกซเรย์คอมพิวเตอร์หรือซีทีสแกน ช่วยให้แพทย์สามารถมองเข้าไปในร่างกายมนุษย์ได้
เหตุใดแผ่นดินไหวในเขตมุดตัวจึงใหญ่ที่สุดในโลก เหตุผลหลักคือความผิดพลาดขนาดมหึมาในเขตมุดตัวตามUSGS(เปิดในแท็บใหม่). ยิ่งพื้นที่เกิดการชนกันมากเท่าใด พลังงานก็จะยิ่งสะสมและปล่อยในกระบวนการมากขึ้นเท่านั้น “เขตมุดตัวเป็นเขตแดนขนาดใหญ่ ดังนั้นจึงทำให้เกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่มาก” Titov กล่าวกับ WordsSideKick.com เขตมุดตัวของ Cascadia ทอดยาวประมาณ 600 ไมล์ (960 กิโลเมตร) จากแคลิฟอร์เนียตอนเหนือถึงบริติชโคลัมเบีย ประเทศแคนาดา ตั้งอยู่นอกชายฝั่งประมาณ 70 ถึง 100 ไมล์ (100 ถึง 160 กม.) ตามรายงานของกรมการจัดการเหตุฉุกเฉินของโอเรกอน(เปิดในแท็บใหม่).
การสั่นสะเทือนของเมกะทรัสต์เกิดขึ้นซ้ำๆ ตามแนวความผิดปกติในการมุดตัวเมื่อพลังงานสะสมและปล่อยออก เขต Cascadia ทำให้เกิดแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ประมาณ 13 ครั้งในช่วง 6,000 ปีที่ผ่านมา โดยเฉลี่ยประมาณหนึ่งครั้งทุกๆ 500 ถึง 600 ปี และสิ่งนี้จะยังคงเกิดขึ้นต่อไป ตาม ข้อมูลของ Natural Resources Canada(เปิดในแท็บใหม่).
ในปี 2020 นักวิจัยพบว่าความผิดพลาดในเขต Cascadia อาจทำให้เกิดแผ่นดินไหวครั้งใหญ่นอกชายฝั่งพอร์ตแลนด์ในวันหนึ่ง รอยเลื่อน Gales Creekในปัจจุบันสามารถทำให้เกิดแผ่นดินไหวขนาด 7.1 ถึง 7.4 ซึ่งเพียงพอสำหรับการสั่นสะเทือนที่รุนแรงมาก อาจเป็นอันตรายถึงชีวิตได้ แม้ว่าแผ่นดินไหวดังกล่าวจะพบได้ยากในความผิดนี้ก็ตาม
ในปี ค.ศ. 1700 เขตมุดตัวนี้ทำให้เกิดแผ่นดินไหวขนาดมหึมา โดยวัดขนาดได้ประมาณ 8.7 ถึง 9.2 และสร้างคลื่นสึนามิที่มาถึงญี่ปุ่น นักวิจัยพบว่าในปี พ.ศ. 2564 สิ่งที่ปรากฏในบันทึกทางธรณีวิทยาเช่นแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ครั้งหนึ่งอาจประกอบด้วยแผ่นดินไหวที่มีขนาดค่อนข้างเล็ก หลายแห่ง ตามรายงานก่อนหน้านี้ของ WordsSideKick.com แผ่นดินไหวขนาดเล็กเหล่านี้ยังคงมีกำลังมหาศาล อย่างไรก็ตาม แผ่นดินไหวต่อเนื่องหลายครั้งในทุกวันนี้อาจเลวร้ายยิ่งกว่าสำหรับภูมิภาคนี้มากกว่าพายุขนาดใหญ่เพียงแห่งเดียว นักวิจัยกล่าวว่าสิ่งนี้เป็นสิ่งสำคัญในการค้นหาสถานการณ์ในอดีตและอนาคตที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุด
