ธรณีประวัติ
ธรณีประวัติ เป็นเนื้อหาที่กล่าวถึงประวัติทางธรณี โดยจะเน้นที่ลักษณะทางธรณีสัณฐานของแต่ละท้องถิ่น ว่ามีประวัติทางธรณีอย่างไร โดยใช้วิธีการศึกษาของนักธรณีวิทยาเป็นต้นแบบ คือศึกษาในเรื่องต่อไปนี้1. อายุทางธรณี การหาอายุทางธรณี หาได้ 2 ลักษณะ
1.1 อายุเทียบสัมพันธ์ (Relative age) โดยศึกษาจากชั้นหิน หรือการลำดับชั้นหินมาเทียบสัมพันธ์กับดัชนีต่างๆ ที่พบใน ชั้นหิน เช่น ซากดึกดำบรรพ์ต่างๆ เป็นต้น
1.2. อายุสัมบูรณ์ (absolute age) เป็นอายุของหินหรือซากดึกดำบรรพ์ ที่สามารถบอกเป็นจำนวนปีที่ค่อนข้างแน่นอน การหาอายุสัมบูรณ์ใช้
วิธีคำนวณจากครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีที่มีอยู่ในหิน หรือซากดึกดำบรรพ์ที่ต้องการศึกษา ธาตุกัมมันตรังสีที่นิยมนำมาหาสัมบูรณ์ได้แก่ ธาตุคาร์บอน-14
ธาตุโพแทสเซียม-40 ธาตุเรเดียม-226 และ ธาตุยูเรเนียม-238 เป็นต้นการหาอายุสัมบุรณ์ มักใช้กับหินที่มีอายุมากเป็นแสนเป็นล้านปี
ซากดึกดำบรรพ์
ซากดึกดำบรรพ์ คือซากและร่องรอยของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ที่เคยอาศัยอยู่ในบริเวณนั้น เมื่อตายลงซากก็ถูกทับถมและฝังตัวอยู่ในชั้นหินตะกอน นักธรณีวิทยา ใช้ซากดึกดำบรรพ์ เป็นหลักฐานบอกกล่าวถึงประวัติความเป็นมาของพื้นที่ต่างๆ ซึ่งสามารถบอกถึงสภาพแวดล้อม ในอดีตว่าเป็นบนบกหรือในทะเล เป็นต้น นอกจากนั้นซากดึกดำบรรพ์ ยังสามารถบอกช่วงอายุของหินชนิดอื่นที่เกิดอยู่ร่วมกับหินตะกอนเหล่านั้นได้ด้วย
ซากดึกดำบรรพ์ดัชนี
ซากดึกดำบรรพ์ดัชนี (index fossil) เป็นซากดึกดำบรรพ์ที่บอกอายุได้แน่นอน เนื่องจากเป็นซากดึกดำบรรพ์ที่มีวิวัฒนาการทางโครงสร้างและรูปร่างอย่างรวดเร็ว มีความแตกต่างในแต่ละช่วงอายุอย่างเห็นเด่นชัดและปรากฎให้เห็นเพียงช่วงอายุหนึ่งแล้วก็สูญพันธุ์ไป ได้แก่ ไทรโลไบต์ แกรพโตไลต์ ฟิวซูลินิด
ซากดึกดำบรรพ์ดัชนี (index fossil) เป็นซากดึกดำบรรพ์ที่บอกอายุได้แน่นอน เนื่องจากเป็นซากดึกดำบรรพ์ที่มีวิวัฒนาการทางโครงสร้างและรูปร่างอย่างรวดเร็ว มีความแตกต่างในแต่ละช่วงอายุอย่างเห็นเด่นชัดและปรากฎให้เห็นเพียงช่วงอายุหนึ่งแล้วก็สูญพันธุ์ไป ได้แก่ ไทรโลไบต์ แกรพโตไลต์ ฟิวซูลินิด
ซากดึกดำบรรพ์ของฟิวซูลินิด ในหินปูนบริเวณบ้านหนองหิน อำเภอหนองไผ่ จังหวัดเพชรบูรณ์ อายุประมาณ 290 ล้านปี ภาพในกรอบเล็กขยายให้เห็นห้องหลายๆ ห้องที่ประกอบกันเป็นฟิวซูลินิด ซึ่งเป็นสัตว์ทะเลที่สูญพันธุ์แล้ว จัดเป็นซากดึกดำบรรพ์ดัชนี
กระบวนการเกิดซากดึกดำบรรพ์ การเกิดซากดึกดำบรรพ์ส่วนมากจะมีปัจจัยสำคัญสองประการคือโครงร่างส่วนที่เป็นของแข็งของสิ่งมีชีวิตกับกระบวนการเก็บรักษาซากเหล่านั้น เมื่อสิ่งมีชีวิตล้มตายลง โครงร่างส่วนที่เป็นของแข็ง เช่น กระดูก ฟัน กะโหลก กิ่งก้าน ใบไม้ และเปลือกหอย เป็นต้น จะเหลืออยู่เป็นซาก ซากเหล่านี้จะถูกเก็บรักษาไว้เป็นซากดึกดำบรรพ์ ด้วยกระบวนการสองอย่าง คือ การตกตะกอนทับถมลงบนซากและการที่สารละลายของแร่ธาตุเข้าแทนที่ซากอย่างรวดเร็ว ทำให้แบคทีเรียไม่สามารถเจริญเติบโตได้ เมื่อแข็งตัวจึงกลายเป็นซากดึกดำบรรพ์ให้ศึกษาได้ ส่วนมากซากของสิ่งมีชีวิตจะถูกเก็บรักษาไว้ได้ดีบริเวณริมฝั่งแม่น้ำ ทะเลสาบและท้องทะเล ทั้งนี้เพราะบริเวณเหล่านั้นมีตะกอนเม็ดเล็กสะสมตัวมาก สภาพแวดล้อมค่อนข้างสงบ ซากไม่ถูกทำลายให้แตกหักมาก
ภาพแสดงกระบวนการเกิดซากดึกดำบรรพ์
ส่วนที่อ่อนนุ่ม เช่น เนื้อปลา จะเปื่อยยุ่ยและสลายไปเหลือส่วนที่เป็นของแข็งได้แก่ กระดูกอยู่ในท้องทะเลเวลาผ่านไปนานเข้ามีการสะสมตะกอนทับถมลงบนซากเดิม และซากกระดูกเดิมของปลา ถูกแทนที่ด้วยสารละลายของแร่ธาตุต่างๆเปลือกโลกมีการยกตัวขึ้น ชั้นหินที่มีซากดึกดำบรรพ์ก็มีการเอียงเทและค่อยๆถูกยกตัวสูงขึ้น น้ำทะเลหายไปกลายเป็นแผ่นดินมีต้นไม้ขึ้นต่อมาชั้นหินที่มีซากดึกดำบรรพ์ถูกกัดเซาะผุพัง ซากนั้นอาจจะถูกกัดเซาะหลุดออกจากชั้นหินเดิมหรือชั้นหิน ตอนบนถูกกัดเซาะหายไปทำให้เห็นหินชั้น ที่มีซากดึกดำบรรพ์ได้
ซากดึกดำบรรพ์ที่ถูกเก็บรักษาอยู่ในชั้นหินเมื่อถูกกัดเซาะผุพังโดยตัวการต่าง ๆ เช่น น้ำ ลม หรือฝน จะปรากฏให้เห็นตามธรรมชาติ นอกจากนั้นเมื่อเกิดแผ่นดินไหว หรือการเคลื่อนไหวของเปลือกโลกลักษณะต่าง ๆ จะทำให้ชั้นหินเอียงเทและบางครั้งชั้นหินตอนบนถูกชะล้างออกไป จนซากดึกดำบรรพ์นั้นปรากฏให้เห็นได้ชัดเจน รูปแบบหรือผลที่ได้จากกระบวนการเก็บรักษาซากดึกดำบรรพ์ตามธรรมชาติ มี 2 ลักษณะ คือ รอยพิมพ์ (mold หรือ mould) และรูปพิมพ์ (cast) กล่าวคือ เมื่อสิ่งมีชีวิตล้มตายลงบนตะกอนแล้วมีตะกอนชุดใหม่ถูกพัดพามาทับถมลงบนซากจะทำให้มีแรงกดอัดลงบนชั้นตะกอนที่ยังไม่แข็งตัว จึงเกิดเป็นรอยพิมพ์ขึ้น ส่วนมากรอยพิมพ์จะเห็นเฉพาะส่วนผิวหรือเปลือกด้านนอกของสิ่งมีชีวิตเท่านั้น และถ้ารอยพิมพ์นั้นถูกเติมเต็มด้วยตะกอน หรือแร่ที่ทับถมลงมา ก็จะเป็นผลให้เกิดเป็นเหมือนรูปจำลอง หรือรูปที่ถอดแบบออกมาจากเบ้าของซากเดิม รูปจำลองที่เกิดขึ้นใหม่นี้ เรียกว่า รูปพิมพ์ ส่วนมากรูปพิมพ์มักจะไม่มีโครงสร้างส่วนที่เป็นของแข็งของซากเดิมให้สังเกตได้
รูปพิมพ์ของหอยซึ่งจะเห็นทั้งรูปพิมพ์ที่เป็นธรรมชาติ มีเปลือกนอกห่อหุ้ม ส่วนที่เหลือจะเห็นว่าเปลือกนอกผุพังไป ซึ่งจะเห็นรูปพิมพ์ด้านใน
รูปพิมพ์และรอยพิมพ์ของหอยงวงช้าง
รอยพิมพ์กับรูปพิมพ์มักจะสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ขึ้นอยู่กับลักษณะการสะสมตะกอน ณ ที่นั้น และการแทรกซึมเข้าไปของสารละลายแร่ธาตุต่าง ๆ ซึ่งส่วนมากจะเป็นสารละลายของแร่แคลไซต์ เหล็ก และซิลิกา เป็นต้น สารละลายเหล่านี้จะแทรกซึมเข้าไปในกระดูก หรือเนื้อเยื่อของซาก ซึ่งต่อมาจะทำให้กระดูกหรือเนื้อเยื่อของซากนั้นถูกแทนที่ด้วยแร่ธาตุอย่างสมบูรณ์แบบ โดยไม่เหลือกระดูกให้เห็นเลย เมื่อตะกอนและซากนั้นแข็งตัวเป็นหินเป็นลักษณะของรูปพิมพ์ และบางครั้งถ้าการแทรกซึมเข้าไปของตะกอนและสารละลายของแร่ธาตุเข้าไปแทนที่ส่วนแข็งไม่หมด ก็จะเหลือส่วนที่เป็นของแข็งของซากเดิมปรากฏให้เห็นได้ ซากชิ้นนั้นก็จะเป็นรูปพิมพ์อีกเช่นกัน แต่ถ้าในขณะที่มีการสะสมตะกอนซากนั้นผุพังไปหมด เหลือแต่โพรงที่เป็นเค้าโครงของซากเดิมประทับอยู่ในชั้นตะกอน ซากเหล่านั้นก็จะมีลักษณะเป็นรอยพิมพ์
ลักษณะของซากหอยดึกดำบรรพ์ในหินทรายแป้งซึ่งมีทั้งรอยพิมพ์ (ส่วนเว้า) และรูปพิมพ์ (ส่วนนูน) ภาพจากบ้านวังดินสอ อำเภอวังทอง จังหวัดพิษณุโลก
นอกจากนั้นในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม จะมีกระบวนการเกิดซากดึกดำบรรพ์สมบูรณ์เหมือน “มัมมี่” ซึ่งจะเป็นการเก็บรักษาร่างของสัตว์ไว้ได้อย่างสมบูรณ์แบบทั้งร่าง โดยทั้งเนื้อ หนัง กระดูก และเส้นผม ยังคงเหลือให้เห็น โดยผ่านกระบวนการฝังกลบ หรือทับถมตะกอนลงในตัวกลางที่เหมาะสมอย่างรวดเร็วเช่นช้างที่เก็บรักษาอยู่ในธารน้ำแข็ง อายุ 10,000 – 9,000 ปี ซากดึกดำบรรพ์ที่เป็นมัมมี่ จึงมักเป็นซากที่มีอายุน้อย
ภาพแสดงกระบวนการเกิดซากดึกดำบรรพ์
ส่วนที่อ่อนนุ่ม เช่น เนื้อปลา จะเปื่อยยุ่ยและสลายไปเหลือส่วนที่เป็นของแข็งได้แก่ กระดูกอยู่ในท้องทะเลเวลาผ่านไปนานเข้ามีการสะสมตะกอนทับถมลงบนซากเดิม และซากกระดูกเดิมของปลา ถูกแทนที่ด้วยสารละลายของแร่ธาตุต่างๆเปลือกโลกมีการยกตัวขึ้น ชั้นหินที่มีซากดึกดำบรรพ์ก็มีการเอียงเทและค่อยๆถูกยกตัวสูงขึ้น น้ำทะเลหายไปกลายเป็นแผ่นดินมีต้นไม้ขึ้นต่อมาชั้นหินที่มีซากดึกดำบรรพ์ถูกกัดเซาะผุพัง ซากนั้นอาจจะถูกกัดเซาะหลุดออกจากชั้นหินเดิมหรือชั้นหิน ตอนบนถูกกัดเซาะหายไปทำให้เห็นหินชั้น ที่มีซากดึกดำบรรพ์ได้
ซากดึกดำบรรพ์ที่ถูกเก็บรักษาอยู่ในชั้นหินเมื่อถูกกัดเซาะผุพังโดยตัวการต่าง ๆ เช่น น้ำ ลม หรือฝน จะปรากฏให้เห็นตามธรรมชาติ นอกจากนั้นเมื่อเกิดแผ่นดินไหว หรือการเคลื่อนไหวของเปลือกโลกลักษณะต่าง ๆ จะทำให้ชั้นหินเอียงเทและบางครั้งชั้นหินตอนบนถูกชะล้างออกไป จนซากดึกดำบรรพ์นั้นปรากฏให้เห็นได้ชัดเจน รูปแบบหรือผลที่ได้จากกระบวนการเก็บรักษาซากดึกดำบรรพ์ตามธรรมชาติ มี 2 ลักษณะ คือ รอยพิมพ์ (mold หรือ mould) และรูปพิมพ์ (cast) กล่าวคือ เมื่อสิ่งมีชีวิตล้มตายลงบนตะกอนแล้วมีตะกอนชุดใหม่ถูกพัดพามาทับถมลงบนซากจะทำให้มีแรงกดอัดลงบนชั้นตะกอนที่ยังไม่แข็งตัว จึงเกิดเป็นรอยพิมพ์ขึ้น ส่วนมากรอยพิมพ์จะเห็นเฉพาะส่วนผิวหรือเปลือกด้านนอกของสิ่งมีชีวิตเท่านั้น และถ้ารอยพิมพ์นั้นถูกเติมเต็มด้วยตะกอน หรือแร่ที่ทับถมลงมา ก็จะเป็นผลให้เกิดเป็นเหมือนรูปจำลอง หรือรูปที่ถอดแบบออกมาจากเบ้าของซากเดิม รูปจำลองที่เกิดขึ้นใหม่นี้ เรียกว่า รูปพิมพ์ ส่วนมากรูปพิมพ์มักจะไม่มีโครงสร้างส่วนที่เป็นของแข็งของซากเดิมให้สังเกตได้
รูปพิมพ์ของหอยซึ่งจะเห็นทั้งรูปพิมพ์ที่เป็นธรรมชาติ มีเปลือกนอกห่อหุ้ม ส่วนที่เหลือจะเห็นว่าเปลือกนอกผุพังไป ซึ่งจะเห็นรูปพิมพ์ด้านใน
รูปพิมพ์และรอยพิมพ์ของหอยงวงช้าง
รอยพิมพ์กับรูปพิมพ์มักจะสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ขึ้นอยู่กับลักษณะการสะสมตะกอน ณ ที่นั้น และการแทรกซึมเข้าไปของสารละลายแร่ธาตุต่าง ๆ ซึ่งส่วนมากจะเป็นสารละลายของแร่แคลไซต์ เหล็ก และซิลิกา เป็นต้น สารละลายเหล่านี้จะแทรกซึมเข้าไปในกระดูก หรือเนื้อเยื่อของซาก ซึ่งต่อมาจะทำให้กระดูกหรือเนื้อเยื่อของซากนั้นถูกแทนที่ด้วยแร่ธาตุอย่างสมบูรณ์แบบ โดยไม่เหลือกระดูกให้เห็นเลย เมื่อตะกอนและซากนั้นแข็งตัวเป็นหินเป็นลักษณะของรูปพิมพ์ และบางครั้งถ้าการแทรกซึมเข้าไปของตะกอนและสารละลายของแร่ธาตุเข้าไปแทนที่ส่วนแข็งไม่หมด ก็จะเหลือส่วนที่เป็นของแข็งของซากเดิมปรากฏให้เห็นได้ ซากชิ้นนั้นก็จะเป็นรูปพิมพ์อีกเช่นกัน แต่ถ้าในขณะที่มีการสะสมตะกอนซากนั้นผุพังไปหมด เหลือแต่โพรงที่เป็นเค้าโครงของซากเดิมประทับอยู่ในชั้นตะกอน ซากเหล่านั้นก็จะมีลักษณะเป็นรอยพิมพ์
ลักษณะของซากหอยดึกดำบรรพ์ในหินทรายแป้งซึ่งมีทั้งรอยพิมพ์ (ส่วนเว้า) และรูปพิมพ์ (ส่วนนูน) ภาพจากบ้านวังดินสอ อำเภอวังทอง จังหวัดพิษณุโลก
นอกจากนั้นในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม จะมีกระบวนการเกิดซากดึกดำบรรพ์สมบูรณ์เหมือน “มัมมี่” ซึ่งจะเป็นการเก็บรักษาร่างของสัตว์ไว้ได้อย่างสมบูรณ์แบบทั้งร่าง โดยทั้งเนื้อ หนัง กระดูก และเส้นผม ยังคงเหลือให้เห็น โดยผ่านกระบวนการฝังกลบ หรือทับถมตะกอนลงในตัวกลางที่เหมาะสมอย่างรวดเร็วเช่นช้างที่เก็บรักษาอยู่ในธารน้ำแข็ง อายุ 10,000 – 9,000 ปี ซากดึกดำบรรพ์ที่เป็นมัมมี่ จึงมักเป็นซากที่มีอายุน้อย
รูปแบบและชนิดของซากดึกดำบรรพ์
ซากดึกดำบรรพ์ที่เป็นร่องรอย หมายถึง ซากที่เกิดจากกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตในอดีตที่อาศัยอยู่ ณ บริเวณนั้น ส่วนมากจะเห็นเป็นร่องรอย ไม่ได้เป็นกระดูก หรือโครงร่าง เช่น ทางเดิน หรือรอยเท้า (tracks) ของสิ่งมีชีวิต หรืออาจเป็นร่องรอยอย่างอื่นจากการดำรงชีวิตของสัตว์ในอดีต เช่น รอยกัดแทะ ช่องหรือรูที่อยู่อาศัย รัง และไข่ของสัตว์ รูหากิน (feeding burrow) เป็นต้น นอกจากนั้นมูลของสัตว์ (coprolites) รวมทั้งหินที่สัตว์กินเข้าไปเพื่อช่วยย่อยอาหาร (gastroliths) ก็จัดเป็นซากดึกดำบรรพ์ที่เป็นร่องรอยเช่นกัน ในประเทศไทย พบร่องรอยของซากดึกดำบรรพ์ดังกล่าวในหินชั้นหลายชนิด ร่องรอยเหล่านี้ต้องใช้การแปลความหมายว่าเป็นของสัตว์ชนิดใด บางชนิดจึงไม่สามารถที่จะใช้กำหนดอายุ แต่สามารถที่จะบอกสภาพแวดล้อมในอดีตได้ดี เช่น รูหนอนทะเล และรูหากินของหอยบางชนิด เป็นต้น
รอยเท้าไดโนเสาร์กินเนื้อบนหินทรายแสดงถึงการเดินหากินในพื้นทรายริมน้ำในอดีตเมื่อประมาณ 135 ล้านปีที่ผ่านมา ภาพจากบริเวณภูแฝก กิ่งอำเภอนาคู จังหวัดกาฬสินธุ์
